CN113580940A - 整车电池热失控控制系统、方法及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整车电池热失控控制系统、方法及电动汽车。其中，系统包括检测模块用于获取电池组的状态信息；电池管理模块用于当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据所述状态信息进行热失控判断，若判断所述电池组热失控，则发送控制信号至整车控制模块；整车控制模块用于根据所述控制信号终止停机或休眠状态，并发送冷却控制信号至冷却控制模块；冷却控制模块根据所述冷却控制信号对所述电池组进行冷却处理。本发明实施例提供的技术方案，实现了电动汽车停机或休眠时，对电池组状态信息的检测以及电池组热失控时温度的控制。

Description

整车电池热失控控制系统、方法及电动汽车

技术领域

本发明实施例涉及电池技术，尤其涉及一种整车电池热失控控制系统、方法及电动汽车。

背景技术

随着人们对新能源的认知，电动汽车目前处于高速发展阶段，电池作为电动汽车的主要部件，其安全性也被人们日益关注。

电池安全事故主要体现在电池热失控发生自燃、爆炸等问题，电动汽车通常配备电池检测系统，检测电池在行车状态时的安全。但在电池热失控而发生的自燃事故的预警还存在不足，易造成大众对新能源汽车安全性产生质疑，从而一定程度限制新能源汽车发展。

发明内容

本发明提供一种整车电池热失控控制系统、方法及电动汽车，实现电动汽车停机或休眠时，对电池组状态信息的检测以及电池组热失控时温度的控制。

第一方面，本发明实施例提供了一种整车电池热失控控制系统,包括，检测模块，用于获取电池组的状态信息；

电池管理模块，与所述检测模块电连接，并且用于当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据所述状态信息进行热失控判断，若判断所述电池组热失控，则输出控制信号；

整车控制模块，与所述电池管理模块电连接，并且用于根据所述控制信号终止停机或休眠状态，并输出冷却控制信号；

冷却控制模块，与所述整车控制模块电连接，并且用于根据所述冷却控制信号对所述电池组进行冷却处理。

可选的，所述整车电池热失控控制系统还包括启动模块，与所述电池管理模块电连接；

所述启动模块用于当整车停机或休眠时根据预设频率发送启动信号；

所述电池管理模块还用于根据所述启动信号进行启动。

可选的，所述状态信息包括整车电池组的温度值、气压值和电压幅值的压降。

可选的，所述电池管理模块包括：

判断单元，与所述检测模块电连接，所述判断单元用于将所述温度值、所述电压幅值的压降和所述气压值中的一项与预设热失控温度值、预设热失控压降值和预设热失控气压值中的对应一项进行比较，若所述温度值、所述电压幅值的压降和所述气压值中的一项超出所述预设热失控温度值、所述预设热失控压降值和所述预设热失控气压值中的对应一项，则生成温升控制信号；

温升单元，与所述判断单元电连接，并且用于根据所述温升控制信号，利用所述温度值计算电池温度温升速率，并将所述电池温度温升速率与预设温升速率进行比较，若所述温升速率大于或等于所述预设温升速率则输出所述控制信号。

可选的，所述整车电池热失控控制系统还包括电源模块，所述电源模块分别与所述检测模块和所述电池管理模块电连接，所述电源模块用于整车停机或休眠时提供电源。

可选的，所述整车电池热失控控制系统还包括：

显示模块，与所述整车控制模块电连接，所述显示模块用于在所述电池组热失控时，显示整车报警信息。

可选的，所述整车电池热失控控制系统还包括车身控制模块，与所述整车控制模块电连接，所述车身控制模块还用于所述电池组热失控时，用于整车报警以及将整车解锁。

第二方面，本发明实施例提供了一种整车电池热失控控制方法，由本发明实施例任一所述的整车电池热失控控制系统执行，所述方法包括：

检测模块获取电池组的状态信息；

电池管理模块当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据所述状态信息进行热失控判断，若判断所述电池组热失控，则输出控制信号；

整车控制模块根据所述控制信号终止停机或休眠状态，并输出冷却控制信号；

冷却控制模块根据所述冷却控制信号对所述电池组进行冷却处理。

可选的，所述电池管理模块包括判断单元和温升单元；

电池管理模块当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据所述状态信息进行热失控判断，若判断所述电池组热失控，则输出控制信号包括：

所述判断单元将所述温度值、所述电压幅值的压降和所述气压值中的一项与预设热失控温度值、预设热失控压降值和预设热失控气压值中的对应一项进行比较，若所述温度值、所述电压幅值的压降和所述气压值中的一项超出所述预设热失控温度值、所述预设热失控压降值和所述预设热失控气压值中的对应一项，则生成温升控制信号；

