专利名称：用于车辆中的电池的排气系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆中的电池的排气系统，更特别地，涉及用于诸如电动汽车 (车辆)(电池驱动的汽车)或者混合动力汽车(车辆)等车辆中的电池的排气系统，所述车辆包括驱动驱动轮的电动机(motor)以及两个电池，所述两个电池包括给电动机供电的高压电池和给控制系统和辅助设备供电的低压电池。
背景技术：
诸如混合动力汽车或者电动车辆等车辆包括驱动车轮的电动机以及具有不同电压的两个电池，所述两个电池包括给电动机供电的高压电池和驱动电力组件和辅助设备的低压电池。高压电池一般容纳在金属制成的箱体(casing)(以下称为电池箱)或者类似的容器中，用于保护电池免于外来物质的冲击、侵入或者进入，并且防止司机触及高电压的组件。高压电池在充电放电过程中会发热，这会导致降低电池性能或者寿命。因而，如例如日本特开平11-195437号(专利文件1)中所公开的那样，提出了当电池温度升高时采用冷却风扇将诸如车室(cabin)等车辆内部中的空气导入电池箱中来冷却电池的单元，如例如日本特开平7-73906号(专利文件2)中所公开的那样，提出了一种利用导管将用于调节车室中的温度的空调的冷空气直接导入到电池箱中来冷却电池的方法。另一方面，当诸如由于车辆碰撞引起的电池内部短路或者电池充电过量等异常情况发生时，高压电池可能释放出有害气体(镍氢电池的氢气，锂离子电池的一氧化碳气体， 等等)。为防止有害气体进入到车辆车室内部，冷却风扇通常起到鼓风机的作用，将电池周围空间的气体从车辆中排出(例如，如日本特开2004-312920号中所公开的那样)。然而，在不需要冷却电池或者排出周围气体的状态下持续地驱动风扇会增加电力消耗并且降低风扇的寿命，因而，不期望地降低只使用储存在电池中的电力的车辆、特别是插入式(plug-in)混合动力汽车或者电动汽车能行驶的距离。因此，期望如下技术能以最小需求的方式驱动风扇，并且在检测到有害气体产生的情况下可靠而快速地排出气体。为了更好地解决上述情况，已经提出了各种技术或者手段，诸如(1)例如，日本专利第3864538号(专利文件3)中所公开的方法，其中，设置了电池异常监控单元，用于检测可能产生气体的电池异常状态，排气风扇仅当电池异常监控单元检测到电池中的异常时才被驱动；(2)例如，日本特开平6-217412号(专利文件4)中所公开的方法，其中，当组成电池的一个单元电池的电压达到氢气产生电压以上时，驱动通风风扇将空气从车辆车室的内部排到外部；(3)例如，日本特开2007-3204 号(专利文件5)中所公开的一种排气管与电池排气结构的布局(layout)，其允许即使在车辆碰撞中气体也能够从车辆车室适当地排出；(4)例如，日本特开2004-312920号(专利文件6)中所公开的方法，其中，当检测到气体产生时，空气导入阀开启，然后驱动通风风扇以增加排出气体的效率。
然而，技术(1)到(4) (S卩，专利文件3到6中所公开的)具有如下缺陷或不方便之处。首先，在技术(1)(专利文件幻和技术O)(专利文件4)中，电池中的异常是基于电压传感器或者温度传感器测量得到的数值来判断的，因而，仅当电池落入到危险状态以后排气风扇才被驱动。因此，这些技术不是最优的方法，特别是在需要尽可能快地排出气体的车辆碰撞发生时。技术(3)(专利文件幻目的在于即使是在车辆碰撞时也能保证排气路径，这对于解决上述缺陷是不适用的。技术(4)(专利文件6)假定排出镍氢电池产生的氢气以提高气体排出的效率而不是防止气体进入车辆车室内。然而，技术(4)不是最优的方法，因为在锂离子电池产生对人体具有高毒性的CO气体时，其允许一定量的气体进入车室内。此外，在车辆碰撞中，诸如排气风扇或者空气导入阀等电力供给系统和驱动电路中非常有可能发生诸如断路等异常。然而，技术(1)、(2)和(4)并未关注在这些情况下操纵用于排出气体的装置。此外，因为没有具体地考虑到停止排气风扇的条件，甚至在气体产生的危险情况下，例如，很有可能会出现当司机关掉点火开关时排气功能停止，或者气体在外部充电期间产生时排气风扇未被持续地驱动，当司机进入车辆中时，司机会吸入气体。考虑到上述技术，仍然有提高的空间。
