CN117162788A - 一种带气囊保护的可弹出式电池包系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带气囊保护的可弹出式电池包系统及其控制方法，涉及汽车安全技术领域。该系统包括：电池包位置识别模块，用于采集电池包所在的位置信息，并将电池包的位置信息发送至电池包控制模块；电池包控制模块，用于根据状态信息判断电池是否有爆炸风险并发出指令；电池包弹射模块，用于按照电池包控制模块的弹出指令将电池包弹出，还用于按照电池包控制模块的断开指令将电池高低压线束接口断开；气囊模块，用于按照电池包控制模块的释放指令，释放气囊。本发明能够在电池包弹射出去后，气囊自动充气，以解决电池包对其他车辆造成二次伤害的问题。

Description

一种带气囊保护的可弹出式电池包系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，尤其涉及一种带气囊保护的可弹出式电池包系统及其控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

随着经济的发展以及对环保的重视，新能源汽车逐渐得到普及，其中以电池为动力源的新能源汽车是目前应用最为广泛的能源汽车之一。目前新能源汽车的电池受到外接刺穿或碰撞挤压后，都容易发生自燃或爆炸等事故，为此，需要及时将故障电池弹出，避免造成其他电池，甚至整个汽车的损坏。

目前针对可弹出电池包的汽车已经有了一些研究，例如专利CN113594597A，公开日2021年11月02日，一种具有弹射保护结构的电池壳体，专利CN113978299A，公开日2022年01月28日，一种新能源汽车而电池弹射装置等，均可以实现在发生电池爆炸事故前对电池进行弹射和脱离操作。然而上述专利实现的电池弹出装置，对于电池弹出的方向和位置并没有进行规划，因此电池弹射大多为随机弹射，而且在电池包弹射出去后，由于是弹射到道路上，道路上仍有大量车辆正常行驶，这可能会给其他车辆造成碰撞的安全风险，给驾乘人员的生命财产安全带来二次伤害。

综上所述，如何对弹射出的电池包进行保护，防止其对路上行驶的车辆产生二次伤害，成为现有技术亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种带气囊保护的可弹出式电池包系统及其控制方法，通过在电池包上安装一套气囊结构，在电池包弹射出去后，气囊自动充气，以解决电池包对其他车辆造成二次伤害的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明第一方面提供了一种带气囊保护的可弹出式电池包系统，包括：

电池包位置识别模块，用于采集电池包所在的位置信息，并将电池包的位置信息发送至电池包控制模块；

电池包控制模块，用于接收电池包状态信息和电池包所在位置信息，根据状态信息判断电池是否有爆炸风险，当判断有爆炸风险时，根据电池包位置信息向相应位置的电池包弹射模块和气囊模块发出指令，其中，指令包括弹出指令、断开指令和释放指令；

电池包弹射模块，用于按照电池包控制模块的弹出指令将电池包弹出，还用于按照电池包控制模块的断开指令将电池高低压线束接口断开；

气囊模块，用于按照电池包控制模块的释放指令，释放气囊。

进一步的，所述电池包弹射模块和气囊模块根据电池包数量设置为单个或多个。

进一步的，电池包弹射模块包括电池包弹射机构和电池线束断开机构，所述电池包弹射机构用于将电池包弹射出车身，所述电池线束断开机构用于在电池包弹射出车身前，断开与电池包连接的高低压线束。

进一步的，所述电池包弹射机构包括弹射弹簧、卡销驱动机构、卡销和电池包壳体，电池包壳体为长方体形状，下表面敞口，电池包、弹射弹簧和卡销驱动机构均集成在电池包壳体内部，弹射弹簧一端固定在电池包壳体上，另一端连接到电池包上，卡销设置在电池包壳体下方。

