CN115871480B - 新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统及碰撞保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统及碰撞保护方法，该碰撞保护系统，包括：BMS模块、电池矩阵控制单元、碰撞传感器单元、MOSFET，所述BMS模块中的主控模块与电池矩阵控制单元连接，所述碰撞传感器单元分别与BMS模块中的监控模块、电池矩阵控制单元连接，所述电池矩阵控制单元通过MOSFET与电池单元连接，所述MOSFET与BMS模块中的监控模块连接。本发明在新能源汽车发生碰撞时，通过电池矩阵控制单元控制MOSFET的通断，以控制电池单元在电池网络中的通断，更好的保护防碰撞电池，避免电池因碰撞发生热失控的风险。

Description

新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统及碰撞保护方法

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域，具体地，涉及一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统及碰撞保护方法。

背景技术

新能源汽车逐步推进，许多问题逐渐暴露在人们视野中。车辆行驶过程中，电池正负极会产生大电流和大量的热，由于电池布置和电池的结构设计等问题，使得车辆发生碰撞时电池发生的危险更大。车载动力电池为电动汽车提供动力，因此动力电池安装在汽车上需要进行一些设计来预防和保护电池当车辆受到碰撞等状况时。

然而，现在的车辆电池设计在车辆发生碰撞时无法保护动力电池，现在大多数动力电池选用锂电池，当动力电池的保护设计无法保护电池时，电池会受到破坏发生破裂损坏等情况，而破裂后内部的电解液就会泄漏，污染环境，电芯发生变形会导致电池发生热失控等现象，对生命和财产产生很大的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统及碰撞保护方法，当新能源汽车发生碰撞时，能够更好的保护电池不受破坏。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统，包括：BMS模块、电池矩阵控制单元、碰撞传感器单元、MOSFET，所述BMS模块中的主控模块与电池矩阵控制单元连接，所述碰撞传感器单元分别与BMS模块中的监控模块、电池矩阵控制单元连接，所述电池矩阵控制单元通过MOSFET与电池单元连接，所述MOSFET与BMS模块中的监控模块连接。

进一步地，若干电池单元通过过盈配合安装在一个电池模块减震孔套中，所述电池模块减震孔套通过过盈配合安装在电池模块隔套中，共同构成一个电池模块。

进一步地，所述电池模块以鱼骨状排列方式固定于定位盒体内，所述定位盒体设置于盒体内，所述盒体的上方与盒体盖固定连接，所述盒体的底部凸缘处与新能源汽车的车架固定连接。

进一步地，所述定位盒体的六个面上均设有矩形吸能板。

进一步地，所述定位盒体通过矩形吸能板与盒体进行过盈配合形成紧固连接，所述定位盒体通过矩形吸能板与盒体盖进行过盈配合形成紧固连接。

进一步地，所述电池模块与定位盒体之间的缝隙通过吸能块填充。

进一步地，所述定位盒体的底部按照鱼骨状排列方式焊接电池模块减震孔套。

进一步地，本发明还提供了一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统的碰撞保护方法，具体包括如下步骤：

步骤1、新能源汽车发生碰撞时，获取碰撞传感器单元检测碰撞信息和BMS模块采集的每个电池单元的状态信息；

步骤2、根据碰撞信息和每个电池单元的状态信息，确定防碰撞电池的碰撞情况；

步骤3、根据防碰撞电池的碰撞情况，通过电池矩阵控制单元控制MOSFET的通断，以控制电池单元在电池网络中的通断，保护防碰撞电池。

进一步地，步骤3的具体过程如下：

A.若碰撞传感器单元反馈给BMS模块和电池矩阵控制单元的冲击力在阈值以上，判定为严重碰撞，电池矩阵控制单元输出全为零的电池控制矩阵，使电池网络中的MOSFET全部断开，断开电池网络与外界的连通电路；

