CN209191701U - 一种电动汽车电池包被动安全防护装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车电池包被动安全防护装置，包括电阻、电源模块和N个并联的检测控制单元，每个检测控制单元都包括开关控制模块和柔性的应变片，应变片粘附于电池包壳体内表面与一个电池模组对应的部位，开关控制模块包括电流感应器和与电流感应器对应耦合的放电开关；每个检测控制单元中的应变片与电流感应器串联，应变片、电流感应器、电源模块构成检测回路，放电开关与电阻串联，放电开关、电阻、该电池模组构成放电回路，应变片受到载荷拉延或刺破变形时内部电阻变化，电流感应器感应到检测回路中的电流变化，触发放电开关闭合，通过电阻放电。该装置能在电池模组受到挤压侵入时，更灵敏的触发电池模组放电，提高电池防护安全性。

Description

一种电动汽车电池包被动安全防护装置
技术领域
本实用新型属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车电池包被动安全防护装置。
背景技术
电动汽车作为新能源汽车的重要组成部分，已经成为新能源汽车领域的重要产品。电池作为电动汽车关键部件之一，其安全性能直接影响着电动汽车整车安全性能。随着电动汽车的推广普及，其使用工况越来越复杂，已有多起电动汽车碰撞起火的案例。为了避免电动汽车电池包在碰撞过程中受到挤压而发生热失控，目前有多种解决思路，比如方案1：让电池包从车体结构上脱落，避免直接受到挤压（参见CN201392851Y公开的一种电池包防撞系统及具有该系统的电动车）；方案2：让电池包高压切断（参见CN207059787U公开的用于电池组的碰撞保护电路、电池包及车辆）)；方案3：在电池包内部加灭火装置（参见CN103208602A公开的电动车自灭火电池包）；方案4：让电池包内部电池自放电(参见CN103085669A公开的自动碰撞电池放电方法)。
方案1主要通过碰撞信号触发爆破装置使电池包固定部件断裂，从而使电池包从车辆上脱落，该方案在两种情况下可能仍然无法解决电池受损而短路起火：第一，当外部有尖锐的侵入物刺破电池包壳体时，碰撞信号强度可能不足以触发爆破装置；第二，当电池脱落后，电池包仍然有被车辆碾压的风险。
方案2是通过碰撞信号触发电池包向外输出切断或电池包内部电池模组之间的连接切断，但是这也只能避免电池模组外部的短路，当极限碰撞工况下，结构变形量过大，直接挤压电池模组，导致电池模组内部正负极组分材料短路后，电池包仍会发生短路起火。
方案3与常见的二氧化碳灭火器灭火原理一致，需要在车辆上布置较大的空间用于布置灭火装置，成本较高，且效果有限。因为从目前大量研究结果看，电动汽车上配置的三元锂电池在内部短路起火后，只能通过大量的水来控制火势的蔓延，而无法从根本上灭火直至电池内部活性物质燃烧殆尽。
大量的研究结果显示，电池带电量越高，电池发生内部短路而起火的风险越高，电池带电量越低，电池内部所蕴含的能量越少，即便发生短路，产生温度上升，也不足以产生火灾。所以，方案4是目前比较有效的方案。碰撞发生后，触发电池自放电，极限情况下，电池放电至0伏，降低电池因内部短路起火的风险；但是方案4的触发条件主要是碰撞信号、温度等，在应对尖锐的侵入物刺破电池包壳体而进一步刺入电池模组时，有可能造成触发条件强度不够不足以触发电池自放电的情况。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种电动汽车电池包被动安全防护装置，以在电池模组受到挤压侵入时，更灵敏的触发电池模组放电，提高电池防护安全性。
本实用新型所述的电动汽车电池包被动安全防护装置，包括电阻，还包括电源模块和N个并联的检测控制单元，每个检测控制单元都包括开关控制模块和柔性的应变片，应变片粘附于电池包壳体内表面与一个电池模组对应的部位，开关控制模块包括电流感应器和与电流感应器对应耦合的放电开关；每个检测控制单元中的应变片与电流感应器串联，应变片、电流感应器、电源模块构成检测回路，放电开关与电阻串联，放电开关、电阻、该电池模组构成放电回路，应变片受到载荷拉延或刺破变形时内部电阻变化，电流感应器感应到检测回路中的电流变化，触发放电开关闭合，通过电阻放电；其中，N等于电池模组的个数。
