CN114069068A - 一种动力电池热失控检测与预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种动力电池热失控检测与预警系统，所述系统包括电池管理系统以及分别与所述电池管理系统连接的多个温度传感器、多个电压检测电路、火焰传感器、气压传感器、烟雾传感器以及灭火器；所述多个温度传感器的每一个与对应的电池极耳耦接；所述多个电压检测电路的每一个与对应的电池正负两极耦接；所述烟雾传感器、所述火焰传感器、所述压力传感器以及所述小型灭火器均设置于电池箱内；所述电池管理系统接收所述多个温度传感器、所述多个电压检测电路、所述火焰传感器、所述气压传感器、所述烟雾传感器检测到的检测信号，并根据所述检测信号计算并判断是否触发热失控管理。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池，尤其涉及动力电池热失控监测、预警、灭火管理。
背景技术
为了减少空气污染、减少二氧化碳排放，国家大力发展新能源汽车产业。新能源汽车主要靠动力电池来驱动，三元锂离子动力电池具有高比能量密度、良好的低温特性，在新能源汽车上得到了广泛的应用。
随着新能源汽车保有量的扩大，每年都有一定数量的新能源汽车自燃事件发生。很多新能源汽车的火灾都与动力电池有关系。动力电池热失控指的是单体蓄电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。
动力电池的热失控发生的原因有过热触发的热失控、过充电触发热失控、内短路触发热失控、机械碰撞触发热失控等。这几种热失控的方式都会导致电池温度的急剧升高，电池的电压也会急剧下降。现在的检测方法是通过检测温度的变化、电压的变化来判断热失控，也没有有效的灭火方式。因为动力电池通常几百片电芯组成，通常要几片电芯共用一个温度点，所以温度传感器不能准确检测到温度的升高。电压的检测也会存在延迟，所以现有的检测方法并不能提前有效的检测到热失控的发生。而且检测出来热失控后，也没有有效的方法来阻止热失控的发生。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种可以提前准确检测出动力电池热失控的方法，并给出一种有效的灭火方式。
本发明提供了一种动力电池热失控检测与预警系统，所述系统包括电池管理系统以及分别与所述电池管理系统连接的多个温度传感器、多个电压检测电路、火焰传感器、气压传感器、烟雾传感器以及灭火器；
所述多个温度传感器的每一个与对应的电池极耳耦接；
所述多个电压检测电路的每一个与对应的电池正负两极耦接；
所述烟雾传感器、所述火焰传感器、所述压力传感器以及所述小型灭火器均设置于电池箱内；
所述电池管理系统接收所述多个温度传感器、所述多个电压检测电路、所述火焰传感器、所述气压传感器、所述烟雾传感器检测到的检测信号，并根据所述检测信号计算并判断是否触发热失控管理。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述多个温度传感器所检测到的温度计算温度变化率，并进行以下判断：
当所述多个温度传感器中的一个温度传感器检测到的最高温度大于电池的预设最高温度，且所述温度变化率大于等于第一预设值时，则作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述多个电压检测电路所检测到的电压计算电压变化率，并进行以下判断：
当所述多个电压检测电路中的一个电压检测电路所检测到的电压高于一预设电压值，且所述电压变化率大于等于第二预设值时，作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述压力传感器所检测到的压力值计算压力变化率，并进行以下判断：
当所述压力传感器所检测的压力值大于等于一预设压力值，且所述压力变化率大于等于第三预设值时，作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述火焰传感器所检测到的光强度信号进行以下判断：
当所述火焰传感器检测到的光强度信号大于等于一预设强度值时，作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述烟雾传感器所检测到的电池内颗粒浓度进行以下判断：
当所述烟雾传感器检测到的电池内颗粒浓度大于等于一预设浓度值时，作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述热失控管理包括：启动报警系统和自动灭火系统中的一种或多种。
在一个实施例中，所述自动灭火系统根据所述电池管理系统发出的信号控制所述灭火器进行自动灭火。
