CN110739420A - 一种电池模组、及其热失控检测系统和检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池模组、及其热失控检测系统和检测方法。其中，电池模组包括多个电芯单元，该电芯单元包括多个间隔设置的电芯，该电池模组还包括：与各个电芯单元的表面接触的至少一个形变感应器、以及设于相邻电芯间的至少一个形变传递器；形变传递器将电芯的变形量传递至形变感应器，形变感应器根据该变形量生成形变信号。热失控检测系统包括上述的电池模组、以及与形变感应器物理连接的控制器，该控制器实时监测形变信号，并根据该形变信号控制该电池模组的充放电状态。该检测系统和应用于该系统的检测方法能够实时监测电池模组内部膨胀变形情况，推测电芯健康状态，从而有效防止电池模组热失控，避免造成火灾等不可估量的损失。

Description

一种电池模组、及其热失控检测系统和检测方法
技术领域
本发明涉及电池模组技术领域，更具体而言，涉及一种电池模组、及其热失控检测系统和检测方法。
背景技术
随着新能汽车，AGC调频系统的大批量运用，保证系统的安全运行为第一要务，如何防止电芯因热失控导致膨胀起火，及时发现问题，成为新能源行业研究的热点。现有技术中通过将电池模组放置于一个密闭封腔内，腔内每个内壁设置一个压力传感，通过对电池包壳体内部的气压进行实时监测进而实现对电芯热失控检测，该技术比较适合于汽车电池包的设计，而对于储能系统应用，电池量比较大，要求电池拆装维护方便，单体电池模组不适用过大过重，对于小体积电池模组，放进这种压力传感器会使模组体积变大，造成整体集成密度降低，成本变高。此外现有技术中还公开了在软包电芯主体的表面设置压力传感器，控制器内部含有电控泄压阀，控制泄压阀的开度，可以使高压气体排出电芯，防止过充条件下软包电池热失控的发生，而控制泄压阀的开度，在目前的电芯生产条件下，难以大批量生产，暂只适用于实验室中，同时，每个电芯装一个压力传感器，成本高企不下。鉴于此，急需一种适用于储能系统中电池模组热失控检测方法。
发明内容
本发明提供了一种电池模组、及其热失控检测系统和方法，可以实时监测电池模组内部膨胀变形情况，推测电芯健康状态，以防止电池模组热失控。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种电池模组，所述电池模组包括多个电芯单元，所述电芯单元包括多个间隔设置的电芯，所述电池模组还包括：与各个所述电芯单元的表面接触的至少一个形变感应器、以及设于相邻电芯间的至少一个形变传递器；所述形变传递器将电芯的变形量传递至所述形变感应器，所述形变感应器根据所述变形量生成形变信号。
优选地，与各个所述电芯单元的一个表面接触的形变感应器的个数与设于相邻电芯间的形变传递器的个数相同，各个所述形变感应器与对应的所述形变传递器的水平高度相同。
更优选地，与各个所述电芯单元的前表面和/或后表面接触的形变感应器的个数为2，其中一个形变感应器与对应的所述形变传递器均位于所述电芯表面中心位置的正上方，另一个形变感应器与对应的所述形变传递器均位于所述电芯表面中心位置的正下方。
更优选地，与各个所述电芯单元的前表面和/或后表面接触的形变感应器的个数为1，所述形变感应器和各个所述形变传递器均位于所述电芯表面中心位置；或
所述形变感应器和各个所述形变传递器均位于所述电芯表面中心位置的正上方或者正下方。
优选地，所述形变感应器为片状结构，所述形变感应器的厚度为0.2～1mm。
优选地，所述形变感应器为形变感应电阻，所述形变信号为电阻值。
优选地，所述形变传递器为片状结构，所述形变传递器的厚度为2～5mm。
优选地，所述电池模组还包括相对设置的两个模组侧壳，所述多个电芯单元设于所述两个模组侧壳之间，所述形变感应器设于所述模组侧壳的内表面。
为了继续解决上述技术问题，本发明第二方面提供了一种电池模组热失控检测系统，所述系统包括上述的电池模组、以及与所述形变感应器物理连接的控制器，所述控制器实时监测形变信号，并根据所述形变信号控制所述电池模组的充放电状态。
为了进一步解决上述技术问题，本发明第三方面提供了一种电池模组热失控检测方法，应用于上述的检测系统，所述方法包括：
对所述电池模组进行充电或放电；
实时监测形变感应器生成的形变信号；
当与所述形变信号对应的变形量大于预设变形量阈值时，停止对所述电池模组进行充电或放电。
