CN102856525A - 环境友好型车辆的单元电池保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环境友好型车辆的单元电池保护装置，其具有由单元电池构成的电池组和管理电池组的电力的电池管理***。具体地，该单元电池保护装置包括：容纳连接单元电池与电池管理***的多条电线的线束；和布置在线束的电线上的熔断器。这些熔断器被配置成由非正常高压切断以便在外部冲击或震动施加到该单元模块时，防止由于与单元电池连接的电线发生短路而引起***，由此确保驾驶者和乘客的安全。

Description

环境友好型车辆的单元电池保护装置
技术领域
本发明涉及一种用于诸如电动车或者混合动力车的环境友好型车辆的单元电池保护装置(battery cell protection device)，并且更具体地涉及这样一种环境友好型车辆的单元电池保护装置，其能够通过切断单元电池的非正常高压来防止损坏单元电池。
背景技术
近年来，配备有电池的环境友好型车辆(即，混合动力车和电动车等)已经成为大多数汽车制造商的重要市场。在这些环境友好型车辆中，电池的容量已经逐渐增加，从而总体上提高汽车燃料效率和行驶性能。随着电池容量的增加，用于确保防高压的安全性的技术已得到发展。汽车制造商和电池制造商已加强车辆的规格(specification)和这些车辆中的项目，以防止由于碰撞和/或电短路引起的***。
用于保护单元电池免受高压的一种技术是采用被固定到多个单元包电极(cell pouch electrodes)中的每一个上以检测电压的插座(receptacle)和能够检测电压的连接器。电压检测连接器布置在与电池电极连接的线束(wiring harness)上。在该技术中，在单元模块中的电压检测线因车辆碰撞或震动而使覆层破坏而断开时，BMS(电池管理***)诊断断开。然而，目前不可能完全防止单元电池***。此外，在电动车或者***式电池中，因为电池容量大于现有的混合动力车(HEV)，因此存在与***相关的更大危险。
本发明背景技术中公开的信息只是用于增强对本发明一般背景的理解，不应被视为是该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或者任何形式的暗示。
发明内容
本发明努力提供一种用于环境友好型车辆的单元电池保护装置，其能够通过预防由于在电池组件(cell module)受到外部冲击或者震动时连接于单元电池的电线中发生短路而引燃***，来确保人身安全。具体地，本发明一个示例性实施方式提供一种环境友好型车辆的单元电池保护装置，位于装备由单元电池构成的电池组和管理电池组的电力的电池管理***的车辆用的电池中。单元电池保护装置包括：线束，容纳多条连接单元电池与电池管理***的电线；和熔断器，布置在线束的电线上并且通过非正常高压切断，其中该熔断器的相反两端被结合到电线。
更具体地，线束可以包括多条分开布置的高压线；通过熔断器与高压线连接的导线(lead wire)；和覆盖并固定高压线、导线和熔断器的伸缩管。线束可以布置在电池组的下侧以便能够被更换。熔断器的厚度可以为大约2.3mm～2.5mm。可以在熔断器之间布置有绝缘体。
本发明具有如下优点：通过预防由于在电池组件受到外部冲击或震动时与单元电池连接的电线中发生短路而引燃的***，从而确保人身安全。
通过在此并入的附图及后面具体实施方式的详细说明，二者共同用于说明本发明原理，本发明的方法和装置的其它特征和优点将会更加显而易见。
附图说明
图1是根据本发明一个示例性实施方式的环境友好型车辆的单元电池保护装置的示意性放大图；
图2是示意地示出图1的线束的结构的视图；
图3是根据本发明一个示例性实施方式的环境友好型车辆的单元电池保护装置的电路图；
图4是示出在图3中发生短路时的视图；
图5是示出根据本发明一个示例性实施方式的管式熔断器的视图；
图6是示出根据本发明一个示例性实施方式的片式熔断器的视图；
图7是示出可以施加根据本发明示例性实施方式的管式熔断器和片式熔断器的电池组的电压检测线路的立体图；
