CN107139749A - 电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种电池管理系统包括气体感测模块、烟雾感测模块、温度感测模块、控制模块、灭火模块及预警模块。气体感测模块感测电池箱中热失控气体的浓度，并将感测到的热失控气体的浓度值传输给控制模块。烟雾感测模块感测电池箱中烟雾的浓度，并将感测到的烟雾的浓度值传输给控制模块。温度感测模块感测电池箱的温度，并将感测到的温度值传输给控制模块。控制模块将接收到的热失控气体的浓度值、烟雾的浓度值及温度值与对应的参考值比较，并根据比较结果来确定预警级别。控制模块还在预警级别为一级时控制灭火模块进行灭火，并通过预警模块警告相关人员尽快远离电池箱。上述电池管理系统能对电池热失控造成的火灾进行监测和预警。
Description
【技术领域】
本发明涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电池管理系统。
【背景技术】
在能源危机日益严重的今天，新能源行业迅猛发展，电动汽车的数量越来越多。电动汽车通常由电池管理系统管理电池箱中的动力电池为电动汽车供电。然而，现有的电池管理系统及电池箱均不具备火灾检测和预警功能，从而无法对电池热失控时造成的火灾事故进行有效的检测和预警，从而降低了电动汽车的安全性。
鉴于此，实有必要提供一种电池管理系统以克服以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种能对电池热失控造成的火灾进行监测和预警的电池管理系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种电池管理系统，所述电池管理系统用于管理电池箱内的多个电池模组，所述电池管理系统包括气体感测模块、烟雾感测模块、温度感测模块、控制模块、灭火模块及预警模块，所述控制模块与所述气体感测模块、所述烟雾感测模块、所述温度感测模块、所述灭火模块及所述预警模块相连，所述气体感测模块感测所述电池箱中热失控气体的浓度，并将感测到的热失控气体的浓度值传输给所述控制模块，所述烟雾感测模块感测所述电池箱中烟雾的浓度，并将感测到的烟雾的浓度值传输给所述控制模块，所述温度感测模块感测所述电池箱的温度，并将感测到的温度值传输给所述控制模块，所述控制模块将接收到的热失控气体的浓度值、烟雾的浓度值及温度值与对应的参考值比较，并根据比较结果来确定预警级别，所述控制模块还在预警级别为一级时控制所述灭火模块进行灭火，并通过所述预警模块警告相关人员尽快远离所述电池箱。
进一步地，所述气体感测模块包括多个用于感测所述电池箱内多个检测点附近的热失控气体的浓度的气体感测单元，每个气体感测单元包括气体传感器及信号处理子单元，每个气体传感器设置在所述电池箱内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的热失控气体的浓度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元，每个信号处理子单元对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块。
进一步地，所述烟雾感测模块包括多个用于感测所述电池箱内多个检测点附近的烟雾的浓度的烟雾感测单元，每个烟雾感测单元包括烟雾传感器及信号处理子单元，每个烟雾传感器设置在所述电池箱内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的烟雾的浓度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元，每个信号处理子单元对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块。
进一步地，所述温度感测模块包括多个用于感测所述电池箱内多个检测点附近的温度的温度感测单元，每个温度感测单元包括温度传感器及信号处理子单元，每个温度传感器设置在所述电池箱内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的温度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元，每个信号处理子单元对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块。
进一步地，每个信号处理子单元包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、稳压二极管、第一电容及第二电容，所述运算放大器的同相输入端与相应的气体传感器、烟雾传感器或温度传感器相连，以接收相应的气体传感器、烟雾传感器或温度传感器输出的感测结果，并通过所述第一电阻接地，且通过所述第一电容接地，所述运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的输出端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与所述控制模块相连，并通过所述第二电容接地，所述稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的阴极与所述运算放大器的同相输入端相连。
进一步地，每个信号处理子单元还包括第一二极管及第二二极管，所述第一二极管的阳极接地，所述第一二极管的阴极与所述第二电阻的第二端相连，所述第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极相连，所述第二二极管的阳极与电源相连。
