CN110945710B - 用于检测电池单体鼓胀的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测电池单体的鼓胀的系统和方法，并且更具体地，本发明涉及一种用于在没有单独的附加设备的情况下使用预先安装在电池模块上的温度传感器来检测电池单体的鼓胀的系统和方法。

Description

用于检测电池单体鼓胀的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于检测电池单体的鼓胀的系统和方法，并且更具体地，本发明涉及一种用于在没有单独的附加设备的情况下使用预先安装在电池模块上的温度传感器来检测电池单体的鼓胀的系统和方法。

背景技术

近来，随着技术发展和对诸如便携式计算机、移动电话和相机的手持设备的需求增加，对作为能源的电池的需求正在迅速地增加，并且对在此类电池当中展示高能量密度和操作电势并且具有长循环寿命和低自放电率的锂离子电池的许多研究一直在持续地进行，并且它们已被广泛地用在商业应用中。

特别地，袋型电池易于根据客户的需要来改变各种类型的结构，使得产品应用极好，并且与使用金属罐形电池壳体的电池相比较，该电池具有产生少量各种各样的产品的优点。

然而，由于袋型锂离子电池的锂离子活性材料，当使用时间流逝时不可避免地发生鼓胀现象(swelling phenomenon)，其中电池由于劣化程度而鼓胀。

由于与初始设计不同的操作方法和环境，电池可能早于设计寿命而达到特定劣化状态。由于此，如果引起了鼓胀现象的电池被持续地使用，则这可以影响电池寿命和稳定性。因此，当发生鼓胀现象时，快速地感测并检测鼓胀现象可以用于维持电池系统性能，防止损坏，并且防止其他事故。

关于用于为此感测/检测电池的鼓胀的常规技术，可以在电池模块中安装附加传感器(例如，压力传感器)以检测电池模块是否正在鼓胀，或者电池模块被配备有测量使电池冷却的冷却风扇的流率的流量计，并且周期性地检验由流量计测量的流率。基于此，确定电池是否鼓胀，或者电池模块被回收并且然后直接地拆卸和检查。

然而，这些常规技术可能无法远程地检测是否发生电池模块的单体鼓胀，并且由于电池模块必须被配备有附加设备(例如，流量计或压力传感器)，所以存在成本增加以及利用电池模块的内部空间的效率降低的问题。此外，存在用于回收并拆卸电池模块的检查方法麻烦且花费长时间的问题。

(现有技术文件)

(专利文献)

日本专利特开公开JP 2012-110129

发明内容

技术问题

因此，本发明的目的是为了提供一种用于在不安装单独的附加设备的情况下高效地检测电池单体的鼓胀的系统和方法。

技术方案

根据本发明的一个实施例，一种电池单体鼓胀检测系统包括：电池模块，所述电池模块包括一个或多个单体；冷却风扇，所述冷却风扇用于使所述电池模块冷却；第一温度测量单元和第二温度测量单元，所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元被布置在所述电池模块中，从而以规则间隔测量所述电池模块的温度；冷却风扇控制单元，所述冷却风扇控制单元用于根据在所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元中测量的所述电池模块的温度来确定所述冷却风扇是否操作，并且控制所述冷却风扇的操作；以及鼓胀发生确定单元，所述鼓胀发生确定单元用于使用在所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元中测量的所述电池模块的温度来确定是否发生所述电池模块的鼓胀。

所述冷却风扇控制单元可以包括：最大温度提取单元，所述最大温度提取单元用于提取在所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元中测量的第一温度值和第二温度值当中的最大温度值；最大温度比较单元，所述最大温度比较单元用于将所计算的最大温度值与预定异常状态确定值进行比较；以及冷却风扇操作确定单元，所述冷却风扇操作确定单元用于根据所述最大温度比较单元的比较结果来确定所述冷却风扇是否操作，并且可以根据关于所述冷却风扇是否操作的确定结果来控制所述冷却风扇的操作。

当确定需要所述冷却风扇操作时，所述冷却风扇控制单元可以生成冷却风扇操作开启信号，并将其发送到所述冷却风扇，以及当确定不需要所述冷却风扇操作时，所述冷却风扇控制单元可以生成冷却风扇操作关闭信号，并将其发送到所述冷却风扇，以控制冷却操作。

所述鼓胀发生确定单元可以包括：冷却风扇驱动检测单元，所述冷却风扇驱动检测单元用于检测所述冷却风扇是否被驱动；温度偏差计算单元，所述温度偏差计算单元用于计算在所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元中测量的所述第一温度值和所述第二温度值之间的差；第一鼓胀比较单元，所述第一鼓胀比较单元用于将所计算的温度偏差与预定第一鼓胀确定值进行比较；以及第二鼓胀比较单元，所述第二鼓胀比较单元用于将所计算的温度偏差与预定第二鼓胀确定值进行比较，其中，所述温度偏差计算单元可以在所述冷却风扇被所述冷却风扇驱动检测单元检测为正被驱动之后的预定时间之后操作。

