CN113295296A - 一种电池热失控的检测方法及电池管理系统 - Google Patents

一种电池热失控的检测方法及电池管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电池热失控的检测方法，其在包括多个电池模组的电池系统中实现，且每一电池模组均包括多个电池单体，该方法包括电池管理系统实时采集各电池模组的温度及各电池模组内各电池单体的电压值；电池管理系统根据实时采集的各电池模组的温度，得到各电池模组的温度信息，以及根据实时采集的各电池模组内各电池单体的电压值，得到各电池模组内各电池单体的电压信息；电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件之一及以上，同时至少有一个电池单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一及以上，则认定电池系统发生热失控。实施本发明，能对电池出现热失控进行及时检测，起到提前预警的目的。

Description

一种电池热失控的检测方法及电池管理系统
技术领域
本发明涉及蓄电池管理技术领域，尤其涉及一种电池热失控的检测方法及电池管理系统。
背景技术
随着电动汽车的普及，电动汽车的安全越来越得到百姓的关注，高压动力电池的安全更是关注的焦点。电动汽车采用高压动力蓄电池，由于电池特性，电池内部储存能量较多，特别是目前使用的高能量密度电芯材料，一旦发生热失控，可能引发电池起火、爆炸等危及人员安全的事故。为此需要通过电池管理系统来对电池热失控风险进行提前报警。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电池热失控的检测方法及电池管理系统，能对电池出现热失控进行及时检测，起到提前预警的目的。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电池热失控的检测方法，其在包括多个电池模组的电池系统中实现，且每一电池模组均包括多个电池单体，所述方法包括以下步骤：
电池管理系统实时采集各电池模组的温度及各电池模组内各电池单体的电压值；
所述电池管理系统根据实时采集的各电池模组的温度，得到各电池模组的温度信息，以及根据实时采集的各电池模组内各电池单体的电压值，得到各电池模组内各电池单体的电压信息；
所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件之一及以上，同时至少有一个电池单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一及以上，则认定所述电池系统发生热失控。
其中，所述各电池模组的温度信息包括各电池模组的实时温度、同一时间上各电池模组的温度分别与其之外的其余电池模组之间的温差以及各电池模组在第一连续时间段内的温升。
其中，所述预设的多个温度失控条件包括任意一个电池模组的实时温度超出预设的最高温度的值大于第一温度阈值、同一时间上任意一个电池模组的温度与其之外的其余电池模组之间所形成的温差中至少有一个大于第二温度阈值、任意一个电池模组在第一连续时间段内的温升大于等于第三温度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池模组的实时温度。
其中，所述各电池模组内各电池单体的电压信息包括各电池单体的实时电压值和各电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度。
其中，所述预设的多个电压失控条件包括任意一个电池单体的实时电压值小于等于电压阈值、任意一个电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度大于幅度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池单体的实时电压值。
其中，所述方法进一步包括：
所述电池管理系统待认定所述电池系统发生热失控后，生成预警信息并通过仪表和/或灯光提示。
本发明实施例还提供了一种电池管理系统，其在包括多个电池模组的电池系统中实现，且每一电池模组均包括多个电池单体，包括实时数据采集单元、信息计算单元和热失控判定单元；其中，
所述实时数据采集单元，用于实时采集各电池模组的温度及各电池模组内各电池单体的电压值；
所述信息计算单元，用于根据实时采集的各电池模组的温度，得到各电池模组的温度信息，以及根据实时采集的各电池模组内各电池单体的电压值，得到各电池模组内各电池单体的电压信息；
所述热失控判定单元，用于若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件之一及以上，同时至少有一个电池单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一及以上，则认定所述电池系统发生热失控。
其中，所述各电池模组的温度信息包括各电池模组的实时温度、同一时间上各电池模组的温度分别与其之外的其余电池模组之间的温差以及各电池模组在第一连续时间段内的温升；
所述预设的多个温度失控条件包括任意一个电池模组的实时温度超出预设的最高温度的值大于第一温度阈值、同一时间上任意一个电池模组的温度与其之外的其余电池模组之间所形成的温差中至少有一个大于第二温度阈值、任意一个电池模组在第一连续时间段内的温升大于等于第三温度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池模组的实时温度。
其中，所述各电池模组内各电池单体的电压信息包括各电池单体的实时电压值和各电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度；
所述预设的多个电压失控条件包括任意一个电池单体的实时电压值小于等于电压阈值、任意一个电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度大于幅度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池单体的实时电压值。
其中，还包括：预警单元；
