专利名称：破裂开关以及电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄电池的安全装置，更具体地说，涉及这样一种蓄电池的安全装置如果在由于非正常使用(例如，过量充电、短路、反向连接和热暴露)大容量锂聚合物电池而造成蓄电池膨胀的情况下蓄电池的膨胀度达到预定值，则能使用附接在蓄电池外部的开关或破裂开关来防止蓄电池爆炸或着火。
背景技术：
通常来讲，蓄电池能被再充电并且是大规模的。可以将镍镉电池、镍氢电池和锂离
子电池作为代表性示例。在它们之中，因为锂离子电池具有例如寿命长和容量高的优良特征，所以它最有希望作为下一代电源。然而，如果锂离子电池暴露于非正常使用环境，例如过量充电、短路、反向连接或热暴露，则由于电化学反应会在电池内部产生气体，因而电池内部的压力增大。增大的内部压力会引起电池膨胀，尤其是，如果非正常使用(例如过量充电)时间持久，电解质或活性材料被部分分解，使电池的内部压力和温度迅速增加，这会导致爆炸和着火的危险后果。为了验证蓄电池的安全性，执行了过量充电、过量放电、短路和反向连接的试验，以及高温贮存试验、热冲击试验和热暴露试验等各种热稳定性试验。在这些热稳定性试验的条件中绝没有包括电池的爆炸或着火。已经非常广泛地进行了提高蓄电池稳定性的尝试，并已研制了通过电池壳的销毁单元(destruction unit)来排放在蓄电池内产生的气体的方法,或使用电池内部的销毁片(destruction disc)来直接中断电池电路的方法。在这种情况下，如果气体是在例如过量充电引起内部压力超过设计值的条件下产生的，则即使以销毁密封单元或中断电池电源这样的方式释放了内部压力并确保了稳定性，在销毁时产生的火焰也会充当引起爆炸和着火的点火源。图I (a)是现有蓄电池稳定装置的截面图。如图I (a)所示，蓄电池包I中容纳有包括壳2和电极组件3的蓄电池4。针型突出部分5装备在蓄电池包I的内部。如果出现了例如过量充电、短路和反向电压的情况，则蓄电池4的温度升高，因此蓄电池4中的电解质或活性材料转化成气相，这导致蓄电池4膨胀。如果蓄电池4膨胀超过预定值，则可以通过利用针型突出单元5破坏蓄电池的密封而防止蓄电池爆炸和着火。由于使用突出部分5保护蓄电池4的现有技术需要附加的制造工艺，因此存在生产率降低和不确保销毁可靠性的问题。此外，还存在堆叠部分必须同时具有密封性和销毁性的相对矛盾的问题。还存在由于电池内部压力所引起的密封单元的爆炸而排放的有害气体损坏电子电路和对人体产生不利影响的问题。由于袋型(pouch type)蓄电池的壳是由通过混合例如招的金属材料和例如聚合物树脂的树脂材料而得到的柔性薄板形成的，因此难以构造根据现有技术的安全装置。图I (b)是现有技术的破裂片型蓄电池的安全装置的截面图。如图I (b)所示，排气孔7设置在圆柱形蓄电池的顶部，并且帽盖6通过破裂片9与帽8分开。如果圆柱形蓄电池的内部压力增加，则通过排气孔7将内部压力传递到破裂片9。如果传递了高于预定值的内部压力，则破裂片9被破坏，造成气体被释放，从而中断了圆柱形蓄电池的电源，因而防止了蓄电池的爆炸和着火。使用破裂片9的现有技术存在的问题是，当破裂片被破坏和被操作时释放了有害气体,并且破裂片9破坏时产生的火焰充当了所释放气体的火源，会导致着火和爆炸。此夕卜，在用于车辆中的应用了高电压和大量电流的情况下，直接中断车辆使用的蓄电池的壳中的电池电路存在技术限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用开关的电动车辆用蓄电池的安全装置，该安全装置使得如果在使用电动车辆用蓄电池时，在过量充电、短路和热暴露的情况下电动车辆用蓄电池的内部压力增加，则能够防止由于蓄电池的膨胀而造成破坏，以及防止由于有害气体的排放而引起爆炸和着火。为了达到以上目的，根据本发明的具有堆叠的至少一个蓄电池的电动车辆用蓄电池包括开关单元23，其设置在第一蓄电池21的一个表面上；和动作引发单元24，其设置在第二蓄电池22的与开关单元23相对的一个表面上，用来使开关单元23产生动作。此外，开关单元23装备有相邻开关150-1，并且动作弓I发单元24与磁体一起使用，从而在相邻开关150-1由于第一蓄电池21和第二蓄电池22的膨胀而靠近磁体36的情况下，通过磁体36的磁力将相邻开关150-1变为断开状态(off-state)。