如果根据所述第一鼓胀比较单元的比较结果所计算的温度偏差小于预定第一鼓胀确定值，则可以确定在对应电池模块中发生鼓胀第一情况，以及如果根据所述第二鼓胀比较单元的比较结果所计算的温度偏差超过预定第二鼓胀确定值，则可以确定在对应电池模块中发生鼓胀第二情况。

根据本发明的一个实施例，一种电池单体的鼓胀检测方法包括：以规则间隔测量电池模块的两个或更多个温度的温度测量步骤；通过使用在所述温度测量步骤中测量的所述电池模块的两个或更多个温度值来确定所述电池模块的温度异常状态的异常状态确定步骤；根据所述异常状态确定步骤的确定结果来操作所述电池模块的冷却风扇的冷却风扇操作步骤；以及基于在所述温度测量步骤中测量的两个或更多个温度值来确定是否发生所述电池模块的鼓胀的鼓胀发生确定步骤，其中，所述鼓胀发生确定步骤在所述冷却风扇操作步骤之后的预定时间之后被执行。

所述异常状态确定步骤可以包括：提取所述两个或更多个温度值当中的最大温度值的最大温度值提取步骤；以及将所提取的最大温度值与预定异常状态确定值进行比较的最大温度比较步骤，其中，如果所述最大温度值超过预定异常状态确定值，则可以确定发生所述电池模块的温度异常状态。

所述鼓胀发生确定步骤可以包括：计算所述两个或更多个温度值之间的差的温度偏差计算步骤；以及将所计算的温度偏差与预定第一鼓胀确定值进行比较的第一鼓胀比较步骤，其中，如果所计算的温度偏差小于预定第一鼓胀确定值，则可以确定在对应电池模块中发生鼓胀第一情况。

所述鼓胀发生确定步骤可以包括：当根据所述第一鼓胀比较步骤中的比较结果所计算的温度偏差等于或大于预定第一鼓胀确定值时将所计算的温度偏差与预定第二鼓胀确定值进行比较的第二鼓胀比较步骤，其中，如果所计算的温度偏差超过预定第二鼓胀确定值，则可以确定在对应电池模块中发生鼓胀第二情况。

有益效果

本发明可以在不安装单独的设备的情况下容易地感测/检测电池单体或电池组的鼓胀的发生，使得可以降低电池模块的生产成本。

另外，其应用范围不受限制并且本发明可以被应用于通过诸如空气冷却和水冷却系统的流路来执行电池组冷却的任何系统，使得除了袋型锂离子电池之外，它还可以被应用于各种形状和材料的电池。

附图说明

图1是图示根据本发明的实施例的电池单体鼓胀检测系统配置的框图。

图2是示出通过单体鼓胀引起的冷却通道狭窄现象的示例的视图。

图3是示出根据由冷却通道狭窄现象引起的冷却性能下降的模块中的温度偏差异常温度状态的示例的视图。

图4是根据本发明的实施例的电池单体鼓胀检测方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本发明的实施例，使得本领域的技术人员可以容易地执行本发明。然而，本发明可以以不同的形式具体实现，而不应该被解释为限于本文阐述的实施例。为了清楚地描述本发明，在附图中省略与描述无关的部分，并且相似的附图标记自始至终指代相似的元件。

尽管可以在本文中使用术语“初始”、“第二”等来描述各种元件，然而这些元件不应该受这些术语限制。以上术语仅用于区分一个组件和另一组件。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，初始组件可以被称为第二组件并反之亦然。本说明书中使用的术语用于描述特定实施例，而不旨在限制本发明的范围。除非上下文另外清楚地规定，否则单数表述包括复数表述。

在整个说明书中，当一部分被称为“连接”到另一部分时，它不仅包括与另一元件“直接地连接”，而且包括在其之间与另一元件“电连接”。此外，当描述了一个部分包括(或者包含或者具有)一些元件时，应该理解的是，如果没有特定限制，则它可以包括(或者包含或者具有)仅那些元件，或者它可以包括(或者包含或者具有)其他元件以及那些元件。在整个说明书中使用的术语“…操作”或“…的操作”不意指“用于…的操作”。

本说明书中使用的术语可以是考虑到本发明中的功能当前广泛地使用的通用术语，但是可以根据本领域的技术人员的意图、先例或新技术的出现而变化。附加地，在某些情况下，可以存在本申请人任意地选择的术语，并且在这种情况下，其含义在本发明的对应描述部分中进行描述。因此，本发明中使用的术语应该基于该术语的含义和本发明的全部内容而不是简单术语名称来定义。

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明。

1.电池单体鼓胀检测系统(参见图1)

