CN112789757A - 用于电池单元监测的电池模块气体传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了电池监视系统和方法。该电池监测系统可以包括电池模块和电池管理电路。电池模块包括电池单元和气体传感器，所述气体传感器被配置成检测电池模块内气体的存在。电池管理电路被配置成从气体传感器接收传感器信号，确定所述传感器信号是否指示电池模块内存在气体，并且响应于确定传感器信号指示存在气体，采取动作。所述动作可以包括增加对电池单元的冷却，限制可施加到电池模块的最大负载，断开电池模块的连接，或提供警告。电池模块还可以包括掺杂有在激活温度以上开始排气的化学物质的部件。所述气体传感器可以被配置成检测所述化学物质。

Description

用于电池单元监测的电池模块气体传感器
相关申请的交叉引用
本公开要求2019年2月20日提交的美国临时申请第62/808,220号的权益，在此将该临时申请以全文引用的方式并入本文中。
发明内容
具有多个电池单元的电池模块用于各种应用中。例如，电动车辆可以使用具有大量电池单元(例如，每个模块数百个或数千个电池单元)的电池模块。重要的是不在其安全操作区域之外操作电池模块。当在其安全操作温度以上操作诸如锂离子电池单元等电池单元时，可能会发生损坏。随着温度上升，电池单元中可能会积聚压力。例如，电池单元内部的电解质凝胶可能开始起泡或产生蒸汽，这会导致电池单元内部的压力增加。电池单元通常具有通气口，当压力增大超过通气口的致动压力时，其允许气体或液体逸出。期望防止电池单元达到通气的程度。另外，如果电池单元内部的温度继续升高，则可能发生热失控事件。也期望防止热失控事件。
电池管理系统用于监测电池模块的运行，以确保在安全操作区域内操作它们。监测电池单元温度的一种方式是使用温度传感器，例如热敏电阻器或热电偶。当电池模块包含多个电池单元时，可能需要多个温度传感器来充分监测电池单元的温度。在一些系统中，电池模块的热属性被建模，且所述模型可用于减少温度传感器的数目。然而，此类系统可能无法检测随时间推移的局部温度升高以防止对一个或多个电池单元的损坏。因此，期望识别电池模块内部温度的局部升高。还期望识别局部温度升高，而不为每个电池单元使用温度传感器。还期望预测和防止潜在的电池单元通气。还期望检测电池单元通气的发生。也期望预测和防止热失控事件。根据本公开的一些实施例，在电池模块中使用一个或多个气体传感器以提供对电池模块的改进监测。
在一些实施例中，本公开的电池监测系统可以包括电池模块和电池管理电路。电池模块包括多个电池单元以及被配置成检测电池模块之内气体存在的气体传感器。电池管理电路被配置成从气体传感器接收传感器信号，确定所述传感器信号是否指示电池模块内存在气体，并且响应于确定传感器信号指示存在气体，采取动作。
在一些实施例中，所述动作包括使用电池冷却系统来为所述多个电池单元提供增加的冷却。在一些实施例中，所述动作包括限制可施加到电池模块的最大负载。在一些实施例中，所述动作包括断开电池模块与负载的连接。在一些实施例中，所述动作包括使用用户接口来提供警告。
在一些实施例中，电池模块包括掺杂有化学物质的部件。当所述部件的温度升高到激活温度以上时，所述部件开始使所述化学物质排气。在一些实施例中，所述气体传感器被配置成检测所述化学物质。在一些实施例中，所述部件包括用于将所述多个电池单元固定在所述电池模块中的粘合剂。
在一些实施例中，所述电池模块包括第一气体传感器和第二气体传感器，其中，第一气体传感器被配置成检测指示电池单元过热的至少一种化学物质，并且第二气体传感器被配置成检测指示电池单元通气的至少一种化学物质。
在一些实施例中，所述电池模块包括第一气体传感器和第二气体传感器，其中，第一气体传感器被配置成检测指示电池单元通气的至少一种化学物质，并且第二气体传感器被配置成检测指示电池单元热失控的至少一种化学物质。
