CN110285749B - 电池包防爆检测方法、防爆检测装置及电池包 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，其实施方式提供了一种电池包防爆检测方法，所述方法包括：获取所述电池包壳体的形变量；根据所述形变量产生对应的控制信号；将所述控制信号发送至用于改善所述电池包壳体内外压差的部件。同时还提供了对应的装置，以及一种电池包。本发明的实施方式能够通过监测电池包的形变量，通过对整包的气压平衡性的调整，降低电池包内凝露产生，同时可以降低整包热失控带来的安全问题，提高电池包的安全可靠性，有效保护用户的财产安全和生命安全。

Description

电池包防爆检测方法、防爆检测装置及电池包

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电池包防爆检测方法、一种电池包防爆检测方法装置及一种电池包。

背景技术

许多传动燃油车平台直接通过将发动机结构更换为动力电池包结构，将汽车动力源由燃油更换为电池。随着新能源补贴的下降，低成本的电池包设计成为各大电池厂研发设计的重点，但是低成本的前提一定要把电池包的安全摆在第一位，电池包的安全设计已经成为当下新能源研究的热点之一。尤其是随着具有热管理功能电池包设计逐步增多，电池包在具有温差并且高湿的南方极容易出现凝露现象，凝露一旦在电池包内产生，如果滴到电池包线路上很容易造成电池包短路甚至发生起火爆炸的情况，同时电池包的防爆透气功能需要精确计算，精准控制，提高电池包的安全可靠性。

现有电池包的防爆阀均为机械式爆破,机械式爆破一般分为两种：顶针爆破式和弹簧式，且这两种防爆阀结构中均有透气膜，通过透气膜调节电池包内外压差平衡，但是电池包工作在复杂的工况下时由于膜的可靠性较差，导致整包没有发生热失控的情况下透气膜容易失效导致防爆阀失效，且目前均属于机械式爆破，其爆破精度较差，在复杂工况或是电池包发生热失控时，防爆阀无法精准爆破释放电池包内的多余气体量，同时现在PMS系统(PACK management systems)电池充电和放电管理、电池充电放电状态管理、电池状态管理和SOC检测、主动式平衡充、电池温度电流电压监控(过温、过流及过压保护)、高阻抗负载断开管理、电池泄漏检测、PMS的通信、延长电池寿命、优化电池容量、补偿电池的差异、监控电池的温度、降温和加热控制等检测项目，PMS不能精准检测电池包内的压力也无法精准实现爆破，导致电池包的安全存在电池包爆破时乘客无法逃生的风险，无法精准保证电池包使用的安全可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种电池包防爆检测方法，以至少解决电池包在形变异常时的安全控制和预警问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种电池包防爆检测方法，包括：

获取所述电池包壳体的形变量；

根据所述形变量产生对应的控制信号；

将所述控制信号发送至用于改善所述电池包壳体内外压差的部件。

可选的，根据所述形变量产生对应的控制信号，包括：

当所述形变量大于第一阈值时，产生使能所述部件的控制信号。

可选的，该方法还包括：

在根据所述形变量产生对应的控制信号的同时，还产生对应的告警信号。

可选的，根据所述形变量产生对应的告警信号，包括：

当所述形变量大于所述第一阈值时，产生形变超限告警信号；

当所述形变量大于第二阈值时，产生热失控告警信号；

所述第二阈值大于所述第一阈值。

可选的，所述第一阈值和所述第二阈值的设定，根据所述电池包壳体的强度和\或结构进行调整。

本发明第二方面还提供一种电池包防爆检测装置，所述装置包括：存储器和处理器；

所述存储器用于存储程序指令；

所述处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现前述的电池包防爆检测方法，对电池包进行防爆检测。