根据本发明的实施例的电池单体鼓胀检测系统可以包括以下配置。

1.1.电池模块100

电池模块例如是安装在ESS设备、各种便携式设备等上以提供电力的配置并且可以被配置成包括多个电池单体110。

此时，在电池模块100中设置对应模块标识号。因此，当多个电池模块100串联和并联连接以形成例如一个电池架时，可以通过使用为每个电池模块设置的对应模块标识号来控制每个电池模块。

1.2.冷却风扇200

冷却风扇可以是在冷却风扇控制单元500的控制下操作以防止电池模块100被持续地暴露于高温状态的配置。

例如，如果电池模块的最大温度超过预定异常状态确定值，则由于电池模块被暴露于高温状态，所以确定需要冷却风扇的操作以降低温度，使得冷却风扇控制单元500可以开启冷却风扇。因此，冷却风扇可以通过使电池模块冷却来防止电池模块被持续地暴露于高温状态。

也就是说，只有当确定了电池模块进入高温状态时，才在冷却风扇控制单元500的控制下驱动冷却风扇。

冷却风扇可以设置在容易使电池模块100冷却的位置处，并且通过已知的电池模块冷却方法——诸如将冷却剂引入到电池模块中(吹气式)或者将制冷剂排放到电池模块的外部(吸气式)的方法——来使电池模块冷却。例如，冷却风扇200可以布置在安装有电池模块100的壳体内部。

1.3.第一温度测量单元300和第二温度测量单元400

如图2的A中所示，第一温度测量单元300和第二温度测量单元400可以是被设置在电池模块100中并以规则间隔测量电池模块的温度的配置。

第一温度测量单元和第二温度测量单元位于电池模块的内部，具体地，位于被设计以允许流入电池模块的制冷剂通过它的冷却通道上的非对称点处，以测量电池模块的温度。

然而，本发明不限于在电池模块中仅包括第一温度测量单元和第二温度测量单元，即，两个温度传感器的配置，并且可以以两个或更多个数目提供它们并且电池模块的温度可以被测量。在这种情况下，可以通过在电池模块中的所设计的冷却通道上的不对称点处设置两个或更多个温度传感器A来测量电池模块的温度。如上所述，它可以例如像图2的A中所示出的那样被定位以测量电池模块的温度。

此时，尽管将稍后详细地描述第一温度测量单元和第二温度测量单元，但是由于它们用于通过使用每个所测量的温度值的偏差来确定电池模块中的温度分布异常状态，所以为了更准确地确定温度分布状态，它们以一定间隔彼此间隔开而不是彼此靠近可能是优选的。

1.4.冷却风扇控制单元500

冷却风扇控制单元可以是根据在第一温度测量单元300和第二温度测量单元400中测量的电池模块的温度来控制冷却风扇200的操作的配置，并且其详细配置可以被配置如下。

A.最大温度提取单元510

首先，最大温度提取单元是将分别在第一温度测量单元300和第二温度测量单元400中测量的第一温度值和第二温度值进行比较并且提取它们当中的较大温度值的配置。也就是说，第一温度测量值和第二温度测量值当中的最大温度值被提取。

在最大温度提取单元中提取第一温度值和第二温度值当中的最大温度值的原因是为了通过在电池模块中测量的温度值当中的最大温度值与作为稍后描述的用于确定电池模块的温度异常状态的值的预定异常确定值之间的比较来确定电池模块的温度异常状态。

B.最大温度比较单元520

当如上所述通过最大温度提取单元510来提取电池模块的最大温度值时，可以将所提取的电池模块的最大温度值与预定异常状态确定值进行比较。在这里，由于电池模块的温度异常状态意指电池模块的高温状态，所以预定异常状态确定值可以意指被设置成确定电池模块是否处于高温状态下的温度值。

根据通过比较的比较结果，将稍后描述的冷却风扇操作确定单元530可以确定是否执行冷却操作。

C.冷却风扇操作确定单元530

冷却风扇操作确定单元可以根据最大温度比较单元520的比较结果来确定电池模块的冷却风扇是否操作。

如上所述，冷却风扇200是使电池模块100冷却以使得电池模块100不被持续地暴露于高温状态的配置。因此，冷却风扇操作确定单元可以通过根据电池模块的最大温度值与预定异常状态确定值之间的比较结果确定电池模块的温度是否异常来确定冷却风扇是否操作。

例如，如果根据比较结果电池模块的最大温度值超过预定异常状态确定值，则确定对应电池模块进入高温状态，使得确定应该使电池模块冷却。这确定应该操作冷却风扇。

例如，如果电池模块的最大温度值小于预定异常状态确定值，则对应电池模块意指不是高温状态的适当温度状态，确定使电池模块冷却不是必要的，使得确定不操作冷却风扇。

因此，冷却风扇控制单元可以通过根据上述冷却风扇操作确定单元的确定结果生成控制冷却风扇的操作的信号来控制冷却风扇的操作。

具体地，当确定应该操作冷却风扇时，冷却风扇操作开启信号被生成并发送到冷却风扇200以控制冷却风扇的操作。因此，接收到冷却风扇操作开启信号的冷却风扇200可以操作以使电池模块冷却。

