CN110021790B - 一种动力电池的故障显示保护装置及保护方法 - Google Patents

一种动力电池的故障显示保护装置及保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池的故障显示保护装置及保护方法，包括装置绝缘外壳、装置绝缘外壳内壁上设有用于固定电池的卡扣，装置绝缘外壳下端设有与电池正极接触的弹性接触片，装置绝缘外壳的顶端内部设有控制电路，装置绝缘外壳的上端设有故障指示灯以及电源总线接口，卡扣内部包括电池温度信号传感器，弹性接触片的两端与卡扣接触，电池温度信号传感器依次与装置绝缘外壳内部的保护电阻、控制电路，外部的总线接口串联；控制电路与故障指示灯信号相连。本发明可以对电池的温度进行实时监控，并利用信号处理模块中预设程序分别对电池的不同状态进行不同的处理，及时发现故障并排除，且在电池失控时可以避免由于电池失控引起的更为严重的后果。

Description

一种动力电池的故障显示保护装置及保护方法
技术领域
本发明涉及一种动力电池，具体涉及一种动力电池的故障显示保护装置及保护方法，属于电池技术领域。
背景技术
为解决日益严峻的环境和能源危机，新能源汽车越来越被广泛推广。其中电动汽车相对技术成熟，因此应用最为普遍，电动汽车的动力源来自于蓄电池，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。但是近年来电动汽车自燃等事件层出不穷，而自燃事件的发生基本都是由车载动力电池故障引起的，因此动力电池的安全保护及安全控制系统尤为重要。
目前的动力电池安全控制大多由电池管理系统进行控制，电池管理系统的功能包含检测、故障判断、通讯等，然而电池管理系统在设计、工艺和使用中存在着无法避免的失效问题。如果电池管理系统失效，动力电池的安全性就无法受到保障，当电池发生故障时就会因为没有及时排除故障而引起更为严重的后果。
发明内容
为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种动力电池的故障显示保护装置及保护方法，多方位判断电池的故障且进行保护，且在系统失效电池发生故障时可以避免由于电池失控引起的更为严重的后果。
为了实现上述发明目的，本发明一种动力电池的故障显示保护装置，包括装置绝缘外壳、装置绝缘外壳内壁上设有用于固定电池的卡扣，装置绝缘外壳下端设有与电池正极接触的弹性接触片，装置绝缘外壳的顶端内部设有控制电路，装置绝缘外壳的上端设有故障指示灯以及电源总线接口，卡扣内部包括电池温度信号传感器，弹性接触片的两端与卡扣接触，电池温度信号传感器依次与装置绝缘外壳内部的保护电阻、控制电路，外部的总线接口串联；控制电路与故障指示灯信号相连；
当电池温度低于设定的电池过热阈值时，故障指示灯显示为绿色；当电池温度升高达到设定的电池过热阈值时，故障指示灯为黄色，同时控制电路产生报警信号，通过电源总线接口传递给用户端；保护电阻为正温度系数电阻，电流过大时自动熔断，使故障保护装置处于断路状态。
进一步的，控制电路包括信号寄存器、信号处理模块和信号输出模块，温度传感器将温度信号传输至控制电路并存储在信号寄存器中，信号处理模块通过预设程序判断电池是否处于故障状态并将判断结果通过信号输出模块输出至上位机以及故障指示灯的控制模块。
进一步，装置绝缘外壳上布置有多个通风口，通风口处安装有碱性网。一方面可以通过网状通风口进行散热，防止电热过热引起故障；另一方面碱性网可以在电池发生故障时吸附故障电池产生的HCl、HCN等有毒有害酸性气体，同时防火网可隔绝故障电池与周围电池的接触，到达防火的目的。
进一步的，弹性接触片为导热性良好同时具有弹性的导电接触片。
