CN215262290U - 一种电池系统及电池系统漏液检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池系统及电池系统漏液检测装置，其中，电池系统漏液检测装置包括电池管理系统、温度传感器和压力传感器。温度传感器能够向电池管理系统发送温度传感器采集的出口温度，电池管理系统获得与温度传感器采集的出口温度对应的预先存储的在电池管理系统中标定温度，获得标定温度下对应的标定压力；压力传感器能够向电池管理系统发送压力传感器采集的出口压力，具体的，压力传感器通过CAN总线将采集的出口压力上报给电池管理系统，电池管理系统将接收的出口压力与上面获得标定压力进行对比。一旦检测到在测定的出口温度条件下，出口压力低于标定压力，就能得到液冷板泄漏的结果，响应速度快，实现了液冷系统漏液的快速检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池和液冷版锂离子电池系统技术领域，特别涉及一种电池系统及电池系统漏液检测装置。
背景技术
为保证电池系统内部电芯在合适的温度范围内工作，电池系统一般通过风冷、液冷或者相变材料冷却等方式进行降温。
目前电池系统广泛采用液冷方式进行冷却，但是位于电池系统内部的液冷板存在漏液的风险，一旦液冷板发生漏液，不仅影响液冷板的冷却性能，而且会降低电池系统的绝缘性能，也会对电气件的安全性造成巨大隐患。
现有技术中液冷板的漏液检测是通过浮球式液位检测装置进行监测，浮球式液位检测装置监测到电池系统内部的液位变化，则判断液冷板漏液，但是浮球式液位检测装置需要等待电池系统内部的漏液达到一定的液位高度后才能响应，响应具有一定的滞后性，不能有效控制风险。
因此，如何实现电池系统的液冷板漏液的快速检测，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种电池系统漏液检测装置，以实现液冷系统漏液的快速检测。本实用新型还提供了一种电池系统。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种电池系统漏液检测装置，包括：
温度传感器，能够设置在电池系统的液冷板的出口，用于采集所述液冷板的出口的出口温度；
压力传感器，能够设置在所述液冷板的出口，用于采集所述液冷板的出口的出口压力；
电池管理系统，所述电池管理系统与所述温度传感器通信连接，所述电池管理系统与所述压力传感器通信连接，所述电池管理系统分别接收所述温度传感器发送的所述出口温度和所述压力传感器发送的所述出口压力，以根据所述出口温度对应的所述出口压力与自身内部预存的相应标定温度对应的标定压力之间的压力差，对比判断液冷板是否发生漏液。
优选的，在上述电池系统漏液检测装置中，还包括：
气体传感器，用于采集所述电池系统内所述液冷板泄漏的醇类冷却液挥发出的醇类成分的醇浓度，所述气体传感器与所述电池管理系统通信连接能够向所述电池管理系统发送所述醇浓度。
优选的，在上述电池系统漏液检测装置中，所述电池管理系统内具有多条不同的温度条件下，不同的标定漏液量对应醇浓度生成的曲线，并根据接收的所述醇浓度获得相应的漏液量。
优选的，在上述电池系统漏液检测装置中，所述气体传感器通过A/D转化器和单片机与所述电池管理系统通信连接，
所述A/D转化器的输入端与所述气体传感器的输出端连接，所述A/D转化器的输出端与所述单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与所述电池管理系统连接。
优选的，在上述电池系统漏液检测装置中，所述气体传感器为常温型酒敏传感器。
优选的，在上述电池系统漏液检测装置中，还包括报警器，所述报警器与所述电池管理系统通信连接。
优选的，在上述电池系统漏液检测装置中，所述报警器为声光报警器。
一种电池系统，包括液冷板和电池系统漏液检测装置，所述漏液检测装置为上述任意一个方案中记载的所述电池系统漏液检测装置。
从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的电池系统漏液检测装置，包括电池管理系统、温度传感器和压力传感器。温度传感器与电池管理系统通信连接，能够向电池管理系统发送温度传感器采集的出口温度，电池管理系统获得与温度传感器采集的出口温度对应的预先存储的在电池管理系统中标定温度，获得标定温度下对应的标定压力；压力传感器与电池管理系统通信连接，能够向电池管理系统发送压力传感器采集的出口压力，具体的，压力传感器通过CAN总线将采集的出口压力上报给电池管理系统，电池管理系统将接收的出口压力与上面获得标定压力进行对比。一旦检测到在测定的出口温度条件下，出口压力低于标定压力，就能得到液冷板泄漏的结果，响应速度快，实现了液冷系统漏液的快速检测。
