CN113602093B - 新能源汽车热失控自救系统及包括其的新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种新能源汽车热失控自救系统及包括其的新能源汽车，其自救系统包括：电池监控单元，用于监测动力电池包的状态数据，在状态数据表示动力电池包存在热失控风险时输出热失控信号；安装件，用于将动力电池包安装在车身上；安装件包括断裂执行部和控制部；控制部接收到热失控信号后，控制断裂执行部断开安装件，使动力电池包从车身脱落；移动小车，固定于动力电池包的底部；移动小车配置有电控单元和驱动机构；电控单元根据接收到的驱动信号控制驱动机构带动脱落的动力电池包移动。本申请的方案，能在车辆热失控的情况下使动力电池包脱离车身并将动力电池包转移，从而降低车身损毁程度，也能够确保车辆上人员的人身安全。

Description

新能源汽车热失控自救系统及包括其的新能源汽车

技术领域

本申请涉及新能源汽车动力电池系统设计的技术领域，具体地，涉及一种新能源汽车热失控自救系统及包括其的新能源汽车。

背景技术

对于使用高压电池作为动力源的新能源汽车，其安全问题越来越受到人们的关注。

目前，新能源汽车一旦出现失火自燃的情况，只能等待消防人员前来救援，在等待过程中可能会导致动力电池发生爆炸，不但失火车辆自身可能会严重烧毁而报废，而且，在一些情况下，失火车辆损坏程度比较严重时，难以排查失火原因，难以给后续新能源车辆的研发设计提供技术支持。

发明内容

本申请旨在提供一种新能源汽车热失控自救系统及包括其的新能源汽车，以解决现有技术中新能源汽车动力电池热失控时可能引起的损失及安全隐患问题。

为此，本申请一部分实施例提供一种新能源汽车热失控自救系统，包括：

电池监控单元，用于监测动力电池包的状态数据，并在所述状态数据表示所述动力电池包存在热失控风险时输出热失控信号；

安装件，用于将动力电池包安装在车身上；所述安装件包括断裂执行部和控制部；所述控制部与所述电池监控单元连接，所述控制部接收到所述热失控信号后，控制所述断裂执行部断开所述安装件，使所述动力电池包从所述车身脱落；

移动小车，固定于所述动力电池包的底部；所述移动小车配置有电控单元和驱动机构；所述电控单元根据接收到的驱动信号控制所述驱动机构带动脱落的动力电池包移动。

在本申请一些实施例中的新能源汽车热失控自救系统，所述安装件为爆炸螺栓，所述断裂执行部为所述爆炸螺栓内部的爆炸物，所述爆炸物的引爆点与所述控制部连接；

所述控制部接收到所述热失控信号后向所述引爆点提供电信号，以引爆所述爆炸物。

在本申请一些实施例中的新能源汽车热失控自救系统，还包括：

定位模块，设置于所述移动小车上；所述定位模块检测所述移动小车的实时位置并将所述实时位置发送至车载控制器；

所述车载控制器，接收所述电池监控单元发送的所述热失控信号后，获取车身所在环境的图像信息，根据所述图像信息确定目标位置，所述目标位置位于无障碍物区域内；所述车载控制器还用于获取所述实时位置，并根据所述目标位置和所述实时位置得到所述移动小车的规划路径；

所述电控单元接收所述车载控制器发送的所述规划路径作为所述驱动信号，所述驱动机构按照所述规划路径驱动所述移动小车移动至所述目标位置。

在本申请一些实施例中的新能源汽车热失控自救系统，所述车载控制器，用于根据车载激光雷达对车身所在环境的监测结果得到所述图像信息。

在本申请一些实施例中的新能源汽车热失控自救系统，所述车载控制器与所述电控单元中内置有同步的电子地图，根据所述目标位置和所述实时位置在所述电子地图中的位置得到所述规划路径。

在本申请一些实施例中的新能源汽车热失控自救系统，还包括：

遥控器，所述遥控器与所述电控单元通信连接；所述遥控器被操作后，根据操作结果生成包含移动方向的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述电控单元；

