CN219180591U - 电池热失控防护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电池热失控防护系统，电池热失控防护系统包括：检测模块、比较模块和异常防护模块；其中，比较模块分别与检测模块以及异常防护模块连接，检测模块与电池连接；检测模块，用于对电池的热失控影响因子进行采集，获得热失控影响因子信号，并将热失控影响因子信号发送至比较模块；比较模块，用于在接收到热失控影响因子信号时输出对应的热防护信号至异常防护模块；异常防护模块，用于在接收到热防护信号时启动对应电池防护装置。本实用新型通过对电池的热失控影响因子进行实时采集，并进热失控预警，在热失控未发生时采取降温防护，避免了电池热失控引发的起火爆炸等事故。
Description
技术领域
本实用新型涉及电化学储能技术领域，尤其涉及一种电池热失控防护系统。
背景技术
电池储能系统中，电池、电池簇温度超高的情况下，容易着火，引起火灾。电池的热失控是指电池内部化学反应的产热速率远高于散热速率，大量热量在电池内部积累导致电池温度急速上升，最终引起电池起火或爆炸，造成经济财产损失。
因此如何有效的防范热失控发生，是保证电池系统安全运行的重中之重。目前的电池热失控管理系统主要以烟感、温感、气体(CO、H2、CO2)传感器检测为主，是从消防安全的角度来考虑的，针对的是热失控已经发生后，进行消防方面的补救，无法对电池热失控进行预防。
上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供了一种电池热失控防护系统，旨在解决现有技术中无法对电池热失控进行预防的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池热失控防护系统，所述电池热失控防护系统包括：检测模块、比较模块和异常防护模块；
其中，所述比较模块分别与所述检测模块以及所述异常防护模块连接，所述检测模块和所述异常防护模块与电池连接；
所述检测模块，用于对所述电池的热失控影响因子进行采集，获得热失控影响因子信号，并将所述热失控影响因子信号发送至所述比较模块；
所述比较模块，用于在接收到所述热失控影响因子信号时输出对应的热防护信号至所述异常防护模块；
所述异常防护模块，用于在接收到所述热防护信号时启动对应电池防护装置。
可选的，所述检测模块包括：温度采集单元、电流采集单元、电压采集单元、形变采集单元、气体微粒检测单元和气压采集单元；
其中，所述温度采集单元、所述电流采集单元、所述电压采集单元、所述形变采集单元、所述气体微粒检测单元和所述气压采集单元分别与所述比较模块以及所述电池连接；
所述温度采集单元，用于对所述电池的当前电芯温度进行采集，获得所述当前电芯温度信号，并将所述当前电芯温度信号传输至所述比较模块；
所述形变采集单元，用于对所述电池的电芯形变量进行采集，获得所述当前电芯形变信号，并将所述当前电芯形变信号传输至所述比较模块；
所述气体微粒检测单元，用于对所述电池工作环境的气体微粒浓度进行采集，获得所述当前气体微粒浓度信号，并将所述当前气体微粒浓度信号传输至所述比较模块；
所述气压采集单元，用于对所述电池工作环境的气压进行采集，获得所述当前气压信号，并将所述当前气压信号传输至所述比较模块；
所述比较模块，还用于在所述当前电芯温度信号的电压值、所述当前电芯形变信号的电压值、所述当前气体微粒浓度信号的电压值和所述当前气压信号的电压值中至少一个大于其对应预设阈值时，输出对应的热防护信号至所述异常防护模块。
可选的，所述检查模块还包括：电流采集单元和电压采集单元，所述热防护信号包括：一级热防护信号；
其中，所述电流采集单元和所述电压采集单元分别与所述电池以及比较模块连接；
所述电流采集单元，用于对所述电池的电流进行采集，获得所述当前电流信号，并将所述当前电流信号传输至所述比较模块；
所述电压采集单元，用于对所述电池的电压进行采集，获得所述当前电压信号，并将所述当前电压信号传输至所述比较模块；
所述比较模块，还用于根据所述当前电流信号和所述当前电压信号进行计算得到当前电压变化率信号和当前电流变化率信号；
所述比较模块，还用于在所述当前电芯温度信号的电压值大于所述第一预设温度电压值小于所述第二预设温度电压值，且所述当前电压变化率信号的电压值和所述当前电流变化率信号的电压值中至少一个大于其对应预设电压阈值时，发送一级热防护信号至所述异常防护模块。
