CN114537217A - 用于检测电动车辆的电池的热失控的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测电动车辆的电池的热失控的装置和方法。装置包括通过高压HV线串联连接的多个电池单元以及包括多个电池单元的电池模块。多个主感测线电连接至多个电池单元之间的HV线,以测量各个电池单元的电压。多个辅助感测线分别连接至作为电池模块的输入线的HV线和作为电池模块的输出线的HV线,以测量电池模块的电压。

Description

用于检测电动车辆的电池的热失控的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年11月24日提出的韩国专利申请No.10-2020-0158502的优先权和权益,其全部内容通过引用合并于本文。
技术领域
本发明涉及一种用于检测电动车辆的电池的热失控的装置和方法,更具体地,涉及这样一种用于检测电动车辆的电池的热失控的装置和方法,其可以快速检测电动车辆中设置的电池的热失控,以将热失控通知乘员。
背景技术
电动车辆是利用电池驱动的发动机的车辆,该发动机利用从电池输出的电能运行。由于这样的电动车辆利用多个能够充电和放电的二次电池形成为单个电池组的电池作为主要电源,因此其具有无排放且最小噪声的优点。另外,作为利用内燃发动机的车辆和电动车辆之间的中间车辆,混合动力车辆是利用两种或更多种动力源(例如,内燃发动机和电池驱动的发动机两者)的车辆。
在如上所述的利用电能的车辆中,由于电池的性能直接影响车辆的性能,因此需要电池管理系统以通过测量每个电池单元的电压以及所有电池的电流和电压来有效地管理每个电池单元的充电和放电,并通过确定每个电池单元是否退化来确保电池单元的最佳性能。近年来,锂离子电池在这种电动车辆中的使用在增加。锂离子电池是一种可充电电池,并且具有多层结构,该多层结构包括:通过各种混合氧化物或橄榄石活化的正极,通过特定碳活化的负极以及浸入在有机电解质中的隔膜。
在其正常的工作状态下,在充电期间电能转换并存储为化学能,并且在放电期间所存储的化学能转换为电能。具体地,在充电期间,正极中的锂被电离以逐层向负极移动。在放电期间,离子移动到正极以恢复为它们的原始化合物。在这种锂离子电池中,在过电压、过电流或过热的极端情况下,可能会发生称为自发热的状态。由于自发热,锂离子电池可能会进入热失控状态。自发热是指由于电池单元内部的电化学结构而导致电池单元内部温度上升的状态。
当电池模块内部发生热失控时,可能会导致非常极端和严重的损坏。当发生热失控时,可能会产生最少量的氧气,并且内部温度可能会上升至800摄氏度以上。当发生这种情况时,可能会在车辆内部发生火灾,可能会产生过多的气体,或者可能会损坏容纳锂离子电池单元的壳体。具体地,当发生火灾时,可能会对车辆中的驾驶员造成非常严重的损害。
公开于本部分的上述信息仅仅用于加深对本发明背景的理解,因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供了一种用于检测电动车辆的电池的热失控的装置,其可以检测电动车辆的电池的热失控并警告车辆的乘员其危险。
本发明的示例性实施方案提供了一种检测电动车辆的电池的热失控的装置,其包括:多个电池单元、电池模块、多个主感测线和多个辅助感测线,所述多个电池单元通过高压(high voltage,HV)线串联连接;所述电池模块包括多个电池单元;所述多个主感测线电连接至多个电池单元之间的HV线,以测量各个电池单元的电压;所述多个辅助感测线分别连接至作为电池模块的输入线的HV线和作为电池模块的输出线的HV线,以测量电池模块的电压。
可以通过将由主感测线检测到的各个电池单元的电压相加来检测所有电池单元的电压;可以检测由辅助感测线检测到的电池模块的电压;并且可以进一步包括控制器,所述控制器配置为比较所有电池单元的电压与电池模块的电压,以确定电池单元是否异常。
控制器可以配置为:当所有电池单元的电压与电池模块的电压相同时,确定出电池模块的所有电池单元正常工作。控制器可以配置为:当所有电池单元的电压与电池模块的电压不同时,通过将由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压进行比较来确定电池单元是否异常。
控制器可以配置为:当由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相同时,确定出在主感测线中发生异常。控制器可以配置为:当由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相差预定电压以上时,确定出在电池单元中发生异常情况。
一种检测电动车辆的电池的热失控的装置可以进一步包括:警告部件,其配置为向乘员提供主感测线中的异常或电池单元中的异常的通知。