所述温升单元根据所述温升控制信号，利用所述温度值计算电池温度温升速率，并将所述电池温度温升速率与预设温升速率进行比较，若所述温升速率大于或等于所述预设温升速率则输出所述控制信号。

第三方面，本发明实施例提供一种电动汽车，包括本发明实施例任一所述的整车电池热失控控制系统。

本发明实施例提供的技术方案，通过检测模块检测待检测电池组的状态信息，电池管理模块在整车停机或休眠时，根据一定的预设频率被唤醒启动，接收检测的状态信息并将该状态信息和预设的热失控安全标准进行比较判断，若判断处于热失控安全标准内，则电池管理模块继续休眠或停机等待下一次数据接收。若判断该状态信息超出预设的热失控安全标准，则生成控制信号。该控制信号可以唤醒启动整车控制模块，整车控制模块发送冷却控制信号至冷却控制模块，冷却控制模块对电池组进行冷却处理。其中利用预设频率启动电池管理模块可以避免电池管理模块长时间工作带来的损耗，也可以节约整车对电池管理模块的供电量，并且实现停机或休眠状态可以监测电池组状态并给予响应控制，确保整车内部乘客及外部行人安全。并且实现通过冷却控制模块对电池组进行降温，进一步地，一定程度上避免了电池因热失控导致温度过高而产生燃烧等问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种整车电池热失控控制系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的又一种整车电池热失控控制系统的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的又一种整车电池热失控控制系统的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的又一种整车电池热失控控制系统的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的一种整车电池热失控控制方法的流程示意图。

图6为本发明实施例提供的又一种整车电池热失控控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种整车电池热失控控制系统，图1为本发明实施例提供的一种整车电池热失控控制系统的结构示意图，参见图1，整车电池热失控控制系统包括检测模块110、电池管理模块120、整车控制模块130和冷却控制模块140。

检测模块110用于获取电池组的状态信息。

电池管理模块120与检测模块110电连接，并且用于当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据状态信息进行热失控判断，若判断电池组热失控，则输出控制信号。

整车控制模块130与电池管理模块120电连接，并且用于根据控制信号终止停机或休眠状态，并输出冷却控制信号。

冷却控制模块140与整车控制模块130电连接，并且用于根据冷却控制信号对电池组进行冷却处理。

具体的，检测模块110是利用将传感器等检测器件放置在待检测电池组表面或内部，对待检测电池组进行实时的状态信息检测，或者通过一定频率间隔的方式对待检测电池组进行状态信息检测。电池管理模块120在正常行驶状态过程中，处于持续工作状态。电池管理模块120在整车停机或休眠时，则可以根据一定的预设频率被唤醒，进行检测数据接收和判断等操作。示例性的，电池管理模块120可以采用电池管理系统(BATTERYMANAGEMENT SYSTEM，BMS)。整车控制模块130在正常行驶状态过程中，处于持续工作状态。整车控制模块130在整车停机或休眠时，则可以根据电池管理模块120发送的控制信号被唤醒工作，示例性的，整车控制模块130可以采用整车控制器。整车电池热失控控制系统工作过程为：检测模块110检测待检测电池组的状态信息，电池管理系统在整车停机或休眠时，根据一定的预设频率被唤醒启动，接收检测的状态信息并将该状态信息和预设的热失控安全标准进行比较判断，若判断处于热失控安全标准内，则电池管理系统继续休眠或停机等待下一次数据接收。若判断该状态信息超出预设的热失控安全标准，则生成控制信号。该控制信号可以唤醒启动整车控制模块130，发送冷却控制信号至冷却控制模块140，冷却控制模块140对电池组进行冷却处理。示例性的，冷却控制模块140可以采用空调设备，对电池进行降温处理，此时持续检测电池组的状态信息，电池管理系统根据冷却过程的状态信息判断是否恢复至热失控安全标准，进一步的保证电池在冷却过程处于安全状态。

本发明实施例提供的技术方案，通过检测模块检测待检测电池组的状态信息，电池管理模块在整车停机或休眠时，根据一定的预设频率被唤醒启动，接收检测的状态信息并将该状态信息和预设的热失控安全标准进行比较判断，若判断处于热失控安全标准内，则电池管理模块继续休眠或停机等待下一次数据接收。若判断该状态信息超出预设的热失控安全标准，则生成控制信号。该控制信号可以唤醒启动整车控制模块，整车控制模块发送冷却控制信号至冷却控制模块，冷却控制模块对电池组进行冷却处理。其中利用预设频率启动电池管理模块可以避免电池管理模块长时间工作带来的损耗，也可以节约整车对电池管理模块的供电量，并且实现停机或休眠状态可以监测电池组状态并给予响应控制，确保整车内部乘客及外部行人安全。并且实现通过冷却控制模块对电池组进行降温，进一步地，一定程度上避免了电池因热失控导致温度过高而产生燃烧等问题。