发明内容
考虑到以上提及的现有技术中所遇到的各种情况而构思本发明，本发明的目的在于提供一种用于车辆中的电池的排气系统，当检测到车辆碰撞时，其能够快速地将高压电池产生的气体从车辆中排出，防止归因于内部短路而产生的气体，并且即使在归因于碰撞发生诸如断路等故障时也最优地实施排气功能。根据本发明，在一个优选的方面，这一目的及其它目的能够通过提供一种用于车辆中的电池的排气系统而实现，所述车辆包括驱动车轮的电动机；向所述电动机供电的高压电池；以及将所述高压电池产生的气体从车辆中排出的排气系统，所述用于车辆中的电池的排气系统包括排气风扇，其将所述高压电池产生的气体排出；控制单元，其控制所述排气风扇的运转；以及碰撞检测单元，其检测车辆的碰撞，其中，所述控制单元具有如下结构当所述碰撞检测单元检测到车辆的碰撞时，使所述排气风扇运转。在上述方面中，用于电池的排气系统可以还包括第一继电器，其中的第一继电器开关的一端与所述排气风扇相连接，所述第一继电器开关的另一端与不论点火开关的状态如何总是被供给电源电压的电源线连接，其中，当所述控制单元的控制电压未施加到第一继电器线圈时，电源电压被供给到所述排气风扇，使所述排气风扇运转。除了上述第一继电器等之外，用于电池的排气系统可以还包括第二继电器，其中的第二继电器开关的一端与所述排气风扇连接，所述第二继电器开关的另一端与不论点火开关的状态如何总是被供给电源电压的电源线连接，其中，所述碰撞检测单元与第二继电器线圈相连接，当所述碰撞检测单元检测到碰撞时，电源电压被供给到所述排气风扇，使所述排气风扇运转。根据本用于车辆中的电池的排气系统的以上方面，所述系统包括用于诸如电力自动汽车或者混合动力车辆等车辆的高压电池，当检测到车辆碰撞时，所述系统能够快速地将高压电池产生的气体从车辆中排出，防止归因于碰撞中高压电池的内部短路产生的气体进入车室，此外，即使归因于碰撞的诸如断路等故障发生时或者司机关掉点火开关时，或者即使在外部充电过程中产生气体时，也能最优地实施气体排出功能，也就是说，当车辆碰撞发生时，能够使高压电池产生的气体快速地排出车辆。从以下参照附图所作的描述中，本发明的特性和进一步的特征将变得清楚。
在附图中图1是示出根据本发明的实施例1的用于车辆中的电池的排气系统的系统构造 (结构)的图；图2是图1所示的实施例1的控制单元和继电器的电路图；图3是根据图1的实施例1的控制用于车辆中的电池的排气系统的流程图；图4是示出根据本发明的实施例2的用于车辆中的电池的排气系统的系统构造 (结构)的图；图5是示出根据本发明的变型例1的用于车辆中的电池的排气系统的系统构造 (结构)的图；图6是示出根据本发明的变型例2的用于车辆中的电池的排气系统的系统构造 (结构)的图；以及图7是示出根据本发明的变型例3的用于车辆中的电池的排气系统的系统构造 (结构)的图。
具体实施例方式以下，将参照附图描述本发明的实施例。实施例1图1至图3示出了本发明的实施例1。在图1中，附图标记1代表诸如混合动力汽车或者车辆、或者电动汽车或者车辆等车辆。车辆1设置有内部车室2，内部车室2中布置有具有箱体空间4、高压电池5及电池控制装置6的电池箱3。电池箱3中的箱体空间4与车室2分隔开，并且包括高压电池5和单元电池控制装置6。高压电池5经由换流器8给电动机9供给电力以驱动车轮。电动机9由换流器8 控制。高压电池5的电压通过DC/DC转换器7降压，并供给到低压电池10以及各个电负载 11。单元电池控制装置6监控高压电池5的状态并且根据车辆1的驱动状态控制高压电池5的充电和放电。