本发明的另一个实施方案提供了一种检测电动车辆的电池的热失控的方法,其中,所述电动车辆包括电池模块,所述电池模块具有通过高压(HV)线串联连接的多个电池单元,所述方法包括:通过电连接至HV线的多个主感测线来检测各个电池单元的电压;通过将各个电池单元的电压相加来检测所有电池单元的电压;通过电连接至HV线的多个辅助感测线来检测电池模块的电压;通过比较所有电池单元的电压与电池模块的电压来确定电池单元的异常和主感测线的异常。
检测电动车辆的电池的热失控的方法可以进一步包括:当所有电池单元的电压与电池模块的电压相同时,确定出电池单元和主感测线正常工作。检测电动车辆的电池的热失控的方法可以进一步包括:响应于确定出所有电池单元的电压与电池模块的电压不同,将由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压进行比较。
检测电动车辆的电池的热失控的方法可以进一步包括:响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相同,确定出在主感测线中发生异常。检测电动车辆的电池的热失控的方法可以进一步包括:响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相差预定电压以上,确定出在电池单元中发生异常情况。检测电动车辆的电池的热失控的方法可以进一步包括向乘员通知主感测线中的异常或电池单元中的异常。
本发明的另一示例性实施方案提供了一种检测电动车辆的电池的热失控的装置,该装置包括:多个主感测线、多个辅助感测线、电池管理系统以及控制器,所述多个主感测线电连接至多个电池单元之间的高压(HV)线,以测量串联连接的多个电池单元的电压;所述多个辅助感测线分别连接至作为电池模块的输入线的HV线和作为电池模块的输出线的HV线,以测量电池模块的电压;所述电池管理系统配置为由主感测线检测各个电池单元的电压,并由辅助感测线检测电池模块的电压;所述控制器配置为通过各个电池单元的电压和电池模块的电压来确定主感测线是否异常,其中,控制器可以配置为执行一系列指令,所述指令包括:通过将各个电池单元的电压相加来检测所有电池单元的电压,并通过比较所有电池单元的电压与电池模块的电压来确定电池单元的异常和主感测线的异常。
控制器可以配置为当所有电池单元的电压与电池模块的电压相同时,确定出电池单元和主感测线正常工作。控制器可以进一步配置为:当所有电池单元的电压与电池模块的电压不同时,将由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压进行比较。
响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相同,控制器可以配置为确定出在主感测线中发生异常。响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相差预定电压以上,控制器可以配置为确定出在电池单元中发生异常情况。
根据如上所述基于本发明示例性实施方案的检测电动车辆的电池的热失控的装置和方法,可以通过将由主感测线检测到的所有电池单元的电压与由辅助感测线检测到的电池模块的电压进行比较来检测电池单元的异常情况(例如,热失控)和主感测线的异常情况。另外,由于不需要包括用于检测热失控的单独的温度传感器,因此可以降低车辆的制造成本。
附图说明
这些附图仅在描述本发明的示例性实施方案时供参考,因此,本发明的技术构思不应限于附图。
图1示出了根据本发明示例性实施方案的检测电动车辆的电池的热失控的装置的框图。
图2示出了根据本发明示例性实施方案的电动车辆的电池的示意图。
图3示出了根据本发明示例性实施方案的电动车辆的电池的外壳的立体图。
图4示出了根据本发明示例性实施方案的检测电动车辆的电池的热失控的方法的流程图。
图5示出了根据本发明示例性实施方案的电池单元的电压的曲线图。
图6示出了根据本发明示例性实施方案的电池模块的电压的曲线图。
具体实施方式
在下文中将参考示出了本发明的实施方案的附图更全面地描述本发明。如本领域技术人员将认识到的,可以以各种不同的方式修改所描述的实施方案,而全部不脱离本发明的精神或范围。
应当理解,本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆,例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用汽车,包括各种舟艇、船舶的船只,航空器等等,并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。正如本文所提到的,混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆,例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
