CN106864291B - 电池系统的安全防护系统及电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池系统的安全防护系统及电池系统，该安全防护系统包括气体监控装置；气体监控装置用于连接至电池管理系统，并在检测到电池系统中电池组发出的特征气体的浓度大于第一预设阈值时，向电池管理系统发出预警信号；其中，电池管理系统连接至整车控制器和电池系统中的高压箱，高压箱与电池组连接形成受控回路；电池管理系统用于在接收到预警信号时，将预警信号发送至整车控制器；整车控制器用于在接收到预警信号时通过电池管理系统向高压箱发出用于切断高压箱的内部电路的指令，以使受控回路断开。本发明以对电池失效风险的实时管控，当存在失效风险时可以自主通断，实现了对电池组的被动安全防护，保障了电池组的安全运行。

Description

电池系统的安全防护系统及电池系统

技术领域

本发明涉及电池保护技术领域，尤其是涉及一种电池系统的安全防护系统及电池系统。

背景技术

电池系统在过量充电或长时间大电流工作状况下，电池组的温度会升高，严重情况下可能会发生热失控会危及电池组的使用安全。由于众多电池是紧邻排列组成，热量极易扩散，从而引起其它电池发生热失控，这样的连锁反应将极大的增大电池系统的失效风险。

现行的目前电池系统的使用安全通常是通过电池管理系统(BMS)进行监控的，是一种主动安全防护措施。但BMS管理系统作为集成电路存在一定的失效风险。因此如何提升电池组使用过程中的安全性，特别是被动安全性尤为重要。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明提供一种电池系统的安全防护系统及电池系统，解决了现有技术中电池组使用过程中的安全性低的技术问题。

(二)技术方案

第一方面，本发明提供的电池系统的安全防护系统包括气体监控装置；所述气体监控装置用于连接至电池管理系统，并在检测到所述电池系统中电池组发出的特征气体的浓度大于第一预设阈值时，向所述电池管理系统发出预警信号；

其中，所述电池管理系统连接至整车控制器和电池系统中的高压箱，所述高压箱与所述电池组连接形成受控回路；所述电池管理系统用于在接收到所述预警信号时，将所述预警信号发送至所述整车控制器；所述整车控制器用于在接收到所述预警信号时通过所述电池管理系统向所述高压箱发出用于切断所述高压箱的内部电路的指令，以使所述受控回路断开。

可选的，所述整车控制器还用于在接收到所述预警信号时，将所述预警信号反馈至用户。

可选的，所述安全防护系统还包括：电源、控制开关和继电器，其中：所述气体监控装置还连接至所述控制开关，并用于在检测到所述电池系统中电池组发出的特征气体的浓度大于第一预设阈值时，控制所述控制开关断开，否则控制所述控制开关闭合；所述继电器的控制端、所述电源以及所述控制开关连接形成控制回路；所述继电器的受控端适于与所述电池组和所述高压箱连接形成受控回路。

可选的，所述气体监控装置还与所述电源连接。

可选的，所述安全防护系统还包括灭火装置，所述灭火装置与所述气体监控装置连接，且所述气体监控装置还用于在检测到所述电池系统中的电池组发出的特征气体的浓度大于表征所述电池组起火的第二预设阈值时，启动所述灭火装置。

可选的，所述安全防护系统还包括设置在所述控制回路中的手动开关。

可选的，所述控制开关为常闭开关。

可选的，所述特征气体包括挥发性有机化合物。

第二方面，本发明提供的电池系统包括电池组和高压箱，还包括上述安全防护系统。

(三)有益效果

本发明提供的电池系统的安全防护系统及电池系统，电池系统中电池组发出的特征气体浓度大于第一预设阈值时，向电池管理系统发出预警信号；当电池管理系统接收到该预警信号时将该预警信号发送给整车控制器，当整车控制器接收到该信号时生成用于切断所述高压箱的内部电路的指令，并将该指令发送至电池管理系统，所述电池管理系统将该指令发送给高压箱，所述高压箱的内部电路断开，从而使得受控回路断开，进而电池组不能为负载供电。可见，这是根据电池组发出的特征气体的浓度判断是否需要切断高压箱的内部电路，进而控制电池组能够为负载供电，因此本发明提供的安全防护系统可以对电池失效风险的实时管控，当存在失效风险时可以自主通断，实现了对电池组的被动安全防护，保障了电池组的安全运行。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1示出了本发明一实施例中电池系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-电池组；2-气体监控装置；3-继电器；31-继电器的控制端；32-继电器的受控端；4-电源；5-控制开关；6-手动开关；7-高压箱；8-电池管理系统；9-整车控制器。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