另一方面，如果确定冷却风扇的操作不是必要的，则冷却风扇操作关闭信号可以被生成并发送到冷却风扇200以控制冷却风扇的操作。因此，接收到冷却风扇操作关闭信号的冷却风扇200不执行使电池模块冷却的操作。

如上所述，由于第一温度测量单元300和第二温度测量单元400以规则间隔测量电池模块的温度，因此，冷却风扇控制单元500也以规则间隔如上所述确定电池模块是否处于高温状态下并且控制冷却风扇200的操作以控制电池模块不被持续地暴露于高温状态。

1.5.鼓胀发生确定单元600

鼓胀发生确定单元是使用在第一温度测量单元300和第二温度测量单元400中测量的电池模块的温度值来确定是否发生电池模块的鼓胀的配置。可以配置具体详细配置如下。

A.冷却风扇驱动检测单元610

冷却风扇驱动检测单元是检测是否存在冷却风扇200的冷却操作的配置。它连接到冷却风扇控制单元500并且可以检测冷却风扇200是否根据从冷却风扇控制单元500输出的冷却风扇操作开启/关闭信号而被驱动。

当从冷却风扇控制单元500输出冷却风扇操作开启信号时，可以通过检测其来确认冷却风扇被驱动。如果确认了，则指示冷却风扇的驱动的冷却风扇驱动信号可以被生成并输出到稍后描述的温度偏差计算单元620。

这样做的原因是，由于本发明将由于电池模块中的单体的鼓胀而导致的冷却通道的狭窄检测为电池模块的温度分布异常并且在根据电池模块的温度状态(高温状态)来驱动冷却风扇200的环境中使用确定电池模块的鼓胀的原理，所以可以确定/检测电池模块的鼓胀，使得将稍后描述的用于执行此的温度偏差计算单元620被配置成在输入冷却风扇驱动信号时操作。

B.温度偏差计算单元620

温度偏差计算单元620是计算在第一温度测量单元300和第二温度测量单元400中测量的第一温度值和第二温度值之间的差的配置，并且可以如上所述在从冷却风扇驱动检测单元610输入冷却风扇驱动信号时操作。此时，在接收到冷却风扇驱动信号之后，其可以在预定时间之后操作。

这样做的原因是，在冷却操作之后，由于使用根据电池模块中的冷却流率变化来通过温度分布异常状态确定单体鼓胀发生的原理，所以在电池模块的冷却操作在一定程度上完成之后，其可以使根据电池模块内部的温度分布状态确定是否存在鼓胀更准确。因此，通过当在接收到冷却风扇驱动信号之后流逝预定时间时计算温度偏差，可以优选用于鼓胀确定。

同时，在如描述的第一温度测量单元300和第二温度测量单元400的配置中，例如，如果电池模块包括多于两个温度传感器(第一温度测量单元和第二温度测量单元)，则可以如下计算温度偏差。

例如，当在电池模块中配置四个温度传感器时，它们分别被称为第一温度测量单元至第四温度测量单元。如果在第一温度测量单元至第四温度测量单元中测量的温度值是第一温度值至第四温度值，则温度偏差计算单元620在根据第一温度值至第四温度值来计算温度偏差时将第一温度测量单元和第三温度测量单元设置成一个组(在下文中称为第一温度组)并将第二温度测量单元和第四温度测量单元设置成一个组(在下文中称为第二温度组)，并且计算第一温度值和第三温度值的平均值作为第一温度组的代表性温度，并且计算第二温度值和第四温度值的平均值作为第二温度组的代表性温度。

因此，温度偏差计算单元可以通过计算如上所述计算的第一温度组的代表性温度和第二温度组的代表性温度之间的差来计算温度偏差。

即使在除这种情况之外由多于四个温度传感器组成的情况下，如上所述，其也被分为两个温度组并且包括在每个温度组中的温度值的平均值被计算为对应温度组的代表性温度，使得可以计算两个温度组之间的温度偏差。

C.第一鼓胀比较单元630

第一鼓胀比较单元是将在温度偏差计算单元620中计算的温度偏差与预定第一鼓胀确定值进行比较的配置，所述预定第一鼓胀确定值是用于确定在电池模块中是否发生鼓胀的值。

在这里，预定第一鼓胀确定值是被设置以确定是否发生电池模块的鼓胀第一情况的值，并且意指电池模块的正常确定可允许范围的下限值，并且其可以根据模块组大小、结构、单体布局类型和冷却通道(制冷剂通道)的设计元素来用实验方法提取和设置。