B.若碰撞传感器单元反馈给BMS模块和电池矩阵控制单元的冲击力小于阈值，BMS模块结合电池网络中每个电池单元的状态信息进行判断，若只有损坏电池单元状态信息出现异常，而整个电池网络的状态信息正常，电池网络的输出也正常，BMS模块输出对应损坏位置为0的电池控制矩阵到电池矩阵控制单元，控制损坏电池单元的MOSFET关断，实现损坏电池单元从电池网络中断开；若电池单元状态信息出现异常，且整个电池网络状态信息异常、电池网络的输出异常，BMS模块输出全为零的电池控制矩阵到电池矩阵控制单元，使电池网络中的MOSFET全部断开，断开电池网络与外界的连通电路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统在新能源汽车发生碰撞时，根据碰撞的情况，通过电池矩阵控制单元控制MOSFET的通断，以控制电池单元在电池网络中的通断，更好的保护防碰撞电池，避免电池因碰撞发生热失控的风险；

2、本发明新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统中在盒体与定位盒体之间设置矩形吸能板、盒体盖与定位盒体之间设置吸能板，使得新能源汽车在发生碰撞时，通过矩形吸能板吸收由于车辆碰撞产生的能量，也能有效地防止尖锐物体破坏电池单元，从而提高了防碰撞电池的保护能力；同时，盒体与定位盒体之间、盒体盖与定位盒体之间通过过盈配合形成紧固连接，防止定位盒体发生位移；

3、本发明新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统中的电池模块以鱼骨状排列方式固定于定位盒体中，鱼骨状电池模块排列方式不占用定位盒体内的结构空间且能同时保护多个电池模块，在具有高防碰撞性能的同时具有重量轻的特点，鱼骨状的电池模块排列方式使其可以在发生碰撞时通过鱼骨状结构相互抵消碰撞力，具有很强的结构刚度，减少了电池模块受碰撞时的变形量；同时，鱼骨状排列方式能给电池模块更多的空间，实现更紧凑的电池构造，具有较高的单位体积储电量，有助于实现更好的行驶动态性能和更高的续航里程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面对所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一部分，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统的连接框图；

图2为本发明新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统的信号传输关系示意图；

图3为本发明新能源汽车防碰撞电池中电池模块的示意图；

图4为本发明新能源汽车防碰撞电池中盒体的结构示意图；

图5为本发明新能源汽车防碰撞电池的示意图；

图6为本发明新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统的碰撞保护方法流程图；

图中：1、盒体；2、盒体盖；3、定位盒体；4、矩形吸能板；5、吸能块；6、电池模块；61、电池模块隔套；62、电池模块减震孔套；63、电池单元；7、BMS模块；8、电池矩阵控制单元；9、碰撞传感器单元；10、MOSFET。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步地解释说明。

如图1-2，本发明提供了一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统，包括：BMS模块7、电池矩阵控制单元8、碰撞传感器单元9、MOSFET10，本发明中所采用的BMS模块7能够实现包括电池状态检测和分析、电池安全保护、能量控制管理、电池信息管理、接收碰撞传感器的信号、处理碰撞信号并输出电池控制矩阵等功能；本发明中电池矩阵控制单元8用于接收并处理碰撞传感器单元9的信号，生成电池控制矩阵并发送给MOSFET10，控制MOSFET10的开关，且可用于接收BMS模块7的信号；本发明中碰撞传感器单元9为重力加速度传感器、加速度传感器或压力传感器，用于接收各种碰撞信号及强度并发送给BMS模块7和电池矩阵控制单元8；本发明中MOSFET10根据电池矩阵控制单元8发送来的信号控制电池单元63在电池网络中的通断。具体地，本发明中BMS模块7中的主控模块与电池矩阵控制单元8连接，碰撞传感器单元9分别与BMS模块7中的监控模块、电池矩阵控制单元8连接，电池矩阵控制单元8通过MOSFET10与电池单元63连接，具体地，MOSFET10与电池单元63通过串并联形成电池网络；MOSFET10与BMS模块7中的监控模块连接。通过BMS模块7实现对电池的状态检测和分析、能量控制管理、电池安全保护、接收碰撞传感器的信号并进行分析、输出电池控制矩阵等功能，更好的控制和保护电池网络，提高电池的使用寿命。