本发明第三方面还提供一种电池包，包括电池包本体，还包括：应变式传感器和电动压力阀；

所述应变式传感器设置于电池包壳体的内表面，用于采集所述电池包壳体的形变值并发送至控制装置；

所述电动压力阀设置于所述电池包壳体上，且与所述电池包壳体密封连接，用于根据所述控制装置的控制信号执行开闭操作，其开启时能够平衡所述电池包壳体内外压差；

所述控制信号与所述形变值相关。

可选的，所述应变式传感器的数目为多个，分散布置于电池包上壳体的内表面。

可选的，所述控制装置设置于所述电池包本体的内部。

本发明第四方面还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的电池包防爆检测方法。

通过本发明提供的上述技术方案，能够通过监测电池包的形变量，通过对整包的气压平衡性的调整，降低电池包内凝露产生，同时可以降低整包热失控带来的安全问题，提高电池包的安全可靠性，有效保护用户的财产安全和生命安全。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一种实施方式提供的电池包防爆检测方法的流程示意图；

图2是本发明一种实施方式提供的电池包的结构示意图；

图3是本发明一种实施方式提供的电池包的上壳体示意图；

图4是本发明一种实施方式提供的电池包防爆检测方法的具体流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明一种实施方式提供的电池包防爆检测方法的流程示意图。如图1所示，本发明提供一种电池包防爆检测方法，所述方法包括：

获取所述电池包壳体的形变量；根据所述形变量产生对应的控制信号；将所述控制信号发送至用于改善所述电池包壳体内外压差的部件。

如此，能够精确实时监测电池包的形变情况，将壳体变形量映射为电池包内外压差值，该压差值反馈给PMS系统，PMS系统判断后把动作信号反馈给改善所述电池包壳体内外压差的部件或装置，此处的部件或装置优选为电动压力阀。通过控制电动压力阀的开启和关闭，以主动调节电池包内外压差。本结构中的PMS系统比传统BMS系统(BATTERYMANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)更加优异，在形变量超出范围的时候，除了开启电动压力阀外，同时能够精确计算乘客的逃离时间，保护了用户的生命安全和财产安全。

具体的，电池包壳体发生形变的原因有多种，常见的原因包括：电池包内的气压过高或者过低；电池包受到外部冲击或较大的物理压力；电池包壳体受到腐蚀后强度下降。如果只监测电池包壳体内的气压，则具有很大的局限性。当壳体内的气压在安全范围之内时，可能壳体已经发生形变了。而且检测气压的方式无法检测到电池包受外力冲击所产生的形变。因此通过监测形变量，并设置能够改善电池包壳体内外压差的部件，进而能够自动判断当前电池包地状态，采取合理的措施。

在本发明提供的一种可选实施方式中，根据所述形变量产生对应的控制信号，包括：当所述形变量大于第一阈值时，使能所述部件。此处的所述部件的作用在于改善电池包壳体内外压差，其具体结构可以是简单的电动压力阀，根据所述控制信号进行开启和关闭；也可以是较为复杂的气压泵，根据控制信号维持电池包内一定的高压或低压。此处的第一阈值是根据实验和\或经验进行确定的。

进一步的，在根据所述形变量产生对应的控制信号的同时，还产生对应的告警信号。前述的控制动作是自动控制的，有时需要将前述的电池包的当前状态和部件的当前工作状态进行显示和提醒。通过设立告警，能够使用户直观获知电池包的当前状态，并提前采取措施。比如：当所述部件使能后一段时间内，电池包的形变量还是超过第一阈值，那么需要进一步的检测和判断故障的原因。

进一步的，当形变量大于所述第一阈值时，同时还产生形变超限告警；当形变量大于第二阈值时，产生热失控告警；所述第二阈值大于所述第一阈值。在前一步的使能部件的同时，还产生并发送形变超限告警，向用户提醒该安全隐患。当形变量进一步恶化，以至于超过第二阈值时，此时认为有较大概率发生热失控，需要向整车发出报警信号，同时维持给部件的使能控制信号(比如：电动压力阀持续开启)，持续改善电池包内外气压差，此时乘客需要进行安全撤离。

