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

背景技術(shù)：

安裝在環(huán)保車輛，諸如電動車輛和混合動力車輛中的正常狀態(tài)下的電池在100％充電狀態(tài)(SOC)區(qū)域內(nèi)被管理，并且有助于環(huán)保車輛的動力性能。但是，如現(xiàn)有技術(shù)的圖1中所示，當(dāng)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，并且電池溫度也增加。因此，當(dāng)電池袋中電解液被氣化并且電池袋的密封單元被打開時，電解液滲漏到外面。

當(dāng)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，并且電池點火導(dǎo)致車輛的火災(zāi)，這可造成各種損害，諸如對人的傷害。當(dāng)前，電池的SOC通過使用電壓作為主要參數(shù)進行管理，并且主要的管理中介是被稱為電池管理系統(tǒng)(BMS)的控制器。

其中控制器主動地和自動地調(diào)整電池的SOC的方法被稱為主動控制方法，并且當(dāng)用于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(zāi)。相比之下，甚至當(dāng)控制器已經(jīng)失效時，使用機械和電動設(shè)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(huán)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于增強對本發(fā)明的背景的理解，因此其可包含在本國不構(gòu)成本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供被動控制方法的電池過充電安全系統(tǒng)，其使用齊納二極管和中性材料防止安裝在環(huán)保車輛中的電池被過充電，所述齊納二極管被配置成在電池被過充電時產(chǎn)生熱量，所述中性材料通過齊納二極管中產(chǎn)生的熱量被氣化和膨脹，以操作過充電預(yù)防開關(guān)。

在一個方面中，本發(fā)明提供電池過充電安全系統(tǒng)，其可包括：加熱單元，其電連接到電池以在電池的預(yù)定電壓或更大電壓下產(chǎn)生熱量；膨脹單元，其通過所述加熱單元膨脹；以及過充電預(yù)防開關(guān)，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，齊納二極管可用作加熱單元，并且可導(dǎo)電地連接到電池。另外，當(dāng)電池電壓增加到預(yù)定電壓或更高的電壓而等于或大于齊納二極管的臨界電壓時，來自電池的電流可被施加到齊納二極管，并且齊納二極管可被配置成產(chǎn)生熱量。

在根據(jù)本發(fā)明的另一個方面中，膨脹單元可由中性材料和彈性體構(gòu)成，所述中性材料在預(yù)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(tài)下，當(dāng)中性材料被氣化時，所述彈性體膨脹以按壓過充電預(yù)防開關(guān)。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(shù)方案，本發(fā)明提供下面的效果。

根據(jù)本發(fā)明，為防止環(huán)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(zāi)。換句話說，可應(yīng)用使用齊納二極管和中性材料來操作電池過充電預(yù)防開關(guān)的被動控制方法，從而防止電池的過充電和火災(zāi)。

附圖說明

本發(fā)明的以上和其他特點現(xiàn)將參照通過附圖示出的示例性實施來詳細(xì)描述，該附圖僅通過說明的方式在下文中給出，因此并不限制本發(fā)明，并且其中：

圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電池過充電范圍的圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的用于電池充電的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的電池過充電安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；以及

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的電池過充電安全系統(tǒng)的操作流程的流程圖。

附圖中列出的附圖標(biāo)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(yù)防開關(guān)

18：齊納二極管

20：中性材料

22：彈性體

應(yīng)當(dāng)理解，附圖未必按比例繪制，其呈現(xiàn)示出本發(fā)明的基本原理的各種示例性特征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(fā)明的具體設(shè)計特征將部分地通過特定的預(yù)期應(yīng)用和使用環(huán)境確定。在附圖中，貫穿附圖若干圖形的參考數(shù)字指的是本發(fā)明相同或等同的部件。

具體實施方式

應(yīng)當(dāng)理解本文使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它的類似術(shù)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，并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，來源于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(qū)動和電力驅(qū)動車輛。

盡管示例性實施例被描述為使用多個單元以執(zhí)行示例性過程，應(yīng)當(dāng)理解，通過一個或多個模塊也可執(zhí)行示例性過程。另外，應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語控制器/控制單元指的是包括存儲器和處理器的硬件裝置。存儲器被配置成存儲模塊，并且處理器被具體地配置成執(zhí)行所述模塊，從而執(zhí)行下面進一步描述的一個或多個過程。