优选的，每个检测控制单元都包括一个开关控制模块和三块应变片，三块应变片分别粘附于电池包壳体内表面与一个电池模组的相邻两侧面和底面对应的部位，三块应变片与该开关控制模块中的电流感应器串联，三块应变片、电流感应器、电源模块构成一个检测回路，该开关控制模块中的放电开关与电阻串联，放电开关、电阻、该电池模组构成一个放电回路，某块或者某几块应变片受到载荷拉延或刺破变形时内部电阻变化，电流感应器感应到检测回路中的电流变化，触发放电开关闭合，通过电阻放电。
优选的，每个检测控制单元都包括三个开关控制模块和三块应变片，三块应变片分别粘附于电池包壳体内表面与一个电池模组的相邻两侧面和底面对应的部位，三块应变片分别与三个开关控制模块中的电流感应器串联，并与电源模块构成独立的三个检测回路，三个开关控制模块中的放电开关并联，然后作为整体与电阻串联，三个放电开关、电阻、该电池模组构成放电回路，某块或者某几块应变片受到载荷拉延或刺破变形时内部电阻变化，对应的电流感应器感应到对应的检测回路中的电流变化，触发对应的放电开关闭合，通过电阻放电。
优选的，所述应变片的厚度小于0.5mm。
优选的，所述开关控制模块为继电器，所述电流感应器为继电器中的线圈，所述放电开关为继电器中的触点开关。
优选的，所述电源模块为12V直流电源。
本实用新型中，电池包受到挤压侵入时，应变片会随着电池包壳体内表面发生的变形而变形，当变形达到一定程度时，应变片内部的电阻值发生变化，最终改变检测回路中的电流而触发对应的放电开关闭合，通过电阻使电池模组放电。
本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：
（1）通过应变片物理变形改变检测回路中的电流信号，使放电回路接通实现放电，信号更可靠稳定，对电池包的变形响应更灵敏。
（2）通过应变片粘附于电池包壳体内表面来实现对电池包壳体变形的检测，结构更轻，安装方便简单，空间占用更小，并且检测范围更广，对电池包内部的防护面积更大。
（3）每个电池模组实现独立的检测和自放电，其放电效率更高，所需资源更少。
附图说明
图1为实施例1的结构原理示意图。
图2为实施例1中应变片粘附于电池包壳体内表面的位置示意图。
图3为实施例2的结构原理示意图。
图4为实施例2中应变片粘附于电池包壳体内表面的位置示意图。
图5为图4的A-A剖视图。
图6为实施例3的结构原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细说明。
实施例1：如图2所示，电池包内具有4个电池模组5。如图1、图2所示的电动汽车电池包被动安全防护装置，包括电阻4、电源模块2（采用12V直流电源）和4个并联的检测控制单元，每个检测控制单元都包括一个开关控制模块和一块柔性的应变片3，应变片3的厚度小于0.5mm，应变片3粘附于电池包壳体6内表面与一个电池模组5对应的部位（相当于应变片3完全覆盖住电池包壳体6内表面与一个电池模组5对应的部位），开关控制模块包括电流感应器11和与电流感应器11对应耦合的放电开关12，开关控制模块采用继电器，则电流感应器11为继电器中的线圈，放电开关12为继电器中的触点开关；每个检测控制单元中的应变片3与电流感应器11串联，应变片3、电流感应器11、电源模块2构成一个检测回路，放电开关12与电阻4串联，放电开关12、电阻4、该电池模组5构成一个放电回路。电池包某个或某几个部位受到外部侵入物挤压侵入时，电池包壳体6上的该部位会发生变形，粘附于该部位内表面的应变片3也会同时发生变形，当变形达到一定程度时（即应变片3受到载荷拉延或刺破而变形时），该应变片3内部的电阻值增大，对应的电流感应器11感应到检测回路中的电流减小，从而触发对应的放电开关12闭合，通过电阻4使该电池模组5放电。