与现有技术相比，本发明提供的电池模组中形变感应器能够实时感应电芯膨胀情况，并且能够根据该变形量生成形变信号；而本发明提供的包含该电池模组的检测系统和应用于该系统的检测方法能够实时监测电池模组内部膨胀变形情况，推测电芯健康状态，从而有效防止电池模组热失控，避免造成火灾等不可估量的损失。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电池模组的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第一种电池模组的侧视结构示意图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是本发明实施例提供的第二种的电池模组的侧视结构示意图；
图5是本发明实施例提供的第三种的电池模组的侧视结构示意图；
图6是本发明实施例提供的第四种的电池模组的侧视结构示意图；
图7是本发明实施例提供的第五种的电池模组的侧视结构示意图；
图8是本发明实施例提供的第六种的电池模组的侧视结构示意图；
图9是本发明实施例提供的第七种的电池模组的侧视结构示意图；
图10是本发明实施例提供的第八种的电池模组的侧视结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
请参阅图1所示，本发明实施例提供的电池模组1包括多个电芯单元2，各个电芯单元2均包括多个间隔设置的电芯4，请一并参阅图2至图10，该电池模组1还包括与各个电芯单元2的表面(包括前表面和后表面，或者前后表面中的任意一面)接触的至少一个形变感应器5、以及设于相邻电芯4间的至少一个形变传递器6；当该电池模组1中的任何一个电芯4发生膨胀，产生变形量时，该变形量均会通过形变传递器6传递至形变感应器5，形变感应器5根据该变形量生成形变信号。
如图1，2，4-10所示，该电池模组1还包括相对设置的两个模组侧壳3，电芯单元2均设于两个模组侧壳3之间，在本实施例中，形变感应器5均设于模组侧壳3的内表面上以实现与电芯单元2的表面接触，组装该电池模组时，先将形变感应器5安装至模组侧壳3上，然后再将电芯单元2设置于两个模组侧壳3之间，使得形变感应器5刚好与电芯单元2的表面接触；需要说明的是，在本发明中，可以采用本领域中任何其他合适的实施方式使得形变感应器5与电芯单元2的表面接触，例如在本发明的其他实施例中，直接将形变感应器5粘贴在电芯单元2的表面上(如图1中所示)，然后再将粘贴有形变感应器5的电芯单元2设置于两个模组侧壳3之间。
为了能够准确监测出变形量以生成相应的形变信号，在上述实施例的基础上，其他实施例中，与各个电芯单元2的一个表面(前表面或者后表面)接触的形变感应器5的个数与设于相邻电芯间的形变传递器6的个数相同，且各个所述形变感应器与对应的所述形变传递器的水平高度相同，如图2，图4-8中所示。具体的，在图7和图8中，与各个电芯单元2的前表面和/或后表面接触的形变感应器5的个数为1，位于电芯表面中心位置，与该形变感应器5相对应的形变传递器6也均位于电芯表面中心位置。可以理解的是，电芯正常充放电时均会产生一定的形变，且电芯表面中心位置的变形量最大，图7和图8中的设置使得当电芯正常充放电时产生的变形量均会被监测出来，因此，在本发明的优选实施例中，如图2和图4中所示，与各个电芯单元2的前表面和/或后表面接触的形变感应器5的个数为2，分别位于电芯表面中心位置的正上方和正下方，与这两个形变感应器5分别相对应的形变传递器6也分别位于电芯表面中心位置的正上方和正下方；或者如图5和图6中所示，与各个电芯单元2的前表面和/或后表面接触的形变感应器5的个数为1，位于电芯表面中心位置的正上方，可以理解的是，与各个电芯单元2的前表面和/或后表面接触的形变感应器5的个数为1，也可以均位于电芯表面中心位置的正下方，在这些优选实施例中，使得电芯和电芯之间留有足够的正常充放电呼吸空间，可以避免将电芯正常充放电时产生的变形量误判定为热失控上报给系统。需要说明的是，形变传递器6的设置方式并不仅限于图2，图4-8中所示，还可以为任何合适的其他设置方式，如图9和图10所示，只要能够实现将变形量准确传递至形变感应器5即可。
