与第一响应者进行车辆通信的安全传感器模块的制作方法

本申请是2017年6月19日提交的在先美国申请序列号15/626,692的部分继续申请。上述申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。

本公开一般涉及车辆系统状况感测和车辆系统状况传输系统，包括紧急响应者信令。

背景技术：

本部分中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能或可能不构成现有技术。

包括电动车辆和混合动力车辆的汽车车辆通过电池动力提供至少部分推进，当车辆损坏或发生事故时，由于车辆所配备的电池组中的能量和流体，产生了必须考虑的独特情况。第一响应者(诸如接近电池和混合动力车辆的消防车或拖车)需要采取行动来使电池组放电以减少可能的火花和火灾情况。已知的电池和混合动力车辆电池组可经由充电连接来访问，然而，在发生碰撞或其他事故后，第一响应者可能无法使用该连接。

已知的电池供电和混合动力或电池引擎供电的车辆(在下文中统称为“电池供电”的车辆)的电池组也不提供公共通信系统来收集所有电池组传感器输出，这些输出然后可供车辆操作者和车辆外部，诸如第一响应者使用。

因此，尽管当前的车辆电池组系统实现了其预期目的，但是仍需要一种新的和改进的收集系统和方法。

技术实现要素：

根据几个方面，一种用于车辆的电池系统，包括电池组，该电池组具有限定容置电池的腔室的结构。第一传感器安装到该结构以感测腔室内的运行状况。安全模块设置在腔室外部，安全模块处理从第一传感器接收的信号以识别运行状况是否定义了腔室内发生的异常状况。当从第一传感器接收的信号指示腔室内存在异常状况时，安全模块发送第一安全模块信号。

在本公开的另一方面中，该结构包括框架，该框架具有限定腔室的一部分的外壁，并且第一传感器附接到外壁。

在本公开的另一方面中，第一传感器是安装到外壁的烟雾传感器。

在本公开的另一方面中，第一传感器是安装到结构的气体传感器。

在本公开的另一方面中，外壁附接到车辆。

在本公开的另一方面中，结构包括底壁，并且第一传感器限定位于底壁上的湿度传感器。

在本公开的另一方面中，底壁包括低点，湿度传感器定位于低点。

在本公开的另一方面中，电池包括多个电池单元，该结构包括限定多个子室的横梁，每个子室容置多个电池单元中的至少一个，并且第一传感器限定多个相同的传感器，所述多个相同传感器中的各个传感器安装在每个子室中。

在本公开的另一方面中，第二传感器安装在腔室内，以检测腔室内与第一传感器感测的运行状况不同的运行状况，当从第二传感器接收的信号定义了腔室内存在异常状况时，安全模块发送第二安全模块信号。

在本公开的另一方面中，第三传感器安装在腔室外部以检测结构的状况，安全模块处理来自第三传感器的信号以识别是否存在结构的异常状况。

在本公开的另一方面中，第三传感器包括在安全模块中。

在本公开的另一方面中，安全模块安装到外壁。

根据几个方面，一种用于车辆的电池系统，包括电池组，该电池组具有限定容置电池的腔室的结构。第一传感器安装到该结构以感测结构的状况。安全模块设置在腔室外部。安全模块处理从第一传感器接收的信号。当从第一传感器接收的信号指示结构的异常状况时，安全模块发送安全模块信号。

在本公开的另一方面中，第一传感器限定安装到结构的加速度计。

在本公开的另一方面中，第一传感器限定安装到结构的应变传感器。

在本公开的另一方面中，该结构限定一框架，该框架具有限定腔室的外壁；并且第一传感器限定安装到结构的冲击传感器。

在本公开的另一方面中，安全模块安装到外壁。

在本公开的另一方面中，第二传感器安装在腔室内以检测腔室内的状况。安全模块进一步处理从第二传感器接收的信号以识别腔室内是否存在异常状况。

在本公开的另一方面中，第三传感器安装在腔室外部以检测结构的第二状况。安全模块进一步处理从第三传感器接收的信号以识别结构是否存在异常状况。

在本公开的另一方面中，安全模块包括第三传感器。

根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应理解，描述和具体实例仅用于说明的目的，而非旨在限制本公开的范围。