如图3，本发明中若干电池单元63通过过盈配合安装在一个具有良好导热性的电池模块减震孔套62中，通过在电池模块减震孔套62中开设电池单元孔，使得电池单元63紧凑地排列在电池模块减震孔套62中，电池模块减震孔套62可以吸收碰撞时的冲击力，防止电池单元63的移动，有效地保护电池免受破坏；电池模块减震孔套62通过过盈配合安装在电池模块隔套61中，防止电池模块减震孔套62与电池模块隔套61之间出现位移。一个电池模块减震孔套上的电池单元63、一个电池模块减震孔套62和一个电池模块隔套61构成一个电池模块6。

如图4-5，本发明中电池模块6以鱼骨状排列方式固定于定位盒体3内，具体地，电池模块减震孔套62按照鱼骨状排列方式焊接在定位盒体3的底部，鱼骨状电池模块排列方式不占用定位盒体3内的结构空间且能同时保护多个电池模块6，在具有高防碰撞性能的同时具有重量轻的特点，鱼骨状的电池模块排列方式使其可以在发生碰撞时通过鱼骨状结构相互抵消碰撞力，具有很强的结构刚度，减少了电池模块6受碰撞时的变形量；同时，鱼骨状排列方式能给电池模块6更多的空间，实现更紧凑的电池构造，具有较高的单位体积储电量，有助于实现更好的行驶动态性能和更高的续航里程。定位盒体3设置于盒体1内，盒体1的上方与盒体盖2通过螺栓固定连接，盒体1的底部凸缘处设置螺纹孔与新能源汽车的车架通过螺栓固定连接，在车辆发生碰撞时首先受到冲击力的就是盒体1，通过盒体1的紧固连接可以通过形变吸收能量更好的保护内部的电池模块6。

本发明中定位盒体3的六个面上均设有矩形吸能板4，本发明中矩形吸能板4具有良好的吸能作用，能够吸收碰撞时的冲击力。定位盒体3通过矩形吸能板4与盒体1进行过盈配合形成紧固连接，定位盒体3通过矩形吸能板4与盒体盖2进行过盈配合形成紧固连接，使得盒体1与定位盒体3之间、盒体盖2与定位盒体3之间通过过盈配合形成紧固连接，防止定位盒体发生位移或晃动，并且能够有效地防止尖锐物体破坏电池模块6，从而提高了防碰撞电池的保护能力。

本发明中电池模块6与定位盒体3之间的缝隙通过吸能块5填充，吸能块5为具有良好散热性的橡胶块，由于电池模块6呈鱼骨状排布，使得电池模块6在受到碰撞时会产生沿鱼骨状结构相互抵消碰撞力，同时吸能块5可以在碰撞力的传导过程中将其吸收，防止其他结构出现大变形。

如图6，本发明还提供了一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统的碰撞保护方法，具体包括如下步骤：

步骤1、新能源汽车发生碰撞时，碰撞传感器单元9检测到撞击，获取碰撞传感器单元9检测碰撞信息和BMS模块7采集的每个电池单元63的状态信息；本发明中碰撞信息根据碰撞传感器单元9的不同而不同，压力传感器检测到的撞击信息为压力信息，加速度传感器检测到的撞击信息为加速度信息，重力传感器检测到的撞击信息为重力加速度信息；本发明中状态信息为可以反映电池单元状态的信息，包括SOC、SOH、SOT、SOP、电池寿命等，由于一个MOSFET10连接控制一个电池单元63，每个电池单元的状态可以在BMS模块7中实时且精确的反应。

步骤2、根据碰撞信息和每个电池单元63的状态信息，确定防碰撞电池的碰撞情况；

步骤3、根据防碰撞电池的碰撞情况，通过电池矩阵控制单元8控制MOSFET10的通断，以控制电池单元63在电池网络中的通断，保护防碰撞电池；具体地：

A.若碰撞传感器单元9反馈给BMS模块7和电池矩阵控制单元8的冲击力在阈值以上，判定为严重碰撞，电池矩阵控制单元8输出全为零的电池控制矩阵，使电池网络中的MOSFET10全部断开，断开电池网络与外界的连通电路，避免发生碰撞后出现尖峰电压等情况，破坏电路，防止电池发生热失控等现象，对生命和财产产生很大的影响；

