CN220809130U - 一种电池系统的安全监测装置、电池系统以及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电池系统的安全监测装置、电池系统以及车辆，电池系统的安全监测装置包括：传感器单元，设置在电池系统内的电池模组中，传感器单元包括多个传感器；不同传感器用于检测电池模组的不同安全关联数据；通用接插件，与传感器单元中的每一传感器连接；电池管理系统单元，与通用接插件连接；通用接插件用于接收每一传感器发送的安全关联数据，并将安全关联数据发送给电池管理系统单元，以通过电池管理系统单元对电池模组进行安全监测。提高了对电池系统安全性判断的准确性和及时性，以及安全监测装置的集成度。

Description

一种电池系统的安全监测装置、电池系统以及车辆

技术领域

本实用新型实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池系统的安全监测装置、电池系统以及车辆。

背景技术

随着新能源汽车的日益普及，电动汽车是国家大力倡导的新能源行业，作为依靠电能运转的汽车，电池系统(指电动汽车的电源)是电动汽车的核心部件，电池系统的安全性问题也逐渐引起关注。

目前，对电池系统的安全监测方式是，在电池系统中设置多种用于安全监测的传感器，对电池系统的安全关联数据，例如温度、烟雾浓度等进行检测，再通过分析安全关联数据实现对电池系统的安全监测；但是现有的安全监测装置存在着集成度低的问题；而且，传感器设置在电池模组的外部，导致安全监测有时间延迟，不能及时对电池系统做出安全判断，并且准确度不高，易发生漏预警的现象，对车辆的正常运行不利。因此，如何实现提高对电池系统安全性判断的准确性和及时性，以及提高安全监测装置的集成度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电池系统的安全监测装置、电池系统以及车辆，以提高对电池系统安全性判断的准确性和及时性，以及提高安全监测装置的集成度。

根据本实用新型的一方面，提供了一种电池系统的安全监测装置，包括：

传感器单元，设置在所述电池系统内的电池模组中，所述传感器单元包括多个传感器；不同传感器用于检测所述电池模组的不同安全关联数据；

通用接插件，与所述传感器单元中的每一传感器连接；

电池管理系统单元，与所述通用接插件连接；所述通用接插件用于接收每一所述传感器发送的所述安全关联数据，并将所述安全关联数据发送给所述电池管理系统单元，以对所述电池模组进行安全监测。

可选的，所述传感器单元中的传感器包括：

温度传感器，所述温度传感器用于检测所述电池模组内电池的温度；

压力传感器，所述压力传感器用于检测所述电池模组内电池所受的压力；

烟雾传感器，所述烟雾传感器用于检测所述电池模组中的烟雾浓度；

其中，所述安全关联数据包括电池的温度、电池所受的压力和所述电池模组中的烟雾浓度。

可选的，所述通用接插件包括与所述温度传感器连接的第一引脚和第二引脚，与所述压力传感器连接的第三引脚和第四引脚，以及与所述烟雾传感器连接的第五引脚和第六引脚。

可选的，所述温度传感器包括热敏电阻，并且所述热敏电阻呈柔性膜片状；所述热敏电阻设置在所述电池模组中电池的表面上；

和/或，所述压力传感器包括柔性压电薄膜，所述柔性压电薄膜设置在所述电池模组中电池的表面上。

可选的，所述电池模组中包括至少两个电池；

所述柔性压电薄膜和/或呈柔性膜片状的所述热敏电阻位于相邻的两个所述电池之间。

可选的，所述烟雾传感器包括离子感烟式探测器。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电池系统，包括：电池包以及本实用新型任一实施例所述的电池系统的安全监测装置；其中所述电池包包括箱体和电池某种，所述安全监测装置设置在所述电池模组内。

可选的，所述箱体内设有多个所述电池模组；其中，每一所述电池模组中设置有所述传感器单元，并且每一所述传感器单元配置有一对应的所述通用接插件。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，包括本实用新型任一实施例所述的电池系统。

可选的，所述车辆还包括整车控制器，所述整车控制器与所述电池系统中的电池管理系统单元通信连接。

本实用新型实施例提供了一种电池系统的安全监测装置、电池系统以及车辆，其中电池系统的安全监测装置包括：传感器单元，设置在电池系统中，传感器单元包括多个传感器，不同的传感器用于检测电池系统的不同安全关联数据；通用接插件，与安全监测单元中的每一安全监测传感器连接；电池管理系统单元，与通用接插件连接；通用接插件用于接收每一传感器发送的安全关联数据，并将安全关联数据发送给电池管理系统单元，以对电池系统进行安全监测。本实用新型实施例提供的技术方案，通过将传感器设置在电池模组中，每一传感器用于检测电池模组的至少一种安全关联数据，可以及时的对电池模组的安全关联数据进行检测，改善了对电池系统安全监测有时间延迟的问题；并且从电池模组的内部的对安全关联数据进行检测，可以防止由于从电池模组外检测到安全关联数据低于电池模组内的真实数据而出现漏预警现象；另外，通过通用接插件与传感器单元中的每一传感器连接，可以减少接插件的数量，从而实现提高安全监测装置的集成度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本实用新型实施例提供的一种电池系统的安全监测装置的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供另一种电池系统的安全监测装置的结构框图；