此外，相邻开关150-1具有密封结构和密封壳35，所述密封壳35具有设置在其一个表面上的粘接单元以及设置在其中的连接到第一开关引线33的具有弹性的第一接合单元31和连接到第二开关引线34的具有弹性的第二接合单元32。此外，如果第一接合单元31连接到第二接合单元32，则相邻开关150-1变为接通状态(on-state);而如果磁体36靠近相邻开关150_1，由此通过磁体36的磁场将第一接合单元31和第二接合单元32分开，则相邻开关150-1变为断开状态，并且如果磁体36远离相邻开关150-1，则第一接合单元31和第二接合单元32会返回到初始状态。此外，开关单元23装备有微开关160-1，并且动作弓I发单元24与第二蓄电池22 —起使用，从而当第一蓄电池21和第二蓄电池22膨胀时，微开关160-1变为断开状态。此外，微开关160-1由壳体48内的第一固定触点41、第二固定触点42、可动触点43构成，所述第二固定触点42连接到第三开关引线44，所述可动触点43连接到第四开关引线45，并且所述可动触点43的一侧具有突出到壳体48外部的按钮47，另一侧与按钮47的位置相同的位置上设置有弹簧46。此外，如果第一固定触点41连接到可动触点43，则微开关160-1变为接通状态，而如果第二蓄电池22按下了按钮47导致可动触点43连接到第二固定触点42，则微开关160-1变为断开状态，并且如果第一蓄电池21和第二蓄电池22返回到初始状态，则微开关160-1由于弹簧46的弹力而返回到初始状态。根据本发明的破裂开关包括第一保持单元50，其附接到电动车辆用蓄电池的外部，并具有设置在“U”型金属片一侧的保持孔50-1、50-2，以附接并保持到电动车辆用蓄电池110 ;第二保持单元51，其具有设置在“U”型金属片另一侧的一端上的保持孔51-1，以附接并保持到电动车辆用蓄电池110 ;第三保 持单元52，其具有装配在“U”型金属片另一侧的另一端上的保持孔52-1，以附接并保持到电动车辆用蓄电池110 ;破坏单元60，其装备在“U”型金属片的中心部分；以及第五开关引线70和第六开关引线75，其附接于第二保持单元51和第三保持单元52。此外，破坏单元60由第一破坏单元61和第二破坏单元62构成，如果电动车辆用蓄电池110产生了大于预定值的位移，则破坏单元60会被破坏。此外，破裂开关90-1的整个表面上涂覆了具有塑性的阻燃绝缘材料，以便防止破坏单元60被破坏时所产生的电火焰的扩散。此外，根据本发明的使用开关的电动车辆用蓄电池的安全装置包括电动车辆用蓄电池110，其具有用于为电动车辆提供电力的堆叠的至少一个蓄电池；驱动马达140，其产生所述电动车辆的动力；电池控制器80，其对电动车辆用蓄电池110与驱动马达140的电力之间的连接进行控制；和电动车辆用蓄电池的开关装置和连接到电池控制器80的破裂开关90-1，其根据电动车辆用蓄电池110的位移是否大于预定值而产生动作或被破坏，其中电动车辆用蓄电池110的开关装置和破裂开关90-1对将驱动马达140与电动车辆用蓄电池110连接起来的继电器进行控制。此外，将电动车辆用蓄电池110与驱动马达140连接起来的继电器包括电池继电器线圈单元100，其连接到电动车辆用蓄电池110的开关装置和要由电池控制器80控制的破裂开关90-1上；和电池继电器触点105，其使用电池继电器线圈单元100来控制电动车辆用蓄电池110与驱动马达140的电力之间的连接。此外，电池继电器触点105由一对第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107构成,并且所述电池继电器触点105的第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107根据从电池控制器80的输出单元81输出的控制输出的数量通过多个电池继电器线圈单元100而独立地动作。此外，在驱动马达140的一侧设置有以电动车辆用蓄电池产生的电力来充电的充电单元12和对驱动马达140的速度和方向进行控制的变频器(inverter)单元130。此外，当电动车辆用蓄电池110产生了大于预定值的位移时，电池控制器80感测电动车辆用蓄电池110的开关装置的动作和破裂开关90-1的破坏，以向电动车辆发送报警信号。此外，根据构成电动车辆用蓄电池110的蓄电池的数量，电动车辆用蓄电池的开关装置和破裂开关90-1还包括至少一个电动车辆用蓄电池的开关装置和附接在蓄电池外部的破裂开关90-1至90-n。