B.若碰撞传感器单元9反馈给BMS模块7和电池矩阵控制单元8的冲击力小于阈值，BMS模块7结合电池网络中每个电池单元63的状态信息进行判断，若只有损坏电池单元状态信息出现异常，而整个电池网络的状态信息正常，电池网络的输出也正常，BMS模块7输出对应损坏位置为0的电池控制矩阵到电池矩阵控制单元8，控制损坏电池单元的MOSFET10关断，实现损坏电池单元从电池网络中断开，此时，电池仍能高效工作，且不会因为短板效应而影响整个电池包的寿命和性能；若电池单元63状态信息出现异常，且整个电池网络状态信息异常、电池网络的输出异常，BMS模块7输出全为零的电池控制矩阵到电池矩阵控制单元8，使电池网络中的MOSFET10全部断开，断开电池网络与外界的连通电路，避免发生碰撞后出现尖峰电压等情况，破坏电路，防止电池发生热失控等现象，对生命和财产产生很大的影响。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施方式，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护方法，其特征在于，应用于一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统，所述碰撞保护系统包括：BMS模块（7）、电池矩阵控制单元（8）、碰撞传感器单元（9）、MOSFET（10），所述BMS模块（7）中的主控模块与电池矩阵控制单元（8）连接，所述碰撞传感器单元（9）分别与BMS模块（7）中的监控模块、电池矩阵控制单元（8）连接，所述电池矩阵控制单元（8）通过MOSFET（10）与电池单元（63）连接，所述MOSFET（10）与BMS模块（7）中的监控模块连接；

电池模块（6）以鱼骨状排列方式固定于定位盒体（3）内，所述定位盒体（3）设置于盒体（1）内，所述盒体（1）的上方与盒体盖（2）固定连接，所述盒体（1）的底部凸缘处与新能源汽车的车架固定连接；

所述定位盒体（3）的六个面上均设有矩形吸能板（4）；所述定位盒体（3）通过矩形吸能板（4）与盒体（1）进行过盈配合形成紧固连接，所述定位盒体（3）通过矩形吸能板（4）与盒体盖（2）进行过盈配合形成紧固连接；所述电池模块（6）与定位盒体（3）之间的缝隙通过吸能块（5）填充；所述定位盒体（3）的底部按照鱼骨状排列方式焊接电池模块减震孔套（62）；

所述新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护系统的碰撞保护方法，具体包括如下步骤：

步骤1、新能源汽车发生碰撞时，获取碰撞传感器单元（9）检测碰撞信息和BMS模块（7）采集的每个电池单元（63）的状态信息；

步骤2、根据碰撞信息和每个电池单元（63）的状态信息，确定防碰撞电池的碰撞情况；

步骤3、根据防碰撞电池的碰撞情况，通过电池矩阵控制单元（8）控制MOSFET（10）的通断，以控制电池单元（63）在电池网络中的通断，保护防碰撞电池；具体地，

A.若碰撞传感器单元（9）反馈给BMS模块（7）和电池矩阵控制单元（8）的冲击力在阈值以上，判定为严重碰撞，电池矩阵控制单元（8）输出全为零的电池控制矩阵，使电池网络中的MOSFET（10）全部断开，断开电池网络与外界的连通电路；

B.若碰撞传感器单元（9）反馈给BMS模块（7）和电池矩阵控制单元（8）的冲击力小于阈值，BMS模块（7）结合电池网络中每个电池单元（63）的状态信息进行判断，若只有损坏电池单元状态信息出现异常，而整个电池网络的状态信息正常，电池网络的输出也正常，BMS模块（7）输出对应损坏位置为0的电池控制矩阵到电池矩阵控制单元（8），控制损坏电池单元的MOSFET（10）关断，实现损坏电池单元从电池网络中断开；若电池单元（63）状态信息出现异常，且整个电池网络状态信息异常、电池网络的输出异常，BMS模块（7）输出全为零的电池控制矩阵到电池矩阵控制单元（8），使电池网络中的MOSFET（10）全部断开，断开电池网络与外界的连通电路。

2.根据权利要求1所述的一种新能源汽车防碰撞电池的碰撞保护方法，其特征在于，若干电池单元（63）通过过盈配合安装在一个电池模块减震孔套（62）中，所述电池模块减震孔套（62）通过过盈配合安装在电池模块隔套（61）中，共同构成一个电池模块（6）。