在一些实施例中，所述电池管理电路被配置成通过确定传感器信号是否指示气体浓度大于阈值来确定传感器信号是否指示电池模块内存在气体。
在一些实施例中，所述电池管理电路被配置成当传感器信号指示气体浓度大于第一阈值时确定第一电池模块状况，并且当传感器信号指示气体浓度大于比第一阈值更大的第二阈值时确定第二电池模块状况。
在一些实施例中，所述系统进一步包括温度传感器，并且所述电池管理电路被配置成从温度传感器接收温度传感器信号并且基于传感器信号和温度传感器信号确定电池模块状况。
在本公开的一些实施例中，提供了一种电池监测方法。所述方法包括从气体传感器接收传感器信号，所述气体传感器被配置成检测电池模块内的气体存在，其中，电池模块包括多个电池单元。所述方法还包括使用电池管理电路确定传感器信号是否指示电池模块内存在气体，以及响应于确定传感器信号指示存在气体，采取动作。在一些实施例中，所述动作包括上文所论述的动作。
在一些实施例中，所述方法还包括用化学物质掺杂电池模块的部件，其中，当部件的温度升高到激活温度以上时，部件开始使所述化学物质排气。所述方法还包括使用气体传感器检测化学物质。在一些实施例中，所述部件包括粘合剂，所述方法还包括使用粘合剂将多个电池单元固定在电池模块中。
在一些实施例中，所述方法包括从第一气体传感器和第二气体传感器接收第一传感器信号和第二传感器信号。在一些实施例中，第一气体传感器被配置成检测指示电池单元过热的至少一种化学物质，并且第二气体传感器被配置成检测指示电池单元通气的至少一种化学物质。在一些实施例中，第一气体传感器被配置成检测指示电池单元通气的至少一种化学物质，并且第二气体传感器被配置成检测指示电池单元热失控事件的至少一种化学物质。
在一些实施例中，确定传感器信号是否指示电池模块内存在气体包括确定传感器信号是否指示气体浓度大于阈值。
在一些实施例中，确定传感器信号是否指示电池模块内存在气体包括：当传感器信号指示气体浓度大于第一阈值时确定第一电池模块状况，并且当传感器信号指示气体浓度大于比第一阈值更大的第二阈值时确定第二电池模块状况。在一些实施例中，采取动作包括响应于确定第一电池模块状况而采取第一动作，以及响应于确定第二电池模块状况而采取第二动作。
在一些实施例中，所述方法还包括从温度传感器接收温度传感器信号以及基于传感器信号和温度传感器信号确定电池模块状况。
附图说明
参考以下附图详细描述根据一个或多个各种实施例的本公开内容。附图仅出于说明目的提供，并且仅描绘了典型的或示例性实施例。这些附图被提供为促进对本文所公开的概念的理解，并且不应视为限制这些概念的广度、范围或适用性。需注意，为了清楚和易于图示，这些附图不一定按比例绘制。
图1示出了根据本公开的一些实施例的电池模块中气体浓度的例示性绘图；
图2示出了根据本公开的一些实施例的例示性电池模块200的框图；
图3示出了根据本公开的一些实施例的电池模块中气体浓度和温度的例示性绘图；
图4示出了根据本公开的一些实施例的电池模块中气体浓度和可调节阈值的例示性绘图；以及
图5示出了根据本公开的一些实施例用于电动车辆中的例示性电池系统100的系统图。
具体实施方式
根据本公开，在电池模块中提供气体传感器以确定电池模块状态。在一些实施例中，气体传感器用于确定电池单元的温度。在一些实施例中，气体传感器用于预测电池单元通气事件。在一些实施例中，气体传感器用于检测电池单元通气事件的发生。在一些实施例中，气体传感器用于预测热失控的发生。在一些实施例中，气体传感器用于检测热事件的发生。
电池单元通气是一种危险事件，它可能导致爆炸和火灾，然后可能传播到其他附近的电池单元。在电动车辆设计中，重要的是通过机械设计和软件控制来防止电池单元通气。如果这些机制不够充分，则检测通气事件是有用的，以便例如警告驾驶员并安全地关闭车辆电源。