鼓胀发生确定单元600可以根据第一鼓胀比较单元的比较结果来确定是否发生电池模块的鼓胀第一情况。

根据比较结果，如果所计算的温度偏差小于预定第一鼓胀确定值，则可以确定在对应电池模块中发生鼓胀第一情况。鼓胀第一情况可以意指电池模块可能在严重鼓胀状况下未被冷却。

此时，如上所述，温度偏差计算单元620在冷却风扇被冷却风扇驱动检测单元610检测为正被驱动时操作，并且冷却风扇的驱动是第一温度值和第二温度值当中的最大温度值超过异常状态确定值的情况，所述异常状态确定值是用于确定电池模块是否处于高温状态下的值。因此，作为第一温度值与第二温度值之间的差的温度差小于作为电池模块的正常确定可允许范围的下限值的第一鼓胀确定值的事实意指第一温度值和第二温度值两者超过异常状态确定值并且意指即使冷却风扇被激活也未解决电池模块的高温状态，也就是说，电池模块中的冷却操作未被正常地执行。在这种情况下，鼓胀第一情况可以指示电池模块可能未被冷却的严重鼓胀状况。

D.第二鼓胀比较单元640

第二鼓胀比较单元是将在温度偏差计算单元620中计算的温度偏差与预定第二鼓胀确定值进行比较的配置，所述预定第二鼓胀确定值是用于确定在电池模块中是否发生鼓胀的值。

在这里，预定第二鼓胀确定值是被设置以确定是否发生电池模块的鼓胀第二情况的值，并且意指电池模块的正常确定可允许范围的上限值，并且如上所述，其可以根据模块组大小、结构、单体布局类型和冷却通道(制冷剂通道)的设计元素来用实验方法提取和设置。

鼓胀发生确定单元600可以根据第二鼓胀比较单元的比较结果来确定是否发生电池模块的鼓胀第二情况。

根据比较结果，如果所计算的温度偏差超过预定第二鼓胀确定值，则可以确定在对应电池模块中发生鼓胀第二情况。鼓胀第二情况可以意指在比鼓胀第一情况好的严重鼓胀状况下对应电池模块的冷却通道的一部分被屏蔽。

此时，如上所述，温度偏差计算单元620在冷却风扇被冷却风扇驱动检测单元610检测为正被驱动时操作，并且冷却风扇的驱动是第一温度值和第二温度值当中的最大温度值超过异常状态确定值的情况，所述异常状态确定值是用于确定电池模块是否处于高温状态下的值。因此，由于作为第一温度值与第二温度值之间的差的温度差超过作为电池模块的正常确定可允许范围的上限值的第二鼓胀确定值的事实意指第一温度值和第二温度值当中的一个温度值超过异常状态确定值并且另一个温度值被包括在电池模块的正常确定可允许范围中，这可以意指冷却被执行直到在电池模块中发生了单体鼓胀点，但是冷却在单体鼓胀点之后由于冷却通道狭窄而未被执行，使得电池模块的一部分的高温状态未被解决。因此，在这种情况下，可以将鼓胀第二情况确定为严重鼓胀并且对应电池模块的一些冷却通道被屏蔽的状况。

作为用于确定此的基础，参考图2，当在电池模块中的单体中发生鼓胀现象时，随着通过其由冷却风扇引入制冷剂的冷却通道的狭窄由于膨胀的单体而发生，空间变得稀少。另外，在发生冷却通道狭窄的点之后的部分可能未被冷却，使得发生电池模块中的冷却流率变化。因此，参考图3，电池模块中的冷却均匀性劣化并且发生作为在电池模块的正常确定可允许范围——即，第一鼓胀确定值至第二鼓胀确定值——外的特定偏离状况的鼓胀第一情况或鼓胀第二情况，使得其基于由于通过单体鼓胀引起的冷却通道狭窄现象而导致的冷却流率的变化被检测为温度分布异常状态的原理。因此，当驱动冷却风扇时，通过使用作为在位于电池模块中的非对称点处的第一温度测量单元300和第二温度测量单元400中测量的温度值的差的温度偏差，可以如上所述确定是否发生电池模块的鼓胀。为了说明当发生鼓胀时示出的温度特定偏差现象，图3示出在多个电池模块100a至100e当中的特定电池模块100c和100e中发生温度特定偏差现象的示例。

1.6.存储器单元700

存储器单元是存储用于确定是否发生电池模块的温度异常状态和鼓胀的基准数据的配置。基准数据可以被配置为包括在冷却风扇控制单元500中用于确定是否进入电池模块的温度异常状态——即，高温状态——的异常状态确定值、在鼓胀发生确定单元600中用于确定是否发生电池模块的鼓胀第一情况的第一鼓胀确定值、以及用于确定是否发生鼓胀第二情况的第二鼓胀确定值。