虽然示例性的实施方案描述为使用多个单元以执行示例性的过程,但是应当理解,示例性的过程也可以由一个或多个模块执行。另外,应理解,术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备,并且具体地编程以执行本文所述的过程。该存储器配置为对模块进行存储,并且处理器具体地配置为执行所述模块以执行以下进一步描述的一个或多个过程。
此外,本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非易失性计算机可读介质,其包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读记录介质还可以分布在网络连接的计算机系统上,使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布方式存储和执行。
本文所使用的术语仅为了描述具体实施方案的目的,并不旨在限制本发明。正如本文所使用的,单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式,除非上下文另有清楚的说明。还将理解的是,当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括了”时,指明了存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件,但是不排除存在或加入一种或更多种其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。正如本文所使用的,术语“和/或”包括一种或更多种相关列举项的任何和所有组合。
除非特别声明或者从上下文显而易见的,本文所使用的术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内,例如在平均值的2个标准差内。“约”可被理解为在指定值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%之内。除非从上下文清楚的,否则本文提供的所有数值通过术语“约”来进行修饰。
为了清楚地描述本发明,省略了与描述无关的部件,并且在整个说明书中相同或相似的组成元件由相同的附图标记表示。另外,由于为了便于描述而任意地示出了附图中所示的每个构造的尺寸和厚度,因此本发明不必限于附图中所示的构造,并且为了清楚地示出几个部分和区域,示出了增大的厚度。
在下文中,将参照附图详细描述根据本发明示例性实施方案的用于检测电动车辆的电池的热失控的装置。
图1示出了根据本发明示例性实施方案的检测电动车辆的电池的热失控的装置的框图。另外,图2示出了根据本发明示例性实施方案的电动车辆的电池的示意图。如图1和图2所示,根据本发明示例性实施方案的配置为检测电动车辆的电池的热失控的装置100可以包括:多个电池单元200、主感测线220、辅助感测线230、电池管理系统300、控制器400和警告部件500。
参考图2,多个电池单元200沿预定方向(例如,左右方向或上下方向)层叠,并且各个电池单元200彼此串联连接。串联连接的多个电池单元200构成电池模块100。多个电池单元200通过高压(high voltage,HV)线210串联连接,并且HV线210可以用母线来实现。
用于测量每个电池单元200的电压的主感测线220设置在多个电池单元200之间。主感测线220可以配置为通过从串联连接多个电池单元200的HV线210分支来测量每个电池单元200的电压。主感测线220的数量比多个电池单元200的数量多一个。主感测线220电连接至电池管理系统300,并且电池管理系统300可以配置为通过由主感测线220传输的电压来确定每个电池单元200的电压。
辅助感测线230从包括多个电池单元200的电池模块100的各个端部(例如,输入线和输出线)分支。辅助感测线230电连接至多个电池管理系统300,并且电池管理系统300可以配置为通过由辅助感测线230传输的电压来确定电池模块100的整体电压。
例如,如图2所示,当电池单元200的数量为6(第一电池单元(#1)至第六电池单元(#6))时,各个电池单元200通过HV线210串联连接。换句话说,HV线210可以包括:作为第一电池单元200的输入线(或电池模块的输入线)的第一HV线211,连接第一电池单元200和第二电池单元200的第二HV线212,连接第二电池单元200和第三电池单元200的第三HV线213,连接第三电池单元200和第四电池单元200的第四HV线214,连接第四电池单元200和第五电池单元200的第五HV线215,连接第五电池单元200和第六电池单元200的第六HV线216以及作为第六电池单元200的输出线的第七HV线217。
