CN115569320B - 一种车辆及其电池防火装置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆及其电池防火装置和控制方法，属于新能源车辆电池安全防护领域。该方法在正常充气模式下，针对每个正常电池包，根据正常电池包的内部压力与外界大气压的气压差值判断是否对正常电池包充气；当所述气压差值低于设定压差下限值时对正常电池包充气，直至所述气压差值达到设定压差上限值停止对正常电池包充气并记录正常电池包的充气时长；当所述气压差值高于设定压差下限值时不对正常电池包充气；判断是否对所有正常电池包都充气了，若是则计算所有正常电池包的平均充气时长，按照平均充气时长给故障电池包充气；若否，则不给故障电池包充气。该方法能为电池包自动充阻燃气体，降低电池起火风险，还能避免频繁对故障电池包充气。

Description

一种车辆及其电池防火装置和控制方法
技术领域
本发明涉及一种车辆及其电池防火装置和控制方法，属于新能源车辆电池安全防护技术领域。
背景技术
新能源动力电池的安全性是新能源汽车的生命线，是新能源汽车产业持续健康发展的根本保障，动力电池包的防护等级是动力电池安全的一个重要指标，因动力电池包防护等级失效引起包内进水，最终导致的电池短路、车辆起火等安全问题时有发生。
目前，针对新能源汽车动力电池包出现短路高温情况会引起车辆起火的问题，一般采用给电池包充阻燃气体的方式降低电池起火风险。但是如果采用一次性对电池包充阻燃气体的方法，会因为电池包内部气密性等因素导致阻燃气体随着时间慢慢泄露，影响阻燃效果；如果采用人工定期对电池包充阻燃气体的方法，则会影响车辆正常运营，且因新能源汽车一般为多个电池包，人工对每个电池包充气效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车辆及其电池防火装置和控制方法，能够自动为电池包充阻燃气体。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电池防火控制方法，该方法包括以下步骤：
(1)正常充气模式下，实时检测外界大气压和车辆上各电池包的内部压力信号；
(2)判断各电池包的内部压力信号是否正常，记录内部压力信号正常的电池包为正常电池包，记录内部压力信号异常的电池包为故障电池包；
(3)针对每个正常电池包，根据正常电池包的内部压力与外界大气压的气压差值判断是否对正常电池包充气，所述充气为充阻燃气体；当所述气压差值低于设定压差下限值时，对正常电池包充气，直至所述气压差值达到设定压差上限值，停止对正常电池包充气，并记录正常电池包的充气时长；当所述气压差值高于设定压差下限值时，不对正常电池包充气；
(4)当对所有正常电池包都执行完步骤(3)后，判断是否对所有正常电池包都充气了，若是，则计算所有正常电池包的平均充气时长，并按照所述平均充气时长给故障电池包充气；若否，则不给故障电池包充气。
该电池防火控制方法的有益效果是：(1)能根据电池包的内部压力与外界大气压的气压差值按照既定控制逻辑为电池包自动充阻燃气体，能够降低新能源车辆电池起火风险、提升新能源车辆的安全性，同时还能避免人工充气导致的影响车辆正常运营的情况；(2)是否对故障电池包充气取决于是否对所有正常电池包都充气了，如果存在未充气的正常电池包则不对故障电池包充气，只有对所有正常电池包都充气了才对故障电池包充气，故障电池包的这种充气逻辑能够保证对故障电池包充气前每个正常电池包已经至少充气一次，进而保证故障电池包下次充气前的气压差值低于设定压差下限值，这样能避免频繁对故障电池包充气，避免出现故障电池包内部压力过高的问题，提高系统工作效率；同时，利用正常电池包的平均充气时长作为故障电池包的充气时长，能够避免因电池包压力检测信号异常导致的电池防火功能失效的问题，提升电池防火装置的可靠性。