本方案还提供了一种电池系统，包括液冷板和电池系统漏液检测装置，所述漏液检测装置为上述任意一个方案中记载的所述电池系统漏液检测装置。由于电池系统漏液检测装置具有上述技术效果，具有该电池系统漏液检测装置的电池系统也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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为本实用新型实施例提供的电池系统漏液检测装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的电池系统漏液检测装置的连接框图。
其中，
1、压力传感器，2、液冷板，3、电池管理系统，4、气体传感器，5、A/D转化器，6、单片机。
具体实施方式
本实用新型公开了一种电池系统漏液检测装置，以实现液冷系统漏液的快速检测。本实用新型还公开了一种电池系统。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-图2。
本实用新型公开了一种电池系统漏液检测装置，包括电池管理系统3、温度传感器和压力传感器1。
液冷板2用于对电池系统进行冷却，本方案公开的电池系统漏液检测装置用于对液冷板2的漏液进行检测。
电池管理系统3具有电池系统状态监控、电池系统状态分析、电池安全保护、能量控制管理和电池信息管理的功能。
电池系统一般通过泵实现冷却液的循环，当电池系统的温度升高到设定的阈值参数时，电池管理系统3控制泵开启，冷却液在液冷板2内循环，对电池系统进行降温。由于泵的循环作用，冷却液在通过液冷板2的出口时具有一定的出口压力。
标定温度和标定压力为标定时获取的温度和压力，具体的，在10℃/15℃/25℃/30℃/35℃/40℃(制造商规定的上限温度)等不同的出口温度下，对液冷板2的出口压力进行标定，确定不同出口温度下液冷板2的出口压力的范围，并将此参数写入电池管理系统3中。电池管理系统3以温度为标准，设定液冷板2的出口压力的范围。
温度传感器和压力传感器1均能够设置在液冷板2的出口。温度传感器用于采集液冷板2的出口的出口温度，实时检测液冷板2的出口的出口温度；压力传感器1用于采集液冷板2的出口的出口压力，实时检测液冷板2的出口的出口压力。
温度传感器与电池管理系统3通信连接，能够向电池管理系统3发送温度传感器采集的出口温度，电池管理系统3将接收的出口温度与电池管理系统3内存储的标定温度进行对应，获得标定温度(此处的标定温度即为实测的出口温度)下对应的标定压力；压力传感器1与电池管理系统3通信连接，能够向电池管理系统3发送压力传感器1采集的出口压力，具体的，压力传感器1通过CAN总线将采集的出口压力上报给电池管理系统3，电池管理系统3将接收的出口压力与上面获得标定压力进行对比。
电池管理系统3根据实测出口压力与标定压力的对比结果，判断液冷板2是否漏液。
具体的，当电池系统的液冷板2发生漏液后，液冷板2的出口压力会发生变化，一般液冷板2的出口压力会下降。
工作人员可以根据不同压力差设定不同的报警等级。以35℃为例，液冷板2的出口的出口压力应该维持在0.290～0.300MPa之间，如果液冷板2的出口的出口压力降低至0.270MPa时，出口的出口压力变化在20kPa以内，可以设置为三级报警，并将报警记录在电池管理系统3中；当液冷板2的出口的出口压力降低位于0.270-0.190MPa之间，出口的出口压力变化在20kPa-100kPa之间，可以设置为二级报警，并将报警记录在电池管理系统3中，工作人员采取相应措施；当液冷板2的出口的出口压力低于0.190MPa，出口的出口压力与标定压力的范围值差距达100kPa以上，此时为严重泄露，可以设置为一级报警，需要将此信息迅速上报至整车，电池系统可以考虑限值功率输出，建议对液冷系统进行检查。
报警通过报警器实现，报警器与电池管理系统3通信连接，在出口的出口压力达到报警压力后，报警器发出相应等级的警报。
优选的，本方案选用的报警器为声光报警器。