进行过测试以在有目的地使电池单元过热来诱发单元通气时分析电池模块内部的状况。使用镍铬线完成电池单元的过热。气体传感器包括在电池模块包封件内部。对测试数据的审查显示，例如，在被加热的电池单元实际通气之前，检测到的气体浓度稳定增大长达20分钟。锂离子电池单元在约130℃下通气。随着测试的进展，将单元从环境温度加热到130℃，并且气体浓度在100℃至130℃之间可觉察地增大。
据信，在完全通气之前电池单元释放气体，或者与电池单元热接触的东西释放气体。例如，可以当材料熔化时或当材料被加热并开始脱气时释放气体。
图1示出了根据本公开的一些实施例的电池模块中气体浓度的例示性绘图100。绘图100是示出随着电池单元的温度升高的气体浓度的简化绘图。如图所示，将绘图100分成四个温度区域。第一温度区域是安全操作区域。在此区域中，电池单元的温度在其正常操作区域中。如图所示，气体浓度可忽略不计。第二温度区域是单元过热区域。在此区域中，电池单元的温度高于其正常操作温度。在单元过热区域的低端处，气体浓度仍可以忽略不计。随着电池单元温度在电池过热区域中升高，气体浓度开始以相对较低的速率增加，直到温度到达单元通气区域。在单元通气区域中，电池单元内部的压力超过其通气口的激活压力，并且电池单元开始将气体和/或液体排出到电池模块中。如图所示，气体浓度在单元通气区域中以较高速率增加。最后一个温度区域是热失控区域。在该区域中，电池单元过热会损坏电池的内部结构，从而导致短路。然后这会导致火灾并可能爆炸。在此区域中，电池单元温度和电池模块中的气体浓度快速升高。
应理解，将基于所使用的具体电池单元和电池模块的整体设计来确定电池模块的具体温度区域和气体浓度。例如，不同类型的电池在不同的温度下经历通气和热失控。作为另一示例，电池模块的内部容积将影响气体浓度水平。还应理解，电池模块可被设计成实现电池单元温度与气体浓度之间的期望关系。例如，在某些电池模块中，使用粘合剂将电池单元固定在电池模块内部。粘合剂可与电池单元直接接触，并且当粘合剂被加热到某一温度以上时，一些粘合剂释放挥发性有机化合物(VOC)。例如，粘合剂可以在约100℃下开始排放蒸汽，这一温度低于电池单元通气温度。因此，可以选择粘合剂以提供潜在电池单元通气的事前警告。这种事前警告使得能够采取一个或多个动作来防止对电池单元的损坏。
在一些实施例中，可以向电池模块添加材料以获得气体浓度与电池单元温度之间的期望关系。例如，电池模块的一个或多个部件(例如，粘合剂)可以掺杂有化学物质，使得当部件的温度增加到高于激活温度时，部件开始使化学物质排气，使得可以用气体传感器检测到它。作为另一示例，可以向电池模块添加部件以在期望温度下开始排气。此类部件(例如，凝胶或粘合剂)可以添加到电池单元的外部，以实现对局部过热的准确识别。
在一些实施例中，通过检测特定化学特征(例如，使用适当匹配的气体传感器衬底)并测量其浓度，可以将浓度与一个或多个特定温度点相关。因此，单个传感器可以为电池模块中的所有单元提供完全覆盖。例如，电池模块可被建模或设计成使得由单个传感器测量的气体浓度与一个或多个期望的电池单元温度相关。
图2示出了根据本公开的一些实施例的例示性电池模块200的框图。电池模块200包括布置成两层的多个电池单元202，其中冷却板204定位于两层之间。在一些实施例中，电池单元202的末端经由粘合剂固定到冷却板204。粘合剂可以在电池单元202和冷却板204之间提供良好的物理和热耦合。冷却板204在一侧延伸超出电池模块200的外部外壳，并且包括输入和输出端口。图2中未示出的冷却系统将供应的冷却流体提供到冷却板204的输入端口，并且从输出端口接收返回的冷却流体。冷却流体的流量和/或温度由冷却系统控制。冷却系统在操作期间将电池单元202的温度维持在正常操作温度范围内。