更进一步的，所述电池包壳体固定在汽车上，电池包的弹射方向为车底方向。

更进一步的，所述卡销驱动机构包括卡销驱动电机和卡销齿条，卡销驱动电机带有齿轮，齿轮与卡销齿条咬合，卡销齿条固定在卡销上。

更进一步的，两个卡销在电池包未弹出之前，其之间的距离小于电池包长度，能够卡住电池包防止电池包脱落，在电池包需要弹出的时候，两个卡销由于卡销驱动电机驱动，进行水平方向的反方向运动，其之间的距离大于电池包长度，电池包通过弹射弹簧的弹力实现弹射。

更进一步的，两个弹射弹簧分别位于电池包上表面的两端，两个弹射弹簧的另一端连接电池包外壳的内表面，在电池包未弹出状态时，弹射弹簧处于压缩状态。

进一步的，所述气囊模块包括气囊，当气囊模块接收到释放指令时，释放气囊使气囊将电池包的四周包裹。

本发明第二方面提供了一种带气囊保护的可弹出式电池包系统的控制方法，包括以下步骤：

采集电池包所在的位置信息和状态信息；

根据状态信息判断电池是否有爆炸风险，当判断有爆炸风险时，根据电池包位置信息向相应位置的电池包弹射模块和气囊模块发出指令，其中，指令包括弹出指令、断开指令和释放指令；

按照弹出指令将电池包弹出；

按照断开指令将电池高低压线束接口断开；

按照释放指令释放气囊。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明公开了一种带气囊保护的可弹出式电池包系统及其控制方法，通过对电池包位置和状态的实时监控，及时发现电池包的异常状态并进行弹射，防止电池包在汽车内爆炸导致的事故发生。此外，本发明还设置了气囊结构，当电池包弹射时气囊释放，从而防止电池包弹射至道路上对其他来往车辆和行人造成二次伤害。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例一中带气囊保护的可弹出式电池包系统结构图；

图2为本发明实施例一中气囊释放原理示意图；

图3为本发明实施例一中电池包弹射机构固定结构示意图；

图4为本发明实施例一中电池包弹射机构结构电池包未弹出时结构示意图；

图5为本发明实施例一中电池包弹射机构结构电池包弹出时结构示意图；

图6为本发明实施例二中带气囊保护的可弹出式电池包系统的控制方法的流程图；

其中，1、弹射弹簧，2、电池包，3、卡销驱动机构，4、卡销，5、电池包壳体，6、电池包运动方向，7、卡销驱动电机，8、卡销齿条。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

实施例一：

本发明实施例一提供了一种带气囊保护的可弹出式电池包系统，如图1所示，包括电池包位置识别模块、电池包控制模块、电池包弹射模块、气囊模块以及相应的线束插件。为了便于管理，上述可弹出式电池包系统的各个模块可以集成在电池包箱体中。

电池包位置识别模块，用于采集电池包所在的位置信息，并将电池包的位置信息发送至电池包控制模块。电池包位置识别可以通过设置在各个电池包上的位置传感器进行位置识别，也可以是通过开关信号进行识别。本实施例中，在电池包及弹射机构上设置一些互相配合的卡扣开关，这些开关可以通过识别断开和导通的电信号来形成0和1的状态量，继而利用状态量判断电池包是否弹出，多个位置布置的开关可分别对应不同的弹射位置。

电池包控制模块为主控制器，用于接收电池包状态信息和电池包所在位置信息，根据状态信息判断电池是否有爆炸风险。具体的，通过自身采集的电池温度、电压等信息，设置安全阈值，从而判断电池是否存在高温燃烧甚至爆炸危险。当判断有爆炸风险即电池包的温度或电压超过安全阈值时，根据电池包位置信息向相应位置的电池包弹射模块和气囊模块发出指令，其中，指令包括弹出指令、断开指令和释放指令。如图2所示，主控制器实施监控电池包的位置，并且当检测到电池需要弹出时，在弹出电池包的同时，控制气囊模块释放气囊。本实施例中，通过延时电路先后触发弹出指令和释放指令，为了防止气囊释放不会阻碍弹射操作，设置延时时间使电池包在脱离汽车时能够释放气囊。

