[發明專利]一種基于PWM波的電池熱失控告警系統

在審

• 申請號: 202110159699.6
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112820956A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 謝京;馮子彬
• 申請（專利權）人: 無錫明恒混合動力技術有限公司
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/0525;G01R31/3835
• 代理公司: 無錫經誠知識產權代理事務所(普通合伙) 32504
• 代理人: 吳仁芬

本發明涉及動力電池系統技術領域，具體是一種基于PWM波的電池熱失控告警系統，包括設置于電池模組中單體電池上方的FPC柔性電路板，所述FPC柔性電路板的兩側焊接有采樣鎳片，底部設置有串聯錫絲，所述串聯錫絲位于所述單體電池的泄壓閥位置的正上方；所述采樣鎳片與所述串聯錫絲通過連接器與BMS模塊連接；所述BMS模塊包括用于給所述串聯錫絲輸出PWM波的PWM波輸出單元，和用于接收所述串聯錫絲傳回PWM波的PWM波接收單元；還包括用于接收所述采樣鎳片采集的單體電池電壓的電池電壓單元。本系統不僅結構簡單，可實現對單體電池熱失控發生及位置定位雙監控，故障率低，測量結果精準。

技術領域

本發明涉及動力電池系統技術領域，尤其涉及一種基于PWM波的電池熱失控告警系統。

背景技術

鋰離子電池已經成為目前應用最為廣泛的電化學動力源，因為其具有高比能量、長循環壽命等顯著的優點。然而，以熱失控為核心的安全性問題，仍然是鋰離子電池大規模應用過程中亟待攻克的難題。為保障電池的安全運行，急需開發有效的電池熱失控防控策略。

鋰離子電池熱失控發生時，通常伴隨著劇烈的放熱化學反應，引起冒煙、起火甚至爆炸等危害。方形電池模組中熱失控至熱蔓延的狀態變化具有共性：熱失控發生→單體電芯鼓脹→泄壓閥打開→煙霧噴發→火星四射→熱量傳遞→相鄰電芯鼓脹→泄壓閥打開→煙霧噴發→火星四射→熱量傳遞→……如果模組設計時有足夠的結構強度，且電芯間有足夠擠壓力，則不易造成連鎖爆炸。如果結構松散，擠壓力不足，則電芯鼓脹過程中會造成模組變形，電芯移位，移位電芯極易發生爆炸，最終導致接下來的連鎖爆炸反應。

因此，急需一種新的技術來監測電池熱失控，降低損失。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的問題，提供了一種基于PWM波的電池熱失控告警系統，在單體電池的泄壓閥正上方較近位置布置串聯錫絲，錫絲兩端分別接入BMS模塊中的PWM波輸出單元和PWM波接收單元。正常工作時，電池包中所有電池上方的錫絲串聯導通，錫絲中傳遞PWM波，當熱失控發生時，泄壓閥打開，噴發出大量高溫高壓氣體，熔斷錫絲，PWM波中斷，進而確認發生電池熱失控；由于發生熱失控的單體電池的電壓會在1s內發生驟降，可通過電池電壓單元監測并獲取單體電池的具體位置。本系統不僅結構簡單，可實現電流和電壓的雙監控，故障率低，測量結果精準。

上述目的是通過以下技術方案來實現：

一種基于PWM波的電池熱失控告警系統，包括設置于電池模組中單體電池上方的FPC柔性電路板，所述FPC柔性電路板的兩側焊接有采樣鎳片，底部設置有串聯錫絲，所述串聯錫絲位于所述單體電池的泄壓閥位置的正上方；所述采樣鎳片與所述串聯錫絲通過連接器與BMS模塊連接；所述BMS模塊包括用于給所述串聯錫絲輸出PWM波的PWM波輸出單元，和用于接收所述串聯錫絲傳回PWM波的PWM波接收單元；還包括用于接收所述采樣鎳片采集的單體電池電壓的電池電壓單元；當所述PWM波接收單元接收不到所述串聯錫絲傳回的PWM波，或者所述電池電壓單元監測到任意一個或多個所述單體電池電壓異常時，通過所述BMS模塊的告警單元發出告警提示。

進一步地，所述FPC柔性電路板為長度與所述電池模組匹配的長方形；所述采樣鎳片焊接于所述FPC柔性電路板的兩側，數量與所述單體電池的數量相同，所述采樣鎳片的一端與與之對應的所述單體電池的電極連接，另一端經所述FPC柔性電路板上的印刷電路與所述連接器中的對應探針的末端連接，用于采集對應的所述單體電池的電壓。

進一步地，所述串聯錫絲的本體位于所述單體電池的所述泄壓閥正上方，兩端經所述連接器的對應探針與所述BMS模塊連接。

進一步地，所述連接器與所述BMS模塊之間通過線束連接。

進一步地，還包括線束隔離板，所述線束隔離板設置于所述FPC柔性電路板與所述單體電池之間，所述線束隔離板的兩側開設有與所述單體電池的電極對應的電極槽，所述線束隔離板的中軸線上開設有與所述泄壓閥位置對應的通孔。