图8是示出其中额外提供有PCB的根据本发明示例性实施方式的单元电池保护装置的变形实施例的视图；
图9是图8所示的A部的放大图。
应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。本文中所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，这些特征将部分地由预期的特定应用和使用环境来确定。
在附图中，在全部的几张图中，附图标记始终指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施方式，其实施例在附图中示出并且下面会进行描述。当结合示例性实施例描述本发明时，应当理解的是，本说明书并不是意图将本发明限制在这些示例性实施方式中。相反地，本发明意图不仅覆盖示例性实施方式，而且覆盖各种替换例、变型例、等价物及其他实施例，这些可以包括在如权利要求所定义的本发明的精神和范畴内。
应该理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车，包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。
参考图1-3，根据一个示例性实施方式的环境友好型车辆的单元电池保护装置可以包括熔断器120，其通过断开或者切断包含单元电池102的电池组100与用来管理电池组100的电力的电池管理***105之间带有高压的电流，从而保护单元电池。熔断器120可被布置在置于连接单元电池102与电池管理***105的线束110中的多条电线115中。与图中所示不同，大约九条电线115可被放置在线束110中。熔断器120为垂直设置的电线115提供电连接结构，并且可以在产生并接收到非正常高压时，通过“切断”来断开流到单元电池102的电流。
熔断器120可以由能够在非正常高压下熔化并断路的导线制成，并且在线束110的电线115中，可以通过在与电线115连接的相反两端结合熔断器120，将熔断器120布置在装置内部。每条电线115可以布置一个或多个熔断器120，并且可以在熔断器之间布置绝缘体(未示出)。可替换地，熔断器120可以由绝缘体(未示出)包覆，以便可以防止熔断器120之间短路。
在车辆电池的正常工作期间，在连接电池组100和电池管理***105的线束110的任何部分发生短路时，都可产生能够中断或切断每个熔断器120的高压。在因事故引起的冲击或震动时、在由于过载产生的热量使电线115上的覆层略微剥落时、或者在过电压迅速应用到电池管理***105上时，在电池组110与电池管理***105之间可产生短路。
图2是示意地示出图1的线束110的构造的视图。参考图2，线束110可包括多条分开布置的高压线130；由熔断器120连接到高压线130的导线131；和覆盖并固定高压线130、导线131和熔断器120的伸缩管135。线束110的高压线130可以具有可以从电池组100充分传送电力的尺寸，而导线131和熔断器120可以具有能够耐受常用电压的直径和厚度。例如，熔断器120可以为2.3mm至2.5mm厚。伸缩管135由这样的材料构成，该材料能够因热量而伸缩并且能够固定并保护线束110中的高压线130、导线131和熔断器120，并且还能够提供绝缘。
参考图1，线束110可以布置在电池组100的下侧以便易于被更换，使得在由于连接器(未示出)作为***模块(module)放置在两侧而使熔断器120中断或者切断的任何时候，线束110都可以被替换。图3是根据本发明示例性实施方式的环境友好型车辆的单元电池保护装置的电路图。图4是示出在图3中发生短路时的视图。
参考图1、3和4，电池组110与电池管理***105之间的线束110中的任何电线115中都可能短路，并且高压可施加到连接电线115的熔断器120。一个或多个熔断器120可以经由高压切断/中断，并且可以通过使电路图中的电池100与电池管理***105断开，来保护单元电池102的内电路和电池管理***105免受高压。由于到线束110的电流断开了，因此能够防止可能从线束110的电线115起火。