本实施例中，控制器与电池包位置识别模块、电池包弹射模块和气囊模块之间的控制和信号传递可以是线束方式，也可以是无线通讯方式。

电池包弹射模块，用于按照电池包控制模块的弹出指令将电池包弹出，还用于按照电池包控制模块的断开指令将电池高低压线束接口断开。

本实施例中，电池包弹射模块和气囊模块根据电池包数量设置为单个或多个，即每个电池包位置上均配置一个电池包弹射模块和气囊模块。

在一种具体的实施方式中，电池包弹射模块包括电池包弹射机构和电池线束断开机构，电池包弹射机构用于将电池包弹射出车身，电池线束断开机构用于在电池包弹射出车身前，断开与电池包连接的高低压线束。本实施例中，电池线束断开机构可以通过电磁开关实现。

本实施例中，电池包通过电池包弹射机构向车辆底部弹射。电池包弹射机构通过电机驱动齿轮组将电池包释放，并且能够利用弹簧将电池包向下弹射出去。电池包弹射机构包括：弹射弹簧1、卡销驱动机构3、卡销4和电池包壳体5。其中，如图3所示，卡销驱动机构3包括卡销驱动电机7和卡销齿条8。

如图4所示，电池包壳体为长方体形状，下表面敞口，电池包可从下表面弹出。电池包、弹射弹簧和卡销驱动机构均集成在电池包壳体内部。弹射弹簧1一端固定在电池包壳体5上，另一端连接到电池包2上。弹射弹簧1用于将电池包2从电池包壳体5下方弹射出去。弹射弹簧1可以是单个，也可以是多个组合。本实施例中，设置两个弹射弹簧分别位于电池包上表面的两端，两个弹射弹簧的另一端连接电池包外壳的内表面，在保证弹射力度的同时，不影响气囊的设置。在电池包未弹出状态时，弹射弹簧处于压缩状态。

卡销驱动机构3固定在电池包壳体5上。卡销驱动机构3用于驱动卡销4运动。本实施例中，卡销驱动机构安装在电池包壳体的左右下角位置，便于驱动卡销的同时，不影响电池包弹出。卡销4设置在电池包壳体5下方，具体位于卡销驱动机构下方，卡销4与电池包壳体5滑动连接。卡销4用于在电池包2未弹出时为电池包提供支撑，防止其脱落，确保电池包2固定在电池包壳体5内部，在电池包需要弹出时卡销驱动机构3接收电池包控制模块的弹出指令，驱动卡销向两侧运动释放电池包2，使得电池包2向下弹射出电池包壳体5中，此时所述的电池包运动方向6如图5所示。

卡销齿条8通过齿轮咬合来用于传递卡销驱动电机7的驱动力。更为具体的，卡销驱动电机7带有齿轮，齿轮与卡销齿条8咬合，用于驱动卡销4运动。卡销齿条8固定在卡销上，卡销驱动电机驱动齿轮转动，带动卡销齿条实现水平方向移动，卡销随之移动。两个卡销在电池包未弹出之前，其之间的距离小于电池包长度，能够卡住电池包防止电池包脱落，如图4所示。在电池包需要弹出的时候，两个卡销由于卡销驱动电机驱动，进行水平方向的反方向运动，其之间的距离大于电池包长度，电池包通过弹射弹簧的弹力实现弹射，如图5所示。

气囊模块，用于按照电池包控制模块的释放指令，释放气囊。

在一种具体的实施方式中，气囊模块包括气囊，设置在电池包表面，可以设置为多个。当气囊模块接收到释放指令时，释放气囊使气囊将电池包的四周包裹。由电池控制器控制，也可以是由机械触发的，即当电池包弹射出去后，自动触发气囊模块充气。

当所述的电池控制器判断电池包有燃烧爆炸危险时，会控制电池包弹射机构工作，将电池包弹射出电池包箱体，向车底方向进行弹射。电池控制器会提前控制电池线束断开机构工作，断开线束插件，使得整车和电池的高低压线束断开。通过延时设定，气囊模块会触发充气，对电池包四周进行包裹。