电池模块200还包括气体传感器206a和206b以及温度传感器208a和208b。气体传感器206a和206b可以是任何合适的气体传感器，用于检测当电池单元202中的一个或多个的温度升高到超出其正常温度范围时发射的气体。如图所示，气体传感器206a定位在电池模块的顶部。在一些实施例中，此位置是优选的，因为热空气会上升，并且由于过热而发射的气体预期也会上升。该位置可以使得能够比其它位置更快地检测到气体。如图所示，气体传感器206b定位在电池模块的底部。在一些实施例中，冷却板204的定位可以使此位置在电池模块的下半部中成为优选的。当热空气上升时，冷却板204将在电池模块的下半部的顶部处冷却空气并引起对流气流发生，从而移动发射的气体经过气体传感器206b。温度传感器208a和208b可以定位在任何合适的位置处，用于测量电池模块200内的温度。虽然温度传感器可能无法立即检测电池单元中的局部温度升高，但如果局部温度升高持续，它可以检测到这种升高。因此，气体浓度和一个或多个温度读数可以一起使用以确定电池模块的状况。应理解，电池模块200的设计和布局仅是例示性的，且传感器可定位于任何合适的位置。在一些实施例中，可以使用一个或多个引导件来朝向气体传感器或多个气体传感器的位置引导热气流。还应理解，虽然电池模块200被示出为具有两层电池单元202，但可使用更多或更少层的电池单元。还应理解，可以使用更多或更少气体和温度传感器。在一些实施例中，电池模块包括单层电池单元和单个气体传感器。
图3示出了根据本公开的一些实施例的电池模块中气体浓度和温度的例示性绘图。绘图300是示出电池模块中随时间变化的气体浓度302的简化绘图。绘图310是示出电池模块中随时间变化的温度312的简化绘图。绘图300和310的时间轴对准且对应于相同时间。在时间t1之前，气体浓度302和温度312保持在相对恒定的水平，这可以对应于在正常操作区域中操作的电池模块。在时间t1和时间t2之间，气体浓度302开始增加，而温度312保持在其恒定水平。在此时间间隔内，电池模块可能开始经历电池单元过热状况，但在温度传感器处反映出过热之前。在时间t2，温度312也开始升高，因此在时间t2之后，气体浓度302和温度312两者都在升高。这可以对应于电池单元过热状况持续或变得更差。
绘图300描绘了两个阈值，下限阈值304a和上限阈值304b。在一些实施例中，当气体浓度302跨过上限阈值304时，可以宣告某一电池模块状况(例如，电池过热事件)。例如，可以选择上限阈值304，使得当气体浓度302跨过此阈值时，可以高置信度宣告电池模块状况。在一些实施例中，通过使用温度312与气体浓度302组合，可以更早地以高置信度检测到电池模块状况。例如，当气体浓度302跨过下限阈值304a但低于上限阈值304b时，可以分析温度312以确定是否以高置信度宣告电池模块状况。在一些实施例中，可以与气体浓度302结合使用温度变化或温度水平与阈值的比较。例如，当气体浓度302跨过阈值(例如，下限阈值304a)并且满足以下条件中的一个时，可以宣告电池模块状况：(1)温度312的斜率为正；(2)温度312的斜率大于阈值；(3)温度312大于阈值，或者其组合。
如上所述，气体传感器可以是任何合适的气体传感器，用于检测当电池单元的温度升高到超出其正常温度范围时发射的气体。此类气体传感器可检测(a)当电池单元处于过热状况时来自粘合剂的气体排出，(b)在通气期间从电池单元排出的气体，以及(c)在热失控期间发射的气体。在一些实施例中，使用多个以不同方式调谐的气体传感器来检测不同类型的气体。第一气体传感器可以用于检测来自粘合剂(例如，掺杂有化学物质的粘合剂)的气体排出。第二气体传感器可以用于检测在单元通气和热失控期间发射的气体(例如CO、CO2和H2)。第三气体传感器可以用于检测在单元通气和热失控期间发射的气体。在一些实施例中，可以配置单个气体传感器以独立检测不同类型的气体。
在一些实施例中，可以使用一个或多个气体浓度阈值来确定电池模块状况。例如，阈值可以被设置成识别电池模块何时进入电池单元过热区域，但在电池单元达到通气之前。这样的阈值可以被设置在低于图1中底部水平虚线的水平。当气体浓度低于阈值时，确定电池模块状况正常。当气体浓度高于阈值时，确定电池模块状况处于电池单元过热状况，这预测了单元通气的开始。第二较高阈值可以用于识别何时发生单元通气。例如，这样的阈值可以被设置在图1中两条水平虚线之间的水平。当气体浓度高于第二较高阈值时，确定电池模块状况处于单元通气状况，这预测了热失控事件的开始。第三较高阈值可以用于识别何时发生热失控事件。这样的阈值可以被设置在高于图1中较高水平虚线的水平。