所述驱动机构按照所述移动方向驱动所述移动小车移动。

在本申请一些实施例中的新能源汽车热失控自救系统，还包括：

弹性部件，设置于车辆悬架与车身之间，其被控端与车载控制器通信连接；

所述车载控制器在获取到所述热失控信号后，发送动作信号至所述弹性部件的被控端，使所述弹性部件将所述车身顶起至预设高度。

在本申请一些实施例中的新能源汽车热失控自救系统，所述电池监控单元，监测所述动力电池包的温度值、气体浓度值、压力值和/或供电电流值作为所述状态数据；

所述电池监控单元在所述状态数据不在预设标准范围内时，输出所述热失控信号。

在本申请一些实施例中的新能源汽车热失控自救系统，还包括：

备用电池模组，设置于后备箱中，所述备用电池模组的输出端经备用开关与车辆附件的供电端连接；

所述备用开关的触发端与车载控制器连接；

所述车载控制器在获取到所述热失控信号后触发所述备用开关导通。

本申请一些实施例中还提供一种新能源汽车，包括以上任一项方案所述的新能源汽车热失控自救系统。

与现有技术相比，本申请实施例提供的上述技术方案至少具有以下有益效果：

本申请实施例提供的新能源汽车热失控自救系统及包括其的新能源汽车，通过能够被断开的安装件将动力电池包安装于车身上，通过电池监控单元监测动力电池包。如果新能源汽车出现自燃失火的情况时，则电池监控单元输出热失控信号，热失控信号即可使安装件中的断裂执行部将安装件断开，断开后动力电池包从车身脱离。通过在动力电池包底部设置移动小车，能在动力电池包脱离车身后将动力电池包转移，避免动力电池包在热失控的情况下引发爆炸，从而降低新能源汽车的损毁程度，无论车主是否在车上，都能够确保其人身安全。

附图说明

图1为本申请一个实施例所述的新能源汽车热失控自救系统的结构框图；

图2为本申请一个实施例所述的新能源汽车热失控自救系统在汽车中的布局方式；

图3为动力电池包热失控后从车身脱离的状态示意图；

图4为本申请另一个实施例所述新能源汽车热失控自救系统的结构框图；

图5为本申请一个实施例所述新能源汽车热失控自救系统工作过程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图进一步说明本申请实施例。在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。本申请中提供的以下实施例中的各个技术方案，除非彼此之间相互矛盾，否则不同技术方案之间可以相互组合，其中的技术特征可以相互替换。

本实施例提供一种新能源汽车热失控自救系统，结合图1-图3所示，所述自救系统包括电池监控单元11，安装件2和移动小车3。其中，所述电池监控单元11用于监测动力电池包1的状态数据，所述电池监控单元11在所述状态数据表示所述动力电池包1存在热失控风险时输出热失控信号；所述安装件2用于将动力电池包1安装在车身上，所述安装件2包括控制部21和断裂执行部22；所述控制部21与所述电池监控单元11连接，所述控制部21接收到所述热失控信号后，控制所述断裂执行部22断开所述安装件2，使所述动力电池包1从所述车身脱落；所述移动小车3固定于所述动力电池包1的底部，如图3所示，当动力电池包1脱落后，动力电池包1和移动小车3整体自由落体至地面上；所述移动小车3配置有电控单元31和驱动机构32；所述电控单元31根据接收到的驱动信号控制所述驱动机32构带动脱落的动力电池包1移动。

以上方案中，通过能够被断开的安装件2将动力电池包1安装于车身上，通过电池监控单元11监测动力电池包1的状态。如果新能源汽车出现自燃失火的情况时，则电池监控单元11能够自动检测到热失控风险，输出热失控信号，热失控信号即可使安装件2中的断裂执行部22将安装件2断开，断开后动力电池包1从车身脱离。通过在动力电池包1底部设置移动小车3，能在动力电池包1脱离车身后将动力电池包1转移，避免动力电池包1在热失控的情况下引发爆炸，从而降低车身损毁程度，也能够确保车辆上人员的人身安全。