进一步地，所述电池管理系统还包括用于与远程控制端进行通讯的通讯模块，所述控制模块还在预警级别为二级时控制所述预警模块通知驾驶员将车开到维修站，并通过所述通讯模块与所述远程控制端通讯，以通过所述远程控制端通知所述电池箱的生产商派相关人员来排查所述电池箱的异常并进行维护。
进一步地，所述电池管理系统还包括用于与远程控制端进行通讯的通讯模块，所述控制模块还在预警级别为三级时控制所述预警模块通知驾驶员所述电池箱存在热失控的风险，并通过所述通讯模块与所述远程控制端通讯，以通过所述远程控制端通知所述电池箱的生产商派相关人员来排查所述电池箱的异常并进行维护。
进一步地，所述控制模块在接收到的热失控气体的浓度值大于第一参考值、接收到的烟雾的浓度值大于第二参考值、接收的温度值大于第三参考值且单位时间内温度的上升值大于第四参考值时，确定预警级别为一级。
进一步地，所述电池管理系统还包括DI/DO电路，所述控制模块通过所述DI/DO电路与所述灭火模块相连，并通过所述DI/DO电路控制所述灭火模块进行灭火。
相比于现有技术，本发明通过所述气体感测模块感测所述电池箱中热失控气体的浓度，并将感测到的热失控气体的浓度值传输给所述控制模块；并通过所述烟雾感测模块感测所述电池箱中烟雾的浓度，并将感测到的烟雾的浓度值传输给所述控制模块；且通过所述温度感测模块感测所述电池箱的温度，并将感测到的温度值传输给所述控制模块；还通过所述控制模块将接收到的热失控气体的浓度值、烟雾的浓度值及温度值与对应的参考值比较，并根据比较结果来确定预警级别；还通过所述控制模块还在预警级别为一级时控制所述灭火模块进行灭火，并通过所述预警模块警告相关人员尽快远离所述电池箱；从而使所述电池管理系统能对电池热失控造成的火灾进行监测和预警，进而提高了应用所述电池管理系统的电动汽车的安全性。
【附图说明】
图1为本发明的实施例提供的电池管理系统的原理框图。
图2为图1中气体感测模块的原理框图。
图3为图1中烟雾感测模块的原理框图。
图4为图1中温度感测模块的原理框图。
图5为图2至图4中信号处理子单元的电路图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人士在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人士通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，图1为本发明的实施例提供的电池管理系统100的原理框图。所述电池管理系统100包括气体感测模块10、烟雾感测模块20、温度感测模块30、控制模块40、灭火模块60及预警模块70。所述控制模块40与所述气体感测模块10、所述烟雾感测模块20、所述温度感测模块30、所述灭火模块60及所述预警模块70相连。所述电池管理系统100用于管理电池箱200内的多个电池模组210。所述气体感测模块10感测所述电池箱200中热失控气体的浓度，并将感测到的热失控气体的浓度值传输给所述控制模块40。所述烟雾感测模块20感测所述电池箱200中烟雾的浓度，并将感测到的烟雾的浓度值传输给所述控制模块40。所述温度感测模块30感测所述电池箱200的温度，并将感测到的温度值传输给所述控制模块40。所述控制模块40将接收到的热失控气体的浓度值、烟雾的浓度值及温度值与对应的参考值比较，并根据比较结果来确定预警级别。所述控制模块40还在预警级别为一级时控制所述灭火模块60进行灭火，并通过所述预警模块70警告相关人员尽快远离所述电池箱200。
请参阅图2，图2为本发明的实施例提供的所述气体感测模块10的原理框图。所述气体感测模块10包括多个用于感测所述电池箱200内多个检测点附近的热失控气体的浓度的气体感测单元12。每个气体感测单元12包括气体传感器121及信号处理子单元123。每个气体传感器121设置在所述电池箱200内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的热失控气体的浓度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元123。每个信号处理子单元123对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块40。在本实施方式中，所述电池箱200内多个检测点的具体位置及数量均可根据实际情况进行相应调整。
请参阅图3，图3为本发明的实施例提供的所述烟雾感测模块20的原理框图。所述烟雾感测模块20包括多个用于感测所述电池箱200内多个检测点附近的烟雾的浓度的烟雾感测单元22。每个烟雾感测单元22包括烟雾传感器221及信号处理子单元123。每个烟雾传感器221设置在所述电池箱200内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的烟雾的浓度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元123。每个信号处理子单元123对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块40。
请参阅图4，图4为本发明的实施例提供的所述温度感测模块30的原理框图。所述温度感测模块30包括多个用于感测所述电池箱200内多个检测点附近的温度的温度感测单元32。每个温度感测单元32包括温度传感器321及信号处理子单元123。每个温度传感器321设置在所述电池箱200内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的温度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元123。每个信号处理子单元123对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块40。