在一些实施例中，电池模块中的气体浓度可能在电池模块的正常操作期间变化。例如，电池模块操作的时间越长，气体浓度可能逐渐增大。作为另一示例，气体浓度也可能在重负载下增大。因此，可以监测电池模块的使用和状况，并且可以根据使用来调节阈值。例如，如果预期在电池模块的连续操作期间气体浓度将逐渐增大，则也可以逐渐增大一个或多个阈值。作为另一示例，当电池模块未使用时，电池模块中的气体浓度预期随时间推移而降低。因此，可以基于气体浓度的最后读数和电池模块未使用的时间而减小一个或多个阈值。通过基于电池模块的操作条件调节一个或多个阈值，可以消除误报。可以通过在一系列正常工作条件下操作电池模块和观察气体浓度的变化来确定气体浓度的预期正常变化。
图4示出了根据本公开的一些实施例的电池模块中气体浓度402和可调节阈值404的例示性绘图400。绘图400是简化的绘图，示出了当电池模块处于负载(例如，相对恒定的负载)下时，气体浓度402随时间推移的变化。如图所示，阈值404随时间而变化，因此可以基于电池模块的操作条件而调节。在一些实施例中，使用电池管理电路来确定可调节阈值。例如，可以通过首先基于随时间推移的负载以及关于电池模块预期在负载下如何操作的信息来计算电池模块中的预期气体浓度，然后添加偏移(例如，固定量或百分比量)来确定可调节阈值。在图4中，阈值404在相对恒定的负载下随时间线性增加。通过(例如，基于预期气体浓度)使用可调节阈值，可以快速预测或识别电池过热事件。电池模块中的气体浓度402在时间t1之前如预期地线性增大。然而，在时间t1，气体浓度402开始以更快的速率增大，指示电池过热状况可能即将发生。在时间t2，气体浓度402跨过可调节阈值404。此时，电池管理电路可以宣告电池模块状况(例如，电池过热事件)并如本文中所述采取一个或多个动作。
本公开的电池模块，例如图2的电池模块200可以用于各种应用中。例如，该电池模块可以用于电网能量储存。作为另一示例，该电池模块可以用于电动车辆中。
图5示出了根据本公开的一些实施例用于电动车辆中的例示性电池系统500的系统图。电池系统500包括耦接到电动车辆子系统510的一个或多个电池模块502。在一些实施例中，一个或多个电池模块502中的每一个包括多个电池单元。在一些实施例中，一个或多个电池模块502各自对应于图2的电池模块200。图3中描绘的电动车辆子系统是示范性的，附加的或更少的子系统可以包括在电动车辆中。应理解，电动车辆子系统可以包括用于执行功能的电路。在一些实施例中，电路可以包括硬件(例如，一个或多个ASIC)或硬件和软件的组合(例如，用于执行存储在存储器中的软件指令的一个或多个硬件CPU)或其组合。如图所示，电动车辆子系统包括电池管理系统512、一个或多个电驱动单元514、电池冷却系统516和用户接口518。
电池管理系统512监测并控制电池模块502的操作。电池管理系统512从电池模块502接收传感器信号。在一些实施例中，电池管理系统512从气体传感器(例如，图2的气体传感器206a和206b)接收传感器信号。在一些实施例中，电池管理系统512从气体传感器和温度传感器(例如，图2的温度传感器208a和208b)接收传感器信号。电池管理系统512(例如，电池管理电路)评估传感器信号并确定电池模块的状况。当电池模块的状况超出其正常工作状况时，电池管理系统512可以采取一个或多个动作。
电池冷却系统516为一个或多个电池模块502提供冷却。在一些实施例中，电池冷却系统516独立地将冷却流体提供到每个电池模块。电池管理系统512被配置成控制电池冷却系统516以将一个或多个电池模块502维持在正常温度范围内。
