CN210323305U - 一种用于电动汽车电池包内部短路的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及安全检测的技术领域，公开了一种用于电动汽车电池包内部短路的检测装置，电池包采用并联电池组，每个单体电池均先与熔断器串联再与其他单体电池并联，熔断器还与电压传感器并联，处理器与多通道数据采集模块、BMS系统相连，多通道数据采集模块与每个电压传感器均相连，电压传感器用于检测熔断器两端的电压值，熔断器用于对通过对应单体电池的电流超过规定值进行切断保护，处理器用于接收多通道数据采集模块的各个采集通道采集的电压值、BMS系统中各个时刻的SOC值，各个采集通道对应的电压变化率与电压阈值、各个时刻的SOC变化率与SOC阈值作比较，发送短路故障的单体电池位置指令和短路危险级别指令给BMS系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池安全检测的技术领域，特别涉及一种用于电动汽车电池包内部短路的检测装置。
背景技术
当电池单体容量小无法满足容量需求时经常并联使用，当并联电池组内出现短路故障时，容易波及整个电池组，严重时可能出现起火甚至爆炸。同时，在并联后电池组内如果出现短路故障，由于电池相互并联，无法根据电池组端电压检测出断路故障。因此，为了保证并联电池组的可靠运行，避免短路造成的使用危险，同时能够检测出并联电池组内单体断路数量，需要对并联电池组结构进行设计，避免短路故障的同时能够检测出断路电池数量，为电池管理系统功率输出提供参考，是我们亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种用于电动汽车电池包内部短路的检测装置，解决了现有并联电池组的短路故障不易检测，极易成为安全隐患等问题。
本实用新型可通过以下技术方案实现：
一种用于电动汽车电池包内部短路的检测装置，所述电池包包括多个串联的电池组，每个所述电池组包括多个并联的单体电池，每个所述单体电池均先与熔断器串联再与其他单体电池并联，每个所述熔断器还与电压传感器并联，每个所述电压传感器均与多通道数据采集模块相连，所述多通道数据采集模块设置有一个或者多个，均与处理器相连，所述处理器与BMS系统相连，所述电压传感器用于检测熔断器两端的电压值，所述熔断器用于对通过对应单体电池的电流超过规定值进行切断保护，所述处理器用于接收多通道数据采集模块的各个采集通道采集的电压值、BMS系统中各个时刻的SOC值，各个采集通道对应的电压变化率与电压变化率阈值、各个时刻的SOC变化率与SOC变化率阈值作比较，发送短路故障的单体电池位置指令和短路危险级别指令给BMS系统。
进一步，所述短路危险级别指令包括一级短路危险级别指令和二级短路危险级别指令，其中一个采集通道采集的电压变化率超过电压变化率阈值，对应时刻的SOC变化率也超过SOC变化率阈值，所述处理器发送一级短路危险级别指令给BMS系统；其中多个采集通道采集的电压变化率均超过电压变化率阈值，对应时刻的SOC变化率也超过SOC变化率阈值，所述处理器发送二级短路危险级别指令给BMS系统。
进一步，所述电池包的每个单体电池均设置有标记，所述标记设置为对应单体电池所在的组别和组内位置，一个或者多个所述多通道数据采集模块的采集通道与标记一一对应。
进一步，每个所述单体电池均设置在镂空支架内部，所述镂空支架包括平行间隔设置的上板和下板，所述上板和下板相对的一侧均设置有凹口，所述凹口用于容纳单体电池的一端，在所述上板相对的两个侧面中的一个侧面设置有多个凸柱，另一个侧面设置有多个与凸柱配合的凹槽，在所述下板与上板的所述一个侧面同侧的侧面上设置有多个与凸柱配合的凹槽，与所述另一个侧面同侧的侧面上设置有多个与凹槽配合的凸柱，通过凸柱和凹槽的配合将两个相邻的镂空支架连接起来。
本实用新型有益的技术效果如下：
通过在每个单体电池上增设熔断器和电压传感器，借助多通道数据采集模块对各个电压传感器进行电压数据采集，并将采集的电压变化率与电压变化率阈值作比较，同时，从电池包对应的BMS系统中实时采集SOC数据，并将其对应的变化率与SOC变化率阈值作比较，通过两者的相互印证，判断各个采集通道对应的单体电池是否发生短路故障，提高了整个检测装置的检测准确性，通过采集通道就可以知道具体哪个单体电池发生短路故障，便于工作人员后续进行故障处理和调查，提高了BMS系统处理异常问题的及时应变能力。