具体地,主感测线220可以包括:从第一HV线211分支的第一主感测线221,从第二HV线212分支的第二主感测线222,从第三HV线213分支的第三主感测线223,从第四HV线214分支的第四主感测线224,从第五HV线215分支的第五主感测线225,从第六HV线216分支的第六主感测线226以及从第七HV线217分支的第七主感测线227。另外,辅助感测线230可以包括:从第一HV线211分支的第一辅助感测线231和从第七HV线217分支的第二辅助感测线232。
参考图3,主感测线220通过设置在容纳电池模块100的外壳110中的主连接器240电连接至电池管理系统300。另外,辅助感测线230通过设置在外壳110中的辅助连接器250电连接至电池管理系统300。主连接器240和辅助连接器250可以分别实现,并且根据需要,主连接器240和辅助连接器250可以实现为一个整合的连接器。
电池管理系统(battery management system,BMS)300可以配置为通过电压传感器测量由主感测线220和辅助感测线230传输的电池单元200的电压和电池模块100的电压,并且管理每个电池单元200和电池模块100保持在最佳状态。换句话说,电池管理系统300可以配置为通过在多个电池单元200之间分支的主感测线220来检测每个电池单元200的电压,并且通过从电池模块100的输入/输出线分支的辅助感测线230来检测电池模块100的电压(例如,所有电池单元200的电压)。
另外,电池管理系统300可以配置为测量电池的剩余电量,将电池的电量状态(state of charge,SOC)维持在适当水平,以及测量和管理电池的温度。控制器400电连接至电池管理系统300,并且可以配置为将从电池管理系统300传输的每个电池单元200的电压与电池模块100的电压进行比较,以确定电池单元200是否处于热失控,并且当发生热失控时,控制器400可以配置为通过警告部件500向车辆的乘员生成警报。
因此,控制器400可以设置为由预定程序执行的至少一个处理器,并且该预定程序配置为执行根据本发明示例性实施方案的检测电动车辆的电池的热失控的方法的各个步骤。可以通过设置在车辆中的中央仪表板或扬声器来实现警告部件500。
在下文中,将参照附图详细描述如上所述的根据本发明示例性实施方案的检测电动车辆的电池的热失控的装置的工作。电池管理系统300可以配置为通过主感测线220检测每个电池单元200的电压,并且通过将多个电池单元200的电压相加来检测所有电池单元200的电压(步骤S10)。
具体地,每个电池单元200的电压可以通过电连接至HV线210的主感测线220来检测。例如,可以将第一电池单元200的电压测量为从第一HV线211分支的第一主感测线221和从第二HV线212分支的第二主感测线222之间的电压差。另外,可以利用从第二HV线212分支的第二主感测线222和从第三HV线213分支的第三主感测线223之间的电压差来测量第二电池单元200的电压。因此,可以测量每个电池单元200的电压,并且可以通过将各个电池单元200的电压相加来测量所有电池单元200的电压(或电池模块100的电压)。
另外,电池管理系统300可以配置为通过辅助感测线230来检测电池模块100的电压(所有电池单元200的电压)(步骤S20)。具体地,可以通过电连接至HV线210的辅助感测线230来检测电池模块100的电压。例如,可以通过从第一HV线211分支的第一辅助感测线231和从第七HV线217分支的第二辅助感测线232之间的电压差来检测电池模块100的电压。
将由电池管理系统300检测到的每个电池单元200的电压和电池模块100的电压发送到控制器400。控制器400可以配置为将由主感测线220检测到的所有电池单元200的电压与由辅助感测线230检测到的电池模块100的电压进行比较(步骤S30)。
当由主感测线220检测到的所有电池单元200的电压与由辅助感测线230检测到的电池模块100的电压相同时,控制器400可以配置为确定出构成电池模块100的各个电池单元200和主检测线220正常工作(步骤S31)。当由主感测线220检测到的所有电池单元200的电压与由辅助感测线230检测到的电池模块100的电压不同时,控制器400可以配置为确定由辅助感测线230检测到的电池模块100的电压与正常模块电压是否相同(步骤S40)。
当由辅助感测线230检测到的电池模块100的电压与正常模块电压相同时,控制器400可以配置为确定出构成电池模块100的各个电池单元200正常工作(步骤S41)。具体地,电池单元200正常工作,但是由于在主感测线220中已经发生了错误,因此控制器400可以配置为确定出在主感测线220中已经发生了异常,并且控制器可以配置为通过警告部件500向车辆的乘员输出在主感测线220中已经发生了异常的警告。