一个或多个电驱动单元514向电动车辆提供推进。当快速加速电动车辆时，一个或多个电驱动单元514在一个或多个电池模块502上提供大负载。这可能导致电池模块的温度升高。电池管理系统512可以通过使电池冷却系统516向电池模块502提供增加的冷却来对大负载作出响应。例如，可以增大冷却剂流量和/或可以降低冷却剂温度以去除由大负载产生的热量。
用户接口518可以是任何合适的用户接口。在一些实施例中，用户接口包括显示屏(例如，仪表板显示器)。例如，显示屏可以是LCD显示器、OLED显示器和LED显示器或任何其它类型的显示器。在一些实施例中，用户接口包括扬声器。用户接口可以在电池管理系统512的控制下操作以向用户呈现信息(例如，视觉和/或音频信息)。
根据本公开，电池管理系统512可以使用一个或多个气体传感器以将气体浓度与电池单元温度相关。通过监测气体浓度，电池管理系统512能够如上文所解释地确定电池单元正在哪个温度区域(例如，安全操作区域、单元过热区域、单元通气区域或热失控区域)内操作。在一些实施例中，电池管理电路被配置成从气体传感器接收传感器信号，确定所述传感器信号是否指示电池模块内存在气体(例如，通过将传感器信号与上文结合图1、3和4所述的一个或多个阈值进行比较)，并且响应于确定传感器信号指示存在气体，采取动作。在一些实施例中，电池管理电路基于电池模块的使用来调节阈值。当气体的存在指示电池模块处于单元过热状况中时，这预测了单元通气的开始。取决于单元过热的原因，这种确定可以提供足够的时间(例如，几分钟或高达20分钟或更多)以防止通气的发生。
电池管理电路可以采取一个或多个动作以防止通气发生。例如，电池管理电路可以执行以下一项或多项动作：增加冷却(例如，通过指示所述电池冷却系统增加冷却)；降低电池模块中的电流(例如，通过限制可以施加到电池模块的最大负载)；向用户提供警告(例如，使用用户接口显示警告或警报声)；以及断开电池模块的连接(例如，通过激活耦合到电池模块的电输出的接触器)。在一些实施例中，如果气体浓度继续增加，则电池管理电路可以渐进地采取行动。例如，电池管理电路可以首先增加冷却。如果气体浓度继续增加，则电池管理电路可以另外减小电池模块中的电流。如果气体浓度继续增加，则电池管理电路可以向用户显示警告。如果气体浓度继续增加，则电池管理电路可以断开电池模块以关闭车辆。在一些实施例中，当电池单元在单元过热区域内操作时，电池管理电路可以采取一个或多个第一动作(例如，尝试防止单元通气)，并且当电池单元在单元通气区域内操作时，可以采取一个或多个第二动作(例如，尝试防止热失控)。当电池单元在热失控区域内操作时，电池管理电路可以采取一个或多个第三动作(例如，断开电池的连接)。
应理解，电池管理电路可评估单个气体传感器的气体浓度或多个气体传感器的浓度(每个气体传感器被配置成检测不同类型的气体)，以确定电池单元正在哪个温度区域内操作。还应理解，电池管理电路可以接收一个或多个额外传感器信号(例如，温度传感器信号或压力传感器信号)，以评估额外信息来确定电池单元的温度。例如，如果电池单元正在缓慢过热，则气体浓度可能首先开始增加，然后温度传感器的温度读数可能开始增加，然后来自压力传感器的压力读数可能在通气或热失控之后开始增加(例如，在通气之后可能会发生压力大增，在热失控之后再次大增)。因此，通过使用来自一个或多个附加传感器的信息，电池管理电路能够更准确地确定电池单元的温度，并且更准确地预测单元通气或热失控的开始。例如，如果气体浓度以慢速增加并且跨过阈值，则电池管理电路可以不确定电池单元正在单元过热区域中操作，除非温度读数也表明温度升高。然而，如果气体浓度有相对快的增加(例如，高变化率)，电池管理电路可以确定电池单元正在单元过热区域中操作，而不管温度读数是否表明温度升高。因此，电池管理电路可以使用气体浓度和气体浓度变化两者来确定电池模块状况。