可选的，所述异常防护模块包括：散热单元；
其中，所述散热单元的输入端与所述比较单元输出端连接；
所述散热单元，用于在接收到所述一级热防护信号时启动，降低所述电池电芯的温度。
可选的，所述热防护信号还包括：二级热防护信号；
所述比较模块，还用于在所述当前电芯温度信号的电压值大于所述第二预设温度电压值小于所述第三预设温度电压值，且所述当前电芯形变信号的电压值、所述当前气体微粒浓度信号的电压值和所述当前气压信号的电压值中至少一个大于其对应预设电压阈值时，发送二级热防护信号至所述异常防护模块。
可选的，所述电池热失控防护系统还包括：母排和冷却剂喷头，所述异常防护模块还包括：开关单元；
其中，所述开关单元的控制端与所述比较单元的输出端连接，所述开关单元的输入端与所述电池连接，所述开关单元的输出端分别与所述母排以及所述冷却剂喷头连接；
所述开关单元，用于在接收到所述二级热防护信号时，断开所述电池与所述母排的连接，并控制所述冷却剂喷头释放预设剂量的降温物质。
可选的，所述开关单元包括：母排继电器和冷却剂继电器；
其中，所述母排继电器的控制端与所述比较模块连接，所述母排继电器的输出端与所述母排连接，所述母排继电器的输入端与所述电池连接，所述冷却剂继电器分别与所述比较单元以及所述冷却剂喷头连接。
可选的，所述比较模块还用于在所述当前电芯温度信号的电压值大于所述第三预设温度电压值时，发送三级热防护信号至所述异常防护模块；
所述开关单元，还用于在接收到所述三级热防护信号时断开所述电池与所述母排的连接，并控制所述冷却剂喷头将所述降温物质完全释放。
可选的，所述电池热失控防护系统还包括：警报装置；
其中，所述警报装置与所述比较模块连接；
所述比较模块，还用于在所述电池的工作状态为热异常状态时，驱动所述警报装置进行报警。
本实用新型提供了一种电池热失控防护系统，所述电池热失控防护系统包括：检测模块、比较模块和异常防护模块；其中，所述比较模块分别与所述检测模块以及所述异常防护模块连接，所述检测模块与电池连接；所述检测模块，用于对所述电池的热失控影响因子进行采集，获得热失控影响因子信号，并将所述热失控影响因子信号发送至所述比较模块；所述比较模块，用于在接收到所述热失控影响因子信号时输出对应的热防护信号至所述异常防护模块；所述异常防护模块，用于在接收到所述热防护信号时启动对应电池防护装置。本实用新型通过对电池的热失控影响因子进行实时采集，并进热失控预警，在热失控未发生时采取降温防护，避免了电池热失控引发的起火爆炸等事故。
附图说明
图1为本实用新型提出的电池热失控防护系统第一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型提出的电池热失控防护系统第二实施例的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 检测模块 | 15 | 电流采集单元 |
| 20 | 比较模块 | 16 | 电压采集单元 |
| 30 | 异常防护模块 | 31 | 散热单元 |
| 11 | 温度采集单元 | 32 | 开关单元 |
| 12 | 形变采集单元 | 01 | 警报装置 |
| 13 | 气体微粒检测单元 | 02 | 母排 |
| 14 | 气压采集单元 | 03 | 冷却剂喷头 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
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的一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
参照图1，图1为本实用新型提出的电池热失控防护系统第一实施例的结构示意图。基于图1提出本实用新型电池热失控防护系统第一实施例。
在本实施例中，所述电池热失控防护系统包括：检测模块10、比较模块20和异常防护模块30；
其中，所述比较模块20分别与所述检测模块10以及所述异常防护模块30连接，所述检测模块10和所述异常防护模块30分别与电池连接。
需要说明的是，该检测模块10用于对电池的热失控影响因子进行采集，得到热失控影响因子信号，并将该热失控影响因子信号发送至比较模块20；该比较模块20用于在接收到该热失控影响因子信号时输出对应的热防护信号至异常防护模块30；该异常防护模块用于在接收到热防护信号时启动对应电池防护装置。
