CN210542971U - 耦合bms的新能源大巴电池自动灭火装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了汽车安全设备技术领域的耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置，包括灭火装置和传感器，电池包包括若干个电芯，BMS包括热失控评估模块，用于监测电池包的运行参数，所述BMS与控制板连接，将自动灭火装置与BMS联合工作，BMS通过热失控评估模块评估电池包的SOC、SOH、SOP运行参数，根据SOC、SOH、SOP运行参数建立趋向热失控的风险评估方法，自动灭火装置可以针对这些电芯，适当降低传感器的一级阈值预警和二级阈值灭火的阈值，传感器检测的信号输入到控制板，控制板控制灭火装置进行灭火工作，从而提高了对电池包内的电芯检测的判断精度，增加了可靠性。

Description

耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置

技术领域

本实用新型涉及汽车安全设备技术领域，具体为一种耦合BMS的新能源大巴车动力电池自动灭火装置及控制方法。

背景技术

新能源汽车是国家战略性新兴产业，新能源大巴车拥有“低廉的用车成本+较高的环保价值”的特点，而在应用的期间，国内外新能源大巴车的火灾事故频发，引发了社会各界对新能源大巴车消防安全的担忧。

而目前国内整车企业给新能源大巴车配备的自动灭火系统，传统的动力电池系统自动灭火装置作为一个单独运作的部件，脱离BMS工作，依靠自己探测的信息进行预测，自行进行决策，无法实现对最易发生热失控的电芯的精确判断和及时灭火。

基于此，本实用新型设计了一种耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置及控制方法，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种提高了对电池包内的电芯检测的判断精度，增加了可靠性的新能源大巴车动力电池自动灭火装置及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新能源大巴车动力电池自动灭火装置包括：灭火装置和传感器，所述灭火装置包括主机下盖、电磁阀、控制板、灭火瓶、灭火剂传输铜管、三通阀、集流体和蓄电池，所述主机下盖的外壁上分别固定有蓄电池支架、灭火瓶支架和集流体支架，所述集流体安装于集流体支架上，所述蓄电池安装于蓄电池支架的内部，所述灭火瓶安装于灭火瓶支架上，所述控制板安装于蓄电池支架的一侧，所述灭火瓶的输出端与集流体连通，所述集流体外壁上均匀连接有三通阀，所述电磁阀安装于三通阀上，所述三通阀与灭火剂传输铜管连通，所述传感器与控制板电性连接，所述电磁阀和控制板均与蓄电池电性连接；

所述灭火装置与外部电池包连接，所述电池包包括若干个电芯和BMS，所述BMS包括热失控评估模块，用于监测电池包的运行参数，所述BMS与控制板连接。

优选的，所述灭火剂传输铜管和三通阀均设有与电芯数量相同的若干个，所述灭火剂传输铜管的喷嘴位于电芯的一侧。

优选的，所述BMS与控制板之间采用CAN总线连接。

优选的，所述热失控评估模块用于评估SOC、SOH、SOP运行参数。

优选的，所述传感器为PT100温度传感器、GQQ0.1烟雾浓度传感器和MS2200气体浓度传感器。

所述热失控评估模块包括电池健康状态SOH评估模块，采用带遗忘因子的递归最小二乘法在线辨识开路电压OCV以及内阻R 0，并根据预先建立的OCV-SOC对应关系间接获取荷电状态SOC，再根据两SOC点之间的累计充放电荷电估计电池容量的大小，实现电池健康状态SOH的评估A%；

电池荷电状态SOC评估模块，基于二阶RC等效电路模型，采用卡尔曼滤波算法估计电池的荷电状态SOC，实现电池荷电状态SOC的评估B%；

电池功率状态SOP评估模块，根据在线辨识得到的内阻R 0，基于电池本身的电压限制和电流限制，计算最大可充放电电流，再进一步计算得到最大可充放电功率，根据Rint等效电路模型，实现电池功率状态SOP的评估C%。

一种新能源大巴车动力电池自动灭火装置的控制方法，该种新能源大巴车动力电池自动灭火装置的控制方法具体步骤如下：

S1：将灭火装置与电池包、BMS连接；

S2：通过BMS和传感器检测电池包的电压、电流、温度、烟雾浓度和气体浓度，若检测故障值则上报故障代码；

S3：BMS通过热失控评估模块评估SOC、SOH、SOP运行参数A%、B%和C%，并加权计算SOC、SOH、SOP运行参数A%、B%和C%总值W₀，根据SOC、SOH、SOP运行参数A%、B%和C%建立趋向热失控的风险评估方法，若低于预设值W，则执行S4，否则执行S5和S6；