还应理解，本公开的技术可以将由单个气体传感器测量的所检测气体(例如，从粘合剂释放)的浓度与那种材料的温度相关。通过代理，本公开的技术还使得能够将浓度与电池单元温度相关。因此，可以基于电池模块中气体的存在(例如，当材料被配置成在特定温度下排气时)或电池模块中气体的浓度(例如，基于将电池单元温度与气体浓度相关的经验数据)来确定电池单元温度。
本公开的技术为电池模块的设计和操作提供了各种改进。在电池模块中，除非模块中的每单个单元都有其自身的温度传感器测量，否则始终会有不完整的温度感测覆盖。对于配备大量电池单元的电池模块，为每个电池单元提供其自己的温度传感器是不切实际的。当并非每个电池单元都有其自身的温度传感器时，电池单元温度测量结果是被推断或模型化的，难以或不可能检测单元通气之前的局部或单个单元温度升高。本公开的气体传感器的使用克服了这些问题，并且提供了单元通气开始的早期警告，由此使得能够采取动作来降低单元通气和热失控的可能性。
前述内容仅是对本公开的原理的说明，并且本领域的技术人员可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种修改。给出上述实施例是为了说明而不是限制。除了本文明确描述的形式以外，本公开还可以采取许多形式。因此，需要强调的是，本公开不限于明确公开的方法、系统和设备，而是旨在包括以下权利要求精神之内的本发明的变型形式和修改形式。

Claims (22)

1.一种系统，所述系统包括：
电池模块，所述电池模块包括：
多个电池单元；以及
气体传感器，所述气体传感器被配置成检测所述电池模块内的气体的存在；以及
电池管理电路，所述电池管理电路被配置成：
从所述气体传感器接收传感器信号；
确定所述传感器信号是否指示所述电池模块内存在气体；以及
响应于确定所述传感器信号指示存在气体，采取动作。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
电池冷却系统，所述电池冷却系统被配置成向所述多个电池单元提供冷却，其中，所述动作包括使用所述电池冷却系统向所述多个电池单元提供增加的冷却。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述动作包括限制能够施加到所述电池模块的最大负载和使所述电池模块与负载断开连接中的一种。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括：
用户接口，其中，所述动作包括使用所述用户接口提供警告。
5.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述电池模块包括掺杂有化学物质的部件；
当所述部件的温度升高到激活温度以上时，所述部件开始使所述化学物质排气；并且
所述气体传感器被配置成检测所述化学物质。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述部件包括粘合剂，所述粘合剂用于将所述多个电池单元固定在所述电池模块中。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体传感器包括第一气体传感器，所述第一气体传感器被配置成检测指示电池单元过热的至少一种化学物质，所述电池模块还包括：
第二气体传感器，所述第二气体传感器被配置成检测指示电池单元通气的至少一种化学物质。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体传感器包括第一气体传感器，所述第一气体传感器被配置成检测指示电池单元通气的至少一种化学物质，所述电池模块还包括：
第二气体传感器，所述第二气体传感器被配置成检测指示电池单元热失控的至少一种化学物质。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池管理电路被配置成通过以下操作确定所述传感器信号是否指示所述电池模块内存在气体：