图3是本实用新型实施例提供的一种车辆的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种车辆中电池系统的安全监测装置与整车控制器的连接示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供了一种电池系统的安全监测装置，图1是本实用新型实施例提供的一种电池系统的安全监测装置的结构框图，参考图1，电池系统的安全监测装置包括：

传感器单元10，设置在电池系统内的电池模组中，传感器单元10包括多个传感器；不同的传感器用于检测电池模组的不同安全关联数据；

通用接插件20，与传感器单元10中的每一传感器连接；

电池管理系统单元30，与通用接插件20连接；通用接插件20用于接收每一传感器发送的安全关联数据，并将安全关联数据发送给电池管理系统单元30，以对电池模组进行安全监测。

具体的，电池管理系统单元30(Battery Management System，BMS)上电完成自检后，电池管理系统单元30可以通过通用接插件20向传感器单元10中的传感器发送控制信号，控制传感器单元10中的传感器11开始检测电池模组的安全关联数据。在电池模组中设置多个传感器11，不同传感器11用于检测电池模组的不同安全关联数据，可以实现对电池模组安全状态的多方面监测。将传感器11设置在电池模组中，可以及时的对电池模组的安全关联数据进行检测，改善了对电池系统安全监测有时间延迟的问题；并且从电池模组的内部的对安全关联数据进行检测，可以防止由于电池模组外检测到安全关联数据低于电池模组内的真实数据而出现漏预警现象。

其中，安全关联数据可以理解为与电池模组的安全相关联的数据，例如，安全关联数据可以是电池模组的温度，当电池模组的温度超过预设温度限定值时，说明电池模组的温度过高，电池模组不能安全工作；或者，安全关联数据可以是电池模组内电池所受的压力，当电池所受的压力超过预设压力限定值时，说明电池的结构发生形变较严重，电池模组不能安全工作；或者，安全关联数据可以是电池模组中产生的烟雾浓度，当电池模组内产生的烟雾浓度超过预设烟雾浓度限定值时，说明电池模组中有起火现象。

传感器单元10中的每一传感器11连接均通过通用接插件20与电池管理系统单元30连接；通用接插件20用于接收每一传感器11发送的安全关联数据，并将安全关联数据发送给电池管理系统单元30，以通过电池管理系统单元30对检测到的安全关联数据进行分析，实现对电池系统的安全监测。接插件也可以叫做连接器，用于连接两个有源器件的器件，传输电流或信号。通过设置通用接插件20，使得传感器单元10中的每一传感器共用一接插件，可以减少接插件的数量，从而实现提高装置的集成度。

本实用新型实施例提供的一种电池系统的安全监测装置包括：传感器单元，设置在电池模组中，传感器单元包括多个传感器，不同的传感器用于检测电池模组的不同安全关联数据；通用接插件，与安全监测单元中的每一安全监测传感器连接；电池管理系统单元，与通用接插件连接；通用接插件用于接收每一传感器发送的安全关联数据，并将安全关联数据发送给电池管理系统单元，以对电池系统进行安全监测。通过将传感器设置在电池模组中，可以及时的对电池模组的安全关联数据进行检测，改善了对电池系统安全监测有时间延迟的问题；并且从电池模组的内部的对安全关联数据进行检测，可以防止由于电池模组外检测到安全关联数据低于电池模组内的真实数据而导致的漏预警现象；另外，通过通用接插件与传感器单元中的每一传感器连接，可以减少接插件的数量，从而实现提高安全监测装置的集成度。