所述破裂开关90-1至90_n设置在蓄电池之间或保持在分开设置的蓄电池的保持结构上。根据本发明的使用电动车辆用蓄电池的开关装置和破裂开关的电动车辆用蓄电池的保护方法包括以下步骤通过在电动车辆的电池控制器80中发送控制信号，对电动车辆用蓄电池110与驱动马达140之间的连接，以及驱动马达140的电力进行控制(SlO);当电动车辆用蓄电池110产生大于预定值的位移时，对电动车辆用蓄电池的开关装置进行操作并且破坏破裂开关(S20);通过使开关装置的动作和破裂开关90-1的破坏被电池继电器线圈单元100感应到，经过电动车辆用蓄电池的开关装置和破裂开关的第一开关引线33、第二开关引线34、第三开关引线44、第四开关引线45、第五开关引线70和第六开关引线75输出中断控制信号(S30);经过电池继电器线圈单元100中的磁信号系统将该中断控制信号发送到电池继电器触点105以控制电池继电器触点105 (S40);以及在电池继电器触点105中对连接在电动车辆用蓄电池110与向电动车辆输送电力的驱动马达之间的继电器进行控制(S50)。根据本发明的使用开关的电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法可安全地保护由于蓄电池过量充电、短路、反向连接和热暴露所引起的对蓄电池的损坏。此外，与在蓄电池的内部压力增加的情况下破坏蓄电池或直接中断蓄电池的方法
相比，该方法的优点在于可通过使用开关间接地中断施加于蓄电池的充电电源来保护蓄电池。此外，能够避免由于蓄电池的破坏而产生的气体所引起的爆炸和着火。此外，能够防止由于蓄电池的破坏而产生的有害气体对人体产生不利影响。
通过以下给出的结合附图对优选实施方式的描述，本发明的以上目的和其它目的、特征和优点将变得明了，其中图I (a)是示出根据现有技术的蓄电池的安全装置的截面图；图I (b)是示出根据现有技术的破裂片型蓄电池的安全装置的截面图；图2是示出袋型锂聚合物蓄电池的概念性示图；图3是示出根据本发明的开关装置的概念性示图；图4 Ca)是示出相邻开关的概念性示图；图4 (b)是示出根据本发明的相邻开关的接通状态的状态示图；图4 (c)是示出根据本发明的相邻开关的断开状态的状态示图；图5 (a)是示出微开关的概念性示图；图5 (b)是示出根据本发明的微开关的接通状态的状态示图；图5 (c)是示出根据本发明的微开关的断开状态的状态示图；图6 Ca)是示出根据本发明的破裂开关的概念性示图；图6 (b)是示出根据本发明的附接于袋型锂聚合物蓄电池的破裂开关的概念性示图；图7是根据本发明的电池控制系统示图和电动车辆驱动马达的电力系统示图，所述电动车辆驱动马达包括其上应用了破裂开关的保护电路；图8是根据本发明的电池控制系统示图和电动车辆驱动马达的电力系统示图，所述电动车辆驱动马达包括其上应用了相邻开关的保护电路；图9是根据本发明的电池控制系统示图和电动车辆驱动马达的电力系统示图，所述电动车辆驱动马达包括其上应用了微开关的保护电路；
图10是示出根据本发明的防止电动车辆用蓄电池被破坏的方法的流程图。主要元件的详细说明I :蓄电池包2 :壳3 电极组件4:蓄电池5 :突出部分6 :帽盖
7 :排气孔8 -M9 :破裂片20:袋型锂聚合物蓄电池21 :第一蓄电池10 :绝缘垫圈22:第二蓄电池23 :开关单元24:动作引发单元31 :第一连接体32 :第二连接体33:第一开关引线34:第二开关引线35 :密封壳36 :磁体41 :第一固定触点42 :第二固定触点43 :可动触点44:第三开关引线45:第四开关引线46 :弹簧47 :按钮48 :壳体50 :第一保持单元50-1 :第一保持孔50-2 :第二保持孔51-1 :第三保持孔52-1 :第四保持孔51 :第二保持单元52 :第三保持单元60 :破坏单元
61 :第一破坏单元62 :第二破坏单元70:第五开关引线75:第六开关引线80 电池控制器81 :输出单元90-1至90-n :破裂开关
100 :电池继电器线圈单元105:电池继电器触点106 :第一电池继电器触点107 :第二电池继电器触点110:电动车辆用蓄电池120:充电单元130 :变频器单元140 :驱动马达150-1 至 150-n :相邻开关160-1 至 160-n :微开关