进一步地，在上述电池防火控制方法中，根据电池包是否有高温安全风险判断是否进入正常充气模式，当车辆上所有电池包均没有高温安全风险时才进入正常充气模式。
这样做的有益效果是：根据电池包是否有高温安全风险判断是否进入正常充气模式，能最大限度地防止电池起火的发生。
进一步地，在上述电池防火控制方法中，当检测到车辆上有电池包存在高温安全风险时，立刻退出正常充气模式，开始对存在高温安全风险的电池包持续充气，直至所有存在高温安全风险的电池包均解除风险才进入正常充气模式。
这样做的有益效果是：当检测到电池包存在高温安全风险时，对出现高温安全风险的电池包持续充气，直至风险解除，能有效防止电池起火的发生。
进一步地，在上述电池防火控制方法中，电池包的内部压力信号异常包括以下3种情况：(1)电池包内部的压力信号检测装置自身故障，无法检测压力信号；(2)接收不到电池包的内部压力信号；(3)能接收到电池包的内部压力信号，但电池包的内部压力数值超出设定的正常范围。
本发明还提供了一种电池防火装置，所述电池防火装置包括阻燃气源、电磁阀、压力信号检测装置、温度信号检测装置和控制器；其中，所述阻燃气源用于通过气体管路分别与车辆上的每个电池包相连，且阻燃气源与每个电池包相连的气体管路上都配置有一个电磁阀，控制器控制连接各电磁阀；其中一个压力信号检测装置用于检测外界大气压并发送给控制器，其余压力信号检测装置用于分别设置在每个电池包内部，以检测每个电池包的内部压力并发送给控制器；所述温度信号检测装置用于实时监测各电池包内部温度，将出现高温安全风险的电池包号发送给控制器；控制器对接收到的各电池包的内部压力、外界大气压和出现高温安全风险的电池包号进行处理，以实现上述的电池防火控制方法。
该电池防火装置的有益效果是：能够实现电池防火控制方法，降低新能源车辆电池起火风险、提升新能源车辆的安全性。
进一步地，在上述电池防火装置中，所述温度信号检测装置为BMS。
本发明还提供了一种车辆，包括车辆本体和电池防火装置，车辆本体上设有N个电池包(N≥1)，所述电池防火装置包括阻燃气源、电磁阀、压力信号检测装置、温度信号检测装置和和控制器；其中，所述阻燃气源通过气体管路分别与车辆上的每个电池包相连，且阻燃气源与每个电池包相连的气体管路上都配置有一个电磁阀，控制器控制连接各电磁阀；其中一个压力信号检测装置用于检测外界大气压并发送给控制器，其余压力信号检测装置分别设置在每个电池包内部，用于检测每个电池包的内部压力并发送给控制器；所述温度信号检测装置用于实时监测各电池包内部温度，将出现高温安全风险的电池包号发送给控制器；控制器对接收到的各电池包的内部压力、外界大气压和出现高温安全风险的电池包号进行处理，以实现上述的电池防火控制方法。
该车辆的有益效果是：能够实现电池防火控制方法，降低新能源车辆电池起火风险、提升新能源车辆的安全性。
进一步地，在上述车辆中，所述温度信号检测装置为BMS。
附图说明
图1是本发明车辆实施例中电池防火装置的结构示意图；
图2是本发明车辆实施例中电池防火控制方法在正常充气模式下的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
车辆实施例：
本实施例的车辆包括车辆本体和电池防火装置，车辆本体上设有N个电池包(N≥1)和电池管理系统BMS，如图1所示，电池防火装置包括阻燃气源、电磁阀、压力传感器(图中未画出)和控制器；其中，阻燃气源通过气体管路分别与每个电池包相连，且阻燃气源与每个电池包相连的气体管路上都配置有一个电磁阀，控制器控制连接各电磁阀；其中一个压力传感器用于检测外界大气压并发送给控制器，其余压力传感器分别设置在每个电池包内部用以检测电池包的内部压力并发送给控制器；BMS实时监测各电池包内部温度，将出现高温安全风险的电池包号发送给控制器；控制器对接收到的各电池包的内部压力、外界大气压和出现高温安全风险的电池包号进行处理，以实现如图2所示的电池防火控制方法。