在本实用新型的一个实施例中，图2是本实用新型实施例提供另一种电池系统的安全监测装置的结构框图，参考图2，传感器单元10中的传感器11包括：

温度传感器111，温度传感器111用于检测电池模组内电池的温度；

压力传感器112，压力传感器112用于检测电池模组内电池所受的压力；

烟雾传感器113，烟雾传感器113用于检测电池模组中的烟雾浓度。

具体的，电池模组中设置有多种传感器11，包括温度传感器111、压力传感器112和烟雾传感器113。安全关联数据包括电池的温度、电池所受的压力和电池模组中的烟雾浓度。通过温度传感器111检测电池的温度，从而实现对电池的温度的监测。通过压力传感器112检测电池所受的压力，从而实现对电池内结构的形变状态的监测，或者电池受外界碰撞力度的监测。通过烟雾传感器113检测电池模组中的烟雾浓度，从而实现对电池模组是否发生起火的监测。电池模组中设置有多种传感器11，从而实现对电池模组从多方面进行安全监测，进而保证电池系统的安全使用。其中，传感器单元10中的传感器11可以同步检测电池模组的安全关联数据，也可以不同步检测电池模组的安全关联数据。示例性的，温度传感器111可以每100MS进行一次温度采集；压力传感器112每200ms进行一次压力检测；烟雾传感器113每500ms进行一次烟雾检测。三种检测进行轮询，检测电池模组的温度，压力和烟雾状态，电池管理系统单元30做出响应机制。

在本实用新型的一个实施例中，请继续参考图2，通用接插件20包括与温度传感器111连接的第一引脚1和第二引脚2，与压力传感器112连接的第三引脚3和第四引脚4，以及与烟雾传感器113连接的第五引脚5和第六引脚6。

具体的，通用接插件20的第一引脚1和第二引脚2为温度检测点，温度传感器111可以包括热敏电阻。热敏电阻是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数(PTC，Positive Temperature Coefficient)热敏电阻和负温度系数(NTC，NegativeTemperature Coefficient)热敏电阻。热敏电阻的特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。利用热敏电阻对温度敏感的特性，从而可实现测温。热敏电阻随温度的变化电阻值发生变化，电池管理系统单元30中的单片机与通用接插件20相连接进行AD采样，采出AD值，通过AD值与阻值的比例计算出采样点的温度，实现对电池模组进行温度采样。

通用接插件20的第三引脚3和第四引脚4为压力检测点，压力传感器112可以包括压力敏感元件，从而能感受压力信号。将此装置中的压力敏感元件附着在电池的表面，电池形变的时候会对压力敏感元件产生一个相对的力，压力敏感元件就会产生一个电信号(电荷或电压)，并且同电池拉伸或弯曲的形变成比例。电池管理系统单元30中的单片机进行电信号采样，可以检测到电压，根据电压比例计算出电池所受的压力，然后作为判断电池形变状态的依据。电池管理系统单元30可以连接整车控制器40，将电池的压力状况作为整车是否发生碰撞的判断依据之一。

通用接插件20的第五引脚5和第六引脚6为烟雾浓度检测点。烟雾传感器113是通过监测烟雾浓度来实现起火防范的。其中，烟雾传感器113可以采用离子感烟式探测器，离子感烟式探测器是一种工作稳定可靠的传感器，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。离子感烟式探测器是在电离室内含有少量放射性物质(例如镅-241)，可使电离室内空气成为导体，允许一定电流在两个电极之间的空气中通过，射线使局部空气成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性。当烟粒子进入电离化区域时，由于烟粒子与离子相接合而降低了空气的导电性，形成离子移动的减弱。通过对电池模组内电离化区域的导电性的检测，实现对烟雾浓度的检测。

在本实用新型的一个实施例中，可选的，温度传感器111包括热敏电阻，并且热敏电阻呈柔性膜片状；热敏电阻设置在电池模组中电池的表面上。可以理解为，将热敏电阻呈柔性膜片状，可以减小热敏电阻的占用空间，进一步的提高电池模组的安全监测装置的集成度；将热敏电阻设置在电池模组中电池的表面上，可以使得热敏电阻与电池的发热源接触，从而可以进一步的提高对电池模组内温度监测的准确度。

在本实用新型的一个实施例中，可选的，压力传感器112包括柔性压电薄膜，柔性压电薄膜设置在电池模组中电池的表面上。可以理解为，柔性压电薄膜可以减小压敏元件的占用空间，进一步的提高电池模组的安全监测装置的集成度；将柔性压电薄膜设置在电池模组中电池的表面上，可以使得柔性压电薄膜与电池接触，从而可以进一步的提高对电池所受的压力监测的准确度。其中，柔性压电薄膜的材料可以包括聚偏氟乙烯(PVDF)高分子膜，使得压电薄膜具有柔韧、低密度、低阻抗和高压电电压常数等优点。

在本实用新型的一个实施例中，可选的，温度传感器111包括呈柔性膜片状的热敏电阻，呈柔性膜片状的热敏电阻设置在电池模组中电池的表面上；并且压力传感器112包括柔性压电薄膜，柔性压电薄膜设置在电池模组中电池的表面上。压力和温度监测均使用高分子膜，可以进一步的提高此装置的集成度，并且还可以降低安全监测装置的重量。