具体实施例方式在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的使用开关的电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法。附图被提供以将本发明的思想充分传达给本领域技术人员。因此，本发明不限于以下给出的附图，而是可以另一种形式具体说明。此外，贯穿以下本发明的具体实施方式
，相同的标号指代相同的要素。此时，如果本文使用的技术术语和科技术语没有另外限定，则它们具有本领域技术人员通常理解的含义。另外，在以下描述和附图中，将省略可能使本发明的主题不必要地模糊不清的已知功能和结构。首先，将参考图2，对根据本发明的应用于大容量蓄电池的袋型蓄电池进行描述。图2 (a)是袋型蓄电池的主视图，图2 (b)是袋型蓄电池的侧视图，图2 (C)是示出袋型蓄电池由于不正常操作(例如过量充电、短路和反向连接)而膨胀的侧视图。袋型锂聚合物蓄电池20具有气密结构。如果袋型锂聚合物蓄电池20被暴露于过度状态(例如过量充电、短路、反向连接和热暴露)，则袋型锂聚合物蓄电池20会在其内产生气体。袋型锂聚合物蓄电池20由于所述气体而膨胀。如果袋型锂聚合物蓄电池20继续膨胀，则会从袋型锂聚合物蓄电池20内部释放化学物质(例如电解质)，并且如果化学物质大量释放，则可能发生火灾和爆炸。参考图3，将对根据本发明的电动车辆用蓄电池的开关装置进行描述。首先，电动车辆用蓄电池的开关装置设置在其中堆叠了至少一个蓄电池的电动车辆用蓄电池之间。如图3所示，第一蓄电池21和第二蓄电池22装备有这种开关装置。开关单元23设置在第一蓄电池21的一个表面上，并且在第二蓄电池22的与开关单元23相对的一个表面上设置了动作引发单元24，用于使开关单元23产生动作。此时，如果第一蓄电池21和第二蓄电池22膨胀，则开关单元23会接近动作弓I发单元24，以使第一蓄电池21和第二蓄电池22不再膨胀。再者，开关单元23可装备有相邻开关150-1、微开关160_1和破裂开关90_1。在下文中，将通过实施方式分别描述相邻开关150-1、微开关160-1和破裂开关90-1的动作。(第一实施方式)第一实施方式针对的是一种使用相邻开关150-1的电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法。图4 Ca)是相邻开关的概念性示图；图4 (b)是示出根据本发明的相邻开关的接通状态的状态示图；图4 (c)是示出根据本发明的相邻开关的断开状态的状态示图；而图8是根据本发明的电池控制系统视图和电动车辆驱动马达的电力系统视图，所述电动车辆驱动马达包括其上应用了相邻开关的保护电路。如图4 Ca)中所示，第一连接体31和第二连接体32设置在相邻开关150_1的密封壳35内。此时，第一连接体31连接到第一开关弓I线33，而第二连接体32连接到第二开关弓I线34。另外，连同相邻开关150-1 —起设置了用于控制第一连接体31和第二连接体32的磁体。同时，以下将简短地描述相邻开关150-1的动作如果磁体36靠近相邻开关150-1，则相邻开关150_1变为断开状态，而如果磁体36远离相邻开关150-1，则相邻开关150-1再次变为接通状态。下面将参照图4 (b)和图4 (c)来描述相邻开关150-1的开启动作和关闭动作。如图4(b)所示，接通状态的相邻开关150-1设置在第一蓄电池21的一个表面上，而磁体36设置在第二蓄电池22的一个表面上。如图4 (C)所示，如果第一蓄电池21和第二蓄电池22膨胀，则相邻开关150-1会靠近磁体36。己经连接的第一连接体31和第二连接体32由于磁体36的磁场而分离开预定距离，使得相邻开关150-1从接通状态变为断开状态。具有这种运转状态的相邻开关150-1被设置在电动车辆用蓄电池110内，用于防止电动车辆用蓄电池的破坏。参照图8，将对根据本发明的电池控制系统示图和电动车辆驱动马达的电力系统示图进行描述，所述电动车辆驱动马达包括其上应用了相邻开关的保护电路。如图8所示，该保护电路被构造为，使得在电池控制器80的输出单元81上设置了至少一个相邻开关150-1，并且电池继电器线圈单元100连接到相邻开关150-1。电动车辆驱动马达的电力系统示图具有设置在电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间、用于将电动车辆用蓄电池110和电动车辆驱动马达140连接起来的电池继电器触点105。