附图说明

这里描述的附图仅用于说明的目的，而不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性实施方案的具有用于电池供电的车辆的电池组安全系统的汽车车辆的左后透视图；

图2是本公开的电池组的左上透视图；

图3是在图2的截面3截取的横截面俯视平面图；

图4是图3的区域4的俯视透视图；

图5是类似于图3的横截面俯视平面图；

图6是图5的区域6的左上透视图；

图7是在图6的截面7截取的横截面正视图；

图8是类似于图3的横截面俯视平面图；

图9是图8的区域9的左上透视图；

图10是类似于图3的横截面俯视平面图；

图11是根据示例性实施例的用于电池供电的车辆的电池组安全系统的图示；

图12是图1的车辆的正面透视图；以及

图13是图2的区域13的底部透视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，而非旨在限制本公开、应用或用途。

参考图1，车辆电池安全传感器系统10结合有安装到车辆14的电池单元或电池组12。电池组12提供电荷作为驱动车辆14的唯一动力，或者可以提供除了引擎(未示出)之外的补充动力。

参考图2并再次参考图1，车辆电池安全传感器系统10连同电池组12一起使用结构单元或框架16来支撑，该结构单元或框架16由诸如包括铝的金属的一种或多种材料，或诸如金属和聚合物材料或复合材料的材料的组合制成。框架16可以提供一个或多个安装凸缘18以将框架16连接到车辆14的结构。车辆电池安全传感器系统10进一步包括滞留能量放电模块20，其在发生事故的情况下允许电池单元放电；以及电池紧急响应模块22，其可以为车辆和电池紧急情况本地或远程地提供信号。车辆电池安全传感器系统10进一步包括安全模块24，下文将更详细地对其进行描述。

参考图3并再次参考图2，电池组12包括至少一个(并根据几个方面包括多个)电池单元26。每一对连续的电池单元26可以被分隔屏障或横梁28分开。在其他方面，电池单元26不被横梁分开，而是定位在开放的单元空间、凹槽(bay)或腔室中。根据几个方面，电池泄漏甲烷气体传感器29可以设置在电池组12内有利于感测来自任何单个电池单元26的甲烷气体的位置处。

根据几个方面，车辆电池安全传感器系统10提供连接到支撑电池组12的框架16的至少一个(并根据几个方面包括多个)传感器，包括连接到框架16的一个壁的至少一个冲击传感器，或可以包括多个冲击传感器，每个冲击传感器连接到框架16的一个或多个壁，诸如第一冲击传感器30、第二冲击传感器32、第三冲击传感器34和第四冲击传感器36。根据几个方面，诸如第一冲击传感器30的一个冲击传感器安装到一个侧壁。根据其他方面，第一冲击传感器30、第二冲击传感器32、第三冲击传感器34和第四冲击传感器36中的一个分别安装到电池组12的每一个侧壁，以便为电池组12的每一侧提供感测的冲击值。来自一个或多个冲击传感器(诸如来自第一冲击传感器30、第二冲击传感器32、第三冲击传感器34和第四冲击传感器36中的每个)的输出被传送给安全模块24。每个冲击传感器可以以加速度计或应变计的形式提供。

根据几个方面，不将第一冲击传感器30、第二冲击传感器32、第三冲击传感器34和第四冲击传感器36安装到每个侧壁，而是在安全模块24中放置冲击传感器37。冲击传感器37可以是微机电系统(mems)数字输出运动传感器，诸如但不限于超低功耗、高性能3轴femto加速度计。