所述预警单元，用于待认定所述电池系统发生热失控后，生成预警信息并通过仪表和/或灯光提示。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明的电池管理系统通过结合电池模组的温度信息与电池单体的电压信息，对比温度失控条件及电压失控条件来预判电池系统的热失控，从而实现对电池出现热失控的及时检测，起到提前预警的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的一种电池热失控的检测方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种电池管理系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种电池热失控的检测方法，其在包括多个电池模组的电池系统中实现，且每一电池模组均包括多个电池单体，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、电池管理系统实时采集各电池模组的温度及各电池模组内各电池单体的电压值；
步骤S2、所述电池管理系统根据实时采集的各电池模组的温度，得到各电池模组的温度信息，以及根据实时采集的各电池模组内各电池单体的电压值，得到各电池模组内各电池单体的电压信息；
步骤S3、所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件之一及以上，同时至少有一个电池单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一及以上，则认定所述电池系统发生热失控。
具体过程为，在步骤S1中、电池管理系统通过温度传感器实时采集各电池模组的温度以及通过电压互感器实时采集各电池模组内各电池单体的电压值。
在步骤S2中、电池管理系统所得到的各电池模组的温度信息包括各电池模组的实时温度、同一时间上各电池模组的温度分别与其之外的其余电池模组之间的温差以及各电池模组在第一连续时间段内(如5秒)的温升。电池管理系统所得到的各电池模组内各电池单体的电压信息包括各电池单体的实时电压值和各电池单体在第二连续时间段内(如10秒)的电压下降幅度。
可以理解的是，各电池模组的温升可以在各自电池模组的实时温度曲线上以第一连续时间段内(如5秒)为基本单位截取并求所截曲线的起始端和终止端之间的温度差值来获得。各电池单体的电压下降幅度可以在各自电池单体的实时电压值曲线上以第二连续时间段内(如10秒)为基本单位截取并求所截曲线的斜率来获得。
在步骤S3中、预设的多个温度失控条件包括但不限于任意一个电池模组的实时温度超出预设的最高温度的值大于第一温度阈值(如10℃)、同一时间上任意一个电池模组的温度与其之外的其余电池模组之间所形成的温差中至少有一个大于第二温度阈值(如10℃)、任意一个电池模组在第一连续时间段内(如5秒)的温升大于等于第三温度阈值(如2℃)以及任一时间上无法读取到所有电池模组的实时温度(包含温度采样无效，断线故障、通信故障等)。
预设的多个电压失控条件包括但不限于任意一个电池单体的实时电压值小于等于电压阈值(如2V)、任意一个电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度大于幅度阈值(如25％)以及任一时间上无法读取到所有电池单体的实时电压值(包含电压采样无效，断线故障、通信故障等)。
在一个实施例中，温度失控条件包括以下条件：
A：5S内温升≥2℃(5S内任意温度超过2℃)；
C：温差(超过全工况使用最大温差10℃)；
D：最高温度(超过最高使用温度10℃)
G：温度采样故障(包含温度采样无效，断线故障等)。
电压失控条件包括以下条件：
B：单体电压≤2V；
E：单体电压下降幅度>25％(10S内)
F：电压采样故障(包含电压采样无效，断线故障等)
以组合条件有三个为例说明，如下表1所示：
表1
Figure BDA0002387454870000051
Figure BDA0002387454870000061
本发明实施例中，所述方法进一步包括：电池管理系统待认定电池系统发生热失控后，生成预警信息并通过仪表和/或灯光提示，通知人员离开，保护人员安全，还能同时通过远程监控模块将故障信息上传后台，储存数据。
应当说明的是，在整车休眠后，电池管理系统延时进入休眠状态，特别是在充电后休眠进行定期巡检，一旦检测到有热失控故障是不进入休眠状态，同时将数据上传后台。
如图2所示，为本发明实施例中，提供的一种电池管理系统，其在包括多个电池模组的电池系统中实现，且每一电池模组均包括多个电池单体，包括实时数据采集单元110、信息计算单元120和热失控判定单元130；其中，
所述实时数据采集单元110，用于实时采集各电池模组的温度及各电池模组内各电池单体的电压值；
所述信息计算单元120，用于根据实时采集的各电池模组的温度，得到各电池模组的温度信息，以及根据实时采集的各电池模组内各电池单体的电压值，得到各电池模组内各电池单体的电压信息；
所述热失控判定单元130，用于若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件之一及以上，同时至少有一个电池单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一及以上，则认定所述电池系统发生热失控。
其中，所述各电池模组的温度信息包括各电池模组的实时温度、同一时间上各电池模组的温度分别与其之外的其余电池模组之间的温差以及各电池模组在第一连续时间段内的温升；
所述预设的多个温度失控条件包括任意一个电池模组的实时温度超出预设的最高温度的值大于第一温度阈值、同一时间上任意一个电池模组的温度与其之外的其余电池模组之间所形成的温差中至少有一个大于第二温度阈值、任意一个电池模组在第一连续时间段内的温升大于等于第三温度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池模组的实时温度。
其中，所述各电池模组内各电池单体的电压信息包括各电池单体的实时电压值和各电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度；