在一个实施例中，所述动力电池应用于新能源汽车。
本发明相比现有的检测方法，其检测的变量更多，可以提前预警到热失控，判断结果更为准确。另外，本发明增加了灭火装置，可以及时控制热失控，避免电池包发生燃烧，保证了整车的安全性和乘员生命安全。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1示出根据本发明一实施例的动力电池热失控检测系统示意图。
图2示出根据本发明一实施例的热失控判断策略。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
图1示出根据本发明一实施例的动力电池热失控检测系统。本发明的动力电池热失控检测系统包括电池管理系统101，以及分别与电池管理系统连接的多个温度传感器102、多个电压检测电路103、火焰传感器104、气压传感器105、烟雾传感器106以及灭火器107。
温度传感器102连接到电池极耳上、电压检测电路103连接电池的正负两极；烟雾传感器106、火焰传感器104、压力传感器105、灭火器107均设置于电池箱内。
本发明的电池管理系统实时接收多个温度传感器102、多个电压检测电路103、火焰传感器104、气压传感器105、烟雾传感器106检测到的信号，并根据所述检测到的信号判断是否触发热失控管理。当检测信号符合以下情况中的至少一个条件，则触发热失控管理。
热失控管理包括启动报警系统和自动灭火系统中的一种或多种。自动灭火系统根据所述电池管理系统发出的信号控制所述灭火器进行自动灭火。
图2示出根据本发明一实施例的电池管理系统的热失控判断策略。
当多个温度传感器中的一个检测到温度异常，即检测到的最高温度Tmax大于电池的最高温度，且检测到的温度变化率大于等于第一预设值，即dT/dt≥T2℃/s时，则作为触发热失控管理的一个条件；
当多个电压检测电路中的一个检测到电压异常，即检测到的电压高于预设电压值，且电压变化率大于等于第二预设值(dV/dt≥V0 V/s)时，作为触发热失控管理的一个条件；
当压力传感器检测到电池包内压力异常时，即压力值大于等于一预设压力值(P≥P0 Pa)，且压力的变化率大于等于第三预设值(dP/dt≥P1 Pa/s)时，作为触发热失控管理的一个条件。
当火焰传感器检测到光的强度大于等于一预设强度值(C≥C0)时，作为触发热失控管理的一个条件。
当烟雾传感器检测到电池内颗粒浓度大于等于一预设浓度时，作为触发热失控管理的一个条件。
其中温度传感器、电压检测电路、火焰传感器、气压传感器、烟雾传感器将检测到的数据实时发给电池管理系统。电池管理系统计算电压变化率、温度变化率、压力变化率，并将各个参数与设定的阈值进行比较。电池管理系统根据采集到的温度、温度变化率、光强度变化、电压变化率、电池包压力变化、颗粒浓度变化等比较结果判断是否触发热失控管理。
本发明提供了一种动力电池热失控检测与预警系统，所述系统包括电池管理系统以及分别与所述电池管理系统连接的多个温度传感器、多个电压检测电路、火焰传感器、气压传感器、烟雾传感器以及灭火器；
所述多个温度传感器的每一个与对应的电池极耳耦接；
所述多个电压检测电路的每一个与对应的电池正负两极耦接；
所述烟雾传感器、所述火焰传感器、所述压力传感器以及所述小型灭火器均设置于电池箱内；
所述电池管理系统接收所述多个温度传感器、所述多个电压检测电路、所述火焰传感器、所述气压传感器、所述烟雾传感器检测到的检测信号，并根据所述检测信号计算并判断是否触发热失控管理。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述多个温度传感器所检测到的温度计算温度变化率，并进行以下判断：
当所述多个温度传感器中的一个温度传感器检测到的最高温度大于电池的预设最高温度，且所述温度变化率大于等于第一预设值时，则作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述多个电压检测电路所检测到的电压计算电压变化率，并进行以下判断：
当所述多个电压检测电路中的一个电压检测电路所检测到的电压高于一预设电压值，且所述电压变化率大于等于第二预设值时，作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述压力传感器所检测到的压力值计算压力变化率，并进行以下判断：
当所述压力传感器所检测的压力值大于等于一预设压力值，且所述压力变化率大于等于第三预设值时，作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述火焰传感器所检测到的光强度信号进行以下判断：