S4：将评估反馈信号上传至自动灭火装置控制板，调整设定热失控阈值；

S5：控制板将故障检测信号与预设一级阈值进行比较，若检测数值到达一级阈值，输出报警指令，控制报警器进行报警；

S6：控制板将故障检测信号与预设二级阈值进行比较，若检测数值到达二级阈值，控制板输出报警和灭火指令，控制报警器进行报警，并启动电磁阀，进行灭火。

优选的，所述步骤S3中趋向热失控的风险评估方法通过计算检测的SOC、SOH、SOP运行参数A%、B%和C%加权总值W₀与预设值W比较。

优选的，所述步骤S4中调整设定热失控阈值包括对于评估后常规的电芯设定一级阈值报警和二级阈值灭火，对于评估后热失控的电芯，适当降低热失控的电芯阈值，并将重新设定后的热失控阈值设定为一级阈值报警和二级阈值灭火。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将自动灭火装置与BMS联合工作，BMS通过热失控评估模块评估电池包的SOC、SOH、SOP运行参数，根据SOC、SOH、SOP运行参数建立趋向热失控的风险评估方法，把最容易发生热失控的电芯位置上传给自动灭火装置，自动灭火装置可以针对这些电芯，适当降低传感器的一级阈值预警和二级阈值灭火的阈值，当需要进行灭火时，将传感器检测的信号输入到控制板，控制板控制灭火装置进行灭火工作，从而提高了对电池包内的电芯检测的判断精度，增加了可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型自动灭火装置结构示意图；

图3为本实用新型热失控评估模块示意图；

图4为本实用新型控制方法流程图；

图5为本实用新型热失控评估与阈值比较表。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-灭火装置，2-电池包，3-BMS，4-电芯，5-热失控评估模块，6-传感器，11-主机下盖，12-电磁阀，13-控制板，14-灭火瓶，15-灭火剂传输铜管，16-三通阀，17-集流体，18-蓄电池支架，19-蓄电池，20-灭火瓶支架，21-集流体支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种新能源大巴车动力电池自动灭火装置，包括：灭火装置1和传感器6，所述灭火装置1包括主机下盖11、电磁阀12、控制板13、灭火瓶14、灭火剂传输铜管15、三通阀16、集流体17和蓄电池19，所述主机下盖11的外壁上分别固定有蓄电池支架18、灭火瓶支架20和集流体支架21，所述集流体17安装于集流体支架21上，所述蓄电池19安装于蓄电池支架18的内部，所述灭火瓶14安装于灭火瓶支架20上，所述控制板13安装于蓄电池支架18的一侧，所述灭火瓶14的输出端与集流体17连通，所述集流体17外壁上均匀连接有三通阀16，所述电磁阀12安装于三通阀16上，所述三通阀16与灭火剂传输铜管15连通，所述传感器6与控制板13电性连接，所述电磁阀12和控制板13均与蓄电池19电性连接；

所述灭火装置1与外部电池包2连接，所述电池包2包括若干个电芯4和BMS3，所述BMS3包括热失控评估模块5，用于监测电池包2的运行参数，所述BMS3与控制板13连接。

其中，所述灭火剂传输铜管15和三通阀16均设有与电芯4数量相同的若干个，所述灭火剂传输铜管15的喷嘴位于电芯4的一侧，便于对各个电芯4都具有灭火功能，所述BMS3与控制板13之间采用CAN总线连接，当BMS3检测到信号对传感器6重新设定阈值，需要进行灭火时，将传感器6检测的信号输入到控制板13，控制板13控制灭火装置1进行灭火工作，所述热失控评估模块5用于评估SOC、SOH、SOP运行参数，SOC为荷电状态，SOH为健康状态，SOP为功率状态，这三个参数都是表征电芯状态的，BMS3本身系统具有这些功能，并且通过每个电芯的这些状态能够推测出哪部分电芯状态最差，最容易发生热失控，热失控评估模块5评估技术是现有技术，所述传感器6为PT100温度传感器、GQQ0.1烟雾浓度传感器和MS2200气体浓度传感器。

所述热失控评估模块5包括电池健康状态SOH评估模块，采用带遗忘因子的递归最小二乘法在线辨识开路电压OCV以及内阻R 0，并根据预先建立的OCV-SOC对应关系间接获取荷电状态SOC，再根据两SOC点之间的累计充放电荷电估计电池容量的大小，实现电池健康状态SOH的评估A%；

电池荷电状态SOC评估模块，基于二阶RC等效电路模型，采用卡尔曼滤波算法估计电池的荷电状态SOC，实现电池荷电状态SOC的评估B%；

电池功率状态SOP评估模块，根据在线辨识得到的内阻R 0，基于电池本身的电压限制和电流限制，计算最大可充放电电流，再进一步计算得到最大可充放电功率，根据Rint等效电路模型，实现电池功率状态SOP的评估C%。