优选的，所述保护电阻为贴片式自恢复电阻。因此，当电池过热时，电阻可以自行断开，并能够在断开后自行主动恢复，方便适用，节约成本。
优选的，所述的故障指示灯为LED灯，这种故障灯持久耐用，可靠性高。
一种动力电池的故障显示保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据电池型号的不同，选用不同口径的电池保护装置，并将本装置通过卡扣安装在电池的正极；
第二步，设定温度控制阈值T1、过热持续时间t和温升率q1，并且将设定的阈值存储于保护装置的信号寄存器中；
第三步，温度传感器实时采集电池极耳温度T，并将温度信号传递到电池控制电路5中；
第四步，控制电路中的信号处理模块通过预设程序判断电池是否处于过热状态，信号处理模块将判断结果通过信号输出模块发送至上位机以及故障指示灯的控制模块；
第五步，当电池包受到外部冲击或者穿刺伤害使电池包处于失控状态时，绝缘外壳上通风窗口上的碱性网吸附电池产生的HCl、HCN等有毒有害酸性气体，同时防火碱性网可隔绝故障电池与周围电池的接触，到达防火的目的。
进一步的，第四步中信号处理模块的处置程序如下：
控制电路判断电池温度是否大于电池设定温度阈值T1，若电池温度T小于设定阈值T1则电池保护装置指示灯显示为绿色，同时向上层机报告电池包运行正常，装置正常运行，同时继续检测电池温度；
若电池温度T，则继续判断电池温升率是否大于电池设定的温升率阈值q1，若电池温升率大于设定电池温升率阈值q1，则电池内部保护电路断开，此时装置处于过热保护状态，故障指示灯熄灭，需要对电池包进行检修，同时故障指示灯熄灭电池为故障电池，方便检修人员进行检修；
若电池温升率小于设定的电池温升率q1，但是此时温度已经达到电池设定的过热温度T1，此时故障指示灯显示为黄色，同时产生过热信号，向上层机传递过热信号，通过报警提示用户电池局部过热，应当提前进行电池状态的检查和保护；
然后对电池处于过热时间长短进行判断，若电池过热持续时间小于设定的电池过热持续时间阈值t，则装置继续监测温度变化，若电池过热持续时间大于设定的持续时间阈值t时，电池处于过热状态，内部保护电阻断开，装置停止工作，故障指示灯熄灭，需要对电池包进行检修，当故障排除之后，由于内部为贴片式可恢复保护电阻，所以能够继续正常使用，电池包能够继续工作。
本发明通过在电池外部设置的保护罩，并在内部设置保护控制电路，即从外部对电池进行全方位保护，同时从内部对电池的温度进行实时监控，并利用信号处理模块中预设程序分别对电池的不同状态进行不同的处理，及时发现故障并排除，并设置了内部保护电阻以防止电池过热造成的严重后果；通过在罩上设置的带碱性网的通风口对电池及时散热，并可以在电池失控后对泄露的毒性气体进行吸附，同时防火碱性网可隔绝故障电池与周围电池的接触，到达防火的目的。
附图说明
图1是本发明装置立体结构示意图；
图2是本发明装置内部结构示意图；
图3是本发明方法控制流程图；
图4是电池故障模式判断流程图；
图中：1、电源总线接口、2、故障指示灯、3、保护电阻、4、卡扣、5、控制电路、6、弹性接触片、7、装置绝缘外壳；8、电池；9、通风口；10、碱性网。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。、
如图1和图2所示，一种动力电池的故障显示保护装置，包括装置绝缘外壳7、装置绝缘外壳7内壁上设有用于固定电池的卡扣4，装置绝缘外壳7下端设有与电池8正极接触的弹性接触片6，装置绝缘外壳7的顶端内部设有控制电路5，装置绝缘外壳7的上端设有故障指示灯2以及电源总线接口1，卡扣4内部包括电池温度信号传感器，弹性接触片7的两端与卡扣4接触，电池温度信号传感器依次与装置绝缘外壳7内部的保护电阻3、控制电路5，外部的总线接口串联；控制电路5与故障指示灯2信号相连；