在本实用新型的一个实施例中，可选的，电池模组中包括至少两个电池；柔性压电薄膜和/或呈柔性膜片状的热敏电阻位于相邻的两个电池之间。

可以理解为，将柔性压电薄膜设置在相邻的两个电池之间，柔性压电薄膜的第一表面与一电池接触，与柔性压电薄膜的第一表面相对的第二表面与另一电池接触，从而可以实现对两个电池的形变同时监测，当其中一电池的形变程度超过预设值时，则可以确定该电池模组处于非安全状态下。和/或，将呈柔性膜片状的热敏电阻设置在相邻的两个电池之间，呈柔性膜片状的热敏电阻的第一表面与一电池接触，与呈柔性膜片状的热敏电阻的第一表面相对的第二表面与另一电池接触，从而可以实现对两个电池的温度同时监测，当其中一电池的温度超过预设值时，则可以确定该电池模组处于非安全状态下。需要说明的是，当柔性压电薄膜和呈柔性膜片状的热敏电阻均位置相同的两个电池之间时，柔性压电薄膜和呈柔性膜片状的热敏电阻需错位设置，使得二者不接触，从而在监测过程中互不影响。

实用新型实施例还提供了一种电池系统，包括：电池包以及本实用新型任意实施例所述的电池系统的安全监测装置，电池包包括箱体和电池模组，安全监测装置设置在电池模组内。具有相同的技术效果，这里不再赘述。

可选的，箱体内设有多个电池模组；其中，每一电池模组中设置有传感器单元10，并且每一传感器单元10配置有一对应的通用接插件20。通过对电池包中全部的电池模组的安全监测，可以实现对整个电池包的安全监测。

图3是本实用新型实施例提供的一种车辆的结构示意图，参考图3，实用新型实施例还提供了一种车辆，包括本实用新型任意实施例所述的电池系统，电池系统用于为车辆供电，以保证车辆的正常使用。图4是本实用新型实施例提供的一种车辆中电池系统的安全监测装置与整车控制器的连接示意图，参考图4，其中，车辆还包括整车控制器40，整车控制器40与电池系统中的电池管理系统单元30通信连接。整车控制器40可以获取电池管理系统单元30采集到的电池系统的各种信息，包括安全关联数据，从而可根据安全关联数据触发车辆的相应功能，例如报警功能，对电池系统的降温功能等。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电池系统的安全监测装置，其特征在于，包括：

传感器单元，设置在所述电池系统内的电池模组中，所述传感器单元包括多个传感器；不同的传感器用于检测所述电池模组的不同安全关联数据；

通用接插件，与所述传感器单元中的每一传感器连接；

电池管理系统单元，与所述通用接插件连接；所述通用接插件用于接收每一所述传感器发送的所述安全关联数据，并将所述安全关联数据发送给所述电池管理系统单元，以对所述电池模组进行安全监测；

所述传感器单元中的传感器包括：

温度传感器，所述温度传感器用于检测所述电池模组内电池的温度；

压力传感器，所述压力传感器用于检测所述电池模组内电池所受的压力；

其中，所述温度传感器包括热敏电阻，并且所述热敏电阻呈柔性膜片状；所述热敏电阻设置在所述电池模组中电池的表面上；所述压力传感器包括柔性压电薄膜，所述柔性压电薄膜设置在所述电池模组中电池的表面上；所述电池模组中包括至少两个电池，所述柔性压电薄膜和呈柔性膜片状的所述热敏电阻位于相邻的两个所述电池之间。

2.根据权利要求1所述的电池系统的安全监测装置，其特征在于，所述传感器单元中的传感器还包括：

烟雾传感器，所述烟雾传感器用于检测所述电池模组中的烟雾浓度；

其中，所述安全关联数据包括电池的温度、电池所受的压力和所述电池模组中的烟雾浓度。

3.根据权利要求2所述的电池系统的安全监测装置，其特征在于，所述通用接插件包括与所述温度传感器连接的第一引脚和第二引脚，与所述压力传感器连接的第三引脚和第四引脚，以及与所述烟雾传感器连接的第五引脚和第六引脚。

4.根据权利要求2所述的电池系统的安全监测装置，其特征在于，所述烟雾传感器包括离子感烟式探测器。

5.一种电池系统，其特征在于，包括：电池包以及权利要求1～4任一所述的电池系统的安全监测装置；其中所述电池包包括箱体和电池模组，所述安全监测装置设置在所述电池模组内。

6.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，所述箱体内设有多个所述电池模组；其中，每一所述电池模组中设置有所述传感器单元，并且每一所述传感器单元配置有一对应的所述通用接插件。

7.一种车辆，其特征在于，包括权利要求5或6所述的电池系统。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，还包括整车控制器，所述整车控制器与所述电池系统中的电池管理系统单元通信连接。