在本文所用的術(shù)語僅僅是為了描述具體實施例，而并非旨在限制本發(fā)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(shù)形式“一種/個(a)”、“一種/個(an)”以及“該”旨在包括復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)術(shù)語“包括”和/或“包含”用于本說明書中時，其指定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并非排除其一個或多個其它特征、整數(shù)、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(shù)語“和/或”包括相關(guān)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(shù)語“大約”被理解為在本領(lǐng)域中正常的公差范圍內(nèi)，例如在平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差2內(nèi)?！按蠹s”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(nèi)。除非上下文清楚地指出，本文中提供的所有數(shù)值由術(shù)語“大約”修飾。

下文將具體參考本發(fā)明的各種示例性實施例，其示例在附圖中被示出，并且在下文中被描述。雖然將結(jié)合示例性實施例描述本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解，本說明書并不旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施例。相反，本發(fā)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(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。

在下文中，將詳細(xì)參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例。

安裝在環(huán)保車輛內(nèi)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，并且可統(tǒng)稱為電池，用于更好地理解本發(fā)明。圖2是用于電池充電的結(jié)構(gòu)圖，并且附圖標(biāo)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(tǒng)(BMS)控制器執(zhí)行。在預(yù)定壓力或更大壓力下按壓的過充電預(yù)防開關(guān)16可連接到主繼電器14。當(dāng)電池被過充電時，過充電預(yù)防開關(guān)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(dāng)由于過充電的電池引起的電解液的氣化所導(dǎo)致的電池袋發(fā)生膨脹的膨脹現(xiàn)象發(fā)生時，可通過膨脹壓力按壓過充電預(yù)防開關(guān)16。但是，由于不規(guī)則的膨脹量或膨脹壓力，過充電預(yù)防開關(guān)16不能被平穩(wěn)地按壓。因此，需要用于在電池被過充電時完全按壓過充電預(yù)防開關(guān)16的裝置。

換句話說，需要用于在電池被過充電時充分按壓過充電預(yù)防開關(guān)的裝置。因此，當(dāng)電池被過充電時，被配置成在預(yù)定電壓或更高電壓下產(chǎn)生熱量的加熱單元可導(dǎo)電地連接到電池，并且通過加熱單元進行膨脹以按壓過充電預(yù)防開關(guān)的膨脹單元可被設(shè)置成與加熱單元相鄰。

此外，可導(dǎo)電地連接到電池10的齊納二極管18可被用作加熱單元，并且齊納二極管18可被配置成產(chǎn)生熱量，同時允許電流在預(yù)定電壓下流動。例如，因為當(dāng)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的齊納二極管18可被配置成產(chǎn)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(yù)定溫度或更高溫度下被氣化，在中性材料被密封的狀態(tài)下，中性材料被氣化時，所述彈性體22膨脹以按壓過充電預(yù)防開關(guān)16，并且可被設(shè)置成與齊納二極管18相鄰。此外，中性材料20可以是在室溫下為液體狀態(tài)的氟利昂氣體，并且在92.8℃的沸點下被氣化，而彈性體22可以被設(shè)置為橡膠袋的形式，其氣密地(例如，空氣密封)填充液體狀態(tài)的氟利昂氣體，并在當(dāng)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(tǒng)的操作流程。當(dāng)電池10被充電時，電池電壓可逐漸地增加，并且當(dāng)電池被過充電時，電池電壓可增加到預(yù)定電壓或更高的電壓(例如，大約5V或更高)。當(dāng)電池電壓增加到預(yù)定電壓或更高的電壓而等于或大于齊納二極管18的臨界電壓時，電流可從電池10被施加到齊納二極管18，并且齊納二極管18可被配置成產(chǎn)生熱量。具體地，齊納二極管的熱量可被傳送到被設(shè)置成與齊納二極管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(xù)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(yù)防開關(guān)16。因此，過充電預(yù)防開關(guān)16可被按壓，從而引起12V輔助電池電源線為短路，并且可阻斷供應(yīng)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(yīng)用在電池被過充電時使用齊納二極管和中性材料完全操作電池過充電預(yù)防開關(guān)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(zāi)。

已經(jīng)參考其示例性實施例詳細(xì)描述本發(fā)明。但是，應(yīng)當(dāng)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)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(fā)明的范圍在隨附權(quán)利要求及其等效物中限定。