当电池温度低于设定的电池过热阈值时，故障指示灯2显示为绿色；当电池温度升高达到设定的电池过热阈值时，故障指示灯2为黄色，同时控制电路5产生报警信号，通过电源总线接口1传递给用户端；保护电阻3为正温度系数电阻，电流过大时自动熔断，使故障保护装置处于断路状态。
进一步的，控制电路5包括信号寄存器、信号处理模块和信号输出模块，温度传感器将温度信号传输至控制电路5并存储在信号寄存器中，信号处理模块通过预设程序判断电池是否处于故障状态并将判断结果通过信号输出模块输出至上位机以及故障指示灯的控制模块。
进一步，装置绝缘外壳7上布置有多个通风口9，通风口9处安装有碱性网10。一方面可以通过网状通风口9进行散热，防止电热过热引起故障；另一方面碱性网10可以在电池发生故障时吸附故障电池产生的HCl、HCN等有毒有害酸性气体，同时防火网可隔绝故障电池与周围电池的接触，到达防火的目的。
进一步的，弹性接触片6为导热性良好同时具有弹性的导电接触片。
优选的，所述保护电阻3为贴片式自恢复电阻。因此，当电池过热时，电阻可以自行断开，并能够在断开后自行主动恢复，方便适用，节约成本。
优选的，所述的故障指示灯2为LED灯，这种故障灯持久耐用，可靠性高。
如图3和图4所示，一种动力电池的故障显示保护方法，包括以下步骤：
第一步，根据电池型号的不同，选用不同口径的电池保护装置，并将本装置通过卡扣安装在电池的正极；
第二步，设定温度控制阈值T1、过热持续时间t和温升率q1，并且将设定的阈值存储于保护装置的信号寄存器中；
第三步，温度传感器实时采集电池极耳温度T，并将温度信号传递到电池控制电路5中；
第四步，控制电路中的信号处理模块通过预设程序判断电池是否处于过热状态，信号处理模块将判断结果通过信号输出模块发送至上位机以及故障指示灯的控制模块；
第五步，当电池包受到外部冲击或者穿刺伤害使电池包处于失控状态时，绝缘外壳上通风窗口上的碱性网吸附电池产生的HCl、HCN等有毒有害酸性气体，同时防火碱性网可隔绝故障电池与周围电池的接触，到达防火的目的。
进一步的，第四步中信号处理模块的处置程序如下：
控制电路判断电池温度是否大于电池设定温度阈值T1，若电池温度T小于设定阈值T1则电池保护装置指示灯显示为绿色，同时向上层机报告电池包运行正常，装置正常运行，同时继续检测电池温度；
若电池温度T，则继续判断电池温升率是否大于电池设定的温升率阈值q1，若电池温升率大于设定电池温升率阈值q1，则电池内部保护电路断开，此时装置处于过热保护状态，故障指示灯熄灭，需要对电池包进行检修，同时故障指示灯熄灭电池为故障电池，方便检修人员进行检修；
若电池温升率小于设定的电池温升率q1，但是此时温度已经达到电池设定的过热温度T1，此时故障指示灯显示为黄色，同时产生过热信号，向上层机传递过热信号，通过报警提示用户电池局部过热，应当提前进行电池状态的检查和保护；
然后对电池处于过热时间长短进行判断，若电池过热持续时间小于设定的电池过热持续时间阈值t，则装置继续监测温度变化，若电池过热持续时间大于设定的持续时间阈值t时，电池处于过热状态，内部保护电阻断开，装置停止工作，故障指示灯熄灭，需要对电池包进行检修，当故障排除之后，由于内部为贴片式可恢复保护电阻，所以能够继续正常使用，电池包能够继续工作。

Claims (6)

1.一种动力电池的故障显示保护方法，利用一种动力电池的故障显示保护装置，所述装置包括装置绝缘外壳（7）、装置绝缘外壳（7）内壁上设有用于固定电池的卡扣（4），装置绝缘外壳（7）下端设有与电池（8）正极接触的弹性接触片（6），装置绝缘外壳（7）的顶端内部设有控制电路（5），装置绝缘外壳（7）的上端设有故障指示灯（2）以及电源总线接口（1），卡扣（4）内部包括电池温度信号传感器，弹性接触片（7）的两端与卡扣（4）接触，电池温度信号传感器依次与装置绝缘外壳（7）内部的保护电阻（3）、控制电路（5），外部的总线接口串联；控制电路（5）与故障指示灯（2）信号相连；