请参阅图5，图5为本发明的实施例提供的所述信号处理子单元123的原理框图。每个信号处理子单元123包括运算放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、稳压二极管ZD、第一电容C1及第二电容C2。所述运算放大器U1的同相输入端作为所述信号处理子单元123的输入端IN与相应的气体传感器121、烟雾传感器221或温度传感器321相连，以接收相应的气体传感器121、烟雾传感器221或温度传感器321输出的感测结果，并通过所述第一电阻R1接地，且通过所述第一电容C1接地。所述运算放大器U1的反相输入端与所述运算放大器U1的输出端相连。所述运算放大器U1的输出端与所述第二电阻R2的第一端相连。所述第二电阻R2的第二端作为所述信号处理子单元123的输出端OUT与所述控制模块40相连，并通过所述第二电容C2接地。所述稳压二极管ZD的阳极接地，所述稳压二极管ZD的阴极与所述运算放大器U1的同相输入端相连。
在本实施方式中，每个信号处理子单元123还包括第一二极管D1及第二二极管D2。所述第一二极管D1的阳极接地，所述第一二极管D1的阴极与所述第二电阻R2的第二端相连。所述第二二极管D2的阳极与所述第一二极管D1的阴极相连，所述第二二极管D2的阳极与电源V1相连。所述第一二极管D1及所述第二二极管D2构成电压钳位子单元，用于将所述每个信号处理子单元123输出的信号的电压钳位在0V至所述电源V1的电压之间，所述电源V1的电压可根据实际情况进行相应的调整。
请再次参阅图1，所述电池管理系统100还包括用于与远程控制端300进行通讯的通讯模块80。所述控制模块40还在预警级别为二级时控制所述预警模块70通知驾驶员将车开到维修站，并通过所述通讯模块80与所述远程控制端300通讯，以通过所述远程控制端300通知所述电池箱200的生产商派相关人员来排查所述电池箱200的异常并进行维护。
所述控制模块40还在预警级别为三级时控制所述预警模块70通知驾驶员所述电池箱200存在热失控的风险，并通过所述通讯模块80与所述远程控制端300通讯，以通过所述远程控制端300通知所述电池箱200的生产商派相关人员来排查所述电池箱200的异常并进行维护。
在本实施方式中，所述控制模块40在接收到的热失控气体的浓度值大于第一参考值、接收到的烟雾的浓度值大于第二参考值、接收的温度值大于第三参考值且单位时间内温度的上升值大于第四参考值时，确定预警级别为一级。所述控制模块40在接收到的热失控气体的浓度值大于第五参考值且接收到的烟雾的浓度值大于第六参考值时，确定预警级别为二级。所述控制模块40在接收到的热失控气体的浓度值大于第七参考值或接收到的烟雾的浓度值大于第八参考值时，确定预警级别为三级。所述第一参考值大于所述第五参考值，所述第五参考值大于所述第七参考值，所述第二参考值大于所述第六参考值，所述第六参考值大于所述第八参考值，所述第一至第八参考值的具体数值可根据实际情况进行相应的调整。所述预警级别一级高于二级，二级高于三级，即，一级为最高级别的预警。由此可知，所述电池管理系统100能对所述电池箱200内因电池热失控而造成的火灾的发展过程进行监测和预警，并能智能地判断预警级别且抑制初期火灾，还能控制所述灭火模块60进行自动灭火，从而有效地减少了电池安全事故的发生。
在其它实施方式中，所述控制模块40根据接收到的热失控气体的浓度值、烟雾的浓度值及温度值与对应的参考值的比较结果来确定预警级别的具体确定过程和步骤以及预警级别的具体级数都可根据实际情况进行相应地调整。
在本实施方式中，所述电池管理系统100还包括DI/DO电路50。所述控制模块40通过所述DI/DO电路50与所述灭火模块60相连，并通过所述DI/DO电路50控制所述灭火模块60进行灭火。
在本实施方式中，所述电池管理系统100还包括电压采集模块90。所述电压采集模块90与所述控制模块40及所述多个电池模组210相连。每个电池模组210包括多个串联及/或并联的电池单体。所述电压采集模块90采集每个电池模组210中每个电池单体的电压，并将采集到的信号传输给所述控制模块40。
本发明通过所述气体感测模块10感测所述电池箱200中热失控气体的浓度，并将感测到的热失控气体的浓度值传输给所述控制模块40；并通过所述烟雾感测模块20感测所述电池箱200中烟雾的浓度，并将感测到的烟雾的浓度值传输给所述控制模块40；且通过所述温度感测模块30感测所述电池箱200的温度，并将感测到的温度值传输给所述控制模块40；还通过所述控制模块40将接收到的热失控气体的浓度值、烟雾的浓度值及温度值与对应的参考值比较，并根据比较结果来确定预警级别；还通过所述控制模块40还在预警级别为一级时控制所述灭火模块60进行灭火，并通过所述预警模块70警告相关人员尽快远离所述电池箱200；从而使所述电池管理系统100能对电池热失控造成的火灾进行监测和预警，进而减少了电池安全事故的发生，提高了应用所述电池管理系统100的电动汽车的安全性。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人士而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (10)