本方案公开的电池系统漏液检测检测包括温度传感器、压力传感器1和电池管理系统3，三者配合判断液冷板2是否发生泄漏。检测原理为，温度传感器采集出口温度，压力传感器1采集出口压力，在运行过程中如果液冷板2开裂会导致液冷板2的出口压力发生变化，电池管理系统3获得与温度传感器采集的出口温度对应的预先存储的在电池管理系统3中标定温度，得到标定温度对应的标定压力，同时电池管理系统3将压力传感器1采集的出口压力与上述得到的标定压力进行对比，如果压力传感器1采集的出口压力低于标定压力，那么判断液冷板2开裂，再根据出口压力与标定压力之间的压力差获取报警等级，并根据泄漏的严重程度完成相应的动作。
温度传感器和压力传感器1对液冷板2的出口的出口温度和出口压力进行实时监测，一旦检测到在实测出口温度条件下，出口压力低于标定压力，就能得到液冷板2泄漏的结果，响应速度快，实现了液冷系统漏液的快速检测。
电池系统的液冷板2内的冷却液主要由水、防冻剂和添加剂三部分组成，按照成分可以分为乙醇型、甘油型和乙二醇型，均为可以全气候使用且有防冻功能的冷却液。
优选的，本方案中选用冷却液为醇类冷却液，醇类冷却液优选为乙醇冷却液或者乙二醇冷却液。在醇类冷却液为乙醇冷却液时，气体传感器采集的是挥发出的乙醇的醇浓度，在醇类冷却液为乙二醇冷却液时，气体传感器采集的是挥发出的乙二醇的醇浓度。
电池系统的液冷板2通常会放置在电池系统的底部，当电池系统在整车上经过长时间运行后，液冷板2存在开裂的风险。如果液冷板2的开裂位置位于电池系统外部，其他监测方案无法检查到泄漏。
通过温度传感器采集的出口温度和压力传感器1采集的出口压力与电池管理系统3内存储的标定温度和标定压力对比，也仅能检测出液冷板2开裂，但是无法判断开裂位置是位于电池系统的内部，还是位于电池系统的外部。
为了进一步优化上述技术方案，本方案中电池系统漏液检测装置还包括气体传感器4，用于检测液冷板2的开裂是否位于电池系统的内部。
优选的，本方案中采用的气体传感器4为常温型酒敏传感器，具体为HS-3A型传感器，由纳米级SnO2和适当掺杂混合剂烧结而成，具微珠式结构，应用电路简单，可将电阻变化改变为一个电压输出信号，与醇浓度相对应。
醇类冷却液中添加了易挥发的醇类，明确易挥发的醇类在冷却液中的含量，就可以作为液冷板2漏液的检测指标。如果液冷板2位于电池系统内的部分没有发生泄漏，电池系统内部的醇浓度为0，如果液冷板2位于电池系统内的部分发生泄漏，随着电池系统内部温度升高，电池系统内的醇浓度会迅速增大。
在电池系统内部以醇浓度为检测参数，当出现少量泄露后，冷却液内的易挥发的醇类在电池系统的有限密闭空间挥发，电池系统内部的醇浓度迅速升高，通过此种检测方式可以极快得检测到冷却液的漏液情况和漏液量。
具体的，电池管理系统3内具有多条不同的温度条件下，不同的标定漏液量对应醇浓度生成的曲线，每条曲线对应不同的温度，每条曲线为醇浓度与标定漏液量的关系曲线，具体的，每条曲线对应不同的温度，每条曲线的横坐标为标定漏液量，纵坐标为醇浓度。
具体的，醇浓度与标定漏液量的关系曲线的获得为，在密闭的电池系统的底部倒入10ml冷却液，模拟电池系统的冷却液板的漏液情景，得到不同温度下电池系统内的醇浓度，然后得到不同温度条件下，20ml/50ml/75ml/100ml/150ml/200ml冷却液泄漏量与醇浓度的关系曲线。
气体传感器4与电池管理系统3通信连接，能够向电池管理系统3发生醇浓度。电池管理系统3根据温度传感器采集的温度，气体传感器4采集的醇浓度，在对应的曲线中获得的相应的漏液量。
本方案公开的电池系统漏液检测装置，通过温度传感器和压力传感器1检测液冷板2是否开裂，配合气体传感器4判断液冷板2的开裂位置是位于电池系统内还是电池系统外。
压力传感器1采集的压力位于标定压力的范围内，判断液冷板2没有开裂；压力传感器1采集的压力低于标定压力时，判断液冷板2开裂；
在液冷板2开裂的情况下，气体传感器4采集到醇浓度等于0，判断液冷板2位于电池系统外的部分发生开裂；
在液冷板2开裂的情况下，气体传感器4采集到的醇浓度大于0，判断液冷板2位于电池系统内的部分发生开裂，根据采集的醇浓度得到冷却液的泄漏量，及时采取相应措施。
根据采集的冷却液的醇浓度设定不同的报警等级，此处报警采用的报警器与上文所述的报警器为不同的报警器。气体传感器4检测到电池系统内部醇浓度达到0.05％以上，电池管理系统3判断液冷板2发生严重泄漏，需要对电池系统限制功率输出，保证电池系统安全。
在本方案的一个具体实施例中，气体传感器4通过A/D转化器5和单片机6与电池管理系统3通信连接。
具体的，A/D转化器5的输入端与气体传感器4的输出端连接，A/D转化器5的输出端与单片机6的输入端连接，单片机6的输出端与电池管理系统3连接。
A/D转化器5将气体传感器4输出的电压信号转化为一个数字信号，单片机6对输入的数字信号进行处理，转化为对应的乙醇浓度，通过CAN通讯传递给电池管理系统3。
此处需要说明的是，本方案中使用的电池管理系统3为燃料电池领域常用的电池管理系统3，本方案不涉及对电池管理系统3的程序的改进。
本方案还提供了一种电池系统，包括液冷板2和电池系统漏液检测装置，所述漏液检测装置为上述任意一个方案中记载的所述电池系统漏液检测装置。由于电池系统漏液检测装置具有上述技术效果，具有该电池系统漏液检测装置的电池系统也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
电池系统与电池漏液检测装置可以共用一个电池管理系统3。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种电池系统漏液检测装置，其特征在于，包括：
温度传感器，能够设置在电池系统的液冷板(2)的出口，用于采集所述液冷板(2)的出口的出口温度；
压力传感器(1)，能够设置在所述液冷板(2)的出口，用于采集所述液冷板(2)的出口的出口压力；
电池管理系统(3)，所述电池管理系统(3)与所述温度传感器通信连接，所述电池管理系统(3)与所述压力传感器(1)通信连接，所述电池管理系统(3)分别接收所述温度传感器发送的所述出口温度和所述压力传感器(1)发送的所述出口压力，以根据所述出口温度对应的所述出口压力与自身内部预存的相应标定温度对应的标定压力之间的压力差，对比判断液冷板(2)是否发生漏液。
2.根据权利要求1所述的电池系统漏液检测装置，其特征在于，还包括：
气体传感器(4)，用于采集所述电池系统内所述液冷板(2)泄漏的醇类冷却液挥发出的醇类成分的醇浓度，所述气体传感器(4)与所述电池管理系统(3)通信连接能够向所述电池管理系统(3)发送所述醇浓度。
3.根据权利要求2所述的电池系统漏液检测装置，其特征在于，所述电池管理系统(3)内具有多条不同的温度条件下，不同的标定漏液量对应醇浓度生成的曲线，并根据接收的所述醇浓度获得相应的漏液量。
4.根据权利要求2所述的电池系统漏液检测装置，其特征在于，所述气体传感器(4)通过A/D转化器(5)和单片机(6)与所述电池管理系统(3)通信连接，
所述A/D转化器(5)的输入端与所述气体传感器(4)的输出端连接，所述A/D转化器(5)的输出端与所述单片机(6)的输入端连接，所述单片机(6)的输出端与所述电池管理系统(3)连接。
5.根据权利要求2所述的电池系统漏液检测装置，其特征在于，所述气体传感器(4)为常温型酒敏传感器。
6.根据权利要求1所述的电池系统漏液检测装置，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与所述电池管理系统(3)通信连接。
7.根据权利要求6所述的电池系统漏液检测装置，其特征在于，所述报警器为声光报警器。
8.一种电池系统，其特征在于，包括液冷板(2)和电池系统漏液检测装置，所述漏液检测装置为权利要求1-7中任意一项所述的电池系统漏液检测装置。
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Cited By (1)
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Address after: 261001 Shandong city in Weifang province Fu hi tech Industrial Development Zone, East Street No. 197 Patentee after: WEICHAI POWER Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: Weichai New Energy Power Technology Co.,Ltd. Address before: 261001 Shandong city in Weifang province Fu hi tech Industrial Development Zone, East Street No. 197 Patentee before: WEICHAI POWER Co.,Ltd. Country or region before: China Patentee before: Weichai New Energy Technology Co.,Ltd. |
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