可以理解的是，该热失控影响因子是指对电池出现热失控有影响的外界因素和内在因素，例如：电池充放电时的电压和电流、电池工作环境中的气压，气体微粒浓度、电池本身温度以及电池的电芯形变量等。该检测模块10中包括多个对应的传感器，用于对上述数据进行采集；该热防护信号可以是电压模拟信号，该电压模拟信号根据电压的不同可以分为多种不同的电压信号，每种电压信号对应一个告警级别，即根据不同的热防护信号即可得知电池的危险程度，进而让异常防护模块30根据不同的危险程度对电池进行相应的保护，该保护措施包括降低电池充放电功率，启动电池散热装置以及断开电池连接等多种降温方式，本实施例对此不加以限制。
在具体实施中，检测模块10中的各个传感器对电池的工作环境以及电池的电压电流等进行实时采集，将采集得到的数据转化为电信号传输至比较模块20，比较模块20通过将该检测模块10传输的电信号与预设的电信号进行大小比较，根据比较结果输出相应的热防护信号至异常防护模块30，该异常防护模块根据对应的热防护信号驱动对应的降温装置以对应的功率运行，对电池进行降温或断电保护，避免电池因热失控而造成起火爆炸等安全事故。
本实施例提供了一种电池热失控防护系统，所述电池热失控防护系统包括：检测模块、比较模块和异常防护模块；其中，所述比较模块分别与所述检测模块以及所述异常防护模块连接，所述检测模块与电池连接；所述检测模块，用于对所述电池的热失控影响因子进行采集，获得热失控影响因子信号，并将所述热失控影响因子信号发送至所述比较模块；所述比较模块，用于在接收到所述热失控影响因子信号时输出对应的热防护信号至所述异常防护模块；所述异常防护模块，用于在接收到所述热防护信号时启动对应电池防护装置。本实施例通过对电池的热失控影响因子进行实时采集，并进热失控预警，在热失控未发生时采取降温防护，避免了电池热失控引发的起火爆炸等事故。
参照图2，图2为本实用新型提出的电池热防护系统第二实施例的结构示意图。基于上述电池热失控防护系统第一实施例，提出本实用新型电池热失控防护系统的第二实施例。
在本实施例中，所述检测模块10包括：温度采集单元11、形变采集单元12、气体微粒检测单元13和气压采集单元14；
其中，所述温度采集单元11、所述形变采集单元12、所述气体微粒检测单元13和所述气压采集单元14分别与所述比较模块20以及所述电池连接。
需要说明的是，在本实施例中，该温度采集单元11用于对电池的当前电芯温度进行实时采集，得到当前电芯温度信号，并将该当前电芯温度信号传输至该比较模块20；该形变采集单元12用于对电池的电芯形变量进行采集，得到当前电芯形变信号，并将该当前电芯形变信号传输至该比较模块20；该气体微粒检测单元13用于对电池内部工作环境的气体微粒浓度进行采集，得到当前气体微粒浓度信号，并将该当前气体微粒浓度信号传输至比较模块20；该气压采集单元10用于对电池内部气压进行采集，得到当前气压信号，并将该当前气压信号传输至比较模块20；该比较模块20还用于在该当前电芯温度信号的电压值、当前电芯形变信号的电压值、当前气体微粒浓度信号电压值和当前气压信号电压值中至少一个大于其对应预设阈值时，输出对应的热防护信号至异常防护模块30。
可以理解的是，在本实施例中，该当前电芯温度信号、当前电芯形变信号、当前气体微粒浓度信号和当前气压信号可以是各自对应的传感器根据采集得到的数据生成的对应电压信号，该预设阈值可以是根据实际需要设置的参考电压，该比价模块内存在电压比较电路，可以将检测模块10输出的信号的电压值与对应的预设参考电压进行比较，在一个或多个信号的电压值大于其对应的参考电压时，即会发送对应的电信号至异常防护模块30。
在本实施中，所述检查模块10还包括：电流采集单元15和电压采集单元16；
其中，所述电流采集单元15和所述电压采集单元16分别与所述电池以及比较模块30连接。
可以理解的是，该电流采集单元15用于对电池充放电时的电流大小进行采集，得到当前电流信号，并将该当前电流信号传输至比较模块20；该电压采集单元16用于对电池充放电时的电压大小进行采集，得到当前电压信号，并将该当前电压信号传输至比较模块20；该比较模块20包括单片机，可以通过单片机内的程序对电池的电流以及电压进行记录存储，再通过内部程序进行计算得到当前电压变化率和电流变化率，并根据当前电压变化率和电流变化率生成对应的当前电压变化率信号和当前电流变化率信号；该比较模块20还用于在当前电芯温度信号的电压值大于第一预设温度电压值小于第二预设温度电压值，且当前电压变化率信号的电压值和当前电流变化率信号的电压值中至少一个大于其对应预设电压阈值时，发送一级热防护信号至异常防护模块。