1.一种电池管理系统，用于管理电池箱内的多个电池模组，其特征在于：所述电池管理系统包括气体感测模块、烟雾感测模块、温度感测模块、控制模块、灭火模块及预警模块，所述控制模块与所述气体感测模块、所述烟雾感测模块、所述温度感测模块、所述灭火模块及所述预警模块相连，所述气体感测模块感测所述电池箱中热失控气体的浓度，并将感测到的热失控气体的浓度值传输给所述控制模块，所述烟雾感测模块感测所述电池箱中烟雾的浓度，并将感测到的烟雾的浓度值传输给所述控制模块，所述温度感测模块感测所述电池箱的温度，并将感测到的温度值传输给所述控制模块，所述控制模块将接收到的热失控气体的浓度值、烟雾的浓度值及温度值与对应的参考值比较，并根据比较结果来确定预警级别，所述控制模块还在预警级别为一级时控制所述灭火模块进行灭火，并通过所述预警模块警告相关人员尽快远离所述电池箱。
2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述气体感测模块包括多个用于感测所述电池箱内多个检测点附近的热失控气体的浓度的气体感测单元，每个气体感测单元包括气体传感器及信号处理子单元，每个气体传感器设置在所述电池箱内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的热失控气体的浓度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元，每个信号处理子单元对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块。
3.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述烟雾感测模块包括多个用于感测所述电池箱内多个检测点附近的烟雾的浓度的烟雾感测单元，每个烟雾感测单元包括烟雾传感器及信号处理子单元，每个烟雾传感器设置在所述电池箱内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的烟雾的浓度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元，每个信号处理子单元对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块。
4.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述温度感测模块包括多个用于感测所述电池箱内多个检测点附近的温度的温度感测单元，每个温度感测单元包括温度传感器及信号处理子单元，每个温度传感器设置在所述电池箱内对应的检测点，并感测对应的检测点附近的温度，且将感测到的结果传输给对应的信号处理子单元，每个信号处理子单元对接收到的信号进行处理，并将处理之后的信号传输给所述控制模块。
5.如权利要求2至4中任意一项所述的电池管理系统，其特征在于：每个信号处理子单元包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、稳压二极管、第一电容及第二电容，所述运算放大器的同相输入端与相应的气体传感器、烟雾传感器或温度传感器相连，以接收相应的气体传感器、烟雾传感器或温度传感器输出的感测结果，并通过所述第一电阻接地，且通过所述第一电容接地，所述运算放大器的反相输入端与所述运算放大器的输出端相连，所述运算放大器的输出端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与所述控制模块相连，并通过所述第二电容接地，所述稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的阴极与所述运算放大器的同相输入端相连。
6.如权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于：每个信号处理子单元还包括第一二极管及第二二极管，所述第一二极管的阳极接地，所述第一二极管的阴极与所述第二电阻的第二端相连，所述第二二极管的阳极与所述第一二极管的阴极相连，所述第二二极管的阳极与电源相连。
7.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述电池管理系统还包括用于与远程控制端进行通讯的通讯模块，所述控制模块还在预警级别为二级时控制所述预警模块通知驾驶员将车开到维修站，并通过所述通讯模块与所述远程控制端通讯，以通过所述远程控制端通知所述电池箱的生产商派相关人员来排查所述电池箱的异常并进行维护。
8.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述电池管理系统还包括用于与远程控制端进行通讯的通讯模块，所述控制模块还在预警级别为三级时控制所述预警模块通知驾驶员所述电池箱存在热失控的风险，并通过所述通讯模块与所述远程控制端通讯，以通过所述远程控制端通知所述电池箱的生产商派相关人员来排查所述电池箱的异常并进行维护。
9.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述控制模块在接收到的热失控气体的浓度值大于第一参考值、接收到的烟雾的浓度值大于第二参考值、接收的温度值大于第三参考值且单位时间内温度的上升值大于第四参考值时，确定预警级别为一级。
10.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述电池管理系统还包括DI/DO电路，所述控制模块通过所述DI/DO电路与所述灭火模块相连，并通过所述DI/DO电路控制所述灭火模块进行灭火。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170908 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |