[發(fā)明專利]一種電池系統(tǒng)熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)的遞歸分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011061778.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112285589B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張維戈;周興振;吳健;孫丙香;王占國;龔敏明;齊洪峰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué);中車工業(yè)研究院有限公司
• 主分類號: G01R31/396
• 分類號: G01R31/396
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本發(fā)明涉及一種電池系統(tǒng)熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)的遞歸分析方法，步驟如下：步驟1，對電池系統(tǒng)劃分層級，確定各層級的保護(hù)對象；步驟2，確定電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用電流上限I_{max_s}；電池單體設(shè)計(jì)使用電流上限I_{max_c}；各個層級設(shè)計(jì)使用電流上限I_{max_i}；從第1層級開始，重復(fù)步驟3?5進(jìn)行第i層級的熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)分析：步驟3，確定電池系統(tǒng)中第i層級的防護(hù)需求及相應(yīng)的電流防護(hù)邊界要求；步驟4，確定第i層級外短路電流大小等級；步驟5，確定第i層級熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)的上限和下限。本發(fā)明，針對電池系統(tǒng)內(nèi)的不同層級及成組單元進(jìn)行熔斷保護(hù)分析，保證電池在遇外短路事故時不發(fā)生起火或爆炸事故，在規(guī)定情況下對電池性能實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，同時提高熔斷器正常應(yīng)用的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種電池系統(tǒng)熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)的遞歸分析方法。

背景技術(shù)

隨著電池技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保要求的提高，在電動汽車、儲能領(lǐng)域、軌道交通等多個行業(yè)中，電池系統(tǒng)應(yīng)用的范圍越來越廣，起到的作用越來越大。

與普通消費(fèi)類電子產(chǎn)品不同，地面或車載儲能應(yīng)用中采用的電池系統(tǒng)具有電壓高、容量大的特點(diǎn)，往往需要在系統(tǒng)成組設(shè)計(jì)中劃分成多個層級，每個層級中包括多個成組單元，方便系統(tǒng)成組設(shè)計(jì)及使用維護(hù)，同時起到一定功能和安全的冗余保護(hù)特點(diǎn)。

作為一種有源器件，外短路是電池系統(tǒng)最常發(fā)生的同時也是最容易造成巨大損失的風(fēng)險事故，原因在于短路過程會在短時間內(nèi)形成巨大電流流過電池系統(tǒng)，造成能量的異常釋放，往往伴隨電池溫度快速升高，內(nèi)部化學(xué)體系破壞等現(xiàn)象，輕則造成電池系統(tǒng)損壞，重則可能造成起火、爆炸等事故。

在外短路防護(hù)中，可靠性最高的是通過增加熔斷器進(jìn)行熔斷保護(hù)，保證系統(tǒng)在產(chǎn)生異常大電流時可以及時熔斷以切斷回路，保證系統(tǒng)安全。但熔斷器有明顯的反時限特性(電流越大，熔斷時間越短)，且不同種類的熔斷器適用的電流防護(hù)范圍不同。因此熔斷器選型對電池系統(tǒng)熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。若熔斷器選型不合理，可能會造成以下幾種情況：

(1)熔斷器不能及時熔斷，電池系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)安全問題，如熱失控、著火、爆炸；

(2)熔斷器可以熔斷，避免著火爆炸風(fēng)險，但電池系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生損壞，如電池過溫、鼓脹等，后續(xù)使用具有隱患；

(3)熔斷器可以熔斷，保護(hù)電池系統(tǒng)不發(fā)生損壞，但由于保護(hù)閾值太低，造成熔斷器頻繁熔斷。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種電池系統(tǒng)熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)的遞歸分析方法，針對電池系統(tǒng)內(nèi)的不同層級及成組單元進(jìn)行熔斷保護(hù)分析，保證電池在遇外短路事故時不發(fā)生起火或爆炸事故，在規(guī)定情況下對電池性能實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，同時提高熔斷器正常應(yīng)用的可靠性。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種電池系統(tǒng)熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)的遞歸分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，對電池系統(tǒng)劃分層級，確定每個層級的保護(hù)對象；

在各個層級中，所述保護(hù)對象為以下任意之一：電池單體，模塊能量單元，電池包，具有獨(dú)立工作能力的子系統(tǒng)，電池系統(tǒng)；

步驟2：確定各個層級設(shè)計(jì)使用電流上限；

具體包括：電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用電流上限I_{max_s}；電池單體設(shè)計(jì)使用電流上限I_{max_c}；各個層級設(shè)計(jì)使用電流上限I_{max_i}；

從第1層級開始，重復(fù)下述步驟3-5進(jìn)行第i層級的熔斷保護(hù)設(shè)計(jì)分析：