例如,当每个电池单元200正常工作并且当第七主感测线227中发生异常时,由第六主感测线226和第七主感测线227检测到的第六电池单元200的电压与其正常电压不同。因此,当仅由主感测线220测量电池单元200的电压时,发生与实际情况的差异。然而,在这种情况下,当由辅助感测线230检测到电池模块100的电压时,电池模块100的电压被检测为与正常模块电压相同。因此,控制器400可以配置为确定出电池单元200正常工作并且仅在主感测线220中发生异常情况(例如,HV线210和主感测线220之间的连接问题或主感测线220本身的问题)。
当由辅助感测线230检测到的电池模块100的电压与正常模块电压相差预定电压以上(例如,相差25%以上)时,控制器400可以配置为确定出在电池单元200中已经发生了异常情况(例如,已经发生了热失控)(步骤S43)。这种情况可以是在电池单元200中发生诸如热失控的异常情况而使电池模块100的电压可能迅速下降的一种情况。
当在电池单元200中发生热失控时,电池单元200的电压迅速下降(参见图5)。另外,当在构成电池模块100的一个电池单元200中发生热失控时,在与其相邻的电池单元200中会发生热失控。由于这个原因,电池模块100的电压变得小于正常模块电压(参见图6)。当在电池单元200中发生热失控时,会发生电池膨胀的膨胀现象,并且在极端情况下,可能会从电池中产生气体,并且可能会发生火灾。由电池起火引起的车辆中的一连串火灾可能会给车辆中的乘员带来非常危险的情况。
因此,当通过将由主感测线220检测到的所有电池单元200的电压与由辅助感测线230检测到的电池模块100的电压进行比较检测出电池单元200中发生热失控时,控制器400可以配置为通过该情况的警告部件500向车辆的乘员输出通知,使得可以保护乘员免受电池单元200的热失控和由此引起的车辆起火。
根据如上所述的基于本发明示例性实施方案的检测电动车辆的电池的热失控的装置和方法,可以将由主感测线220检测到的所有电池单元200的电压与由辅助感测线230检测到的电池模块100的电压进行比较,以检测电池单元200的异常情况(例如,热失控)和主感测线220的异常情况。另外,由于不需要包括用于检测热失控的单独的温度传感器,因此可以降低车辆的制造成本。
尽管已经结合当前被认为是实用的示例性实施方案描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的实施方案,相反,旨在覆盖包括在所附权利要求书的精神和范围之内各种修改和等效布置。

Claims (18)

1.一种检测电动车辆的电池的热失控的装置,其包括:
多个电池单元,其通过高压线串联连接;
电池模块,其包括多个电池单元;
多个主感测线,其电连接至多个电池单元之间的高压线,以测量各个电池单元的电压;以及
多个辅助感测线,其分别连接至作为电池模块的输入线的高压线和作为电池模块的输出线的高压线,以测量电池模块的电压。
2.根据权利要求1所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中:
通过将由主感测线检测到的各个电池单元的电压相加来检测所有电池单元的电压;
检测由辅助感测线检测到的电池模块的电压;
所述装置还包括控制器,所述控制器配置为将所有电池单元的电压与电池模块的电压进行比较,以确定电池单元是否异常。
3.根据权利要求2所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中,所述控制器配置为:当所有电池单元的电压与电池模块的电压相同时,确定出电池模块的所有电池单元正常工作。
4.根据权利要求2所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中,所述控制器配置为:响应于确定出所有电池单元的电压与电池模块的电压不同,通过将由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压进行比较来确定电池单元是否异常。
5.根据权利要求4所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中,所述控制器配置为:响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相同,确定出在主感测线中发生异常。
6.根据权利要求4所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中,所述控制器配置为:响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相差预定电压以上,确定出在电池单元中发生异常情况。
7.根据权利要求5或6所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其进一步包括:
警告部件,其配置为向乘员输出主感测线中的异常或电池单元中的异常的通知。
8.一种检测电动车辆的电池的热失控的方法,其中,所述电动车辆包括电池模块,所述电池模块包括通过高压线串联连接的多个电池单元,所述方法包括:
利用电连接至高压线的多个主感测线,由控制器检测各个电池单元的电压;