此外，在驱动马达140—侧设置有充电单元120，其以电动车辆用蓄电池110产生的电力充电；以及变频器单元130，其用于控制驱动马达140的速度和方向。在此，继电器由电池继电器线圈单元100和电池继电器触点105构成，所述电池继电器触点105用于控制电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间的连接。在电池控制器80的控制下，电池继电器线圈单元100控制电池继电器触点105的第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107。此外，从电池继电器线圈单元100中输出的与电池控制器80的输出类型一致的多个控制信号被发送到第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107，来控制电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间的连接。 (第二实施方式)第二实施方式针对的是一种使用微开关160-1的电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法。图5 (a)是示出微开关的概念性示图；图5 (b)是示出根据本发明的微开关的接通状态的状态示图；图5 (c)是示出根据本发明的微开关的断开状态的状态示图；而图9是根据本发明的电池控制系统示图和电动车辆驱动马达的电力系统示图，所述电动车辆驱动马达包括其上应用了微开关的保护电路。如图5 (a)所示，微开关160-1具有设置在壳体48内的第一固定触点41、第二固定触点42和可动触点43。此时，第三开关引线44连接到可动触点43，而第四开关引线45连接到第一固定触点41。此外，设置在可动触点43的一侧上的按钮47突出到壳体48的外部，并且在可动触点43的另一侧设置有弹簧46。在下文中，将简要描述微开关160-1的操作。如果按下按钮47，则微开关160-1的工作状态变为断开状态，而如果按钮47返回到初始状态，则微开关160-1由于弹簧46的弹力而再次变为接通状态。下面参照图5 (b)和图5 (C)来描述微开关160-1的接通和断开工作状态。如图5 (b)所示，在第一蓄电池21的一侧设置有接通状态的微开关160-1，即第一固定触点41连接到可动触点43。如图5 (C)所示，如果第一蓄电池21和第二蓄电池22膨胀，则第二蓄电池22挤压按钮47，从而可动触点43与第一固定触点41分开，并连接到第二固定触点42，导致微开关从接通状态转变为断开状态。上述微开关160-1被包含在电动车辆用蓄电池110中，以保护电动车辆用蓄电池110免受破坏。将参照图9，对根据本发明的电池控制系统示图和电动车辆驱动马达的电力系统示图进行描述，所述电动车辆驱动马达包括其上应用了微开关的保护电路。如图9中所示，该保护电路被构造为，使得在电池控制器80的输出单元81的一侧设置了至少一个微开关160-1，并且电池继电器线圈单元100连接到微开关160-1。电动车辆驱动马达的电力系统示图具有设置在电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间、用于将电动车辆用蓄电池110和电动车辆驱动马达140连接到一起的电池继电器触点105。此外，在驱动马达140—侧设置有充电单元120，其用于以电动车辆用蓄电池110产生的电力来充电；以及变频器单元130，其用于控制驱动马达140的速度和方向。
在此，继电器由电池继电器线圈单元100和电池继电器触点105构成，用于控制电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间的连接。在电池控制器80的控制下，电池继电器线圈单元100对电池继电器触点105的第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107进行控制。此外，从电池继电器线圈单元100中输出的与电池控制器80的输出类型一致的多个控制信号被发送到第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107，来控制电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间的连接。