图2为本发明实施例提供的又一种整车电池热失控控制系统的结构示意图，参见图2，整车电池热失控控制系统还包括启动模块210。启动模块210与电池管理模块120电连接，用于当整车停机或休眠时根据预设频率发送启动信号。

电池管理模块120还用于根据启动信号进行启动。

具体的，启动模块210可以通过设置预设频率参数生成启动信号，其中频率参数可以根据电动汽车使用环境进行设置，例如在天气炎热的夏季和充电过程等易发生热失控的环境，则设置频率间隔较小，从而提高电池管理模块120的判断次数。在电动汽车使用较温和的环境可以增大频率间隔。启动模块210将启动信号发送至电池管理模块120。电池管理模块120根据启动信号按频次进行唤醒启动。可选的，也可以采用电池管理模块120内部启动单元，根据预设频率进行自唤醒。利用频率启动可以避免电池管理模块120长时间工作带来的损耗，也可以节约整车对电池管理模块的供电量，并且实现电动汽车停机或休眠时，对电池组的状态判断。

可选的，状态信息包括整车电池组的温度值、气压值和电压幅值的压降。

具体的，检测模块可以检测电池组表面或内部的温度值、气压值和电压幅值的压降等信息。当电池组发生热失控时会表现出热量累计，并且电池的电压也会有较大的降幅。另外电池燃烧或电池温度快速上升过程也会在电池包内部产生大量气体，从而电池包的气压量产生较大的变化。因此可以利用多层次多角度的检测信息，在某一项达到热失控安全标准即可做出保护响应。

基于上述实施例，图3为本发明实施例提供的又一种整车电池热失控控制系统的结构示意图，参见图3，电池管理模块120包括判断单元310和温升单元320。

判断单元310与检测模块110电连接，判断单元310用于将温度值、电压幅值的压降和所述气压值中的一项与预设热失控温度值、预设热失控压降值和预设热失控气压值中的对应一项进行比较，若温度值、电压幅值的压降和气压值中的一项超出预设热失控温度值、预设热失控压降值和预设热失控气压值中的对应一项，则生成温升控制信号。

温升单元320与判断单元310连接，并且用于根据温升控制信号，利用温度值计算电池温度温升速率，并将电池温度温升速率与预设温升速率进行比较，若温升速率大于或等于预设温升速率则输出控制信号。

具体的，预设热失控温度值指温度安全阈值，示例性的，本实施例中预设热失控温度值为60℃。预设热失控压降值指电池预设时间内的电池电压降幅的安全阈值，例如预设时间为1秒，电压幅值由80％降至30％，电压的降幅为50％。示例性的，本实施例中预设热失控压降值为25％。预设热失控气压值指气压安全阈值。电池管理模块的工作过程为，判断单元310接收状态信息后，对状态信息中的温度值、气压值和电压幅值的压降分别同时进行比较判断，例如温度值超过预设热失控温度值60℃时，判断单元310则生成温升控制信号；或，电压幅值的压降超过预设热失控压降值25％，判断单元310则生成温升控制信号；或，气压值超出与安全气压阈值，判断单元310则生成温升控制信号。也就是说，判断温度值、气压值和电压幅值的压降中任一超过对应的安全阈值，则生成温升信号。温升单元320则根据检测信息中的温度值计算一定时间内的温升速度，示例性的，可以计算连续3秒或以上的温升速度，若温升速度大于或等于1℃每秒，则判断产生热失控。由于产生热失控时，电池组表现会表现出较大的温度温升，如果仅是根据电池组的状态信息进行判断比较，容易发生误判断问题，因此通过温升单元320计算温升速率，利用温升速率进行判断，可以进一步提高热失控判断的准确性。

图4为本发明实施例提供的又一种整车电池热失控控制系统的结构示意图，参见图4，整车电池热失控控制系统还包括电源模块410，电源模块410分别与检测模块110和电池管理模块120电连接，电源模块410用于整车停机或休眠时提供电源。

示例性的，电源模块410可以采用12V电源，在整车停机或休眠时，通过电源模块410向检测模块和电池管理模块提供工作电源。在整车正常行驶时，可以通过整车向电源模块410充电，保证停机时电源模块410供电正常。