一种新能源大巴车动力电池自动灭火装置的控制方法，该种新能源大巴车动力电池自动灭火装置的控制方法具体步骤如下：

S1：将灭火装置1与电池包2、BMS3连接；

S2：通过BMS3和传感器6检测电池包2的电压、电流、温度、烟雾浓度和气体浓度，若检测故障值则执行S5；

S3：BMS3通过热失控评估模块5评估SOC、SOH、SOP运行参数A%、B%和C%，并加权计算SOC、SOH、SOP运行参数A%、B%和C%总值W₀，根据SOC、SOH、SOP运行参数A%、B%和C%建立趋向热失控的风险评估方法，趋向热失控的风险评估方法通过计算检测的SOC、SOH、SOP运行参数A%、B%和C%加权总值W₀与预设值W比较，若低于预设值W，则执行S4，否则执行S5和S6；

S4：将评估反馈信号上传至传感器6，调整设定热失控阈值，调整设定热失控阈值包括对于评估后常规的电芯4设定一级阈值报警和二级阈值灭火，对于评估后热失控的电芯4，适当降低热失控的电芯4阈值，并将重新设定后的热失控阈值设定为一级阈值报警和二级阈值灭火。

S5：控制板13将故障检测信号与预设一级阈值进行比较，若检测数值到达一级阈值，输出报警指令，控制报警器进行报警；

S6：控制板13将故障检测信号与预设二级阈值进行比较，若检测数值到达二级阈值，控制板13输出报警和灭火信号指令，控制报警器进行报警，并启动电磁阀12，进行灭火。

将自动灭火装置与BMS3联合工作，控制板13对传感器6实时采集和发送的数据，以及通过CAN总线实时获取到的BMS3检测运行参数进行处理，BMS3通过热失控评估模块5评估电池包2的SOC、SOH、SOP运行参数，根据SOC、SOH、SOP运行参数建立趋向热失控的风险评估方法，把最容易发生热失控的电芯4位置上传给自动灭火装置，自动灭火装置可以针对这些电芯4，通过控制板13适当降低传感器6的一级阈值预警和二级阈值灭火的阈值，当传感器6检测信号达到设定的一级阈值时，输出报警，当传感器6检测信号达到二级阈值时，输出灭火，当需要进行灭火时，将传感器6检测的信号输入到控制板13，控制板13控制灭火装置1打开电磁阀12进行灭火工作，提高了对电池包2内的电芯4检测的判断精度，增加了可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置，其特征在于，包括：灭火装置（1）和传感器（6），所述灭火装置（1）包括主机下盖（11）、电磁阀（12）、控制板（13）、灭火瓶（14）、灭火剂传输铜管（15）、三通阀（16）、集流体（17）和蓄电池（19），所述主机下盖（11）的外壁上分别固定有蓄电池支架（18）、灭火瓶支架（20）和集流体支架（21），所述集流体（17）安装于集流体支架（21）上，所述蓄电池（19）安装于蓄电池支架（18）的内部，所述灭火瓶（14）安装于灭火瓶支架（20）上，所述控制板（13）安装于蓄电池支架（18）的一侧，所述灭火瓶（14）的输出端与集流体（17）连通，所述集流体（17）外壁上均匀连接有三通阀（16），所述电磁阀（12）安装于三通阀（16）上，所述三通阀（16）与灭火剂传输铜管（15）连通，所述传感器（6）与控制板（13）电性连接，所述电磁阀（12）和控制板（13）均与蓄电池（19）电性连接；

所述灭火装置（1）与外部电池包（2）连接，所述电池包（2）包括若干个电芯（4）和BMS（3），所述BMS（3）包括热失控评估模块（5），用于监测电池包（2）的运行参数，所述BMS（3）与控制板（13）连接。

2.根据权利要求1所述的耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置，其特征在于：所述灭火剂传输铜管（15）和三通阀（16）均设有与电芯（4）数量相同的若干个，所述灭火剂传输铜管（15）的喷嘴位于电芯（4）的一侧。

3.根据权利要求1所述的耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置，其特征在于：所述BMS（3）与控制板（13）之间采用CAN总线连接。

4.根据权利要求1所述的耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置，其特征在于：所述热失控评估模块（5）用于评估SOC、SOH、SOP运行参数。

5.根据权利要求1所述的耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置，其特征在于：所述传感器（6）为PT100温度传感器、GQQ0.1烟雾浓度传感器和MS2200气体浓度传感器。

6.根据权利要求1所述的耦合BMS的新能源大巴电池自动灭火装置，其特征在于：所述热失控评估模块（5）包括电池健康状态SOH评估模块，采用带遗忘因子的递归最小二乘法在线辨识开路电压OCV以及内阻R 0，并根据预先建立的OCV-SOC对应关系间接获取荷电状态SOC，再根据两SOC点之间的累计充放电荷电估计电池容量的大小，实现电池健康状态SOH的评估A%；

电池荷电状态SOC评估模块，基于二阶RC等效电路模型，采用卡尔曼滤波算法估计电池的荷电状态SOC，实现电池荷电状态SOC的评估B%；

电池功率状态SOP评估模块，根据在线辨识得到的内阻R 0，基于电池本身的电压限制和电流限制，计算最大可充放电电流，再进一步计算得到最大可充放电功率，根据Rint等效电路模型，实现电池功率状态SOP的评估C%。

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