附图说明
图1为本实用新型的电路连接框图；
图2为本实用新型的两个镂空支架的配合示意图；
其中，1-上板，11-凹口，12-凸柱，2-下板，21-凹槽，3-连接杆。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，本实用新型提供了一种用于电动汽车电池包内部短路的检测装置，该电池包包括多个串联的电池组，每个电池组包括多个并联的单体电池，每个单体电池均先与熔断器串联再与其他单体电池并联，每个熔断器还与电压传感器并联，每个电压传感器均与多通道数据采集模块相连，该多通道数据采集模块设置有一个或者多个，均与处理器相连，其数量根据电池包所包括的单个电池的个数与多通道数据采集模块的采集通道个数决定，该处理器与BMS系统相连，该电压传感器用于检测熔断器两端的电压值，所述熔断器用于对通过对应单体电池的电流超过规定值进行切断保护，该处理器用于接收多通道数据采集模块的各个采集通道采集的电压值、BMS系统中各个时刻的SOC值，将各个采集通道对应的电压变化率与电压变化率阈值、各个时刻的SOC变化率与SOC变化率阈值作比较，发送短路故障的单体电池位置指令和短路危险级别指令给BMS系统。另外，该处理器还可以通过无线通讯模块与云服务器相连，可以将采集的数据，处理过程的相关信息存储到云服务器，以便后续对电池包使用过程中的故障追溯。
为了便于统计发生短路故障的单体电池，将电池包的每个单体电池均设置有标记，该标记设置为对应单体电池所在的组别和组内位置，比如一个电池包包括4个电池组，每个电池组包括6个单体电池，第一个电池组内部从前至后各个单体电池的标记设置为11、12、…16，然后将一个或者多个多通道数据采集模块的采集通道与标记一一对应，这样，就可以通过采集通道知道对应的单体电池是哪一个，当多通道数据采集模块的某个采集通道采集的电压变化率超过电压变化率阈值，对应时刻的SOC变化率也超过SOC变化率阈值，处理器将短路故障的单体电池位置指令发送给BMS系统，便于后续故障处理和调查。
该短路危险级别指令包括一级短路危险级别指令和二级短路危险级别指令，其中一个采集通道采集的电压变化率超过电压变化率阈值，对应时刻的SOC变化率也超过SOC变化率阈值，该处理器发送一级短路危险级别指令给BMS系统；其中多个采集通道采集的电压变化率均超过电压变化率阈值，对应时刻的SOC变化率也超过SOC变化率阈值，比如三个，该处理器发送二级短路危险级别指令给BMS系统，BMS系统可以根据短路危险级别作出不同的处理，以提高系统的及时应变能力，也便于后续故障处理和调查。
该熔断器采用过流熔断器，其内阻不大于0.01欧姆，如ACE公司生产的F1206HA系列的片式熔断，型号为F1206HA15V024T，其尺寸最大为3.2*1.6*0.97mm，采用独石结构，玻璃陶瓷基体，内部银熔体，银电极表面镀镍和焊料，无铅，有极好的可焊性，使用温度范围：-55℃～125℃，可根据电池包的实际需要进行选择合适的熔断电流，由于每个单体电池均先与熔断器串联再和其他单体电池并联，而每个熔断器都与电压传感器并联，当发生过流时，熔断器的保险丝受热被熔断，从而将故障单体电池从电路中切除，同时熔断器的内阻很小，一般情况下，单体电池的电流范围为10A至40A，熔断器两端的电压约为0.1V至0.4V，此时，电压传感器的检测数值为其他单体电池的电压值，变为3V或者4.2V左右，会有一个突变，所以电压变化率阈值可设置为80V/s～100V/s，当某个采集通道采集的电压变化率处于80V/s～100V/s，则说明此时的熔断器的保险丝已经熔断，对应的单体电池发送短路故障，同时，由于某个或某几个单体电池被从电路中切除，BMS系统采集的SOC数据对应地也会发生一个突变，通过两者的相互印证，进一步确认了短路故障的发生，提高了整个检测装置的检测准确度。
该多通道数据采集模块采用AD7606多通道8路同步16位ADC数据采集模块，其包括八路模拟输入，阻抗为1M欧姆，无需负电源，无需前端模拟运放电路，可直接接电压传感器输出，最大采样频率为200Ksps，可以根据电池包内部单体电池的数据进行选择，当然也可以选采集通道更多的多通道数据采集模块。