继续参见图4，整车电池热失控控制系统还包括显示模块420，与整车控制模块130电连接；显示模块420用于电池管理模块120判断电池组热失控时，显示整车报警信息。

具体的，显示模块420可以采用电动汽车的中控显示，当电池组热失控时可以由显示器进行显示报警信息，提醒人员撤离，保证乘客安全。当冷却控制模块140对电池组进行冷却处理后，电池的温度、温升速率及压降值均在安全阈值以内，则可以通过显示模块420提醒电池安全。

继续参见图4，整车电池热失控控制系统还包括车身控制模块430，车身控制模块430与整车控制模块130连接，车身控制模块430还用于电池管理模块120判断电池组热失控时，用于整车报警以及将整车解锁。

具体的，当电池组热失控时，车身控制模块430控制整车车身报警。示例性的，可以通过鸣笛方式提醒人员撤离。车辆大灯闪烁并且在报警的同时，整车为解锁模式，避免车上人员被困，提高安全性能。

图5为本发明实施例提供的一种整车电池热失控控制方法的流程示意图，参见图5，在整车停车或休眠状态下，可以通过12V的电源模块提供检测模块的工作电源。通过温度、气压和或电压传感器检测待检测电池组的状态信息，其中，状态信息包括温度值、气压值和电压幅值的压降。电池管理系统在整车停机或休眠时，根据一定的预设频率被唤醒启动，电池管理系统接收状态信息后，对状态信息中的温度值、气压值和电压幅值的压降分别同时进行比较判断(在行车状态电池管理系统可以持续进行比较判断)，温度值超过预设热失控温度值60℃，或，电压幅值的压降超过预设热失控压降值25％，或，气压值超出与安全气压阈值，则根据检测信息中的温度值计算一定时间内的温升速度，示例性的，可以计算连续3秒或以上的温升速度，若温升速度大于或等于1℃每秒，则判断产生热失控。电池管理系统发送控制信号唤醒整车控制器，整车控制器生成冷却控制信号打开空调控制器，利用最大冷却功率对电池组进行冷却。冷却过程继续检测电池组的状态信息，如果电池组温度下降至60℃以下，并且无温升速率及电压压降，则电池为安全状态，保护了乘客及行人安全。在电池冷却同时，整车控制器控制显示模块进行大屏显示报警，利用车身控制器控制整车车身报警，例如鸣笛、大灯和转向灯双闪等方式。并且整车解锁避免乘客被困车内，从而提醒车内人员及外部人员远离车辆。

本发明实施例提供了一种整车电池热失控控制方法，图6为本发明实施例提供的一种整车电池热失控控制方法的流程示意图，参见图6，由本发明实施例任一的整车电池热失控控制系统执行，该系统可采用硬件和/或软件的方式来实现。该方法具体包括如下步骤：

S110、检测模块获取电池组的状态信息；

其中，状态信息可以包括整车电池组的温度值、气压值和电压幅值的压降。检测模块可以利用传感器等检测器件放置在待检测电池组表面或内部，对待检测电池组进行实时的状态信息检测，或者通过一定频率间隔的方式对待检测电池组进行状态信息检测。

S120、电池管理模块当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据状态信息进行热失控判断，若判断电池组热失控，则输出控制信号；

具体的，电池管理系统在正常行驶状态过程中，处于持续工作状态。电池管理系统在整车停机或休眠时，根据一定的预设频率被唤醒启动，接收检测的状态信息并将该状态信息和预设的热失控安全标准进行比较判断，若判断处于热失控安全标准内，则电池管理系统继续休眠或停机等待下一次数据接收。若判断该状态信息超出预设的热失控安全标准，则生成控制信号。

S130、整车控制模块根据控制信号终止停机或休眠状态，并输出冷却控制信号；

具体的，整车控制模块在整车停机或休眠时可以根据控制信号唤醒启动。

S140、冷却控制模块根据冷却控制信号对电池组进行冷却处理。

具体的，冷却控制模块可以采用空调设备，对电池进行降温处理，此时持续检测电池组的状态信息，电池管理系统根据冷却过程的状态信息判断是否恢复至热失控安全标准，进一步的保证电池在冷却过程处于安全状态。

可选的，电池管理模块包括判断单元和温升单元；

电池管理模块当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据状态信息进行热失控判断，若判断电池组热失控，则输出控制信号包括：

判断单元将所述温度值、电压幅值的压降和气压值中的一项与预设热失控温度值、预设热失控压降值和预设热失控气压值中的对应一项进行比较，若温度值、电压幅值的压降和气压值中的一项超出预设热失控温度值、预设热失控压降值和预设热失控气压值中的对应一项，则生成温升控制信号；

