電池過充電安全系統的製作方法

2024-04-01 02:41:05

本發明涉及電池過充電保護系統，更具體地，涉及被動控制方法的電池過充電保護系統，其使用齊納二極體和中性材料防止安裝在環保車輛中的電池被過充電。

背景技術：

安裝在環保車輛，諸如電動車輛和混合動力車輛中的正常狀態下的電池在100％充電狀態(SOC)區域內被管理，並且有助於環保車輛的動力性能。但是，如現有技術的圖1中所示，當電池被過充電時，電池電壓被逐漸地增加到SOC 100％，超過SOC 100％以上電池電壓則迅速地增加，並且電池溫度也增加。因此，當電池袋中電解液被氣化並且電池袋的密封單元被打開時，電解液滲漏到外面。

當電解液從電池帶滲漏時，通過電池單元中的短路引起的火花或外部因素引起的火花，電池被點火，並且電池點火導致車輛的火災，這可造成各種損害，諸如對人的傷害。當前，電池的SOC通過使用電壓作為主要參數進行管理，並且主要的管理中介是被稱為電池管理系統(BMS)的控制器。

其中控制器主動地和自動地調整電池的SOC的方法被稱為主動控制方法，並且當用於主動控制方法的控制器有故障或失效時，電池被過充電，這可引起火災。相比之下，甚至當控制器已經失效時，使用機械和電動設備防止電池被過充電的方法被稱為被動控制方法。因此，為了安全地管理環保車輛的電池，除了主動控制方法之外，需要使用被動控制方法防止電池被過充電。

該部分中公開的上述信息僅僅用於增強對本發明的背景的理解，因此其可包含在本國不構成本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明提供被動控制方法的電池過充電安全系統，其使用齊納二極體和中性材料防止安裝在環保車輛中的電池被過充電，所述齊納二極體被配置成在電池被過充電時產生熱量，所述中性材料通過齊納二極體中產生的熱量被氣化和膨脹，以操作過充電預防開關。

在一個方面中，本發明提供電池過充電安全系統，其可包括：加熱單元，其電連接到電池以在電池的預定電壓或更大電壓下產生熱量；膨脹單元，其通過所述加熱單元膨脹；以及過充電預防開關，其在膨脹單元膨脹時被按壓，以斷開安裝在電池充電線中的主繼電器。

在示例性實施例中，齊納二極體可用作加熱單元，並且可導電地連接到電池。另外，當電池電壓增加到預定電壓或更高的電壓而等於或大於齊納二極體的臨界電壓時，來自電池的電流可被施加到齊納二極體，並且齊納二極體可被配置成產生熱量。

在根據本發明的另一個方面中，膨脹單元可由中性材料和彈性體構成，所述中性材料在預定溫度或更高溫度下被氣化，在中性材料被密封在其中的狀態下，當中性材料被氣化時，所述彈性體膨脹以按壓過充電預防開關。另外，氟利昂可用作中性材料。彈性體可以橡膠袋的形式被提供。

通過前述的技術方案，本發明提供下面的效果。

根據本發明，為防止環保車輛的電池被過充電，除了主動控制方法之外，能夠使用被動控制方法防止電池被過充電，以及由過充電的電池引起的火災。換句話說，可應用使用齊納二極體和中性材料來操作電池過充電預防開關的被動控制方法，從而防止電池的過充電和火災。

附圖說明

本發明的以上和其他特點現將參照通過附圖示出的示例性實施來詳細描述，該附圖僅通過說明的方式在下文中給出，因此並不限制本發明，並且其中：

圖1是示出根據現有技術的電池過充電範圍的圖。

圖2是根據本發明示例性實施例的用於電池充電的結構圖。

圖3是示出根據本發明示例性實施例的電池過充電安全系統的結構圖；以及

圖4是示出根據本發明示例性實施例的電池過充電安全系統的操作流程的流程圖。

附圖中列出的附圖標號包括下面進一步討論的下列元件的參考號。

10：電池

12：電池充電線

14：主繼電器

16：過充電預防開關

18：齊納二極體

20：中性材料

22：彈性體

應當理解，附圖未必按比例繪製，其呈現示出本發明的基本原理的各種示例性特徵的某種程度的簡化表示。如本文所公開的，包括，例如，具體尺寸、方位、位置以及形狀的本發明的具體設計特徵將部分地通過特定的預期應用和使用環境確定。在附圖中，貫穿附圖若干圖形的參考數字指的是本發明相同或等同的部件。

具體實施方式

應當理解本文使用的術語「車輛」或「車輛的」或其它的類似術語通常包括機動車輛，諸如包括運動型多用途汽車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客汽車，包括各種小船和輪船的水運工具，飛機等等，並且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合電動車輛、氫動力車輛以及其它替代燃料車輛(例如，來源於除石油之外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車輛是具有兩個或更多的動力來源的車輛，例如汽油驅動和電力驅動車輛。

儘管示例性實施例被描述為使用多個單元以執行示例性過程，應當理解，通過一個或多個模塊也可執行示例性過程。另外，應當理解，術語控制器/控制單元指的是包括存儲器和處理器的硬體裝置。存儲器被配置成存儲模塊，並且處理器被具體地配置成執行所述模塊，從而執行下面進一步描述的一個或多個過程。