需要说明的是，在本实施例中，该当前电压信号、当前电流信号、当前电压变化率信号以及当前电流变化率信号均为电压信号，该第一预设温度电压值和第二预设温度电压值视根据实际需要预先设置的参考电压。
在本实施例中，所述异常防护模块包括：散热单元31；
其中，所述散热单元31的输入端与所述比较单元20输出端连接。
需要说明的是，在本实施例中该散热单元31包括液冷散热装置，该液冷散热装置根据比较模块20传输的不同电信号以不同的功率运行，或不启动。该液冷散热装置通过低温液体对电池进行散热，其散热效率影响因素包括液温、液体流量以及液体流速，通过控制液温、液体流量以及液体流速即可控制该液冷装置的散热效率。
在具体实施中，该散热单元31在接收到一级热防护信号时启动，通过上述液冷散热装置降低电池的电芯温度，避免电池温度持续上升造成热失控。
在本实施例中，比较模块20，还用于在当前电芯温度信号的电压值大于第二预设温度电压值小于第三预设温度电压值，且当前电芯形变信号的电压值、当前气体微粒浓度信号的电压值和当前气压信号的电压值中至少一个大于其对应预设电压阈值时，发送二级热防护信号至异常防护模块30。
可以理解的是，该第二预设温度电压值代表一个高于电池正常工作温度的电池温度，该第三预设温度电压值代表一个电池热失控阈值温度，在当前电池温度超出正常工作温度但没达到热失控的温度时，并且电池的形变量、气体微粒浓度和气压值中有一个达到极限阈值时，该比较模块20会生成二级热防护信号，并将该二级热防护信号发送至异常防护模块30。
在本实施例中，所述电池热失控防护系统还包括：母排02和冷却剂喷头03，所述异常防护模块还包括：开关单元32；
其中，所述开关单元32的控制端与所述比较模块的输出端连接，所述开关单元的输入端与所述电池连接，所述开关单元32的输出端分别与所述母排02以及所述冷却剂喷头03连接。
可以理解的是，该开关单元32在接收到比较模块20传输的二级热防护信号时，断开电池与母排02的连接，并开启该冷却剂碰头释放预设剂量的降温物质，预设剂量是预先设置的常规降温剂量，该降温物质可以是七氟丙烷。
在本实施例中，所述开关单元32包括：母排继电器和冷却剂继电器；
其中，所述母排继电器的控制端与所述比较模块连接，所述母排继电器的输出端与所述母排02连接，所述母排继电器的输入端与所述电池连接，所述冷却剂继电器分别与所述比较单元20以及所述冷却剂喷头03连接。
可以理解的是，母排继电器用于控制电池与母排之间的通断，该母排继电器受比较模块20的控制；该冷却继电器同样受比较模块20的控制，用于控制冷却剂喷头。可以通过设置多个冷却继电器进而通过开启不同冷却剂继电器对冷却剂喷头实现不同程度的开启，进而释放不同剂量的冷却物质。
应当理解的是，在当前电芯温度的电压值大于第三预设温度电压值时，表示电池即将热失控，此时比较模块20会发送三级热防护信号至异常防护模块30，异常防护模块30在接收到该三级热防护信号时会控制断开母排02与电池的连接，同时以最大功率运转液冷降温装置，并控制冷却剂喷头将降温物质完全释放，以避免电池因热失控造成起火和爆炸。
在本实施例中，所述电池热失控防护系统还包括：警报装置01；
其中，所述警报装置01与所述比较模块20连接。
可以理解的是，在电池的工作状态为热异常状态时，驱动报警装置进行报警，即当电池温度超出正常工作范围时可以通过报警装置进行声光报警，以通知用户电池异常，让用户可以及时进行处理。
本实施例通过从多个维度对电池进行检测，并根据检测结果发送不同级别的热防护信号对电池进行热防护，在最大限度保护电池正常工作的前提下，避免电池出现热失控。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种电池热失控防护系统，其特征在于，所述电池热失控防护系统包括：检测模块、比较模块和异常防护模块；
其中，所述比较模块分别与所述检测模块以及所述异常防护模块连接，所述检测模块与电池连接；
所述检测模块，用于对所述电池的热失控影响因子进行采集，获得热失控影响因子信号，并将所述热失控影响因子信号发送至所述比较模块；
所述比较模块，用于在接收到所述热失控影响因子信号时输出对应的热防护信号至所述异常防护模块；
所述异常防护模块，用于在接收到所述热防护信号时启动对应电池防护装置。