其中，电池监控单元11既可以是新增加的模块，也可以直接采用电池管理系统BMS实现，本实施例中优选以BMS作为电池监控单元。当前的新能源汽车中，动力电池包1中已经配置有多种传感器对动力电池包1的状态进行检测，例如电芯温度、动力电池包的内部压强、供电电流或电压等，BMS能过通过已有传感器检测到的数据对动力电池包是否存在热失控风险进行预判。具体地，在一些实施例中，所述电池监控单元11监测所述动力电池包1的温度值、气体浓度值、压力值和/或供电电流值作为所述状态数据；所述电池监控单元11在所述状态数据不在预设标准范围内时，输出所述热失控信号，每一种参数对应的标准范围可以预先存储在电池监控单元11中。

移动小车3可以采用已有的AGV(Automated Guided Vehicle)遥控小车来实现，AGV遥控小车装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶。另外，电控单元31接收到的驱动信号既可以是来自于外界遥控器发送的驱动信号，也可以是来自于车载控制器发送的驱动信号。驱动信号的作用是为移动小车3提供移动方向，能够使其移动到远离当前失火车辆，同时也尽可能不会对周围车辆、充电设备或者人员等造成伤害的位置。而且，移动小车3固定在动力电池包1的底部，还可以对动力电池包1形成物理保护，防止地面硬物的撞击对动力电池包1产生影响。

以上方案中的安装件2可以采用自毁式结构实现或者是具备电子锁功能的结构来实现，其目的是能够在新能源汽车出现热失控的危险情况时断开动力电池包1与车身的连接，令动力电池包1与车身分离。在本申请一些实施例中，所述安装件2可以为爆炸螺栓，所述断裂执行部22为所述爆炸螺栓内部的爆炸物，所述爆炸物的引爆点与所述控制部21连接，所述控制部21可选择如MCU单元、PLC单元等实现。所述控制部21接收到所述热失控信号后向所述引爆点提供电信号，以引爆所述爆炸物。爆炸螺栓的结构较为成熟，安装方便，应用到本方案中时，可将动力电池包1原本使用的常规螺栓直接更换为爆炸螺栓即可，无需对汽车车身的其他结构进行改动。

在一些实施例中，如图4所示，所述新能源汽车热失控自救系统还可以包括定位模块33。所述定位模块33设置于所述移动小车3上；所述定位模块33检测所述移动小车3的实时位置并将所述实时位置发送至车载控制器12。所述车载控制器12接收所述电池监控单元11发送的所述热失控信号后，获取车身所在环境的图像信息，根据所述图像信息确定目标位置，所述目标位置位于无障碍物区域内；所述车载控制器12还用于获取所述定位模块33发送的所述移动小车3的实时位置，并根据所述目标位置和所述实时位置得到所述移动小车3的规划路径；所述电控单元31接收所述车载控制器12发送的所述规划路径作为所述驱动信号，所述驱动机构32按照所述规划路径驱动所述移动小车3移动至所述目标位置。参考图2和图3，当移动小车3从车身脱离后，为了确保热失控车辆周围车辆、充电设备或者人员的安全，将移动小车3尽快移动至安全地点。由于车载控制器12在行车过程中能够从车辆上安装的各类检测传感器、摄像头等装置确定车辆周围环境的情况，从而能够尽快识别到周围环境中哪些位置有障碍物、哪些位置是空旷的安全地点，可以即时地从无障碍物区域中选择安全的目标位置。从而能够为移动小车3提前规划好移动路径，使移动小车3可以绕开障碍物，以最优路径尽快地到达目标位置。