本实施例中，将压力传感器作为压力信号检测装置来检测电池包内部压力和外界大气压；作为其他实施方式，还可以采用现有技术中的其他压力信号检测装置检测电池包内部压力和外界大气压。
本实施例中，利用BMS监测电池包是否出现高温安全风险，作为其他实施方式，还可以通过在每个电池包内部配置温度信号检测装置(例如温度传感器)来检测电池包内部温度以判断电池包是否出现高温安全风险。
本实施例的电池防火控制方法包括以下步骤：
步骤1、根据电池包是否有高温安全风险判断是否进入正常充气模式；
步骤2、当车辆上所有电池包均没有高温安全风险时进入正常充气模式；
(1)在正常充气模式下，实时检测外界大气压和车辆上各电池包的内部压力信号；
(2)判断各电池包的内部压力信号是否正常，记录内部压力信号正常的电池包为正常电池包，记录内部压力信号异常的电池包为故障电池包；
(3)针对每个正常电池包，根据正常电池包的内部压力与外界大气压的气压差值判断是否对正常电池包充气(即充阻燃气体)；当正常电池包的内部压力与外界大气压的气压差值低于设定压差下限值时，对正常电池包充气，直至气压差值达到设定压差上限值，停止对正常电池包充气，并记录正常电池包的充气时长；当正常电池包的内部压力与外界大气压的气压差值高于设定压差下限值时，不对正常电池包充气；
(4)当对所有正常电池包都执行完步骤(3)后，判断是否对所有正常电池包都充气了，若是，则计算所有正常电池包的平均充气时长，并按照平均充气时长给故障电池包充气；若否，则不给故障电池包充气。
步骤3、当检测到车辆上有电池包存在高温安全风险时，立刻退出正常充气模式，开始对存在高温安全风险的电池包持续充气，直至所有存在高温安全风险的电池包均解除风险才进入正常充气模式。
需要说明的是，本实施例的电池防火控制方法实时检测车辆上是否有电池包存在高温安全风险，一旦发现有电池包存在高温安全风险，就立刻退出正常充气模式，开始根据接收到的存在高温安全风险的电池包号，打开相应电池包的电磁阀，对存在高温安全风险的电池包持续充气，直至所有存在高温安全风险的电池包均解除风险，才进入正常充气模式。这样做的好处是：当检测到有电池包存在高温安全风险时，认为该电池包起火风险很大，通过对该电池包一直充阻燃气体能够起到防起火的作用，并且每个电池包都配有泄压阀，当电池包压力大于压力上限时会主动泄压，不用担心一直充气会出现电池包压力过高的问题。
其中，上述步骤2在具体实施时可以先对车辆上的电池包进行编号，然后按顺序对每个电池包依次执行判断电池包内部压力信号是否异常和判断是否对正常电池包充气等操作，当然，作为其他实施方式，也可以对车辆上的电池包同时进行上述步骤2中的各步骤。
下面以按顺序为例详细介绍上述步骤2的实现过程，如图2所示：
正常充气模式下，实时检测外界大气压，并从1号电池包开始遍历所有电池包，遍历过程中，针对每个电池包均执行以下步骤：
(1)判断电池包的内部压力信号是否正常；若电池包的内部压力信号异常，则表明无法获取该电池包的真实压力信息，则记录该电池包为故障电池包，并记录故障电池包号；其中，电池包的内部压力信号异常包括以下3种情况：1)电池包内部的压力信号检测装置自身故障，无法检测压力信号；2)压力信号检测装置与控制器之间的通讯故障，导致控制器接收不到电池包的内部压力信号；3)控制器能接收到电池包的内部压力信号，但电池包的内部压力数值超出设定的正常范围。
(2)若电池包的内部压力信号正常，则表明能够获取该电池包的真实压力信息，则记录该电池包为正常电池包；获取该正常电池包的内部压力，并根据该正常电池包的内部压力与外界大气压的气压差值判断该正常电池包是否有充气需求；
其中，当该正常电池包的内部压力与外界大气压的气压差值低于设定压差下限值时，表明该正常电池包有充气需求；否则，表明该正常电池包无充气需求；
(3)对于无充气需求的正常电池包，不对该正常电池包充气，并记录未充气的正常电池包号；