第一方面，本发明提供一种电池系统的安全防护系统，如图1所示，该安全防护系统包括气体监控装置2；所述气体监控装置2用于连接至电池管理系统8，并在检测到所述电池系统中电池组1发出的特征气体的浓度大于第一预设阈值时，向所述电池管理系统8发出预警信号；

其中，所述电池管理系统8连接至整车控制器9和电池系统中的高压箱7，所述高压箱7与所述电池组1连接形成受控回路；所述电池管理系统8用于在接收到所述预警信号时，将所述预警信号发送至所述整车控制器9；所述整车控制器9用于在接收到所述预警信号时通过所述电池管理系统8向所述高压箱7发出用于切断所述高压箱7的内部电路的指令，以使所述受控回路断开。

可理解的是，当电池系统未发出特征气体或特征气体的浓度小于或等于第一预设阈值时，表征电池系统处于正常工作状态；一旦电池系统中的电池组1发出的特征气体的浓度高于第一预设阈值时，表征电池系统中存在发生失效的电池，电池系统进入非正常工作状态，即失效状态。

可理解的是，所谓的特征气体可以是一氧化碳等，也可以是挥发性有机化合物，对于不同类型的电池，特征气体的种类不同，对此本发明不做限定。

可理解的是，所谓的高压箱，是指现有电池系统中电池组与负载之间的桥梁，电池组通过高压箱为负载供电。

本发明提供的安全防护系统中，电池系统中电池组1发出的特征气体浓度大于第一预设阈值时，向电池管理系统8发出预警信号；当电池管理系统8接收到该预警信号时将该预警信号发送给整车控制器9，当整车控制器9接收到该信号时生成用于切断所述高压箱7的内部电路的指令，并将该指令发送至电池管理系统8，所述电池管理系统8将该指令发送给高压箱7，所述高压箱7的内部电路断开，从而使得受控回路断开，进而电池组1不能为负载供电。可见，这是根据电池组1发出的特征气体的浓度判断是否需要切断高压箱7的内部电路，进而控制电池组1能够为负载供电，因此本发明提供的安全防护系统可以对电池失效风险的实时管控，当存在失效风险时可以自主通断，实现了对电池组1的被动安全防护，保障了电池组1的安全运行。

可理解的是，上述控制方式可以称为高压箱控制方式。

在具体实施时，上述整车控制器9还可以用于在接收到预警信号时，将所述预警信号反馈至用户，例如显示在车辆的中控板上，从而使用户得到目前电池的使用状态。

在具体实施时，如图1所示，本发明提供的安全防护系统还可以包括电源4、控制开关5和继电器3，其中：

所述气体监控装置2还连接至所述控制开关5，并用于在检测到所述电池系统中电池组1发出的特征气体的浓度大于第一预设阈值时，控制所述控制开关5断开，否则控制所述控制开关5闭合；所述继电器3的控制端31、所述电源4以及所述控制开关5连接形成控制回路；所述继电器3的受控端32适于与所述电池组1和所述高压箱7连接形成受控回路。

当电池系统未发出特征气体或特征气体的浓度小于或等于第一预设阈值时，控制开关5处于闭合状态，这样电源4、控制开关5和继电器3的控制端31形成的控制回路导通，电源4处于工作状态，从而使得受控回路导通，进而使得电池组1可以为外接供电。在电池系统中的电池组1发出的特征气体的浓度大于第一预设阈值时，控制开关5处于打开状态，这样电源4、控制开关5和继电器3的控制端31形成的控制回路断开，电源4处于非工作状态，进而使得受控回路断开，使得电池组1不能为外界供电。这里，采用气体监控装置2实现对特征气体浓度的检测，根据浓度控制上述控制开关5的通断，进而使得控制回路导通或断开，最终实现对受控回路的导通或断开进行控制，实现控制电池组1是否能为外界负载供电。该方式可以称为继电器控制方式。

这里，在设置高压箱控制方式的基础上，设置了继电器控制方式，起到双重保护的作用，进一步保证了在特征气体浓度高于第一预设阈值时电池组1不能为负载供电。

在设置继电器控制方式的基础上，如图1所示，可以将气体监控装置2还与所述电源4连接，利用上述电源4为气体监控装置2供电，当然气体监控装置2可以采用单独的电源4供电，对此本发明不做限定。

在设置继电器控制方式的基础上，如图1所示，还可以在所述控制回路中设置一手动开关6，这样只有手动开关6处于闭合状态的情况下，气体监控装置2对控制开关5进行闭合操作后，这个控制回路才会有导通。因此可以通过手动操作该手动开关6的方式，选择是否采用继电器控制方式。