在一些方案中，所述车载控制器12用于根据车载激光雷达6对车身所在环境的监测结果得到所述图像信息。车载激光雷达6是汽车中常用的监测装置，车载控制器12对车载激光雷达6的监测结果进行图像处理和分析的技术手段也较为成熟，采用本方案能够准确、高效地查找到目标位置。在一些方案中，所述车载控制器12与所述电控单元31中内置有同步的电子地图，根据所述目标位置和所述实时位置在所述电子地图中的位置得到所述规划路径，如此可以保证移动小车3能够准确地实现自动导航，无需人工干预即可沿着规划路径行驶至安全的目标位置。

除了能够通过车载控制器12自动规划移动小车3的移动路径之外，还可以由车主操作遥控器来遥控移动小车3使其将脱落的动力电池包1移动至安全地点。因此，在一些实施例中，所述的新能源汽车热失控自救系统还可以包括遥控器，所述遥控器与所述电控单元31通信连接；所述遥控器被操作后，根据操作结果生成包含移动方向的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述电控单元31；所述驱动机构32按照所述移动方向驱动所述移动小车3移动。如果车辆发生热失控的危险情况，车主可以及时离开车厢，之后操作遥控器来遥控移动小车3，使其尽快远离热失控车辆。遥控器上可以具有操作手柄或者按键等，车主的视野范围较大，而且车主也能够改变位置，如此能扩大移动小车3的可移动范围。

如图2-图4所示，在一些车辆中还配置有弹性部件4，所述弹性部件4设置于车辆悬架与车身之间。在本申请一些实施例中，所述弹性部件4的被控端可以与车载控制器12通信连接；所述车载控制器12在获取到所述热失控信号后，发送动作信号至所述弹性部件4的被控端，使所述弹性部件4将所述车身顶起至预设高度，预设高度可以为10-20cm等。所述弹性部件4可以为车辆配备的空气弹簧或主动稳定杆，空气弹簧或主动稳定杆顶升车身后，能够增加动力电池包1与车身的距离，增大了车体下部的空间，方便移动小车3从前、后、左、右四个方向远离热失控的车辆。

在一些实施例中，如图2-图4所示，上述的新能源汽车热失控自救系统还包括备用电池模组5，设置于后备箱中，所述备用电池模组5的输出端经备用开关13与车辆附件14的供电端连接；所述备用开关13的触发端与车载控制器12连接；所述车载控制器12在获取到所述热失控信号后触发所述备用开关13导通。所述备用电池模组5可以为48v电池组，通过设置所述备用电池模组5，能够在动力电池包1与车身分离后，继续为车辆附件14(低压电器，如空气弹簧，VCU，车载激光雷达，车载大屏，T-BOX)等提供电力，确保其正常运作。

下面以图4和图5所示的热失控自救系统的工作过程为例，当车辆发生热失控的情况时，该自救系统如何实现自救：

S1：电池监控单元11监控到动力电池包1存在热失控风险。例如BMS监控到电芯或模组异常，状态数据(温度、气体浓度、压力、控制信号等参数)超过安全阈值时，电池监控单元11发出热失控信号。