(4)对于有充气需求的正常电池包，打开该正常电池包的电磁阀对该正常电池包充气，直至达到充气停止条件，停止对该正常电池包充气，并记录该正常电池包的充气时长；其中，充气停止条件为：电池包的内部压力与外界大气压的气压差值达到设定压差上限值。
以M号电池包为例(1≤M≤N)：假设M号电池包的内部压力为PM，外界大气压为PA，则M号电池包的内部压力与外界大气压的气压差值为(PM-PA)，那么当(PM-PA)<PMIN(即设定压差下限值)时，表明M号电池包有充气需求，则打开M号电池包的电磁阀开始对M号电池包充气，待(PM-PA)≥PMAX(即设定压差上限值)时，关闭M号电池包的电磁阀，停止对M号电池包充气，并记录M号电池包的充气时长。
(5)当所有电池包遍历完成后，判断本次遍历过程是否有故障电池包，若本次遍历过程没有故障电池包，则直接进入下一轮遍历；
若本次遍历过程有故障电池包，则进一步判断本次遍历过程是否对所有正常电池包都充气了，若是，则将本次遍历过程所有正常电池包的平均充气时长作为本次遍历过程的故障电池包的充气时长，按照该充气时长给故障电池包充气，故障电池包充气完成后，进入下一轮遍历；
若本次遍历过程有故障电池包，但本次遍历过程有未充气的正常电池包，则不给故障电池包充气，直接进入下一轮遍历，直至某次遍历完成后发现该次遍历过程既有故障电池包又有正常电池包且所有正常电池包都充气了，才按照该次遍历过程所有正常电池包的平均充气时长给故障电池包充气。
例如，假设车辆上共有10个电池包，其中，如果第1次遍历完成后，发现没有故障电池包，则直接进入下一轮遍历；如果第2次遍历完成后，发现故障电池包有2个、正常电池包有8个、且本次遍历过程有1个正常电池包未充气，则不给故障电池包充气，直接进入下一轮遍历；如果第3次遍历完成后，发现故障电池包有2个、正常电池包有8个、且本次遍历过程的8个正常电池包都充气了，则按照此次遍历过程中这8个正常电池包的平均充气时长对此次遍历过程的故障电池包进行充气，故障电池包充气完成后，进入下一轮遍历。
综上所述，本实施例的电池防火控制方法有以下优点：
(1)能根据电池包的内部压力与外界大气压的气压差值按照既定控制逻辑为电池包自动充阻燃气体，能够降低新能源车辆电池起火风险、提升新能源车辆的安全性，同时还能避免人工充气导致的影响车辆正常运营的情况；
(2)是否对故障电池包充气取决于当前遍历过程是否对所有正常电池包都充气了，如果当前遍历过程中存在未充气的正常电池包则不对故障电池包充气，只有当前遍历过程对所有正常电池包都充气了才对故障电池包充气；故障电池包的这种充气逻辑能够保证对故障电池包充气前每个正常电池包已经至少充气一次，进而保证故障电池包下次充气前的气压差值低于设定压差下限值，这样能避免频繁对故障电池包充气，避免出现故障电池包内部压力过高的问题，提高系统工作效率；同时，利用正常电池包的平均充气时长作为故障电池包的充气时长，能够避免因电池包压力检测信号异常导致的电池防火功能失效的问题，提升电池防火装置的可靠性；
(3)当检测到电池包存在高温安全风险时，立刻退出正常充气模式，开始对出现高温安全风险的电池包持续充气，直至风险解除，能最大限度地防止电池起火的发生；
(4)本实施例的电池防火装置适用于所有安装有独立电池包的新能源车辆，利用阻燃气体对电池包进行安全防护。
装置实施例：
本实施例的电池防火装置如图1所示，电池防火装置包括阻燃气源、电磁阀、压力信号检测装置、温度信号检测装置和控制器；其中，阻燃气源用于通过气体管路分别与车辆上的每个电池包相连，且阻燃气源与每个电池包相连的气体管路上都配置有一个电磁阀，控制器控制连接各电磁阀；其中一个压力信号检测装置用于检测外界大气压并发送给控制器，其余压力信号检测装置用于分别设置在每个电池包内部，以检测每个电池包的内部压力并发送给控制器；温度信号检测装置用于实时监测各电池包内部温度，将出现高温安全风险的电池包号发送给控制器；控制器对接收到的各电池包的内部压力、外界大气压和出现高温安全风险的电池包号进行处理，以实现一种电池防火控制方法。