对于储能系统应用而言，电池量比较大，要求电池拆装维护方便，单体电池模组不适用过大过重，因此，为了使得本发明提供的电池模组适用于储能系统，形变感应器5和形变传递器6均为片状结构，形变感应器5的厚度为0.2～1mm，形变传递器6的厚度为2～5mm，形变感应器5和形变传递器6的厚度均不宜太厚，否则会增加电池模组体积，导致储能系统中电池体积显著增大，此外，相邻电芯4之间均夹设有形变传递器6，使得电芯4与相邻的电芯4之间留有正常充放电呼吸空间；优选形变感应器5的厚度为0.4～0.6mm，形变传递器6的厚度为2～3mm；更优选的，形变感应器5的厚度为0.5mm。具体的，该形变感应器5为形变感应电阻，对应的形变信号为电阻值，该形变传递器6为塑胶件，形变感应电阻和塑胶件的成本均低，有利于降低生产成本；且形变感应器5和形变传递器6的固定方式简单，因此，本发明提供的电池模组可按照正常的模组堆叠方式完成，适合大批量生产。
进一步地，本发明还提供了一种电池模组热失控检测系统，该系统包括上述的电池模组、以及通过信号线与该电池模组中的形变感应器5物理连接的控制器，该控制器实时监测形变信号，并根据该形变信号控制该电池模组的充放电状态，从而能够实时监测电池模组内部膨胀变形情况，推测电芯健康状态，以有效防止电池模组热失控，避免造成火灾等不可估量的损失。
更进一步地，本发明还提供了一种电池模组热失控检测方法，应用于上述的检测系统，该方法包括：对上述的电池模组进行充电或放电；实时监测形变感应器5生成的形变信号；当与该形变信号对应的变形量大于预设变形量阈值时，停止对该电池模组进行充电或放电，从而提前做出保护动作，达到防止电池模组由于热失控发生燃烧的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池模组，所述电池模组包括多个电芯单元，所述电芯单元包括多个间隔设置的电芯，其特征在于，所述电池模组还包括：与各个所述电芯单元的表面接触的至少一个形变感应器、以及设于相邻电芯间的至少一个形变传递器；所述形变传递器将电芯的变形量传递至所述形变感应器，所述形变感应器根据所述变形量生成形变信号。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，与各个所述电芯单元的一个表面接触的形变感应器的个数与设于相邻电芯间的形变传递器的个数相同，各个所述形变感应器与对应的所述形变传递器的水平高度相同。
3.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，与各个所述电芯单元的前表面和/或后表面接触的形变感应器的个数为2，其中一个形变感应器与对应的所述形变传递器均位于所述电芯表面中心位置的正上方，另一个形变感应器与对应的所述形变传递器均位于所述电芯表面中心位置的正下方。
4.根据权利要求2所述的电池模组，其特征在于，与各个所述电芯单元的前表面和/或后表面接触的形变感应器的个数为1，所述形变感应器和各个所述形变传递器均位于所述电芯表面中心位置；或
所述形变感应器和各个所述形变传递器均位于所述电芯表面中心位置的正上方或者正下方。
5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述形变感应器为片状结构，所述形变感应器的厚度为0.2～1mm。
6.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述形变感应器为形变感应电阻，所述形变信号为电阻值。
7.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述形变传递器为片状结构，所述形变传递器的厚度为2～5mm。
8.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括相对设置的两个模组侧壳，所述多个电芯单元设于所述两个模组侧壳之间，所述形变感应器设于所述模组侧壳的内表面。
9.一种电池模组热失控检测系统，其特征在于，包括权利要求1～8中任一项所述的电池模组、以及与所述形变感应器物理连接的控制器，所述控制器实时监测形变信号，并根据所述形变信号控制所述电池模组的充放电状态。
10.一种电池模组热失控检测方法，其特征在于，应用于权利要求9中所述的检测系统，所述方法包括：
对所述电池模组进行充电或放电；
实时监测形变感应器生成的形变信号；
当与所述形变信号对应的变形量大于预设变形量阈值时，停止对所述电池模组进行充电或放电。
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