通过将各个电池单元的电压相加,由控制器检测所有电池单元的电压;
利用电连接至高压线的多个辅助感测线,由控制器检测电池模块的电压;
通过将所有电池单元的电压与电池模块的电压进行比较,由控制器确定电池单元的异常和主感测线的异常。
9.根据权利要求8所述的检测电动车辆的电池的热失控的方法,其进一步包括:
响应于确定出所有电池单元的电压与电池模块的电压相同,由控制器确定出电池单元和主感测线正常工作。
10.根据权利要求8所述的检测电动车辆的电池的热失控的方法,其进一步包括:
响应于确定出所有电池单元的电压与电池模块的电压不同,将由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压进行比较。
11.根据权利要求10所述的检测电动车辆的电池的热失控的方法,其进一步包括:
响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相同,确定出在主感测线中发生异常。
12.根据权利要求10所述的检测电动车辆的电池的热失控的方法,其进一步包括:
响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相差预定电压以上,确定出在电池单元中发生异常情况。
13.根据权利要求12所述的检测电动车辆的电池的热失控的方法,其进一步包括:
通知乘员主感测线中的异常或电池单元中的异常。
14.一种检测电动车辆的电池的热失控的装置,其包括:
多个主感测线,其电连接至多个电池单元之间的高压线,以测量串联连接的多个电池单元的电压;
多个辅助感测线,其分别连接至作为电池模块的输入线的高压线和作为电池模块的输出线的高压线,以测量电池模块的电压;
电池管理系统,其配置为由主感测线检测各个电池单元的电压,并由辅助感测线检测电池模块的电压;以及
控制器,其配置为通过各个电池单元的电压和电池模块的电压来确定主感测线是否异常;
其中,所述控制器配置为执行一系列指令,所述指令包括:
通过将各个电池单元的电压相加来检测所有电池单元的电压;
通过将所有电池单元的电压与电池模块的电压进行比较来确定电池单元的异常和主感测线的异常。
15.根据权利要求14所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中,所述控制器配置为:响应于确定出所有电池单元的电压与电池模块的电压相同,确定出电池单元和主感测线正常工作。
16.根据权利要求14所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中,所述控制器配置为:
响应于确定出所有电池单元的电压与电池模块的电压不同,将由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压进行比较。
17.根据权利要求16所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中,响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相同,所述控制器配置为确定出在主感测线中发生异常。
18.根据权利要求16所述的检测电动车辆的电池的热失控的装置,其中,响应于确定出由辅助感测线检测到的电池模块的电压与正常模块电压相差预定电压以上,所述控制器配置为确定出在电池单元中发生异常情况。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100964175B1 (ko) 2008-05-19 2010-06-17 주식회사 에스피엠탈로스 배터리 폭발 방지센서 및 이를 이용한 배터리의충·방전회로 제어방법
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KR102123684B1 (ko) 2019-03-30 2020-06-16 우석대학교 산학협력단 소화 기능을 갖춘 ess 배터리 장치
KR102332444B1 (ko) * 2019-12-23 2021-11-26 삼성에스디아이 주식회사 열 폭주 검출 장치, 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 열 폭주 검출 방법
US20220085436A1 (en) * 2020-09-15 2022-03-17 Amphenol Thermometrics, Inc. Thermal runaway detection systems for batteries within enclosures and methods of use thereof

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