所述预设的多个电压失控条件包括任意一个电池单体的实时电压值小于等于电压阈值、任意一个电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度大于幅度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池单体的实时电压值。
其中，还包括：预警单元140；
所述预警单元140，用于待认定所述电池系统发生热失控后，生成预警信息并通过仪表和/或灯光提示。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明的电池管理系统通过结合电池模组的温度信息与电池单体的电压信息，对比温度失控条件及电压失控条件来预判电池系统的热失控，从而实现对电池出现热失控的及时检测，起到提前预警的目的。
值得注意的是，上述装置实施例中，所包括的各个系统单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电池热失控的检测方法，其在包括多个电池模组的电池系统中实现，且每一电池模组均包括多个电池单体，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
电池管理系统实时采集各电池模组的温度及各电池模组内各电池单体的电压值；
所述电池管理系统根据实时采集的各电池模组的温度，得到各电池模组的温度信息，以及根据实时采集的各电池模组内各电池单体的电压值，得到各电池模组内各电池单体的电压信息；
所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件之一及以上，同时至少有一个电池单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一及以上，则认定所述电池系统发生热失控。
2.如权利要求1所述的电池热失控的检测方法，其特征在于，所述各电池模组的温度信息包括各电池模组的实时温度、同一时间上各电池模组的温度分别与其之外的其余电池模组之间的温差以及各电池模组在第一连续时间段内的温升。
3.如权利要求2所述的电池热失控的检测方法，其特征在于，所述预设的多个温度失控条件包括任意一个电池模组的实时温度超出预设的最高温度的值大于第一温度阈值、同一时间上任意一个电池模组的温度与其之外的其余电池模组之间所形成的温差中至少有一个大于第二温度阈值、任意一个电池模组在第一连续时间段内的温升大于等于第三温度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池模组的实时温度。
4.如权利要求1所述的电池热失控的检测方法，其特征在于，所述各电池模组内各电池单体的电压信息包括各电池单体的实时电压值和各电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度。
5.如权利要求4所述的电池热失控的检测方法，其特征在于，所述预设的多个电压失控条件包括任意一个电池单体的实时电压值小于等于电压阈值、任意一个电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度大于幅度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池单体的实时电压值。
6.如权利要求1所述的电池热失控的检测方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
所述电池管理系统待认定所述电池系统发生热失控后，生成预警信息并通过仪表和/或灯光提示。
7.一种电池管理系统，其在包括多个电池模组的电池系统中实现，且每一电池模组均包括多个电池单体，其特征在于，包括实时数据采集单元、信息计算单元和热失控判定单元；其中，
所述实时数据采集单元，用于实时采集各电池模组的温度及各电池模组内各电池单体的电压值；
所述信息计算单元，用于根据实时采集的各电池模组的温度，得到各电池模组的温度信息，以及根据实时采集的各电池模组内各电池单体的电压值，得到各电池模组内各电池单体的电压信息；
所述热失控判定单元，用于若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件之一及以上，同时至少有一个电池单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一及以上，则认定所述电池系统发生热失控。
8.如权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述各电池模组的温度信息包括各电池模组的实时温度、同一时间上各电池模组的温度分别与其之外的其余电池模组之间的温差以及各电池模组在第一连续时间段内的温升；
所述预设的多个温度失控条件包括任意一个电池模组的实时温度超出预设的最高温度的值大于第一温度阈值、同一时间上任意一个电池模组的温度与其之外的其余电池模组之间所形成的温差中至少有一个大于第二温度阈值、任意一个电池模组在第一连续时间段内的温升大于等于第三温度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池模组的实时温度。
9.如权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述各电池模组内各电池单体的电压信息包括各电池单体的实时电压值和各电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度；
所述预设的多个电压失控条件包括任意一个电池单体的实时电压值小于等于电压阈值、任意一个电池单体在第二连续时间段内的电压下降幅度大于幅度阈值以及任一时间上无法读取到所有电池单体的实时电压值。
10.如权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：预警单元；
所述预警单元，用于待认定所述电池系统发生热失控后，生成预警信息并通过仪表和/或灯光提示。
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