2.如权利要求1所述的电池热失控防护系统，其特征在于，所述检测模块包括：温度采集单元、电流采集单元、电压采集单元、形变采集单元、气体微粒检测单元和气压采集单元；
其中，所述温度采集单元、所述电流采集单元、所述电压采集单元、所述形变采集单元、所述气体微粒检测单元和所述气压采集单元分别与所述比较模块以及所述电池连接；
所述温度采集单元，用于对所述电池的当前电芯温度进行采集，获得所述当前电芯温度信号，并将所述当前电芯温度信号传输至所述比较模块；
所述形变采集单元，用于对所述电池的电芯形变量进行采集，获得当前电芯形变信号，并将所述当前电芯形变信号传输至所述比较模块；
所述气体微粒检测单元，用于对所述电池工作环境的气体微粒浓度进行采集，获得当前气体微粒浓度信号，并将所述当前气体微粒浓度信号传输至所述比较模块；
所述气压采集单元，用于对所述电池工作环境的气压进行采集，获得当前气压信号，并将所述当前气压信号传输至所述比较模块；
所述比较模块，还用于在所述当前电芯温度信号的电压值、所述当前电芯形变信号的电压值、所述当前气体微粒浓度信号的电压值和所述当前气压信号的电压值中至少一个大于其对应预设阈值时，输出对应的热防护信号至所述异常防护模块。
3.如权利要求2所述的电池热失控防护系统，其特征在于，所述检测模块还包括：电流采集单元和电压采集单元，所述热防护信号包括：一级热防护信号；
其中，所述电流采集单元和所述电压采集单元分别与所述电池以及比较模块连接；
所述电流采集单元，用于对所述电池的电流进行采集，获得当前电流信号，并将所述当前电流信号传输至所述比较模块；
所述电压采集单元，用于对所述电池的电压进行采集，获得当前电压信号，并将所述当前电压信号传输至所述比较模块；
所述比较模块，还用于根据所述当前电流信号和所述当前电压信号进行计算得到当前电压变化率信号和当前电流变化率信号；
所述比较模块，还用于在所述当前电芯温度信号的电压值大于第一预设温度电压值小于第二预设温度电压值，且所述当前电压变化率信号的电压值和所述当前电流变化率信号的电压值中至少一个大于其对应预设电压阈值时，发送一级热防护信号至所述异常防护模块。
4.如权利要求3所述的电池热失控防护系统，其特征在于，所述异常防护模块包括：散热单元；
其中，所述散热单元的输入端与所述比较模块输出端连接；
所述散热单元，用于在接收到所述一级热防护信号时启动，降低所述电池电芯的温度。
5.如权利要求4所述的电池热失控防护系统，其特征在于，所述热防护信号还包括：二级热防护信号；
所述比较模块，还用于在所述当前电芯温度信号的电压值大于所述第二预设温度电压值小于第三预设温度电压值，且所述当前电芯形变信号的电压值、所述当前气体微粒浓度信号的电压值和所述当前气压信号的电压值中至少一个大于其对应预设电压阈值时，发送二级热防护信号至所述异常防护模块。
6.如权利要求5所述的电池热失控防护系统，其特征在于，所述电池热失控防护系统还包括：母排和冷却剂喷头，所述异常防护模块还包括：开关单元；
其中，所述开关单元的控制端与所述比较模块的输出端连接，所述开关单元的输入端与所述电池连接，所述开关单元的输出端分别与所述母排以及所述冷却剂喷头连接；
所述开关单元，用于在接收到所述二级热防护信号时，断开所述电池与所述母排的连接，并控制所述冷却剂喷头释放预设剂量的降温物质。
7.如权利要求6所述的电池热失控防护系统，其特征在于，所述开关单元包括：母排继电器和冷却剂继电器；
其中，所述母排继电器的控制端与所述比较模块连接，所述母排继电器的输出端与所述母排连接，所述母排继电器的输入端与所述电池连接，所述冷却剂继电器分别与所述比较模块以及所述冷却剂喷头连接。
8.如权利要求7所述的电池热失控防护系统，其特征在于，所述比较模块还用于在所述当前电芯温度信号的电压值大于所述第三预设温度电压值时，发送三级热防护信号至所述异常防护模块；
所述开关单元，还用于在接收到所述三级热防护信号时断开所述电池与所述母排的连接，并控制所述冷却剂喷头将所述降温物质完全释放。
9.如权利要求8所述的电池热失控防护系统，其特征在于，所述电池热失控防护系统还包括：警报装置；
其中，所述警报装置与所述比较模块连接；
所述比较模块，还用于在所述电池的工作状态为热异常状态时，驱动所述警报装置进行报警。
Priority Applications (1)
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