当电池温度低于设定的电池过热阈值时，故障指示灯（2）显示为绿色；当电池温度升高达到设定的电池过热阈值时，故障指示灯（2）为黄色，同时控制电路（5）产生报警信号，通过电源总线接口（1）传递给用户端；保护电阻（3）为正温度系数电阻，电流过大时自动熔断，使故障保护装置处于断路状态；
控制电路（5）包括信号寄存器、信号处理模块和信号输出模块，温度传感器将温度信号传输至控制电路（5）并存储在信号寄存器中，信号处理模块通过预设程序判断电池是否处于故障状态并将判断结果通过信号输出模块输出至上位机以及故障指示灯的控制模块；
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步，根据电池型号的不同，选用不同口径的电池保护装置，并将本装置通过卡扣安装在电池的正极；
第二步，设定温度控制阈值T1、过热持续时间t和温升率q1，并且将设定的阈值存储于保护装置的信号寄存器中；
第三步，温度传感器实时采集电池极耳温度T，并将温度信号传递到电池控制电路5中；
第四步，控制电路中的信号处理模块通过预设程序判断电池是否处于过热状态，信号处理模块将判断结果通过信号输出模块发送至上位机以及故障指示灯的控制模块；
第五步，当电池包受到外部冲击或者穿刺伤害使电池包处于失控状态时，绝缘外壳上通风窗口上的碱性网吸附电池产生的HCl、HCN有毒有害酸性气体，同时防火碱性网可隔绝故障电池与周围电池的接触，达到防火的目的。
2.根据权利要求1所述的动力电池的故障显示保护方法，其特征在于，第四步中信号处理模块的处置程序如下：
控制电路判断电池温度是否大于电池设定温度阈值T1，若电池温度T小于设定阈值T1则电池保护装置指示灯显示为绿色，同时向上层机报告电池包运行正常，装置正常运行，同时继续检测电池温度；
若电池温度T大于设定阈值T1，则继续判断电池温升率是否大于电池设定的温升率阈值q1，若电池温升率大于设定电池温升率阈值q1，则电池内部保护电路断开，此时装置处于过热保护状态，故障指示灯熄灭，需要对电池包进行检修，同时故障指示灯熄灭电池为故障电池，方便检修人员进行检修；
若电池温升率小于设定的电池温升率q1，但是此时温度已经达到电池设定的过热温度T1，此时故障指示灯显示为黄色，同时产生过热信号，向上层机传递过热信号，通过报警提示用户电池局部过热，应当提前进行电池状态的检查和保护；
然后对电池处于过热时间长短进行判断，若电池过热持续时间小于设定的电池过热持续时间阈值t，则装置继续监测温度变化，若电池过热持续时间大于设定的持续时间阈值t时，电池处于过热状态，内部保护电阻断开，装置停止工作，故障指示灯熄灭，需要对电池包进行检修，当故障排除之后，由于内部为贴片式可恢复保护电阻，所以能够继续正常使用，电池包能够继续工作。
3.根据权利要求1所述的动力电池的故障显示保护方法，其特征在于，装置绝缘外壳（7）上布置有多个通风口（9），通风口处安装有碱性网（10）。
4.根据权利要求1或3所述的动力电池的故障显示保护方法，其特征在于，弹性接触片（6）为导热性良好同时具有弹性的导电接触片。
5.根据权利要求1或3所述的动力电池的故障显示保护方法，其特征在于，所述保护电阻（3）为贴片式自恢复电阻。
6.根据权利要求1或3所述的动力电池的故障显示保护方法，其特征在于，所述的故障指示灯（2）为LED灯。
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