1.7.通知单元800

如果在鼓胀发生确定单元600中确定在包括在电池模块中的单体中发生鼓胀，则本发明可以进一步包括用于将其通知给管理员或用户的通知单元。

通知单元根据鼓胀发生确定单元的确定结果来关联并显示对应电池模块的标识号、鼓胀第一情况或鼓胀第二情况的鼓胀程度的信息以允许管理员或用户辨识它。

用于参考，冷却风扇控制单元500、鼓胀发生确定单元600、存储器单元700和通知单元800可以被包括在电池管理系统(BMS)中。

另外，上述配置100至800可以是包括在一个模块组壳体中的配置。尽管为了方便在图1中示出仅一个电池模块100，但是它可以由多个电池模块组成。如上所述，每个电池模块具有对应模块标识号，并且冷却风扇控制单元500和鼓胀发生确定单元600可以使用每个模块标识号来控制对应电池模块的冷却操作并且确定是否发生鼓胀。

2.根据本发明的实施例的电池单体鼓胀检测方法

图4是根据本发明的实施例的电池单体鼓胀检测方法的流程图。参考图4，将描述根据本发明的实施例的电池单体鼓胀检测方法。

根据本发明的实施例的检测电池单体鼓胀的方法是通过计算使用安装在电池模块中的至少两个温度传感器所测量的温度值的偏差来确定/检测电池模块的单体鼓胀的发生、基于此确定电池模块中的温度分布异常状态并且获悉电池模块的冷却通道狭窄的现象的方法。

可以根据以下过程来执行本发明的电池单体鼓胀检测方法。

2.1.温度测量步骤S100

温度测量步骤是以规则间隔测量电池模块的温度的步骤。这可以使用如系统配置中所描述的设置在电池模块100中的两个或更多个温度传感器A来执行(参见图2)。尽管描述了在上述系统配置中配置多于两个温度传感器的情况，但是在以下描述中，假定了在电池模块中设置两个温度传感器，并且它们被称为第一温度测量单元300和第二温度测量单元400且被描述。在第一温度测量单元和第二温度测量单元中测量的温度值将分别被称为第一温度值和第二温度值。

具体地，温度测量步骤S100由分别设置在所设计的电池模块2中的冷却通道上的不对称位置处的第一温度测量单元300和第二温度测量单元400执行。因此，可以计算第一温度值和第二温度值。

2.2.异常状态确定步骤S200

异常状态确定步骤是通过使用在温度测量步骤中测量的第一温度值和第二温度值来确定是否存在电池模块的温度异常状态的步骤。在这里，温度异常状态意指电池模块处于高温状态下，并且用于确定其的详细过程可以如下。

A.最大温度值提取步骤S210

最大温度计算步骤是提取在温度测量步骤S100中测量的第一温度值和第二温度值当中的较大温度值——即，最大温度值——的步骤。这是因为如果将电池模块中的最大温度值与预定异常状态确定值进行比较，则可以确定电池模块的温度状态是否是异常状态，即，高温状态。

B.最大温度比较步骤S220

最大温度比较步骤是将通过最大温度计算步骤S220计算的电池模块的最大温度值与预定异常状态确定值进行比较的步骤。

预定异常状态确定值是被设置以确定电池模块是否处于高温状态下的温度值。

通过比较，可以根据比较结果来确定电池模块的温度异常状态，即，高温状态。如果电池模块的最大温度值超过预定异常状态确定值，则确定对应电池模块进入高温状态。另一方面，如果电池模块的最大温度值小于预定异常状态确定值，则确定对应电池模块是适当温度状态。这可以由系统配置中描述的冷却风扇控制单元500执行。

2.3.冷却风扇操作步骤S300

冷却风扇操作步骤是根据异常状态确定步骤S200的确定结果来操作冷却风扇200的步骤。

根据异常状态确定步骤S200的结果，如果确定电池模块进入高温状态，则可以操作冷却风扇200以防止电池模块被持续地暴露于高温状态。因此，冷却风扇200可以执行对应电池模块的冷却操作以使电池模块冷却，从而降低电池模块的温度以避免高温状态。这可以由系统配置中描述的冷却风扇控制单元500执行。

另一方面，根据异常状态确定步骤S200的结果，如果确定电池模块不处于高温状态下，则冷却风扇操作步骤S300不被执行并返回到温度测量步骤S100，使得可以再次测量电池模块的温度状态。

2.4.鼓胀发生确定步骤S400

异常状态确定步骤是通过使用在温度测量步骤S100中测量的第一温度值和第二温度值来确定是否存在电池模块的鼓胀发生的步骤，并且详细过程可以被配置如下。此时，如系统配置中所描述的，鼓胀发生确定步骤可以在冷却风扇操作步骤S300之后的预定时间之后优选地被执行。其可以在从上述冷却风扇驱动检测单元610接收到指示冷却风扇操作步骤S300被执行的冷却风扇驱动信号之后的预定时间之后操作。

A.温度偏差计算步骤S410

其是计算第一温度值与第二温度值之间的差的步骤。这是用于根据电池模块的冷却流率来将根据电池模块中的鼓胀发生的冷却通道的狭窄现象检测为温度分布异常，并且用于通过以下步骤来确定电池模块的鼓胀发生。(参见图2和图3)