另外，如图2所示，为了加快单体电池之间的散热，可以制作用于装置单体电池的镂空支架，该镂空支架包括平行间隔设置的上板1和下板2，上板1和下板2通过两个连接杆3连接在一起，其相对的一面设置有凹口11，该凹口11用于容纳单体电池的一端，其形状可以根据单体电池的端部而定，中央设置有镂空，以加快散热，在上板1相对的两个侧面中的一个侧面均设置有多个凸柱12，另一个侧面上设置有多个与凸柱12配合的凹槽21，在下板2与上板1的一个侧面同侧的侧面上设置多个与凸柱12配合的凹槽21，与上板的另一个侧面同侧的侧面上设置有多个与凹槽21配合的凸柱12，这样，根据电池包的规格，通过凸柱12与凹槽21配合，采集积木拼接的方式，就可以将相邻的两个镂空支架连接起来，从而使所有的镂空支架连成一个整体，借助上板和下板使相邻的两个单体电池之间留有间隙，便于散热，也方便拆卸。当然，间隙的大小可以根据实际需要进行设定，有实际需要的话，还可以在单体电池之间增加冷却水管，该冷却水管可以采用软管制成，呈S形穿过各个间隙，从而加快单体电池的散热。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (4)
1.一种用于电动汽车电池包内部短路的检测装置，所述电池包包括多个串联的电池组，每个所述电池组包括多个并联的单体电池，其特征在于：每个所述单体电池均先与熔断器串联再与其他单体电池并联，每个所述熔断器还与电压传感器并联，每个所述电压传感器均与多通道数据采集模块相连，所述多通道数据采集模块设置有一个或者多个，均与处理器相连，所述处理器与BMS系统相连，所述电压传感器用于检测熔断器两端的电压值，所述熔断器用于对通过对应单体电池的电流超过规定值进行切断保护，所述处理器用于接收多通道数据采集模块的各个采集通道采集的电压值、BMS系统中各个时刻的SOC值，将各个采集通道对应的电压变化率与电压变化率阈值、各个时刻的SOC变化率与SOC变化率阈值作比较，发送短路故障的单体电池位置指令和短路危险级别指令给BMS系统。
2.根据权利要求1所述的用于电动汽车电池包内部短路的检测装置，其特征在于：所述短路危险级别指令包括一级短路危险级别指令和二级短路危险级别指令，其中一个采集通道采集的电压变化率超过电压变化率阈值，对应时刻的SOC变化率也超过SOC变化率阈值，所述处理器发送一级短路危险级别指令给BMS系统；其中多个采集通道采集的电压变化率均超过电压变化率阈值，对应时刻的SOC变化率也超过SOC变化率阈值，所述处理器发送二级短路危险级别指令给BMS系统。
3.根据权利要求2所述的用于电动汽车电池包内部短路的检测装置，其特征在于：所述电池包的每个单体电池均设置有标记，所述标记设置为对应单体电池所在的组别和组内位置，一个或者多个所述多通道数据采集模块的采集通道与标记一一对应。
4.根据权利要求1所述的用于电动汽车电池包内部短路的检测装置，其特征在于：每个所述单体电池均设置在镂空支架内部，所述镂空支架包括平行间隔设置的上板和下板，所述上板和下板相对的一侧均设置有凹口，所述凹口用于容纳单体电池的一端，在所述上板相对的两个侧面中的一个侧面设置有多个凸柱，另一个侧面设置有多个与凸柱配合的凹槽，在所述下板与上板的所述一个侧面同侧的侧面上设置有多个与凸柱配合的凹槽，与所述另一个侧面同侧的侧面上设置有多个与凹槽配合的凸柱，通过凸柱和凹槽的配合将两个相邻的镂空支架连接起来。
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Effective date of registration: 20211026 Address after: 201906 room 1247, building 3, 2666 Panjing Road, Baoshan District, Shanghai Patentee after: Shanghai Huiren Information Technology Co.,Ltd. Address before: 201620 No. 333, Longteng Road, Shanghai, Songjiang District Patentee before: SHANGHAI University OF ENGINEERING SCIENCE |
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