举例来说，当用户选择手动开关6闭合时，气体监控装置2可以根据特征气体的浓度控制控制开关5的闭合，进而使控制回路导通或断开，继而控制受控回路的导通或断开，继而控制电池组1能够为负载供电。当用户选择手动开关6断开时，气体监控装置2即便根据特征气体的浓度使控制开关5闭合，但是控制回路仍然处于断开的状态，受控回路处于断开的状态。可见，当手动开关6闭合时，同时选择继电器控制方式和高压箱控制方式，而当手动开关6断开时，只能采用高压箱控制方式。

在具体实施时，本发明提供的安全防护系统还可以包括灭火装置，所述灭火装置与所述气体监控装置2连接，且所述气体监控装置2还用于在检测到所述电池系统中的电池组1发出的特征气体的浓度大于表征所述电池组1起火的第二预设阈值时，启动所述灭火装置。这里，当电池起火时，启动灭火装置，利用灭火装置对电池组1进行灭火。可理解的是，上述第一预设阈值小于上述第二预设阈值。

在具体实施时，可以选择封闭式的电池系统，将所述气体监控装置2可以设置在所述电池系统的内部，更加方便的采集电池系统中的电池组1发出的特征气体以及提高浓度检测的准确度。

在具体实施时，控制开关5可以采用常闭开关，这样只需要在特征气体的浓度大于第一预设阈值时才进行控制操作，当然也可以采用其他类型的开关。

第二方面，本发明提供一种电池系统，该电池系统包括电池组1和高压箱7，还包括上述任一安全防护系统。

可理解的是，本发明提供的电池系统包括上述的安全防护系统，因此有关内容的解释、举例说明、可选实施方式、有益效果等可以参考上述安全防护系统中的相应部分，这里不再赘述。

综上所述：

本发明实施例提供的电池系统的安全防护系统及电池系统，电池系统中电池组发出的特征气体浓度大于第一预设阈值时，向电池管理系统发出预警信号；当电池管理系统接收到该预警信号时将该预警信号发送给整车控制器，当整车控制器接收到该信号时生成用于切断所述高压箱的内部电路的指令，并将该指令发送至电池管理系统，所述电池管理系统将该指令发送给高压箱，所述高压箱的内部电路断开，从而使得受控回路断开，进而电池组不能为负载供电。可见，这是根据电池组发出的特征气体的浓度判断是否需要切断高压箱的内部电路，进而控制电池组能够为负载供电，因此本发明提供的安全防护系统可以对电池失效风险的实时管控，当存在失效风险时可以自主通断，实现了对电池组的被动安全防护，保障了电池组的安全运行。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电池系统的安全防护系统，其特征在于，包括气体监控装置；

所述气体监控装置用于连接至电池管理系统，并在检测到所述电池系统中电池组发出的特征气体的浓度大于第一预设阈值时，向所述电池管理系统发出预警信号；

其中，所述电池管理系统连接至整车控制器和电池系统中的高压箱，所述高压箱与所述电池组连接形成受控回路；所述电池管理系统用于在接收到所述预警信号时，将所述预警信号发送至所述整车控制器；所述整车控制器用于在接收到所述预警信号时通过所述电池管理系统向所述高压箱发出用于切断所述高压箱的内部电路的指令，以使所述受控回路断开；

所述特征气体为一氧化碳或挥发性有机化合物；

还包括：电源、控制开关和继电器，其中：

所述气体监控装置还连接至所述控制开关，并用于在检测到所述电池系统中电池组发出的特征气体的浓度大于第一预设阈值时，控制所述控制开关断开，否则控制所述控制开关闭合；所述继电器的控制端、所述电源以及所述控制开关连接形成控制回路；所述继电器的受控端适于与所述电池组和所述高压箱连接形成受控回路；所述控制开关为常闭开关；

还包括设置在所述控制回路中的手动开关。

2.根据权利要求1所述的安全防护系统，其特征在于，所述整车控制器还用于在接收到所述预警信号时，将所述预警信号反馈至用户。

3.根据权利要求 1 所述的安全防护系统， 其特征在于，所述气体监控装置还与所述电源连接。

4.根据权利要求 1 所述的安全防护系统，其特征在于，还包括灭火装置，所述灭火装置与所述气体监控装置连接，且所述气体监控装置还用于在检测到所述电池系统中的电池组发出的特征气体的浓度大于表征所述电池组起火的第二预设阈值时，启动所述灭火装置。

5.根据权利要求 1～4任一所述的安全防护系统，其特征在于， 所述特征气体为挥发性有机化合物。

6.一种电池系统，包括电池组和高压箱，其特征在于，还包括权利要求 1～5 任一所述的安全防护系统。

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