确定所述传感器信号是否指示气体浓度大于阈值。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电池管理电路被配置成：
当所述传感器信号指示气体浓度大于第一阈值时，确定第一电池模块状况；以及
当所述传感器信号指示气体浓度大于比所述第一阈值更大的第二阈值时，确定第二电池模块状况。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括：
至少一个温度传感器，其中：
所述电池管理电路被配置成：
从所述至少一个温度传感器接收至少一个温度传感器信号；以及
基于所述传感器信号和所述至少一个温度传感器信号确定电池模块状况。
12.一种方法，所述方法包括：
从气体传感器接收传感器信号，所述气体传感器被配置成检测电池模块内的气体存在，其中，所述电池模块包括多个电池单元；
使用电池管理电路确定所述传感器信号是否指示所述电池模块内存在气体；以及
响应于确定所述传感器信号指示存在气体，采取动作。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，采取所述行动包括使用电池冷却系统为所述多个电池单元提供增加的冷却。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，采取所述动作包括限制能够施加到所述电池模块的最大负载和使所述电池模块与负载断开连接中的一种。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，采取所述动作包括使用用户接口来提供警告。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括：
用化学物质掺杂所述电池模块的部件，其中，当所述部件的温度升高到激活温度以上时，所述部件开始使所述化学物质排气；以及
使用所述气体传感器检测所述化学物质。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述部件包括粘合剂，所述方法还包括：
使用所述粘合剂将所述多个电池单元固定在所述电池模块中。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述气体传感器包括第一气体传感器，所述第一气体传感器被配置成检测指示电池单元过热的至少一种化学物质，所述方法还包括：
从第二气体传感器接收第二传感器信号，所述第二气体传感器被配置成检测指示电池单元通气的至少一种化学物质。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述气体传感器包括第一气体传感器，所述第一气体传感器被配置成检测指示电池单元通气的至少一种化学物质，所述方法还包括：
从第二气体传感器接收第二传感器信号，所述第二气体传感器被配置成检测指示电池单元热失控事件的至少一种化学物质。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，确定所述传感器信号是否指示所述电池模块内存在气体包括确定所述传感器信号是否指示气体浓度大于阈值。
21.根据权利要求12所述的方法，其中：
确定所述传感器信号是否指示所述电池模块内存在气体包括：
当所述传感器信号指示气体浓度大于第一阈值时，确定第一电池模块状况；以及
当所述传感器信号指示气体浓度大于比所述第一阈值更大的第二阈值时，确定第二电池模块状况；并且
采取所述动作包括：
响应于确定所述第一电池模块状况而采取第一动作；以及
响应于确定所述第二电池模块状况而采取第二动作。
22.根据权利要求12所述的方法，还包括：
从至少一个温度传感器接收至少一个温度传感器信号；以及
基于所述传感器信号和所述至少一个温度传感器信号确定电池模块状况。
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