其中，电池防火装置、电池防火控制方法的具体实施方式与车辆实施例中的电池防火装置、电池防火控制方法相同，此处不再赘述。
方法实施例：
本实施例的电池防火控制方法与车辆实施例中的电池防火控制方法相同，此处不再赘述。

Claims (5)

1.一种电池防火控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)正常充气模式下，实时检测外界大气压和车辆上各电池包的内部压力信号；
(2)判断各电池包的内部压力信号是否正常，记录内部压力信号正常的电池包为正常电池包，记录内部压力信号异常的电池包为故障电池包；
(3)针对每个正常电池包，根据正常电池包的内部压力与外界大气压的气压差值判断是否对正常电池包充气，所述充气为充阻燃气体；当所述气压差值低于设定压差下限值时，对正常电池包充气，直至所述气压差值达到设定压差上限值，停止对正常电池包充气，并记录正常电池包的充气时长；当所述气压差值高于设定压差下限值时，不对正常电池包充气；
(4)当对所有正常电池包都执行完步骤(3)后，判断是否对所有正常电池包都充气了，若是，则计算所有正常电池包的平均充气时长，并按照所述平均充气时长给故障电池包充气；若否，则不给故障电池包充气；
根据电池包是否有高温安全风险判断是否进入正常充气模式，当车辆上所有电池包均没有高温安全风险时才进入正常充气模式；
当检测到车辆上有电池包存在高温安全风险时，立刻退出正常充气模式，开始对存在高温安全风险的电池包持续充气，直至所有存在高温安全风险的电池包均解除风险才进入正常充气模式；
电池包的内部压力信号异常包括以下3种情况：(1)电池包内部的压力信号检测装置自身故障，无法检测压力信号；(2)接收不到电池包的内部压力信号；(3)能接收到电池包的内部压力信号，但电池包的内部压力数值超出设定的正常范围。
2.一种电池防火装置，其特征在于，所述电池防火装置包括阻燃气源、电磁阀、压力信号检测装置、温度信号检测装置和控制器；其中，所述阻燃气源用于通过气体管路分别与车辆上的每个电池包相连，且阻燃气源与每个电池包相连的气体管路上都配置有一个电磁阀，控制器控制连接各电磁阀；其中一个压力信号检测装置用于检测外界大气压并发送给控制器，其余压力信号检测装置用于分别设置在每个电池包内部，以检测每个电池包的内部压力并发送给控制器；所述温度信号检测装置用于实时监测各电池包内部温度，将出现高温安全风险的电池包号发送给控制器；控制器对接收到的各电池包的内部压力、外界大气压和出现高温安全风险的电池包号进行处理，以实现权利要求1所述的电池防火控制方法。
3.根据权利要求2所述的电池防火装置，其特征在于，所述温度信号检测装置为BMS。
4.一种车辆，包括车辆本体和电池防火装置，车辆本体上设有N个电池包(N≥1)，其特征在于，所述电池防火装置包括阻燃气源、电磁阀、压力信号检测装置、温度信号检测装置和和控制器；其中，所述阻燃气源通过气体管路分别与车辆上的每个电池包相连，且阻燃气源与每个电池包相连的气体管路上都配置有一个电磁阀，控制器控制连接各电磁阀；其中一个压力信号检测装置用于检测外界大气压并发送给控制器，其余压力信号检测装置分别设置在每个电池包内部，用于检测每个电池包的内部压力并发送给控制器；所述温度信号检测装置用于实时监测各电池包内部温度，将出现高温安全风险的电池包号发送给控制器；控制器对接收到的各电池包的内部压力、外界大气压和出现高温安全风险的电池包号进行处理，以实现权利要求1所述的电池防火控制方法。
5.根据权利要求4所述的车辆，其特征在于，所述温度信号检测装置为BMS。
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GR01 Patent grant
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