电池排气系统12将高压电池5产生的气体从车辆中排出，其中，电池箱3中的箱体空间4中布置有高压电池5，箱体空间4通过冷却空气进气通路13与车室2连通，通过冷却空气排气通路14与车辆外部连通。导入阀15设置在冷却空气进气通路13中以将车室2中的空气导入箱体空间4内。 电池箱3中的箱体空间4通过打开导入阀15与车室2的内部在空间上相连，通过关闭导入阀15与车室2的内部在空间上相阻断。排气风扇16布置在冷却空气排气通路14中。通过驱动排气风扇16将电池箱3中的箱体空间4中的气体从车辆中排出。在电池排气系统12中，导入阀15和排气风扇16同控制单元17相连接以便在运行中受到控制。单元电池控制装置6同控制单元17相连接。单元电池控制装置6将监测到的高压电池5的状态发送到控制单元17。控制单元17引起导入阀15的关闭操作，当排气风扇16被驱动时，电池箱3中的箱体空间4中生成负压，以阻止电池箱3中的空气进入车室2内。导入阀15平时通过弹簧或者电磁阀而被机械地关闭，仅当导入阀由对车辆1进行整体控制的控制单元17电驱动时才被打开。因而，当由于车辆1的碰撞等引起的断路使得电控制导入阀15不可能时，导入阀15总是呈现关闭状态。控制单元17包括第一继电器18，如图2所示，第一继电器18包括一端同排气风扇 16相连接而另一端与电源线20相连接的继电器开关19，不论点火开关四的开/关状态， 电源电压总是供给到电源线20。第一继电器还包括连接到控制单元17的继电器线圈21。电力从低压电池10供给到电源线20。继电器18为b_触点型继电器，继电器开关19平时被闭合并且当继电器线圈21通电时被打开。控制单元17借助于晶体管22给继电器线圈21施加控制电压/停止给继电器线圈21施加控制电压。在继电器18中，当没有控制电压从控制单元17中的晶体管22施加到继电器线圈21时(当继电器线圈21未通电时)，继电器开关19闭合，电源电压进而供给到排气风扇16来使排气风扇16运转。如上所述，电力经由第一继电器18通过电源线20直接从低压电池10供给到排气风扇16。另一方面，继电器18为b-触点型继电器，其中当电压施加到继电器线圈21 (激励侧)而使继电器线圈21通电时，继电器开关19打开，而当没有电压施加到继电器线圈 21(激励侧)而使继电器线圈21开路且未通电时，继电器开关19闭合。继电器18的继电器线圈21连接至控制单元17，并且在控制单元17中被拉起(pull up)，所以平时继电器18 总是打开的。控制单元17能够开启其中的晶体管22，使得继电器18的继电器线圈21接地从而闭合继电器开关19，从而控制单元17能够在需要时驱动排气风扇16。电池排气设备12设置有碰撞传感器23，作为检测车辆1的碰撞的碰撞检测单元。 当碰撞传感器23检测到碰撞时，碰撞传感器23向控制单元17发送碰撞信号，当车辆1的碰撞被检测到时，控制单元17开启晶体管22以闭合继电器18的继电器开关19，进而使排气风扇16运转。在继电器18中，当车辆1的碰撞导致继电器线圈21和晶体管22之间断路或者发生接地故障时，没有电压施加到继电器线圈21，继电器开关19然后闭合，以驱动排气风扇16。接着，电池排气设备12的运转将参照图3的流程图进行描述。当控制程序开始时(步骤S100)，车辆1中的电池排气系统12判断导入阀15和
6排气风扇16的控制状态是否处于强制排气模式(步骤S101)。这里，强制排气模式是指导入阀15被关闭、排气风扇16以最大输出被持续驱动、警报灯显示以告知司机异常的车辆状态。在这一判断步骤(SlOl)中，当判断为控制状态处于强制排气模式时，进程移至步骤 (步骤S1(^)，当判断为控制状态未处于强制排气模式时(步骤S101)，进程移至步骤(步骤:S102)。当判断为控制状态未处于强制排气模式、即在判断中判断为“否”时(SlOl)，将判断碰撞传感器23是否检测到了碰撞信号(步骤S102)。当判断为检测到了碰撞信号、即在判断中判断为“是”时(S102)，导入阀15和排气风扇16的控制状态被设定为强制排气模式，以开始强制模式的步骤(S104)，然后进程移至步骤(S105)。