(第三实施方式)第三实施方式针对的是一种使用破裂开关90-1的电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法。图6 (a)是示出根据本发明的破裂开关的概念性示图，而图6 (b)是附接于袋型 锂聚合物蓄电池的破裂开关的概念性示图。如图6 (a)所示，破裂开关90-1由“U”型金属片构成。利用设置在“U”型金属片一侧的第一保持单元50和设置在“U”型金属片另一侧两端的第二保持单元51和第三保持单元52，将破裂开关90-1附接在袋型锂聚合物蓄电池20的一个表面上。利用分别设置在第一保持单元50、第二保持单元51和第三保持单元52中的第一保持孔50-1、第二保持孔50-2、第三保持孔51-1和第四保持孔52-1，将破裂开关90_1保持在袋型锂聚合物蓄电池20内。破裂开关90-1附接并保持在袋型锂聚合物蓄电池20的一侧上，并且装备有由位于其中心部分的第一破坏单元61和第二破坏单元62构成的破坏单元60。此时，如果袋型锂聚合物蓄电池20遭受了过量充电、短路、反向连接或高温，并因此产生大于预定值的位移，则通过感测该位移而使破坏单元60破坏。通过经由连接到破裂开关90-1的第二保持单元51的第五开关引线70以及连接到破裂开关90-1的第三保持单元52的第六开关引线75来停止袋型锂聚合物蓄电池20的工作，破坏所述破坏单元60安全地保护了袋型锂聚合物蓄电池20。此时，优选地将具有塑性的阻燃绝热材料涂覆在破裂开关90-1的整个表面上，以便防止破裂开关单元90-1的破坏单元60破坏时所产生的电火焰扩散。尽管为了理解本发明，以袋型锂聚合物蓄电池20为例，但是破裂开关90-1可以按多种方式附接于典型的蓄电池。下面将参照图7来描述根据本发明的电池控制系统示图和电动车辆驱动马达的电力系统示图，所述电动车辆驱动马达包括其上应用了破裂开关的保护电路。如图7所示，该保护电路具有设置在电池控制器80的输出单元81上的至少一个破裂开关90-1，和连接到破裂开关90-1的电池继电器线圈单元100。电动车辆驱动马达的电力系统示图具有设置在电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间、用于将电动车辆用蓄电池110和电动车辆驱动马达140连接起来的电池继电器触点105。此外，在驱动马达140—侧设置有充电单元120，其用于以电动车辆的蓄电池110产生的电力来充电；以及变频器单元130，其用于控制驱动马达140的速度和方向。
在此，继电器由电池继电器线圈单元100和电池继电器触点105构成，用于控制电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间的连接。在电池控制器80的控制下，电池继电器线圈单元100对电池继电器触点105的第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107进行控制。此外，从电池继电器线圈单元100中输出的与电池控制器80的输出类型一致的多个控制信号被发送到第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107，来控制电动车辆用蓄电池110与电动车辆驱动马达140之间的连接。在下文中，将分别对使用根据第一实施方式、第二实施方式和第三实施方式的相邻开关150-1、微开关160-1和破裂开关90-1的电动车辆用蓄电池的保护方法进行描述。下面将参照图10来描述根据本发明的电动车辆用蓄电池的保护方法。为了理解本发明，将以使用一个破裂开关90-1的情况为例来描述电动车辆用蓄电池110的保护方法。首先，电动车辆的电池控制器80输出控制信号，以操作电动车辆用蓄电池110并监视电动车辆的状态(SIO )。如果电动车辆用蓄电池110产生了大于预定值的位移，则电动车辆用蓄电池110内会发生例如高温和内部压力的物理位移。附接在电动车辆用蓄电池110的一个表面上的破裂开关90-1感测电动车辆用蓄电池110的物理位移。然后，如果感测到了电动车辆用蓄电池110的物理位移，则使破裂开关90-1的破坏单元60破坏(S20)。与破裂开关90-1相比，如果感测到了电动车辆用蓄电池110的物理位移，则相邻开关150-1和微开关160-1变为断开工作状态。通过破裂开关90-1的开关引线，将破裂开关90-1的破坏传递到电池控制器80。