B.第一鼓胀确定步骤S420

第一鼓胀确定步骤是将在温度偏差计算步骤S410中计算的电池模块的温度偏差与预定第一鼓胀确定值进行比较并且根据比较结果来确定是否发生电池模块的鼓胀第一情况的步骤。

在这里，预定第一鼓胀确定值可以是被设置以确定是否发生电池模块的鼓胀第一情况的值，并且可以意指电池模块的正常确定可允许范围的下限值。这可以根据模块组大小、结构、单体布局类型和冷却通道(制冷剂通道)的设计因素来用实验方法提取和设置。

如果电池模块的温度偏差小于预定第一鼓胀确定值，则对应电池模块可以确定发生鼓胀第一情况。鼓胀第一情况可以意指对应电池模块的冷却在严重鼓胀状况下不再是可能的。

以这样的方式，如果电池模块被确定为鼓胀第一情况，则可以将确定结果与对应电池模块的标识号一起通知给管理员或用户。

因此，辨识此的管理员/用户可以采取对策来防止系统损坏并维持性能，并且如果对应电池模块的鼓胀第一情况未被检测到并继续，则可以防止可能发生的各种危险事故。

C.第二鼓胀确定步骤S430

如果在第一鼓胀确定步骤S420中电池模块的温度偏差等于或大于第一鼓胀确定值，则对应电池模块确定未发生鼓胀第一情况，并且可以执行第二鼓胀确定步骤。

第二鼓胀确定步骤是通过将电池模块的温度偏差与预定第二鼓胀确定值进行比较来确定是否发生电池模块的鼓胀第二情况的步骤。在这里，预定第二鼓胀确定值是被设置以确定是否发生电池模块的鼓胀第二情况的值，并且意指电池模块的正常确定可允许范围的上限值，并且如上所述，这可以根据模块组大小、结构、单体布局类型和冷却通道(制冷剂通道)的设计元素来用实验方法提取和设置。

如果将电池模块的温度偏差与预定第二鼓胀确定值进行比较并且根据比较结果电池模块的温度偏差超过预定第二鼓胀确定值，则可以确定在对应电池模块中发生鼓胀第二情况。鼓胀第二情况可以意指在比鼓胀第一情况好的严重鼓胀状况下对应电池模块的冷却通道的一部分被屏蔽。

因此，如果电池模块确定发生鼓胀第二情况，则可以将确定结果与对应电池模块的标识号一起通知给管理员或用户。因此，辨识此的管理员/用户可以采取对策来防止系统损坏并维持性能，并且如果对应电池模块的鼓胀第二情况未被检测到并继续，则可以防止可能发生的各种危险事故。

另一方面，如果电池模块的温度偏差小于预定第二鼓胀确定值，则对应电池模块确定未发生鼓胀第二情况并返回到温度测量步骤S100以再次检测电池模块的温度状态。

可以在通过冷却风扇操作步骤S300来操作冷却风扇的环境中执行鼓胀确定步骤S400，并且可以参考系统配置鼓胀发生确定单元600来理解其更详细描述。

以这样的方式，关于用于通过S100至S400来确定是否发生电池模块的鼓胀的基础，当在电池模块中发生单体鼓胀时，作为电池模块中的冷却剂通道的冷却通道变窄，从而导致电池模块中的冷却流率变化。因此，当冷却风扇操作时，随着从冷却风扇流入电池模块的制冷剂通过的空间(冷却通道)变得不足，防止了在由于单体鼓胀而发生冷却通道狭窄现象的点之后的该部分冷却。因此，电池模块中的冷却均匀性劣化并且作为在电池模块的正常确定可允许范围——即，第一鼓胀确定值至第二鼓胀确定值——外的特定偏离状况的鼓胀第一情况或鼓胀第二情况发生，使得其基于由于通过单体鼓胀引起的冷却通道狭窄现象而导致的冷却流率的变化被检测为温度分布异常状态的原理。(参见图2和图3)

因此，当冷却风扇被驱动时，通过使用通过位于电池模块中的非对称点处的温度传感器测量的温度值的偏差，可以确定是否发生电池模块的鼓胀。

因此，为了感测/检测电池模块的鼓胀，通过在没有附加设备(例如，流量计)的情况下使用电池模块中的内置温度传感器，通过确定电池模块的鼓胀发生，检测到发生鼓胀的电池模块，并且提供针对其的动作。因此，可以防止电池系统的损坏并维持其性能，并且可以防止通过未检测到发生鼓胀的电池模块所引起的各种安全事故。

另一方面，尽管参考上述实施例具体地描述本发明的技术思想，但是应该注意的是，上述实施例是为了说明的而不是为了限制。对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在本发明中做出各种修改和变化。

Claims (7)

1.一种电池单体鼓胀检测系统，包括：

电池模块，所述电池模块包括一个或多个单体；

冷却风扇，所述冷却风扇用于使所述电池模块冷却；

第一温度测量单元和第二温度测量单元，所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元被布置在所述电池模块的内部，位于被设计以允许流入所述电池模块的制冷剂通过的冷却通道上的非对称点处，从而以规则间隔测量所述电池模块的温度；