另一方面，当判断为没有检测到碰撞信号、即在判断中为“否”时(S102)，将基于来自单元电池控制装置6的信息判断高压电池5中是否存在异常(步骤S103)。这里，高压电池5中的异常是指检测到可能导致产生有害气体的现象的情况，比如充电过量或者内部短路，还包括如下异常电压过大或者电池中的单元电池之间电压差别大。在判断(S103)中，当判断为高压电池5中存在异常、即在步骤(S103)中判断为 “是”时，控制导入阀15和排气风扇16进入强制排气模式的状态，以开始强制排气模式 (S104)，然后进程移至下一步骤(S105)。在判断为高压电池5中不存在异常、即步骤(S103) 中判断为“否”时，当前进程结束，步骤移至(步骤S108)以返回至步骤(S100)。当在步骤(SlOl)中判断为“是”时，或者当强制排气模式开始(S104)时，将判断车辆1是否回到正常状态(S105)，在这一判断(S105)中，当碰撞传感器23没有检测到碰撞信号并且高压电池5中没有异常出现时，即判断为车辆1回到了正常状态。在判断(S105)中，当碰撞信号和高压电池5中的异常其中之一被检测到、即车辆 1未回到正常状态时，在判断中判断为“否”，当前进程结束，步骤(步骤S108)返回至步骤 (S100)。另一方面，在判断(S105)中，当没有碰撞信号且未检测到高压电池中的异常时， 车辆1回到正常状态、即判断为“是”，将判断车辆1回到正常状态后是否经过了预定时间 (步骤:S106)。在这一判断(S106)中，当判断为没有经过预定时间、即判断为“否”时，当前进程结束并保持导入阀15和排气风扇16的强制排气模式，进程移至(步骤S108)以返回步骤 (S100)。另一方面，在判断(S106)中，当判断为已经经过预定时间、即判断为“是”时，导入阀15和排气风扇16的强制排气模式结束(步骤S107)，然后，当前进程结束以移至返回至步骤(S108)，以返回至步骤(S100)。如上所述，当前实施例中的车辆1的电池排气系统12包括检测车辆1的碰撞的碰撞传感器23。当碰撞传感器23检测到碰撞时，控制单元17使排气风扇16运转，在这种情况下，高压电池5产生的气体能够快速地从车辆中排出。另外，电池排气系统12还包括第一继电器18，当控制单元17的控制电压未施加到继电器18的继电器线圈21时，继电器开关19闭合，电源电压供给到排气风扇16，以使排气风扇16运转。因而，即使车辆1的碰撞导致来自控制单元17的控制信号线断路或者接地故障，高压电池5产生的气体也能够有效地从车辆1内排出。
另外，在当前实施例的电池排气系统12中，因为继电器开关19的另一端连接至电源线20，而不论点火开关四的状态如何，电源电压总是供给到电源线20，因此，即使点火开关关闭，电源电压仍能够供给到排气风扇16，从而高压电池5产生的气体能够从车辆1中排
出ο另外，在车辆1的电池排气系统12中，在在电池箱3中的箱体空间4与车辆车室 2之间提供连通的冷却空气进气通路13中设置有导入阀15。因此，车室2和电池箱3能够空间地分隔开，从而防止例如在车辆1的碰撞时由于高压电池5的内部短路产生的有害气体进入车室2中。另外，即使在外部充电过程中，高压电池5产生的气体也能够从车辆中排出。实施例2图4示出了本发明的实施例2，如图4所示，对与实施例1中的构件或部分相对应的构件或部分添加了相同的附图标记，重复的描述在这里将简化或者省略。本实施例2中的用于车辆的电池排气系统12除了图1和图2中所示出的实施例 1的结构(配置)外在控制单元17中还包括有第二继电器对。在第二继电器M中，继电器开关25的一端与排气风扇16相连接，继电器开关25的另一端与电源线20相连接，不论点火开关四的开/关状态，电源电压总是供给到电源线20，并且碰撞传感器23与继电器线圈26相连接。第二继电器M与第一继电器18并列地与排气风扇16以及电源线20相连接，继电器开关25平时打开而当继电器线圈沈通电时才会闭合。