实施例2：如图4所示，电池包内具有4个电池模组5。如图3、图4、图5所示的电动汽车电池包被动安全防护装置，包括电阻4、电源模块2（采用12V直流电源）和4个并联的检测控制单元，每个检测控制单元都包括三个开关控制模块和三块柔性的应变片3，应变片3为厚度小于0.5mm的薄片，三块应变片3分别粘附于电池包壳体6内表面与一个电池模组5的相邻两侧面和底面对应的部位（相当于三块应变片3分别完全覆盖住电池包壳体6内表面与一个电池模组5的相邻两侧面和底面对应的部位），开关控制模块包括电流感应器11和与电流感应器11对应耦合的放电开关12，开关控制模块采用继电器，则电流感应器11为继电器中的线圈，放电开关12为继电器中的触点开关；三块应变片3分别与三个电流感应器11串联，并与电源模块2构成独立的三个检测回路，三个放电开关12并联，然后作为整体与电阻4串联，三个放电开关12、电阻4、该电池模组5构成放电回路。电池包某个或某几个部位受到外部侵入物挤压侵入时，电池包壳体6上的该部位会发生变形，粘附于该部位内表面的应变片3也会同时发生变形，当变形达到一定程度时（即该应变片3受到载荷拉延或刺破而变形时），该应变片3内部的电阻值增大，对应的电流感应器11感应到对应的检测回路中的电流减小，触发对应的放电开关12闭合，通过电阻4对该电池模组5放电。
实施例3：如图6所示的电动汽车电池包被动安全防护装置，其大部分结构与实施例2相同，不同之处在于：每个检测控制单元都包括一个开关控制模块和三块柔性的应变片3，三块应变片3与电流感应器11串联，三块应变片3、电流感应器11、电源模块2构成一个检测回路，放电开关12与电阻4串联，放电开关12、电阻4、该电池模组5构成一个放电回路。电池包某个或某几个部位受到外部侵入物挤压侵入时，电池包壳体6上的该部位会发生变形，粘附于该部位内表面的应变片3也会同时发生变形，当变形达到一定程度时（即该应变片3受到载荷拉延或刺破而变形时），该应变片3内部的电阻值增大，对应的电流感应器11感应到对应的检测回路中的电流减小，触发对应的放电开关12闭合，通过电阻4对该电池模组5放电。

Claims (6)

1.一种电动汽车电池包被动安全防护装置，包括电阻（4），其特征在于：还包括电源模块（2）和N个并联的检测控制单元，每个检测控制单元都包括开关控制模块和柔性的应变片（3），应变片（3）粘附于电池包壳体（6）内表面与一个电池模组（5）对应的部位，开关控制模块包括电流感应器（11）和与电流感应器对应耦合的放电开关（12）；每个检测控制单元中的应变片（3）与电流感应器（11）串联，并与电源模块（2）构成检测回路，放电开关（12）与电阻（4）串联，并与该电池模组（5）构成放电回路，应变片（3）受到载荷拉延或刺破变形时内部电阻变化，电流感应器（11）感应到检测回路中的电流变化，触发放电开关（12）闭合，通过电阻（4）放电；其中，N等于电池模组（5）的个数。
2.根据权利要求1所述的电动汽车电池包被动安全防护装置，其特征在于：每个检测控制单元都包括一个开关控制模块和三块应变片（3），三块应变片（3）分别粘附于电池包壳体（6）内表面与一个电池模组（5）的相邻两侧面和底面对应的部位，三块应变片（3）与该开关控制模块中的电流感应器（11）串联，并与电源模块（2）构成一个检测回路，该开关控制模块中的放电开关（12）与电阻（4）串联，并与该电池模组（5）构成一个放电回路。
3.根据权利要求1所述的电动汽车电池包被动安全防护装置，其特征在于：每个检测控制单元都包括三个开关控制模块和三块应变片（3），三块应变片（3）分别粘附于电池包壳体（6）内表面与一个电池模组（5）的相邻两侧面和底面对应的部位，三块应变片（3）分别与三个开关控制模块中的电流感应器（11）串联，并与电源模块（2）构成三个检测回路，三个开关控制模块中的放电开关（12）并联，然后作为整体与电阻（4）串联，并与该电池模组（5）构成放电回路。
4.根据权利要求1或2或3所述的电动汽车电池包被动安全防护装置，其特征在于：所述应变片（3）的厚度小于0.5mm。
5.根据权利要求1或2或3所述的电动汽车电池包被动安全防护装置，其特征在于：所述开关控制模块为继电器，所述电流感应器（11）为继电器中的线圈，所述放电开关（12）为继电器中的触点开关。
6.根据权利要求5所述的电动汽车电池包被动安全防护装置，其特征在于：所述电源模块（2）为12V直流电源。
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