当所述火焰传感器检测到的光强度信号大于等于一预设强度值时，作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述电池管理系统根据所述烟雾传感器所检测到的电池内颗粒浓度进行以下判断：
当所述烟雾传感器检测到的电池内颗粒浓度大于等于一预设浓度值时，作为触发热失控管理的一个条件。
在一个实施例中，所述热失控管理包括：启动报警系统和自动灭火系统中的一种或多种。
在一个实施例中，所述自动灭火系统根据所述电池管理系统发出的信号控制所述灭火器进行自动灭火。
在一个实施例中，所述动力电池应用于新能源汽车。
这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (9)
1.一种动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述系统包括电池管理系统以及分别与所述电池管理系统连接的多个温度传感器、多个电压检测电路、火焰传感器、气压传感器、烟雾传感器以及灭火器；
所述多个温度传感器的每一个与对应的电池极耳耦接；
所述多个电压检测电路的每一个与对应的电池正负两极耦接；
所述烟雾传感器、所述火焰传感器、所述压力传感器以及所述小型灭火器均设置于电池箱内；
所述电池管理系统接收所述多个温度传感器、所述多个电压检测电路、所述火焰传感器、所述气压传感器、所述烟雾传感器检测到的检测信号，并根据所述检测信号计算并判断是否触发热失控管理。
2.如权利要求1所述的动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述电池管理系统根据所述多个温度传感器所检测到的温度计算温度变化率，并进行以下判断：
当所述多个温度传感器中的一个温度传感器检测到的最高温度大于电池的预设最高温度，且所述温度变化率大于等于第一预设值时，则作为触发热失控管理的一个条件。
3.如权利要求1所述的动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述电池管理系统根据所述多个电压检测电路所检测到的电压计算电压变化率，并进行以下判断：
当所述多个电压检测电路中的一个电压检测电路所检测到的电压高于一预设电压值，且所述电压变化率大于等于第二预设值时，作为触发热失控管理的一个条件。
4.如权利要求1所述的动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述电池管理系统根据所述压力传感器所检测到的压力值计算压力变化率，并进行以下判断：
当所述压力传感器所检测的压力值大于等于一预设压力值，且所述压力变化率大于等于第三预设值时，作为触发热失控管理的一个条件。
5.如权利要求1所述的动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述电池管理系统根据所述火焰传感器所检测到的光强度信号进行以下判断：
当所述火焰传感器检测到的光强度信号大于等于一预设强度值时，作为触发热失控管理的一个条件。
6.如权利要求1所述的动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述电池管理系统根据所述烟雾传感器所检测到的电池内颗粒浓度进行以下判断：
当所述烟雾传感器检测到的电池内颗粒浓度大于等于一预设浓度值时，作为触发热失控管理的一个条件。
7.如权利要求1所述的动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述热失控管理包括：启动报警系统和自动灭火系统中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述自动灭火系统根据所述电池管理系统发出的信号控制所述灭火器进行自动灭火。
9.如权利要求1所述的动力电池热失控检测与预警系统，其特征在于，所述动力电池应用于新能源汽车。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 314500 988 Tong Tong Road, Wu Tong Street, Tongxiang, Jiaxing, Zhejiang Applicant after: United New Energy Automobile Co.,Ltd. Address before: 314500 988 Tong Tong Road, Wu Tong Street, Tongxiang, Jiaxing, Zhejiang Applicant before: Hozon New Energy Automobile Co., Ltd. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220218 |