冷却风扇控制单元，所述冷却风扇控制单元用于根据在所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元中测量的所述电池模块的温度来确定所述冷却风扇是否操作，并且控制所述冷却风扇的操作；以及

鼓胀发生确定单元，所述鼓胀发生确定单元用于使用在所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元中测量的所述电池模块的温度之间的差来确定是否发生所述电池模块的鼓胀，

其中，所述鼓胀发生确定单元包括：

第一鼓胀比较单元，所述第一鼓胀比较单元用于将所计算的温度偏差与预定第一鼓胀确定值进行比较，其中，如果根据所述第一鼓胀比较单元的比较结果所计算的温度偏差小于预定第一鼓胀确定值，则确定在对应电池模块中发生鼓胀第一情况；以及

第二鼓胀比较单元，所述第二鼓胀比较单元用于将所计算的温度偏差与预定第二鼓胀确定值进行比较，其中，如果根据所述第二鼓胀比较单元的比较结果所计算的温度偏差超过预定第二鼓胀确定值，则确定在对应电池模块中发生鼓胀第二情况，

其中，所述预定第一鼓胀确定值和所述预定第二鼓胀确定值分别是所述电池模块的正常确定可允许范围的下限值和上限值。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述冷却风扇控制单元包括：

最大温度提取单元，所述最大温度提取单元用于提取在所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元中测量的第一温度值和第二温度值当中的最大温度值；

最大温度比较单元，所述最大温度比较单元用于将所计算的最大温度值与预定异常状态确定值进行比较；以及

冷却风扇操作确定单元，所述冷却风扇操作确定单元用于根据所述最大温度比较单元的比较结果来确定所述冷却风扇是否操作，并且

根据关于所述冷却风扇是否操作的确定结果来控制所述冷却风扇的操作。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，当确定需要所述冷却风扇操作时，所述冷却风扇控制单元生成冷却风扇操作开启信号，并将所述冷却风扇操作开启信号发送到所述冷却风扇，以及

当确定不需要所述冷却风扇操作时，所述冷却风扇控制单元生成冷却风扇操作关闭信号，并将所述冷却风扇操作关闭信号发送到所述冷却风扇，以控制冷却操作。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述鼓胀发生确定单元包括：

冷却风扇驱动检测单元，所述冷却风扇驱动检测单元用于检测所述冷却风扇是否被驱动；

温度偏差计算单元，所述温度偏差计算单元用于计算在所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元中测量的所述第一温度值和所述第二温度值之间的差；

其中，所述温度偏差计算单元在所述冷却风扇被所述冷却风扇驱动检测单元检测为正被驱动之后的预定时间之后操作。

5.一种电池单体的鼓胀检测方法，所述方法包括：

通过第一温度测量单元和第二温度测量单元，以规则间隔测量电池模块的两个或更多个温度的温度测量步骤，所述第一温度测量单元和所述第二温度测量单元被布置在所述电池模块的内部，位于被设计以允许流入所述电池模块的制冷剂通过的冷却通道上的非对称点处；

通过使用在所述温度测量步骤中测量的所述电池模块的两个或更多个温度值来确定所述电池模块的温度异常状态的异常状态确定步骤；

根据所述异常状态确定步骤的确定结果来操作所述电池模块的冷却风扇的冷却风扇操作步骤；以及

基于在所述温度测量步骤中测量的两个或更多个温度值之间的差来确定是否发生所述电池模块的鼓胀的鼓胀发生确定步骤，

其中，所述鼓胀发生确定步骤包括：

计算所述两个或更多个温度值之间的差的温度偏差计算步骤；

将所计算的温度偏差与预定第一鼓胀确定值进行比较的第一鼓胀比较步骤，其中，如果所计算的温度偏差小于预定第一鼓胀确定值，则确定在对应电池模块中发生鼓胀第一情况，以及

当根据所述第一鼓胀比较步骤中的比较结果所计算的温度偏差等于或大于预定第一鼓胀确定值时将所计算的温度偏差与预定第二鼓胀确定值进行比较的第二鼓胀比较步骤，其中，如果所计算的温度偏差超过预定第二鼓胀确定值，则确定在对应电池模块中发生鼓胀第二情况，

其中，所述预定第一鼓胀确定值和所述预定第二鼓胀确定值分别是所述电池模块的正常确定可允许范围的下限值和上限值。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述异常状态确定步骤包括：

提取所述两个或更多个温度值当中的最大温度值的最大温度值提取步骤；以及

将所提取的最大温度值与预定异常状态确定值进行比较的最大温度比较步骤，

其中，如果所述最大温度值超过预定异常状态确定值，则确定发生所述电池模块的温度异常状态。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述鼓胀发生确定步骤在所述冷却风扇操作步骤之后的预定时间之后被执行。