电池控制器80通过开关引线来感测破裂开关90-1的破坏，并控制电池继电器线圈单元100中断电动车辆用蓄电池110和电动车辆驱动马达140的连接。电池继电器线圈单元100生成用于中断电动车辆驱动马达的中断控制信号(S30)。经由电池继电器线圈单元100的磁信号系统，将中断控制信号传递到电池继电器触点105，以控制电池继电器触点(S40)。电池继电器触点105根据中断控制信号来控制第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107。在电池继电器触点105的控制下，可通过中断电动车辆用蓄电池110和电动车辆驱动马达140之间的连接，来安全地保护电动车辆用蓄电池110 (S50)。同时，尽管为了理解本发明的目的只示出了一个电池继电器线圈单元100，但是根据电池控制器80的输出类型，电池继电器可通过至少一个继电器线圈独立地控制第一电池继电器触点106和第二电池继电器触点107。此外，尽管为了理解本发明的目的描述了使用一个破裂开关90-1的电动车辆用蓄电池110的保护方法，但是即使使用相邻开关150-1和微开关160-1，也可获得与所描述的保护方法相同的效果。
此外，相邻开关150-1、微开关160-1和破裂开关90-1的数量最好为与电动车辆用蓄电池的数量一致的多个。本领域技术人员将理解，可容易地使用在先前的描述中公开的概念和具体实施方式
作为基础，修改或设计实现本发明的相同目的的其它实施方式。本领域技术人员还将理解，这些等价的实施方式没有背离权利要求书中所阐述的本发明的主旨和范围。·
权利要求
1.一种破裂开关，该破裂开关包括 第一保持单元(50)，其附接于电动车辆用蓄电池的外部，并具有设置在“U”型金属片的一侧上、用于附接和保持到所述电动车辆用蓄电池(110)上的保持孔(50-1，50-2); 第二保持单元(51)，其具有设置在所述“U”型金属片的另一侧的一端、用于附接和保持到所述电动车辆用蓄电池(110)上的保持孔(51-1)； 第三保持单元(52)，其具有设置在所述“U”型金属片的所述另一侧的另一端、用于附接和保持到所述电动车辆用蓄电池(110)上的保持孔(52-1)； 破环单元(60)，其设置在所述“U”型金属片的中部；以及 第五开关引线(70)和第六开关引线(75)，其附接于所述第二保持单元(51)和所述第三保持单元(52)上。
2.根据权利要求I所述的破裂开关，其中，所述破坏单元(60)由第一破坏单元(61)和第二破坏单元(62)构成，如果所述电动车辆用蓄电池(110)产生了大于预定值的位移，则所述第一破坏单元(61)和所述第二破坏单元(62)被破坏。
3.根据权利要求I或权利要求2中任一项所述的破裂开关，其中，所述破裂开关(90-1)的整个表面上涂覆了具有塑性的阻燃绝热材料，以防止所述破坏单元(60)破坏时所产生的电火焰的扩散。
4.一种使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的安全装置，该安全装置包括 电动车辆用蓄电池(110)，其具有用于为电动车辆提供电力的堆叠的蓄电池； 驱动马达(140)，其产生所述电动车辆的动力； 电池控制器(80)，其对所述电动车辆用蓄电池(110)与所述驱动马达(140)的电力之间的连接进行控制；以及 连接到所述电池控制器(80 )的破裂开关(90-1)，其根据所述电动车辆用蓄电池(110 )的位移是否大于预定值而被破坏， 其中，所述破裂开关(90-1)对将所述电动车辆用蓄电池(110)与所述驱动马达(140)连接起来的继电器进行控制。
5.根据权利要求4所述的使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的安全装置，其中，将所述电动车辆用蓄电池(110)和所述驱动马达(140)连接起来的所述继电器包括 连接到所述破裂开关(90-1)以被所述电池控制器(80)控制的电池继电器线圈单元(100);以及 利用所述电池继电器线圈单元(100)对所述电动车辆用蓄电池(110)与所述驱动马达(140 )之间的连接进行控制的电池继电器触点(105 )。