S2：安装件2中的断裂执行部22断开安装件2，使动力电池包1从车身脱落。

S3：移动小车3与脱落的动力电池包1自由落体到地面，移动小车3上的定位模块33发送移动小车3的实时位置至车载控制器12。

S4：车载控制器12也接收到了电池监控单元11发送的热失控信号，控制弹性部件4将车身顶起。

S5：车载激光雷达6监测车身所在环境的图像，将记载有车身周围障碍物位置和无障碍物区域的图像发送给车载控制器12。

S6：车载控制器12根据环境图像得到目标位置，根据目标位置和移动小车3的实时位置得到移动小车3的规划路径。

S7：车载控制器12将规划路径发送至移动小车3的电控单元31中，之后电控单元31控制驱动机构32驱动移动小车3将脱落的动力电池包1移动至目标位置。

在此之后，车主或者周围人员可以拨打火警电话求救。

在本申请一些实施例中提供一种新能源汽车，其包括以上任一项方案所述的新能源汽车热失控自救系统。本实施例的新能源汽车，在出现热失控的问题之后，控制动力电池包迅速脱离车身并转移至安全的目标位置，不论车主此时在不在车上，当热失控的动力电池包远离车身后，车主的人身安全都可以得到保障。同时，热失控的动力电池包被移走之后，车身其他部件不会受到爆炸的影响，降低了车身的损坏程度。由于动力电池包被移动至空旷位置，所以能确保周边车辆和设施安全，降低了二次伤害和附加损失。除此之外，当动力电池包和车身分离后，可以更容易的调查起火点和起火原因，技术人员可以快速的判定是动力电池包内部的热管理系统出了问题，还是车辆的线束短路导致车辆热失控情况的出现，由于车辆本身及车载用电器完好，调查取证会更方便。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种新能源汽车热失控自救系统，其特征在于，包括：

电池监控单元，用于监测动力电池包的状态数据，并在所述状态数据表示所述动力电池包存在热失控风险时输出热失控信号；

安装件，用于将动力电池包安装在车身上；所述安装件包括断裂执行部和控制部；所述控制部与所述电池监控单元连接，所述控制部接收到所述热失控信号后，控制所述断裂执行部断开所述安装件，使所述动力电池包从所述车身脱落；

移动小车，固定于所述动力电池包的底部；所述移动小车配置有电控单元和驱动机构；所述电控单元根据接收到的驱动信号控制所述驱动机构带动脱落的动力电池包移动；

所述安装件为爆炸螺栓，所述断裂执行部为所述爆炸螺栓内部的爆炸物，所述爆炸物的引爆点与所述控制部连接；

所述控制部接收到所述热失控信号后向所述引爆点提供电信号，以引爆所述爆炸物；

还包括：

定位模块，设置于所述移动小车上；所述定位模块检测所述移动小车的实时位置并将所述实时位置发送至车载控制器；

所述车载控制器，接收所述电池监控单元发送的所述热失控信号后，获取车身所在环境的图像信息，根据所述图像信息确定目标位置，所述目标位置位于无障碍物区域内；所述车载控制器还用于获取所述实时位置，并根据所述目标位置和所述实时位置得到所述移动小车的规划路径；

所述电控单元接收所述车载控制器发送的所述规划路径作为所述驱动信号，所述驱动机构按照所述规划路径驱动所述移动小车移动至所述目标位置。

2.根据权利要求1所述的新能源汽车热失控自救系统，其特征在于：

所述车载控制器，用于根据车载激光雷达对车身所在环境的监测结果得到所述图像信息。

3.根据权利要求2所述的新能源汽车热失控自救系统，其特征在于：

所述车载控制器与所述电控单元中内置有同步的电子地图，根据所述目标位置和所述实时位置在所述电子地图中的位置得到所述规划路径。

4.根据权利要求1所述的新能源汽车热失控自救系统，其特征在于，还包括：

遥控器，所述遥控器与所述电控单元通信连接；所述遥控器被操作后，根据操作结果生成包含移动方向的驱动信号，并将所述驱动信号发送至所述电控单元；

所述驱动机构按照所述移动方向驱动所述移动小车移动。

5.根据权利要求1所述的新能源汽车热失控自救系统，其特征在于，还包括：

弹性部件，设置于车辆悬架与车身之间，其被控端与车载控制器通信连接；

所述车载控制器在获取到所述热失控信号后，发送动作信号至所述弹性部件的被控端，使所述弹性部件将所述车身顶起至预设高度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的新能源汽车热失控自救系统，其特征在于：

所述电池监控单元，监测所述动力电池包的温度值、气体浓度值、压力值和/或供电电流值作为所述状态数据；

所述电池监控单元在所述状态数据不在预设标准范围内时，输出所述热失控信号。

7.根据权利要求6所述的新能源汽车热失控自救系统，其特征在于，还包括：

备用电池模组，设置于后备箱中，所述备用电池模组的输出端经备用开关与车辆附件的供电端连接；

所述备用开关的触发端与车载控制器连接；

所述车载控制器在获取到所述热失控信号后触发所述备用开关导通。

8.一种新能源汽车，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的新能源汽车热失控自救系统。

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