温升单元根据温升控制信号，利用温度值计算电池温度温升速率，并将电池温度温升速率与预设温升速率进行比较，若温升速率大于或等于预设温升速率则输出控制信号。

本发明实施例提供的整车热失控控制方法与本发明任意实施例提供的整车热失控控制系统属于相同的发明构思，具有相应的有益效果，未在本实施例详尽的技术细节详见本发明任意实施例提供的整车热失控控制系统。

本发明实施例还提供一种电动汽车，包括本发明实施例任一的整车电池热失控控制系统。具体的，电动车包括以电池提供主要动力或次要动力的电动驱动车辆，因其包括本发明实施例任一实施例提供的整车电池热失控控制系统，因而也具有相同的有益效果，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种整车电池热失控控制系统，其特征在于，包括，

检测模块，用于获取电池组的状态信息；

电池管理模块，与所述检测模块电连接，并且用于当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据所述状态信息进行热失控判断，若判断所述电池组热失控，则输出控制信号；

整车控制模块，与所述电池管理模块电连接，并且用于根据所述控制信号终止停机或休眠状态，并输出冷却控制信号；

冷却控制模块，与所述整车控制模块电连接，并且用于根据所述冷却控制信号对所述电池组进行冷却处理。

2.根据权利要求1所述的整车电池热失控控制系统，其特征在于，还包括启动模块，与所述电池管理模块电连接；

所述启动模块用于当整车停机或休眠时根据预设频率发送启动信号；

所述电池管理模块还用于根据所述启动信号进行启动。

3.根据权利要求1所述的整车电池热失控控制系统，其特征在于，所述状态信息包括整车电池组的温度值、气压值和所述电压幅值的压降。

4.根据权利要求3所述的整车电池热失控控制系统，其特征在于，所述电池管理模块包括：

判断单元，与所述检测模块电连接，所述判断单元用于将所述温度值、所述电压幅值的压降和所述气压值中的一项与预设热失控温度值、预设热失控压降值和预设热失控气压值中的对应一项进行比较，若所述温度值、所述电压幅值的压降和所述气压值中的一项超出所述预设热失控温度值、所述预设热失控压降值和所述预设热失控气压值中的对应一项，则生成温升控制信号；

温升单元，与所述判断单元电连接，并且用于根据所述温升控制信号，利用所述温度值计算电池温度温升速率，并将所述电池温度温升速率与预设温升速率进行比较，若所述温升速率大于或等于所述预设温升速率则输出所述控制信号。

5.根据权利要求1所述的整车电池热失控控制系统，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述检测模块和所述电池管理模块电连接，所述电源模块用于整车停机或休眠时提供电源。

6.根据权利要求1所述的整车电池热失控控制系统，其特征在于，还包括显示模块，与所述整车控制模块电连接，所述显示模块用于在所述电池组热失控时，显示整车报警信息。

7.根据权利要求1所述的整车电池热失控控制系统，其特征在于，还包括车身控制模块，与所述整车控制模块电连接，所述车身控制模块还用于所述电池组热失控时，用于整车报警以及将整车解锁。

8.一种整车电池热失控控制方法，其特征在于，由权利要求1-7任一所述的整车电池热失控控制系统执行，包括：

检测模块获取电池组的状态信息；

电池管理模块当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据所述状态信息进行热失控判断，若判断所述电池组热失控，则输出控制信号；

整车控制模块根据所述控制信号终止停机或休眠状态，并输出冷却控制信号；

冷却控制模块根据所述冷却控制信号对所述电池组进行冷却处理。

9.根据权利要求8所述的整车电池热失控控制方法，其特征在于，

所述电池管理模块包括判断单元和温升单元；

电池管理模块当整车停机或休眠时根据预设频率终止停机或休眠状态，并根据所述状态信息进行热失控判断，若判断所述电池组热失控，则输出控制信号包括：

所述判断单元将所述温度值、所述电压幅值的压降和所述气压值中的一项与预设热失控温度值、预设热失控压降值和预设热失控气压值中的对应一项进行比较，若所述温度值、所述电压幅值的压降和所述气压值中的一项超出所述预设热失控温度值、所述预设热失控压降值和所述预设热失控气压值中的对应一项，则生成温升控制信号；

所述温升单元根据所述温升控制信号，利用所述温度值计算电池温度温升速率，并将所述电池温度温升速率与预设温升速率进行比较，若所述温升速率大于或等于所述预设温升速率则输出所述控制信号。

10.一种电动汽车，包括权利要求1-7任一所述的整车电池热失控控制系统。

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