6.根据权利要求5所述的使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的安全装置，其中，所述电池继电器触点(105)由一对第一电池继电器触点(106)和第二电池继电器触点(107)构成，并且所述电池继电器触点(105)具有根据从所述电池控制器(80)的输出单元(81)输出的控制输出的数量由多个电池继电器线圈单元(100)独立操作的第一电池继电器触点(106)和第二电池继电器触点(107)。
7.根据权利要求4所述的使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的安全装置，其中，在所述驱动马达(140)—侧设置有以所述电动车辆用蓄电池产生的电力来充电的充电单元(12)和对所述驱动马达(140)的速度和方向进行控制的变频器单元(130)。
8.根据权利要求4所述的使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的安全装置，其中，所述电池控制器(80)感测所述破裂开关(90-1)的破坏，以在所述电动车辆用蓄电池(110)出现大于预定值的位移时，向所述电动车辆发送报警信号。
9.根据权利要求4所述的使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的安全装置，其中，根据构成所述电动车辆用蓄电池(110)的蓄电池的数量，所述破裂开关(90-1)还包括保持在分开设置的所述蓄电池的保持结构上的破裂开关(90-1)至(90-n)。
10.一种使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的保护方法，该电动车辆用蓄电池的保护方法包括以下步骤 通过在所述电动车辆的电池控制器(80)中发送控制信号，对所述电动车辆用蓄电池(110)与驱动马达(140)之间的连接，以及所述驱动马达(140)的电力进行控制(SlO)； 当所述电动车辆用蓄电池(110)出现大于预定值的位移时，破坏所述破裂开关(S20)； 通过使所述破裂开关(90-1)的破坏被电池继电器线圈单元(100)感测到，经由所述破裂开关的第五开关引线(70)和第六开关引线(75)，输出中断控制信号(S30)； 经由所述电池继电器线圈单元(100)中的磁信号系统将所述中断控制信号发送到电池继电器触点(105)，以控制所述电池继电器触点(105) (S40)；以及 在所述电池继电器触点(105)中对连接在所述电动车辆用蓄电池(110)与向所述电动车辆提供动力的驱动马达之间的继电器进行控制(S50 )。
11.根据权利要求10所述的使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的保护方法，其中，将所述电动车辆用蓄电池(110)与所述驱动马达(140)连接起来的所述继电器包括 连接到所述破裂开关(90-1)以被所述电池控制器(80)控制的电池继电器线圈单元(100);和 利用所述电池继电器线圈单元(100)对所述电动车辆用蓄电池(110)与所述驱动马达(140 )之间的连接进行控制的电池继电器触点(105 )。
12.根据权利要求11所述的使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的保护方法，其中，所述电池继电器触点(105)由一对第一电池继电器触点(106)和第二电池继电器触点(107)构成，并且所述电池继电器触点(105)具有根据从所述电池控制器(80)的输出单元(81)输出的控制输出的数量由多个电池继电器线圈单元(100)独立操作的第一电池继电器触点(106)和第二电池继电器触点(107)。
13.根据权利要求10所述的使用破裂开关的电动车辆用蓄电池的保护方法，其中，在所述驱动马达(140)—侧设置有以所述电动车辆用蓄电池产生的电力来充电的充电单元(12)和对所述驱动马达(140)的速度和方向进行控制的变频器单元(130)。
全文摘要
本发明涉及破裂开关以及电动车辆用蓄电池的安全装置和保护方法。当蓄电池由于不正常的使用，例如对大容量锂聚合物电池的过量充电、短路、反向连接和热暴露，而膨胀时，如果蓄电池的膨胀度达到了预定值，则所述安全装置和保护方法可使用破裂开关来防止蓄电池的爆炸和着火。
文档编号H01M2/34GK102945942SQ20121046708
公开日2013年2月27日 申请日期2008年9月23日 优先权日2007年11月7日
发明者张洙晔, 吴全根 申请人:Sk 新技术株式会社