在本发明提供的一种可选实施方式中，所述第一阈值和所述第二阈值的设定，根据所述电池包壳体的强度和\或结构进行调整。电池包壳体产生的变形量与电池包内外压差的关系，需要经过试验验证并获取相应的数据。而且不同的壳体壁厚以及不同的壳体固定结构，导致整包能承受的最大壳体形变也不相同。本实施例中提供的壳体壁厚在2mm-4mm之间，具有MSD结构(ManualServiceDisconnect，手动维修断开)的壳体整包能承受的最大压力差为30-40MPa，壳体没有MSD结构的整包能承受的压差范围为20-30MPa，为了增加整包的能承受的压力差，可以增加支架架构用于固定电池包上下壳体中间位置。由此可见：不同电池包壳体的强度和\或结构在相同压差下产生的形变是不同的，因此前述的第一阈值和第二阈值需要在实验和实践中进行灵活设置，以达到更好的安全性和可靠性。

在本发明提供的一种可选实施方式中，还提供一种电池包防爆检测装置，所述装置包括：存储器和处理器；

所述存储器用于存储程序指令；所述处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现前述的一种电池包防爆检测方法，对电池包进行防爆检测。

此处的装置具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统等。此处装置可以例如为单片机、芯片或处理器等常用硬件，更常用的情况下，就是智能终端或者PC的处理器。在此处，该装置可以是PMS中的现有控制器，其实现的功能为该控制器的子功能。其具体形式为依赖于现有PMS中控制器的硬件运行环境中的一段软件代码。

在本发明提供的一种可选实施方式中，还提供一种电池包，该电池包包括电池包本体，还包括：应变式传感器和电动压力阀；

所述应变式传感器设置于电池包壳体的内表面，用于采集所述壳体的形变值发送至控制装置；

所述电动压力阀设置于所述电池包壳体上，且与所述电池包壳体密封连接，用于根据所述控制装置的控制信号执行开闭操作，其打开时能够平衡所述电池包壳体内外压差；所述控制信号与所述形变值相关。

图2是本发明一种实施方式提供的电池包的结构示意图，图3是本发明一种实施方式提供的电池包的上壳体示意图；电池包结构和布置如图2-3所示：

应变传感器布置在电池包的壳体内表面上，为了更加精确的监测电池包壳体上的形变，可以在壳体内表面布置多个传感器，此处优选为电阻应变式传感器(straingaugetype transducer)。该传感器是以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器，电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。

本实施例中的电池包利用电动压力阀代替传统机械式的防爆阀或是透气阀结构，电动压力阀安装在电池包下壳体上，电动压力阀上设计有密封条结构，用于与电池包下壳体得密封连接，提高了整包的气密性性能，且电动压力阀安装在下壳体上，可靠性更高，同时便于拆卸和安装维护，电动压力阀设计有密封条，电动压力阀与下壳体的贴合面密封，电动压力阀不需要时刻开启，这样就保证了电池包与外界气体不会频繁发生交换，避免了电池包在外界高温高湿的环境中频繁与电池包内部气体交换产生凝露的几率，提高了电池包的安全可靠性。

此处的控制装置为PMS系统，其可以布置在电池包内部，根据电池包的布置空间需求，可以将其固定在下壳体上，也可以固定在模组上层(需要支架结构进行支撑)，电动压力阀固定在下壳体边梁上，整车报警器固定在整车上。

进一步的，所述应变式传感器的数目为多个，分散布置于所述电池包上壳体的内表面。采用多个传感器分散布置的好处在于能够更加准确地采集当前壳体上的形变量，同时避免单个传感的故障和测量误差。将传感器布置于电池包上壳体的内表面，主要是用于避免电池包自身重量对下表面的形变影响，使采集值更加准确，同时设置于内表面能够减少受外部的影响。

在本发明提供的一种可选实施方式中，所述控制装置设置于所述电池包本体的内部。前述的控制装置可以是电池包本体外部的控制装置，比如采用BMS对多个电池包的集中控制方式，此时前述的电池包是不包括控制装置的。此处的实施方式采用了每个电池包单独集成控制装置的方式，对每个电池包单独的控制，且将控制装置设置于电池包的内部，不仅有利于提升电池包的管理集成度，还能防止电池包的控制装置受到外部的干扰和损坏。