图5是示出根据本发明示例性实施方式的管式熔断器的视图。管式熔断器120a可被布置并保护在与电池组连接的插座(receptacle)中。该管式熔断器120a的两侧都设有电线121，其与插座(未示出)连接。
图6是示出根据本发明一个示例性实施方式的片式熔断器120b的视图。该片式熔断器120b的两侧上都设有电极122，其与电池组连接，并且该熔断器120b能够内部切断或断路。
图7是示出可以应用根据本发明一个示例性实施方式的管式熔断器和片式熔断器的电池组的电压检测线路的立体图。“a”是电池组的电压检测端子，“b”是单元电池端子分接头(tap)，“c”是电压检测连接器。“d”是连接电池组的电源线，可以应用管式熔断器或者片式熔断器。
可替换地，如图8所示，根据本发明示例性实施方式的一个变形实施例，具有熔断器的PCB(印刷电路板)可以连接电池组100的一侧。如图9所示，该PCB 140可以包括母线144和用于连接衬底142与电池组100的电极的电压检测连接器146。
上面已出于解释和说明的目的对本发明的具体的示例性实施方式进行了描述。上述描述并不是意图放大或者限定本发明于所公开的精确形式，显而易见地，根据以上教导还可以进行多种改进和变形。为了说明本发明的某些原理及其实际应用，而选出并描述了示例性实施方式，从而使得本领域技术人员能够做出并利用本发明的各个示例性实施方式，及其各种替换和变型。本发明的保护范围意图由所附权利要求及其等价形式来限定。

Claims (16)

1.一种环境友好型车辆的单元电池保护装置，位于装备有由单元电池构成的电池组和管理所述电池组的电力的电池管理***的车辆用的电池中，所述单元电池保护装置包含：
线束，容纳多条连接所述单元电池与所述电池管理***的电线；和
多个熔断器，布置在所述线束的所述电线内，并且被配置成通过非正常高压切断，
其中每个熔断器的相反两端被结合到所述线束中的电线。
2.根据权利要求1所述的单元电池保护装置，其中所述线束包括多条分开布置的高压线；通过所述熔断器与所述高压线连接的导线；和覆盖并固定所述高压线、所述导线和所述多个熔断器的伸缩管。
3.根据权利要求1所述的单元电池保护装置，其中所述线束布置在所述电池组的下侧面板上以便能够被更换。
4.根据权利要求1所述的单元电池保护装置，其中所述熔断器的厚度为2.3mm～2.5mm。
5.根据权利要求1所述的单元电池保护装置，其中在所述熔断器之间布置有绝缘体。
6.根据权利要求1所述的单元电池保护装置，其中所述熔断器是管式熔断器。
7.根据权利要求1所述的单元电池保护装置，其中所述熔断器是片式熔断器。
8.根据权利要求1所述的单元电池保护装置，还包括在所述电池组的一侧与电池组相连接并且装备有所述熔断器的印刷电路板。
9.一种至少部分地利用电池电力运行的车辆，包括：
安装在所述车辆的电池中的单元电池保护装置，其中所述车辆装备有由单元电池构成的电池组和管理所述电池组的电力的电池管理***，其中所述单元电池保护装置包括：线束，容纳多条连接所述单元电池与所述电池管理***的电线；和多个熔断器，布置在所述线束的多条电线内，其中每个熔断器被配置成通过非正常高压切断，并且在所述熔断器的两端上被结合到所述线束中的多条电线中的一条电线。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中所述线束包括多条分开布置的高压线；通过所述熔断器与所述高压线连接的导线；和覆盖并固定所述高压线、所述导线和所述多个熔断器的伸缩管。
11.根据权利要求9所述的车辆，其中所述线束布置在所述电池组的下侧面板上以便能够被更换。
12.根据权利要求9所述的车辆，其中所述熔断器的厚度为2.3mm～2.5mm。
13.根据权利要求9所述的车辆，其中在所述熔断器之间布置有绝缘体。
14.根据权利要求9所述的车辆，其中所述熔断器是管式熔断器。
15.根据权利要求9所述的车辆，其中所述熔断器是片式熔断器。
16.根据权利要求9所述的车辆，还包括在所述电池组的一侧与电池组相连接并且装备有所述熔断器的印刷电路板。
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