本发明能够实时监测电池包弹射情况，并且能够在电池包弹射出去后及时释放气囊，从而保证其他驾乘人员和车辆的安全，本发明结构简单，易于实施。

实施例二：

本发明实施例二提供了一种带气囊保护的可弹出式电池包系统的控制方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤1，采集电池包所在的位置信息和状态信息。

步骤2，根据状态信息判断电池是否有爆炸风险，当判断有爆炸风险时，根据电池包位置信息向相应位置的电池包弹射模块和气囊模块发出指令，其中，指令包括弹出指令、断开指令和释放指令。

步骤3，按照弹出指令将电池包弹出。

步骤4，按照断开指令将电池高低压线束接口断开。

步骤5，按照释放指令释放气囊。

以上实施例二中涉及的各步骤与实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。

本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，包括：

电池包位置识别模块，用于采集电池包所在的位置信息，并将电池包的位置信息发送至电池包控制模块；

电池包控制模块，用于接收电池包状态信息和电池包所在位置信息，根据状态信息判断电池是否有爆炸风险，当判断有爆炸风险时，根据电池包位置信息向相应位置的电池包弹射模块和气囊模块发出指令，其中，指令包括弹出指令、断开指令和释放指令；

电池包弹射模块，用于按照电池包控制模块的弹出指令将电池包弹出，还用于按照电池包控制模块的断开指令将电池高低压线束接口断开；

气囊模块，用于按照电池包控制模块的释放指令，释放气囊。

2.如权利要求1所述的带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，所述电池包弹射模块和气囊模块根据电池包数量设置为单个或多个。

3.如权利要求1所述的带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，电池包弹射模块包括电池包弹射机构和电池线束断开机构，所述电池包弹射机构用于将电池包弹射出车身，所述电池线束断开机构用于在电池包弹射出车身前，断开与电池包连接的高低压线束。

4.如权利要求1所述的带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，所述电池包弹射机构包括弹射弹簧、卡销驱动机构、卡销和电池包壳体，电池包壳体为长方体形状，下表面敞口，电池包、弹射弹簧和卡销驱动机构均集成在电池包壳体内部，弹射弹簧一端固定在电池包壳体上，另一端连接到电池包上，卡销设置在电池包壳体下方。

5.如权利要求4所述的带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，所述电池包壳体固定在汽车上，电池包的弹射方向为车底方向。

6.如权利要求5所述的带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，所述卡销驱动机构包括卡销驱动电机和卡销齿条，卡销驱动电机带有齿轮，齿轮与卡销齿条咬合，卡销齿条固定在卡销上。

7.如权利要求6所述的带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，两个卡销在电池包未弹出之前，其之间的距离小于电池包长度，能够卡住电池包防止电池包脱落，在电池包需要弹出的时候，两个卡销由于卡销驱动电机驱动，进行水平方向的反方向运动，其之间的距离大于电池包长度，电池包通过弹射弹簧的弹力实现弹射。

8.如权利要求7所述的带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，两个弹射弹簧分别位于电池包上表面的两端，两个弹射弹簧的另一端连接电池包外壳的内表面，在电池包未弹出状态时，弹射弹簧处于压缩状态。

9.如权利要求1所述的带气囊保护的可弹出式电池包系统，其特征在于，所述气囊模块包括气囊，当气囊模块接收到释放指令时，释放气囊使气囊将电池包的四周包裹。

10.一种带气囊保护的可弹出式电池包系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集电池包所在的位置信息和状态信息；

根据状态信息判断电池是否有爆炸风险，当判断有爆炸风险时，根据电池包位置信息向相应位置的电池包弹射模块和气囊模块发出指令，其中，指令包括弹出指令、断开指令和释放指令；

按照弹出指令将电池包弹出；

按照断开指令将电池高低压线束接口断开；

按照释放指令释放气囊。