根据几个方面，一个或多个冲击传感器响应于施加到框架16的预定义结构载荷而提供输出信号。例如，当提供多个冲击传感器时，来自任何一个冲击传感器的输出信号均可以指示对安装该冲击传感器的框架16的区域的局部冲击和损害。来自冲击传感器的输出也可以被累积收集。例如，应变或冲击能量的第一预定义累积水平可以触发指示小于总量的损害可能需要修复框架16的冲击传感器输出信号。类似地，应变的第二预定义的累积水平可以触发指示框架16发生故障的冲击传感器输出信号。来自位于安全模块24中的冲击传感器37的输出信号可以提供框架16的集体载荷，或通常提供电池组12的集体位移。

参考图4并再次参考图3，诸如示例性第四冲击传感器36的每个冲击传感器可以安装到框架16的面向外的壁39。冲击传感器也可以与所示不同地定位，并因此围绕框架16的任何所需的位置。

参考图5并再次参考图2，电池组12的框架16可以包括单个大型电池单元凹槽或腔室，或可以包括多个电池单元凹槽或腔室，诸如示例性电池单元凹槽38，其可以被限制在相继的横梁28之间，诸如横梁28(1)、28(2)之间。为了收集可能从电池单元发生的任何流体泄漏，并且也为了收集可能进入电池组12的任何湿气(诸如水)，每个电池单元凹槽38可以包括低点40。进入电池单元凹槽38的湿气或电池流体在每个低点40处收集，并且由湿度传感器42(诸如位于低点40处的水或电池流体传感器)感测。当流体存在并触发输出信号时，来自多个湿度传感器42中的每个的输出信号被传送给安全模块24。必要时，其中湿度传感器42中的一个触发的特定电池单元凹槽38可以由本公开的车辆电池安全传感器系统10识别。流动方向箭头44指示流体从框架16的一侧朝向湿度传感器42的大体流动方向，而相反指向的流动箭头45指示流体从框架16的相对侧朝向湿度传感器42的大体流动方向。尽管湿度传感器42被描绘为大体上位于每个电池单元凹槽38的中心位置，但是低点40并且因此湿度传感器42的位置可以从所示的位置朝向框架16的任一侧移动。

参考图6并再次参考图5，每个湿度传感器42可以是单传感器，或根据几个方面可以提供为如图所示的双传感器46。双传感器46的使用提供了冗余并提高了感测的水分含量的准确度。

参考图7并再次参考图5和图6，框架16的底壁47可以从每一个相继的横梁28(诸如横梁28(1)、28(2)之间)朝向位于中心的低点40弯曲或向下倾斜。低点40也可以根据需要定位在如图7中所示的低点40的左侧或右侧，以及朝向或远离观察者。根据几个方面，也可以为整个框架16设置单个低点40，并具有允许流体流过每个横梁28以允许所有流体收集在单个低点40中的排液孔49，并且利用电池组12的共同的倾斜度，诸如向下成1度的角度，这有助于液体流向低点40。

参考图8和图9，并且再次参考图2和图3，车辆电池安全传感器系统10可以进一步包括一个或多个烟雾传感器48。烟雾传感器48可以检测热量或烟雾，并且可以安装到框架16的内侧壁50，例如安装在框架16的相对的内角上。来自多个烟雾传感器48中的每个的输出信号被传送给安全模块24。

参考图10并再次参考图2至图9，除了上述电池泄漏甲烷气体传感器29、第一冲击传感器30、第二冲击传感器32、第三冲击传感器34和第四冲击传感器36、冲击传感器37、湿度传感器42和烟雾传感器48中的一个或多个之外，车辆电池安全传感器系统10还可以进一步包括组合式火灾和烟雾传感器52、至少一个电池流体泄漏传感器54和至少一个加速度计56中的每种中的一个或多个。来自电池组12的所有传感器的输出信号被传送给安全模块24，冲击传感器37已经存在于安全模块中。