在本文所用的術語僅僅是為了描述具體實施例，而並非旨在限制本發明。如本文所使用的,除非上下文清楚地指出了其它情況，單數形式「一種/個(a)」、「一種/個(an)」以及「該」旨在包括複數形式。還應當理解，當術語「包括」和/或「包含」用於本說明書中時，其指定所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但並非排除其一個或多個其它特徵、整數、步驟、操作、元件、部件和/或其組群的存在或加入。如本文所用的，術語「和/或」包括相關的所列項目的一個或多個的任何和所有組合。

除非從上下文具體地指明或明顯地看出，如本文使用的，術語「大約」被理解為在本領域中正常的公差範圍內，例如在平均值的標準偏差2內。「大約」可被理解為在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％,4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或者0.01％內。除非上下文清楚地指出，本文中提供的所有數值由術語「大約」修飾。

下文將具體參考本發明的各種示例性實施例，其示例在附圖中被示出，並且在下文中被描述。雖然將結合示例性實施例描述本發明，應當理解，本說明書並不旨在將本發明限制為那些示例性實施例。相反，本發明旨在不僅涵蓋示例性實施例，而且涵蓋各種替換、修改、等同物和其它實施例，其可包括在隨附權利要求限定的本發明的精神和範圍內。

在下文中，將詳細參考附圖描述本發明的示例性實施例。

安裝在環保車輛內的電池可以是高電壓電池，其中多個電池單元被配置成模塊或包的形式，並且可統稱為電池，用於更好地理解本發明。圖2是用於電池充電的結構圖，並且附圖標號10表示電池。電池充電線12可連接到電池10，而被接通以向電池充電、且被斷開以停止充電的主繼電器14可連接到電池充電線12。

具體地，主繼電器14的接通和斷開控制可通過使用12V輔助電池電源的電池管理系統(BMS)控制器執行。在預定壓力或更大壓力下按壓的過充電預防開關16可連接到主繼電器14。當電池被過充電時，過充電預防開關16可被配置成斷開連接到主繼電器14的12V電源，以斷開主繼電器14。

當由於過充電的電池引起的電解液的氣化所導致的電池袋發生膨脹的膨脹現象發生時，可通過膨脹壓力按壓過充電預防開關16。但是，由於不規則的膨脹量或膨脹壓力，過充電預防開關16不能被平穩地按壓。因此，需要用於在電池被過充電時完全按壓過充電預防開關16的裝置。

換句話說，需要用於在電池被過充電時充分按壓過充電預防開關的裝置。因此，當電池被過充電時，被配置成在預定電壓或更高電壓下產生熱量的加熱單元可導電地連接到電池，並且通過加熱單元進行膨脹以按壓過充電預防開關的膨脹單元可被設置成與加熱單元相鄰。

此外，可導電地連接到電池10的齊納二極體18可被用作加熱單元，並且齊納二極體18可被配置成產生熱量，同時允許電流在預定電壓下流動。例如，因為當電池被過充電時電壓可以是大約5V或更高，所以連接到電池10的齊納二極體18可被配置成產生熱量，同時允許電池電流在大約為5V的電壓下流動。

膨脹單元可包括中性材料20和彈性體22，所述中性材料20在預定溫度或更高溫度下被氣化，在中性材料被密封的狀態下，中性材料被氣化時，所述彈性體22膨脹以按壓過充電預防開關16，並且可被設置成與齊納二極體18相鄰。此外，中性材料20可以是在室溫下為液體狀態的氟利昂氣體，並且在92.8℃的沸點下被氣化，而彈性體22可以被設置為橡膠袋的形式，其氣密地(例如，空氣密封)填充液體狀態的氟利昂氣體，並在當氟利昂氣體被氣化時膨脹。

具體地，將參考圖3和圖4描述被配置成如上所述的電池過充電安全系統的操作流程。當電池10被充電時，電池電壓可逐漸地增加，並且當電池被過充電時，電池電壓可增加到預定電壓或更高的電壓(例如，大約5V或更高)。當電池電壓增加到預定電壓或更高的電壓而等於或大於齊納二極體18的臨界電壓時，電流可從電池10被施加到齊納二極體18，並且齊納二極體18可被配置成產生熱量。具體地，齊納二極體的熱量可被傳送到被設置成與齊納二極體18相鄰的膨脹單元的中性材料20，以氣化中性材料20。

此外，中性材料20可被連續地氣化，以引起密封中性材料20的彈性體22膨脹，從而按壓過充電預防開關16。因此，過充電預防開關16可被按壓，從而引起12V輔助電池電源線為短路，並且可阻斷供應到主繼電器14的12V輔助電池電源。因此，主繼電器14可被斷開，從而阻斷流入電池的電池充電電流。

如上所述，可應用在電池被過充電時使用齊納二極體和中性材料完全操作電池過充電預防開關的被動控制方法，從而在根本上防止電池的過充電和由其引起的火災。

已經參考其示例性實施例詳細描述本發明。但是，應當本領域技術人員應當理解，在不偏離本發明的原理和精神的情況下，在這些示例性實施例中可做出改變，本發明的範圍在隨附權利要求及其等效物中限定。