CN212392295U - 一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置 - Google Patents
一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212392295U CN212392295U CN202021299439.6U CN202021299439U CN212392295U CN 212392295 U CN212392295 U CN 212392295U CN 202021299439 U CN202021299439 U CN 202021299439U CN 212392295 U CN212392295 U CN 212392295U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- control unit
- micro
- gap switch
- energy storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本实用新型公开一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，包括防爆阀状态监测模块和控制单元，防爆阀状态监测模块包括挡风叶片和微动开关，挡风叶片覆盖在防爆阀出气孔处，并与微动开关的传动杆相连，微动开关由高压气体产生的机械能驱动挡风叶片及传动杆触发，微动开关的输入端连接具有电阻限流功能的电源输出口，微动开关的输出端连接至控制单元，控制单元以与微动开关连接端的电平变化作为报警信号。本实用新型能够通过实时监测防爆阀的状态，快速判断电池运行故障，具备故障早期报警功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池监测领域，尤其涉及具备锂电池防爆阀状态监测的储能电池管理装置。
背景技术
随着锂离子电池技术的发展，其市场需求正在不断扩大，锂离子电池已经在电动汽车、电化学储能等领域得到了广泛应用。但电池使用过程中，由于内部电解质的分解，会产生一定量的可燃气体，尤其在电池过充、过放等电池滥用情况下，会加速电池产气过程，同时电池使用中会产生大量的热量，导致电池热失控，一旦进入热失控状态，高温会导致负极SEI膜分解、正极活性物质分解和电解液的氧化分解，进而产生更多的可燃气体，使锂离子电池内部气体压力急剧升高，引起电池发生爆炸，危害人身及财产安全。
实用新型人在研究中发现，电池出现故障时，气体的产生要早于电池电压及温度的变化，因此目前已有方案在电池箱内安装气体传感器模块，通过检测电池箱内电池单体内部产生的可燃气体浓度值及其变化趋势，判断电池箱内电池组运行状态。
但这种方式只适用于软包锂电池，对于常规硬壳电池，目前电池厂家为了产品安全性，硬包电池一般具备电池过压放气功能，即在电池外壳增加防爆泄气阀，该阀门采用全密封结构，一旦壳体内气体压力超过设定值时，即可驱动阀门开启，使电池内外部压力始终保持平衡，避免产生爆炸或损坏电池的结构部件。由于不便于将气体传感器模块放入电池壳体内部，因此不能通过气体浓度检测判断电池运行状态。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，通过实时监测防爆阀的状态，快速判断电池运行故障。
为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，包括防爆阀状态监测模块和控制单元，防爆阀状态监测模块包括挡风叶片和微动开关，挡风叶片覆盖在防爆阀出气孔处，并与微动开关的传动杆相连，微动开关由高压气体产生的机械能驱动挡风叶片及传动杆触发，微动开关的输入端连接具有电阻限流功能的电源输出口，微动开关的输出端连接至控制单元，控制单元以与微动开关连接端的电平变化作为报警信号。
进一步的，每个单体电池上均设有挡风叶片和微动开关，每个单体电池对应的微动开关输入端以并联方式连接电源输出口，每个单体电池对应的微动开关输出端以并联方式连接控制单元。
进一步的，所述储能电池管理装置还包括电池电压检测模块和电池温度检测模块，电池电压检测模块、电池温度检测模块均与控制单元相连，用于检测电池箱内单体电池电压和单体电池温度，并将电压采样值、温度采样值传输给控制单元。
进一步的，电池箱内部设有热管理模块，热管理模块与控制单元相连，控制单元根据电池温度值控制热管理模块，对电池进行加热或散热处理。
进一步的，所述热管理模块包括散热风扇及加热单元。
进一步的，所述电池电压检测模块或者电池温度检测模块包括电池管理芯片LTC6811及多个布置于电池单体上的温度传感器，电池管理芯片检测单体电池电压并与温度传感器相连，并且电池管理芯片内置SPI接口将电池电压、温度信息传输给控制单元。
进一步的，还包括通信模块，控制单元通过通信模块与后台系统通信。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过实时监测防爆阀的状态，快速判断电池运行故障。此方式相较于软包电池的气体浓度监测，可有效避免气体传感器受布置位置及电池箱内密封材料挥发气体的影响；另外，电池内部的故障会产生气体，即使严重的电池问题，释放大量的气体，但如果没有起火或冒烟，电池箱外部也是不可知的。因此，阀门状态监测又可及时报告电池箱内阀门开启状态和电池故障状态。提高了电池故障检测的准确性及对热失控的响应速度，增强了电池系统的安全性。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为本实用新型实施例的系统框图；
图2为本实用新型实施例防爆阀状态监测原理框图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实用新型提出的总体思路：