参考图11并再次参考图1至图10，本公开的车辆电池安全传感器系统10的示例性图示包括与所有传感器通信的安全模块24。安全模块24可以提供计算能力，并且因此可以包括诸如包括eeprom58的存储器的特征。安全模块24接收来自多个传感器中的每一个的输出信号，诸如电池泄漏甲烷气体传感器29、第一冲击传感器30、第二冲击传感器32、第三冲击传感器34和第四冲击传感器36、位于安全模块24内的冲击传感器37、湿度传感器42、电池流体泄漏传感器54和加速度计56，并且协调指示电池组12和框架16的状况的输出信号。安全模块24经由高速can接口62与诸如电子控制单元(ecu)60的车辆主计算机通信。连接器64被提供给安全系统10以提供电力和通信端子，包括用于与ecu60通信的高速can66和低速can68。安全模块电源70也经由连接器64连接到正电源端子72和接地端子74，由此如果来自电池组12的电力不可用，则为安全模块24的运行提供备用电力。

警告模块76也与车辆ecu60通信，使得当信号被安全模块24转发到车辆ecu60时，车辆ecu60可以激励多个不同的车辆外部警告中的任何一个或全部，包括车辆喇叭或单独的发声装置以指示电池组12的状况的模式发声(诸如喇叭的快速开关发声)；车辆前灯或后尾灯中的任一个或两个以指示电池组12的状况的模式闪烁(诸如预定的开关顺序)；经由无线信号装置发送的远程信号；指向车辆14的操作者的内部消息，诸如指示电池组的状况的文本消息，例如烟雾状况或对框架16的结构损坏等；以及在从车辆电池安全传感器系统10的任何一个传感器传输输出信号的情况下可以启动的类似警告。警告模块76与安全模块24通信，使得警告模块76在由来自安全模块24的信号启动时激励参考图12所述的信号装置，从而提供对电池组12的状态的外部车辆指示。

参考图12并再次参考图1和图11，如果车辆14发生事故或框架16发生损坏，则使用安全模块24的车辆电池安全传感器系统10将来自各种传感器的信号转发给车辆ecu60，车辆ecu60基于车辆14的状况通过激励信号装置(诸如但不限于诸如前灯和尾灯的车灯78)的操作确定是否向第一响应者提供车辆状况的外部视觉指示。例如通过闪烁三次的预定模式的光操作可以指示电池组12中的烟雾或电池起火，或者通过闪烁四次可以指示电池泄漏。信号装置也可以限定车辆状况的外部声音指示，这可以通过发声装置或车辆喇叭80的操作来提供。第一响应者也可以提供滞留能量释放装置82和能量释放电缆84，其可以用于对电池组12存储的能量电荷进行放电。即使在紧急情况下来自12vdc电池组12的电源由第一响应者切断时，也可以传输来自安全模块24的信号。

参考图13并再次参考图3和图12，因为必须假定电池组12保持充电，所以电池组12的滞留能量释放模块20包括电源放电端口86，其可以经由通过框架16形成的通道连接到电池组12的多个电池单元26。来自电池组12的多个电池单元26的能量可以经由适于直接连接到电源放电端口86的能量释放电缆84排放到能量释放装置82。

包括本公开的安全模块24的车辆电池安全传感器系统10提供了几个优点。这些优点包括提供直接位于或支撑在电池组12的框架16上的多种不同类型的传感器，每个传感器与安全模块24通信以集中收集任何传感器输出信号。传感器向车辆操作者(诸如中控台或速度计仪表组)，并且向经过车辆14的当事人，并且在车辆14发生事故或被困的情况下向第一响应者提供电池组12的状况指示。本公开的安全模块24为所有传感器输出信号提供统一的收集器，以用于随后与车辆ecu通信。

由本公开的任何传感器生成的信号指示存在于框架16的腔室或凹槽38内，或存在于限定框架16的结构中的“异常状况”。因此，异常状况可以是烟雾或气体、火、存在于凹槽38内的液体、由应变载荷引起的结构变形等。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且不脱离本公开的主旨的变化旨在落入本公开的范围内。这些变化不应被认为是脱离本公开的精神和范围。