[發明專利]一種動力電池熱失控預警系統和方法

在審

• 申請號: 201810305363.4
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108711893A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 李世明;林健;王平保
• 申請（專利權）人: 江西優特汽車技術有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42;H01M10/44;B60L11/18
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

本發明揭示了一種動力電池熱失控預警系統,電池單體固定在模組框內構成電池單元，多個電池單元固定在電池箱內構成動力電池，所述動力電池設有電池管理系統，所述電池管理系統采集動力電池輸出總線的總電壓、動力電池總電量，所述電池管理系統采集每個電池單體的電壓、電量，所述電池管理系統輸出報警信號至車內的報警單元。本發明電池熱失控預警系統工作穩定可靠，使預警到實際發生熱失控的時間能夠增長，最大程度的提供人身安全保障，此外還能夠預警濫用的發生、能夠預警微短路擴展，并能實時預警熱失控，提高電池使用的安全性。

技術領域

本發明涉及動力電池領域。

背景技術

在能源危機和環境危機的雙重壓力下，電動汽車等新能源汽車成為目前主流的汽車發展方向。鋰離子電池由于比能量高、循環壽命長，已經成為純電動汽車和插電式混合動力汽車的首選電池。然而鋰離子電池存在著潛在的熱危險性，表現為熱失控。鋰離子電池出現熱失控，多數由于電池內部物料之間發生放熱反應，產生大量的熱和氣體。

電池在過熱、過充、機械力破壞等情況下，都有可能發生熱失控，最終誘發火災或者爆炸。為了提高鋰離子電池的安全性，鋰離子電池必須通過相關的安全測試法規。然而即使通過全部的安全測試項目，也無法確保鋰離子電池的安全性。原理上，鋰離子電池發生熱失控都會經歷一個內短路擴散的過程，而鋰離子電池的內短路引發機理和原因至今還不清楚，鋰離子電池何時會發生內短路也無法預測，因此，從原理上分析，鋰離子電池單體發生熱失控還不能避免，因此，鋰離子電池的熱失控預警、預報和防護就成為必要的技術。

現有技術中，主要有利用火焰探測技術來發現熱失控的方法，這類方法只能在電池熱失控發展到明火燃燒時候才能發現，發現時機滯后；還有一類方法是檢測電池單體的溫度或者溫度變化情況，這類方法要在電池發生熱失控前完成檢測并發出預報，需要對每個電池單體的溫度做全面的監控，實施困難；第三類方法是利用多參數進行預警，比如對溫度、氣體濃度、煙霧濃度等進行檢測，根據一組參數的變化規律作為判斷熱失控的預警。現有技術都是根據電池的外部特性進行檢測和預警的，預警時間非常受限，不利于保護人身安全，有待于進一步提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是實現一種能夠及時、準確、有效的對電池熱失控進行預警的系統。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種動力電池熱失控預警系統,電池單體固定在模組框內構成電池單元，多個電池單元固定在電池箱內構成動力電池，所述動力電池設有電池管理系統，所述電池管理系統采集動力電池輸出總線的總電壓、動力電池總電量，所述電池管理系統采集每個電池單體的電壓、電量，所述電池管理系統輸出報警信號至車內的報警單元。

所述電池箱內設有壓力傳感器和加速度傳感器，所述壓力傳感器輸出電池箱內壓力信號至電池管理系統，所述加速度傳感器輸出當前車輛加速度狀態至電池管理系統。

每個所述電池單元的模組框上均設有溫度傳感器，所述電池箱上固定有溫度傳感器，每個所述溫度傳感器輸出溫度信號至電池管理單元。

每個所述電池單體設有電壓和電量采集單元，所述電壓和電源采集單元均輸出信號至電池管理單元，所述電池管理系統設有充電均衡子系統，所述電池管理系統輸出驅動信號至充電均衡子系統，所述充電均衡子系統輸入端連接動力電池輸出端，輸出端分別連接每個電池單體。

基于所述動力電池熱失控預警系統的預警方法：

電池管理系統根據動力電池電流的流動方向判斷動力電池處于充電狀態、放電狀態或者靜置狀態；

當動力電池處于充電狀態，電池管理系統實時獲取電池單體的電量和電壓，當存在某個電池單體過充，則斷開對該電池單體的充電線路，當某個電池單體斷路，則斷開充電電源并報警；

當動力電池處于放電狀態，電池管理系統實時獲取每個電池單體的電壓，若某一個電池單體的電壓降低速率大于預設電壓下降速率，則進行熱失控報警；