通过实时监测防爆阀的状态，快速判断电池运行故障。此方式相较于软包电池的气体浓度监测，可有效避免气体传感器受布置位置及电池箱内密封材料挥发气体的影响；另外，电池内部的故障会产生气体，即使严重的电池问题，释放大量的气体，但如果没有起火或冒烟，电池箱外部也是不可知的。因此，阀门状态监测又可及时报告电池箱内阀门开启状态和电池故障状态。提高了电池故障检测的准确性及对热失控的响应速度，增强了电池系统的安全性。
硬壳电池是把电池电芯放置于塑料或其他材质硬壳内，如果电芯故障会产生大量气体，气体在密闭硬壳内压力增大会产生爆炸，因此硬壳电池通常会设置放气阀，在压力达到一定时自动开启放气泄压。
电池系统一般在一个电池箱内放置多节电池串联，如果某一节电池阀门开启，表示其存在较严重故障，但在电池箱外不能探知其状态，因此电池阀检测系统就可以将其状态表示出来。
实施例一
参见附图1所示，本实施例公开了一种具备锂电池防爆阀状态监测的电池管理装置，用于管理电池箱内的多个电池单体，所述电池管理装置包括控制单元MCU、电池电压检测模块、电池温度检测模块、防爆阀状态监测模块、热管理模块及通信模块。所述MCU与所述电池电压检测模块、所述电池温度检测模块、所述气阀状态监测模块、所述热管理模块及所述通信模块相连。所述电池电压检测模块检测所述电池箱内单体电池电压，并将电压采样值传输给所述MCU；所述电池温度检测模块检测所述电池箱内单体电池温度，并将温度值传输给所述MCU；所述防爆阀状态监测模块实时监测所述电池箱内电池防爆阀的开关状态，并将开关状态传输给所述MCU；所述MCU根据电池温度值控制所述热管理模块，对电池进行加热或散热处理，所述MCU将电池电压值、温度值、防爆阀开关状态通过所述通信模块上传后台系统，后台系统根据故障严重程度分别作出限值充放电、禁止充放电或切断充放电接触器等措施。
电池电压/温度采集模块包括凌特LTC6811电池管理芯片及多个布置于电池单体上的温度传感器，每个电池管理芯片可监测多达12节串联电压及5路温度信息，芯片可串联使用，可堆叠式架构能支持几百个电池的监测。在一个优选实例中，采用一个LTC6811芯片采集电池箱内12节电池电压及5路温度，并通过芯片内置SPI接口将电池电压、温度信息传输给MCU，MCU可根据温度信息控制热管理模块输出。
该芯片具有12串电池采样及5路温度采样功能，如果每个电池均采集温度信息，会造成采样线束较多，实际应用中多数都是温度点均匀布置，约4节电池共用一个温度点。
热管理模块包括电池加热模块和电池散热模块，分别通过两个数字量开出回路控制风扇和加热器，根据检测到的电池温度判断电池箱内部温度是否适宜电池工作，若内部温度较高则启动风扇，若内部温度较低则启动加热模块。
参见附图2所示，防爆阀状态监测模块包括挡风叶片、微动开关及监测回路。挡风叶片覆盖在防爆阀出气孔处，并与微动开关传动杆相连，利用高压气体产生的机械能驱动叶片及开关传动杆；微动开关具备自保持功能，传动杆动作后可以将开关常开触点闭合并保持，此时监测回路在此放气阀处导通；所述监测回路由电池管理装置的VCC端口提供5V电源输出，该端口具备电阻限流功能，每个电池对应的微动开关输入端以并联方式接入该端口，微动开关输出端并联接入电池管理装置IN口，如某一微动开关动作，监测回路导通，所述电池管理装置的MCU即可根据IN口的电平变化将其作为报警信号传送给后台系统。气阀微动开关的并联方式，使得电池箱内任一电池防爆阀的开启均可产生状态报警，该方式相较于单独监测每一个气阀状态，其接线复杂程度大大降低，同时也减少了控制装置监测端口的数量。
每个阀门对应一个微动开关，电池箱内所有微动开关均并联构成检测回路，如果某一阀门放气，则对应微动开关动作，导致检测回路在此阀门处导通，装置检测到电池箱内有阀门开启，即可判断电池箱内有电池存在故障。
本公开实施例通过防爆阀状态的监测，可更为及时的报告电池失控状态，为故障电池的处置预留更多的时间。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，其特征在于：包括防爆阀状态监测模块和控制单元，防爆阀状态监测模块包括挡风叶片和微动开关，挡风叶片覆盖在防爆阀出气孔处，并与微动开关的传动杆相连，微动开关由高压气体产生的机械能驱动挡风叶片及传动杆触发，微动开关的输入端连接具有电阻限流功能的电源输出口，微动开关的输出端连接至控制单元，控制单元以与微动开关连接端的电平变化作为报警信号。
2.根据权利要求1所述的具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，其特征在于：每个单体电池上均设有挡风叶片和微动开关，每个单体电池对应的微动开关输入端以并联方式连接电源输出口，每个单体电池对应的微动开关输出端以并联方式连接控制单元。
3.根据权利要求1所述的具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，其特征在于：所述储能电池管理装置还包括电池电压检测模块和电池温度检测模块，电池电压检测模块、电池温度检测模块均与控制单元相连，用于检测电池箱内单体电池电压和单体电池温度，并将电压采样值、温度采样值传输给控制单元。
4.根据权利要求3所述的具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，其特征在于：电池箱内部设有热管理模块，热管理模块与控制单元相连，控制单元根据电池温度值控制热管理模块，对电池进行加热或散热处理。
5.根据权利要求4所述的具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，其特征在于：所述热管理模块包括散热风扇及加热单元。
6.根据权利要求3所述的具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，其特征在于：所述电池电压检测模块或者电池温度检测模块包括电池管理芯片LTC6811及多个布置于电池单体上的温度传感器，电池管理芯片检测单体电池电压并与温度传感器相连，并且电池管理芯片内置SPI接口将电池电压、温度信息传输给控制单元。
