[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有安全管理的電池管理系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710864434.X
• 申請(qǐng)日: 2017-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107757399A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王開(kāi)春;李建明;楊斌;鄭再平;蔣建文;周海平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B60L11/18
• 分類(lèi)號(hào): B60L11/18;A62C3/07;A62C3/16;A62C37/40
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心11009
• 代理人: 陳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有安全管理的電池管理系統(tǒng)，具體涉及動(dòng)力電池組的信息采集及安全管理。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)與環(huán)境污染等問(wèn)題的日益突出，新能源交通得到國(guó)家政策的大力扶持，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展如火如荼。我國(guó)已成為全球最大的新能源汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)和第一大市場(chǎng)。隨著電動(dòng)汽車(chē)的增多，其安全問(wèn)題逐漸暴露，著火事件時(shí)有發(fā)生，電動(dòng)汽車(chē)的電池安全管理功能越來(lái)越受到重視。公交運(yùn)輸部2015年已下發(fā)文件，明確動(dòng)力電池箱要具有滅火功能。具有安全管理的電池管理系統(tǒng)市場(chǎng)前景廣闊。

電池發(fā)生安全事故，與電池內(nèi)部構(gòu)成物質(zhì)和電池使用方式直接相關(guān)。電池在使用過(guò)程中方式不當(dāng)，如過(guò)充電、過(guò)放電、外部和內(nèi)部短路、擠壓、碰撞和高溫等可能會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，使電池內(nèi)部生成大量的熱造成電池?zé)崾Э亍崾Э剡^(guò)程是溫度由低到高的漸變過(guò)程，分為啟動(dòng)、加速、失控3個(gè)階段，當(dāng)內(nèi)部溫度在電池濫用情況下急劇上升時(shí)，各反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，若不有效制止，最終將導(dǎo)致電池的著火或爆炸，造成嚴(yán)重的安全事故。

目前，電動(dòng)客車(chē)所用電池管理系統(tǒng)具有基本的安全管理功能，如過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等，缺乏直接對(duì)電池狀態(tài)的監(jiān)控。滅火功能通過(guò)附加的滅火裝置實(shí)現(xiàn)，滅火裝置和電池管理系統(tǒng)分別由不同的廠商獨(dú)立設(shè)計(jì)。滅火裝置布局上與電池箱相對(duì)獨(dú)立，對(duì)車(chē)輛有一定的改造，并存在部分功能重疊，安裝復(fù)雜，滅火方式屬于艙外滅火，無(wú)法進(jìn)行早期預(yù)警和電池包內(nèi)滅火，發(fā)現(xiàn)時(shí)機(jī)僅限于已經(jīng)起火并已在電池包外產(chǎn)生煙霧或火焰等燃燒特征，其效果只能延緩火勢(shì)，增加逃離時(shí)間，對(duì)電池滅火作用有限。

中國(guó)專(zhuān)利CN203556075U提出了一種電動(dòng)汽車(chē)電池恒溫箱自動(dòng)滅火裝置。通過(guò)在電池倉(cāng)內(nèi)安裝溫度、煙霧、壓力傳感器，檢測(cè)車(chē)載電池的火災(zāi)信號(hào)和電池箱內(nèi)的壓力信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火功能。該專(zhuān)利檢測(cè)的是電池倉(cāng)的溫度、煙霧和壓力，檢測(cè)時(shí)機(jī)為熱失控發(fā)生以后。滅火方式通過(guò)電動(dòng)真空泵將電池箱空氣抽盡，使箱內(nèi)達(dá)到真空實(shí)現(xiàn)。對(duì)電池箱結(jié)構(gòu)需要完全密封，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)成本較高。

中國(guó)專(zhuān)利CN202366355U提出了一種用于電動(dòng)汽車(chē)上的電池箱自動(dòng)滅火裝置。由電池箱、儲(chǔ)液罐、傳感器(溫度和煙霧)、控制器和管道構(gòu)成。每個(gè)電池箱內(nèi)安裝溫度和煙霧傳感器，滅火劑存儲(chǔ)在儲(chǔ)液罐內(nèi)，通過(guò)管道連通到各個(gè)電池箱。當(dāng)檢測(cè)到火情時(shí)通過(guò)管道噴射滅火劑。該專(zhuān)利通過(guò)檢測(cè)電池箱內(nèi)溫度和煙霧啟動(dòng)滅火，檢測(cè)時(shí)機(jī)為電池發(fā)生熱失控以后。滅火介質(zhì)為泡沫滅火劑和水的混合液，需要布置管道，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：本發(fā)明的目的在于提供一種具有安全管理策略和執(zhí)行控制功能的電池管理系統(tǒng)，有利于動(dòng)力電池安全狀態(tài)的檢測(cè)和干預(yù)控制，大力提升電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的安全性。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有安全管理的電池管理系統(tǒng)，其特征在于，包括：主控單元、電流傳感器和一個(gè)或更多個(gè)電池箱；

每個(gè)電池箱包括：電池包；電壓傳感器，被配置為檢測(cè)電池包的電壓值；溫度傳感器，被配置為檢測(cè)電池箱的溫度；可燃?xì)怏w傳感器，被配置為檢測(cè)電池箱內(nèi)的可燃?xì)怏w濃度；散熱裝置，被配置為對(duì)電池包進(jìn)行熱管理；滅火裝置，被配置為當(dāng)電池發(fā)生熱失控時(shí)對(duì)電池包噴射滅火介質(zhì)；采集單元，采集電壓傳感器檢測(cè)到的電池包的電壓值、溫度傳感器檢測(cè)到的電池包的溫度以及可燃?xì)怏w傳感器檢測(cè)到的可燃?xì)怏w濃度，并發(fā)送至所述主控單元；

電流傳感器，被配置為檢測(cè)所有電池箱的總電流值，并將所述總電流值發(fā)送至所述主控單元；

其中，所述主控單元被配置為接收采集單元發(fā)送的電池包的電壓、電池包的溫度、可燃?xì)怏w濃度以及電池箱的總電流值，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池荷電狀態(tài)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池箱的熱狀態(tài)，當(dāng)電池發(fā)生熱失控時(shí)，執(zhí)行向所述散熱裝置發(fā)出熱管理命令以控制所述散熱裝置對(duì)電池包進(jìn)行熱管理，以及向所述滅火裝置發(fā)出滅火命令以控制所述滅火裝置對(duì)電池包噴射滅火介質(zhì)中的至少一個(gè)操作。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可燃?xì)怏w傳感器檢測(cè)的可燃?xì)怏w濃度包括一氧化碳濃度、甲烷濃度和氫氣濃度中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述滅火裝置是多脈沖滅火裝置，包括多個(gè)滅火器，其中，一部分滅火器包含氣體滅火介質(zhì)，另一部分滅火器包含固體滅火介質(zhì)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電池箱還包括火焰?zhèn)鞲衅鳎慌渲脼闄z測(cè)電池箱內(nèi)的明火。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電池箱還包括煙霧傳感器，被配置為檢測(cè)電池箱內(nèi)的煙霧濃度。