所述电池包还可以包括其他传感器，比如：压差传感器和温度传感器等。采用多种传感器的配合使用，能够更加准确地获知当前电池包的状态，使控制器产生的控制信号更可靠。此处的其他传感器的控制方法和应变传感器的控制方法类似，采集的参数值可以是形变量的辅助参数，系统也可以根据采集到的参数值进行独立的控制。

图4是本发明一种实施方式提供的电池包防爆检测方法的具体流程示意图，以下结合图4，对PMS系统控制电动压阀的流程进行说明。

PMS电池包管理系统比传统PMS具有更多的功能，在具有传统PMS功能的基础上兼有监测、平衡电池包压差和电池包热失控报警功能。具体的监测、平衡、热失控报警功能如下：

电池包在外界环境作用下进行工作，应变传感器分别作用在电池包上壳体的内外表面，最后把形变信号反馈给应变传感器，应变传感器将电池包内外的形变量传送给PMS，PMS中已设定以下数值：电动压力阀开启的形变值A(对应的壳内压大约为5Kpa)、热失控时电池包的形变值B(对应的壳内压大约为30Mpa)。PMS对接收到的形变量进行判断，如果电池包的形变小于形变值A时，PMS将给电动压力阀传递不开启信号，电动压力阀与电池包下壳体密封完好。这时电池包内外气体不进行交换。

如果电池包的压差大于形变值A，且小于电池包热失控时的形变值B时，PMS将给电动压力阀传递开启信号，这时电池包内外气体进行交换，当电池包壳体形变值小于形变值A时，PMS再传递给电动压力阀关闭信号。

如果电池包的压差大于形变值B时，PMS将向整车发出报警信号，同时PMS将给电动压力阀传递开启信号，此时电池包内外气体进行交换，此时乘客需要进行安全撤离。

在本发明提供的一种可选实施方式中，还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的电池包防爆检测方法。

通过以上实施方式，能够提高电池包的安全可靠性，并有效保护用户的财产安全和生命安全。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种电池包防爆检测方法，应用于电池包，包括：通过设置于电池包壳体的内表面的应变式传感器获取所述电池包壳体的形变量，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述形变量产生对应的控制信号；

将所述控制信号发送至用于改善所述电池包壳体内外压差的部件；

根据所述形变量产生对应的控制信号，包括：

当所述形变量大于第一阈值时，产生使能所述部件的控制信号；

该方法还包括：

在根据所述形变量产生对应的控制信号的同时，还产生对应的告警信号；

根据所述形变量产生对应的告警信号，包括：

当所述形变量大于所述第一阈值时，产生形变超限告警信号；

当所述形变量大于第二阈值时，产生热失控告警信号；

所述第二阈值大于所述第一阈值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值和所述第二阈值的设定，根据所述电池包壳体的强度和\或结构进行调整。

3.一种电池包防爆检测装置，其特征在于，所述装置包括：存储器和处理器；

所述存储器用于存储程序指令；

所述处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现权利要求1-2中任一项所述的电池包防爆检测方法，对电池包进行防爆检测。

4.一种电池包，包括电池包本体，其特征在于，还包括：应变式传感器和电动压力阀；

所述应变式传感器设置于电池包壳体的内表面，用于采集所述电池包壳体的形变值并发送至控制装置；

所述电动压力阀设置于所述电池包壳体上，且与所述电池包壳体密封连接，用于根据所述控制装置的控制信号执行开闭操作，其开启时能够平衡所述电池包壳体内外压差；

所述控制信号与所述形变值相关。

5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述应变式传感器的数目为多个，分散布置于电池包上壳体的内表面。

6.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述控制装置设置于所述电池包本体的内部。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行权利要求1-2中任一项所述的电池包防爆检测方法。

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