7.根据权利要求1所述的具备故障早期预警功能的储能电池管理装置，其特征在于：还包括通信模块，控制单元通过通信模块与后台系统通信。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021299439.6U CN212392295U (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021299439.6U CN212392295U (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212392295U true CN212392295U (zh) | 2021-01-22 |
Family
ID=74256132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021299439.6U Active CN212392295U (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212392295U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114094217A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-02-25 | 重庆金康动力新能源有限公司 | 供电模块和热失控报警系统 |
-
2020
- 2020-07-06 CN CN202021299439.6U patent/CN212392295U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114094217A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-02-25 | 重庆金康动力新能源有限公司 | 供电模块和热失控报警系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111060821B (zh) | 具备锂电池故障早期预警功能的电池管理系统及方法 | |
| JP7464309B2 (ja) | バッテリバルブ及びこれを含むバッテリ | |
| CN102081144B (zh) | 蓄电池故障监控告警装置及系统 | |
| CN114824537B (zh) | 一种基于信息融合的磷酸铁锂电池热失控监测系统 | |
| CN212392295U (zh) | 一种具备故障早期预警功能的储能电池管理装置 | |
| CN108258340A (zh) | 一种带气体监控装置的电池系统 | |
| CN114447451B (zh) | 一种储能站电池早期隐患监控方法 | |
| CN106252553B (zh) | 一种可更换电池单元的热数据采集智能电流调节电池箱 | |
| CN113258147B (zh) | 智能电池 | |
| WO2024077936A1 (zh) | 自检测的消防进排风控制系统及控制方法 | |
| CN215834593U (zh) | 一种锂离子电池智能冷却降温系统 | |
| CN114441977B (zh) | 一种机器人电池安全监测系统及监测方法 | |
| CN102298120A (zh) | 测试极限状态下的钠硫电池模块的技术参数的方法和装置 | |
| CN213751331U (zh) | 一种电池组件 | |
| CN115566297A (zh) | 电池单体、电池模组、电池包、储能系统及电动汽车 | |
| CN212258445U (zh) | 一种电池组内部单体电池保护装置 | |
| CN114512730A (zh) | 一种通信基站用锂电池漏液检测以及安全管理电池系统 | |
| CN106043712A (zh) | 无人机、无人机开机方法 | |
| CN220963222U (zh) | 熔断器及其状态检测系统 | |
| CN220772405U (zh) | 一种电芯压力原位检测装置 | |
| CN111081932A (zh) | 一种隔热防火电池组存储装置 | |
| CN219416695U (zh) | 一种通过气压变化检测电池安全阀开启的检测装置和电池 | |
| CN217955944U (zh) | 一种带消防系统的液冷储能设备 | |
| CN218633362U (zh) | 锂电池同口充放电装置 | |
| CN220796850U (zh) | 用于蓄电池的电池监控装置及数据中心 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220922 Address after: 16th Floor, Building 5, District 5, Hanyu Financial Business Center, High-tech Zone, Jinan City, Shandong Province, 250000 Patentee after: SHANDONG ELECTRICAL ENGINEERING & EQUIPMENT GROUP Co.,Ltd. Patentee after: Shandong Electric Group Digital Technology Co.,Ltd. Address before: 250101 No.16 Chonghua Road, high tech Development Zone, Jinan City, Shandong Province Patentee before: SHANDONG ELECTRICAL ENGINEERING & EQUIPMENT GROUP Co.,Ltd. |