在实施例2的电池排气系统12中，当碰撞传感器23检测到碰撞时，继电器线圈沈由碰撞传感器23检测到并传来的信号而通电，继电器开关25闭合，使得电源电压供给到排气风扇16从而使排气风扇16运转。在此种情况下，第二继电器M具有总是在检测到碰撞时被驱动的电路设计，其中由碰撞传感器23来检测碰撞。此外，因为本实施例2中的电池排气系统的控制模式实质上与图3中所示出的实施例1的流程相同，所以重复的描述在这里将被略去。如上所述，实施例2的车辆1中的电池排气系统12包括与第一继电器18并列的第二继电器24，当继电器M的继电器线圈沈由来自碰撞传感器23的检测信号而通电时， 继电器开关25闭合使得电源电压被供给到排气风扇16，从而使排气风扇16运转。这种操作能够增加对由于车辆1的碰撞而产生的断路的冗余性(redundancy)，从而确保了将高压电池5产生的气体从车辆1中排向外界。此外，在实施例2的车辆1中的电池排气系统12中，继电器开关25的另一端与电源线20相连接，电源电压不论点火开关四的状态如何总是供给到电源线20。因而，即使点火开关关闭，电源电压也能够供给到排气风扇16，高压电池5产生的气体能够从车辆1中排
出ο另外，即使在外部充电过程中，高压电池5产生的气体也能够从车辆中排出。翅本发明不限于以上所描述的实施例，许多的其它的变型或者替代也是允许的。另外，还应当注意，相同的附图标记添加到与以上实施例1和2中的构件或部分相同的那些构件或部分，对这些构件或部分的重复的描述在这里将被简化或者省略。
图5示出了本发明的第一种变型(变型例1)。在上述实施例1的电池排气系统12中，控制单元17通过来自碰撞传感器23的检测信号来控制导入阀15和排气风扇16的驱动。在图5所示的变型例1的车辆1用电池排气系统12中，单元电池控制装置6响应来自碰撞传感器23的检测信号来控制导入阀15和排气风扇16的驱动。在该变型例1的车辆1用电池排气系统12中，第一继电器18的继电器开关19的一端与排气风扇16相连接，继电器开关19的另一端与电源线20相连接，电源电压不论点火开关四的开/关状态如何总是供给到电源线20，继电器线圈21与单元电池控制装置6 相连接。电力从低压电池10供给到电源线20。继电器18为b-触点型继电器，当继电器线圈21通电时继电器开关19打开。单元电池控制装置6借助于设置其中的晶体管22对继电器线圈21施加控制电压 /停止向继电器线圈21施加控制电压。在继电器18中，当单元电池控制装置6中的晶体管 22不向继电器线圈21施加任何控制电压(继电器线圈21未通电)时，继电器开关19闭合，电源电压供给到排气风扇16从而使排气风扇16运转。在该变型例1的电池排气系统12中，碰撞传感器23与单元电池控制装置6相连接。当碰撞传感器23检测到车辆1的碰撞时，单元电池控制装置6停止向继电器线圈21施加控制电压，进而继电器开关19闭合以使排气风扇16运转。在继电器18中，在车辆1的碰撞引起继电器线圈21与晶体管22之间发生断路或者接地故障的情况下，没有电压施加到继电器线圈21，从而，继电器开关19闭合以驱动排气风扇16。此外，由于变型例1的电池排气系统12的控制模式实质上与图3中所示出的实施例1的流程相同，所以重复的描述在这里将被略去。根据该变型例1中的电池排气系统12，由于单元电池控制装置6响应来自碰撞传感器23的检测信号来控制导入阀15和排气风扇16的驱动，所以将得到与上述实施例1中获得的优点或功能类似的或实质相同的优点或功能。另外，取消控制单元17能够简化整个结构。图6示出了本发明的车辆1的电池排气系统12的变型例2(变型或者替代)。在实施例1的电池排气系统12中，车辆车室2中的空气通过冷却空气进气通路13进入电池箱3中的箱体空间4中。然而，在本变型例2的车辆1用电池排气系统12中，与电池箱3中的箱体空间4 相连通的冷却空气进气通路13与车辆1用空调27的冷空气或者热空气的出口 28相连接。 其它构造实质上与实施例1中的构造相同。该变型例2中的电池排气系统12的控制模式实质上与参照图3中所示出的实施例1的流程所说明的控制模式相同，因而，重复的描述在这里将被略去。在该变型例2的电池排气系统12中，控制单元17响应来自碰撞传感器23的检测信号来控制导入阀15和排气风扇16的驱动，从而能够实现实质上与上述实施例1中的优点和功能相同的优点和功能。另外，高压电池5的温度能够通过空调27的热空气或者冷空气保持在能够实现高的发电效率的温度。图7示出了本发明的电池排气系统12的变型例3。在实施例1中的电池排气系统12中，导入阀15设置在冷却空气进气通路13中，当导入阀15被打开时，车辆车室2的内部同电池箱3中的箱体空间4在空间上相连接，当导入阀15关闭时，车辆车室2的内部与电池箱3中的箱体空间4在空间上相阻断。另一方面，根据该变型例3的车辆1用电池排气系统12在冷却空气进气通路13中未设置这类导入阀15。在这一结构中，排气风扇16可以设置在冷却空气进气通路13或者冷却空气排气通路14中。根据该变型例3的电池排气系统12的控制模式实质上与参照图 3中所示出的实施例1的流程所说明的控制模式相同，因而，重复的描述在这里将被略去。 然而，仅排气风扇16在强制排气模式中被驱动。根据变型例3的电池排气系统12，控制单元17响应来自碰撞传感器23的检测信号而控制排气风扇16的驱动，从而与实施例1中得到的优点和功能相同的优点和功能在该变型例3中同样能够得到。另外，取消导入阀15能够简化结构，从而方便。如上所述，当车辆发生碰撞时，根据本发明的上述实施例和变型的车辆中的电池用排气系统能够快速地将高压电池产生的气体从车辆中排出。需要进一步指出的是，本发明并不限于所述的实施例和变型，可以做出许多的其它的变化和替代，而不脱离所附权利要求书的范围。例如，本发明的电池排气系统可以应用于车辆的电力供给系统中，该车辆比如是电动汽车或车辆以及混合动力汽车或者安装有发动机的车辆。
权利要求
1.一种用于车辆中的电池的排气系统，所述车辆包括驱动车轮的电动机；向所述电动机供电的高压电池；以及将所述高压电池产生的气体从车辆中排出的排气系统，所述用于车辆中的电池的排气系统包括排气风扇，其将所述高压电池产生的气体排出；控制单元，其控制所述排气风扇的运转；以及碰撞检测单元，其检测车辆的碰撞，其中，所述控制单元具有如下结构当所述碰撞检测单元检测到车辆的碰撞时，使所述排气风扇运转。
2.根据权利要求1所述的用于车辆中的电池的排气系统，其特征在于，还包括第一继电器，其中的第一继电器开关的一端与所述排气风扇相连接，所述第一继电器开关的另一端与不论点火开关的状态如何总是被供给电源电压的电源线连接，其中，当所述控制单元的控制电压未施加到第一继电器线圈时，电源电压被供给到所述排气风扇，使所述排气风扇运转。
3.根据权利要求2所述的用于车辆中的电池的排气系统，其特征在于，还包括第二继电器，其中的第二继电器开关的一端与所述排气风扇连接，所述第二继电器开关的另一端与不论点火开关的状态如何总是被供给电源电压的电源线连接，其中，所述碰撞检测单元与第二继电器线圈相连接，当所述碰撞检测单元检测到碰撞时，电源电压被供给到所述排气风扇，使所述排气风扇运转。
全文摘要
本发明涉及用于车辆中的电池的排气系统。车辆一般包括驱动车轮的电动机；向电动机供给电力的高压电池；以及将高压电池产生的气体从车辆中排出的排气系统。用于电池的排气系统包括将高压电池产生的气体排出的排气风扇；控制排气风扇的运转的控制单元；以及检测车辆碰撞的碰撞检测单元。控制单元具有如下结构当碰撞检测单元检测到车辆的碰撞时，使排气风扇运转。
文档编号B60L11/18GK102416880SQ20111028298
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者宫崎彰吾, 川岛博幸, 森川知明 申请人:铃木株式会社