CN106569142A - 一种动力锂离子电池热失控预警***及预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力锂离子电池热失控预警***，该***包括微处理器和警报器，其特征在于，该***还包括：电信号监测单元、烟雾监测单元、温度监测单元、控制器和人机交互端；电信号监测单元、烟雾监测单元、温度监测单元的一端分别与所述锂离子电池连接，另一端与所述微处理器连接，所述控制器连接一端与所述微处理器连接，另一端与所述警报器连接。本发明还公开一种应用所述***的动力锂离子电池热失控预警方法。本发明的***能够对锂电池包括充放电电压、电流，电池温度，电池包内烟雾进行监控，并能够根据监测结果及时作出预警并通知用户及时处理，适用于储能设备、低速代步车、乘用车、商务车、航空等其他领域。

Description

一种动力锂离子电池热失控预警***及预警方法
技术领域
本发明属于新能源与环保产业领域，更具体地，涉及一种动力锂离子电池热失控预警***及预警方法。
背景技术
近年来，随着汽车引发的能源消耗、资源短缺及环境污染问题日益突出，电动汽车因其高效节能以及低排放的显著优势而备受关注。十三五规划中明确要求，重点发展新兴产业，新能源汽车要着重发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等安全、节能的汽车。但是，目前锂离子动力电池热失控事故时有发生，热失控预警与安全防护一直没有得到有效的解决。因此，有必要围绕电池热失控问题进行深入研究，提高锂离子动力电池***安全性。
专利文献CN2670163Y公开了一种电动汽车动力电池组安全预警器，其包括微处理器、采样通道及声光预警电路，其中，微处理器向采样通道发送高电平以启动采样通道，而采样通道是串联连接在电动汽车动力电池组安装箱的外壳上，同时与电池组的最电压点连接，而采样得出的数据又反馈回微处理器，并经过微处理器的判断是否有一点接现象的发生，进而控制声光预警电路进行声光预警。但是专利文献CN2670163Y公开的电池组安全预警器存在如下问题：
(1)该发明专利只考虑到电池与安装箱、车身短接这一种情况，致使电池组发生短路，进而引发电池发生热失控。实际上，诱发电池失效起火***，还包括外部条件恶劣(如电池箱内温度过高)，电池单体过充过放，机械挤压碰撞等等。
(2)该发明监测数据过少，不能充分实现实际预警作用，电池包内温度是一个关键性监测点，其他监测值还包括电池电压电流，以及泄漏气体等。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种动力锂离子电池热失控预警***，目的是在于围绕电池热失控问题进行深入研究，提高锂离子动力电池***安全性，研发出一种动力锂电池组热失控预警***。
为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种动力锂离子电池热失控预警***，该***包括微处理器和警报器，其特征在于，该***还包括：电信号监测单元、烟雾监测单元、温度监测单元和控制器；
电信号监测单元、烟雾监测单元、温度监测单元的一端分别与所述锂离子电池连接，另一端与所述微处理器连接，所述控制器一端与所述微处理器连接，另一端与所述警报器连接；
电信号监测单元用于监测所述锂离子电池的电信号，并实时反馈给所述微处理器；
烟雾监测单元用于监测所述锂离子电池的烟雾信号，并实时反馈给所述微处理器；
温度监测单元用于监测所述锂离子电池的温度，并实时反馈给所述微处理器；
所述微处理器用于将反馈的电信号、温度与设定的阈值对比分析，如果所述电信号和温度超过所述阀值或微处理器接收到反馈的烟雾信号，则发出控制指令；
所述控制器用于根据所述控制指令，控制警报器报警。
进一步地，所述电信号监测单元包括电信号采集器，用于采集所述锂离子电池的电信号。
进一步地，所述烟雾监测单元包括烟雾监测传感器，用于监测所述锂离子电池的烟雾信号。
进一步地，所述温度监测单元包括热电偶，用于监测所述锂离子电池的温度。
按照本发明的另一个方面，提供一种应用所述的动力锂离子电池热失控预警***的动力锂离子电池热失控预警方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)所述电信号监测单元监测所述锂离子电池的电信号，并实时反馈给所述微处理器；
(2)所述烟雾监测单元监测所述锂离子电池的烟雾信号，并实时反馈给所述微处理器；
(3)所述温度监测单元用于监测所述锂离子电池的温度，并实时反馈给所述微处理器；
(4)微处理器将反馈的电信号和温度与设定的阈值对比分析，如果所述电信号和温度超过所述阀值，则发出控制指令；
(5)微处理器如果接收到反馈的烟雾信号，则发出控制指令；
(6)控制器根据所述控制指令，控制警报器报警。
进一步地，步骤(1)中所述电信号包括所述锂离子电池的充放电电压和电流。
进一步地，步骤(2)中所述烟雾信号包括烟雾和气压。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的技术方案中，通过监测电池内部一些相关参数，如温度、气压、泄漏气体等，能够对锂电池包括充放电电压、电流，电池温度，电池包内烟雾进行监控，并能够根据监测结果及时作出预警并通知用户及时处理。
(2)本发明的技术方案中，当电池内部某些参数达到阈值时，继而触发预警装置，然后发出报警提醒司机，在电池出现故障之前采取有效措施，就能有效避免人身事故，减少不必要的损失。
(3)该项目对提升我国在新能源汽车领域的核心竞争力，推进产业结构升级、加快经济发展方式转变，打破国外技术垄断，填补我国在该领域的空白，促进武汉东湖自主创新示范区的快速发展具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例的一种动力锂离子电池热失控预警***结构示意图；
图2为本发明实施例的一种动力锂离子电池热失控预警***的功能流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1为本发明实施例的一种动力锂离子电池热失控预警***结构示意图。如图1所示，该***包括：
电信号监测单元，包括电信号采集器、微处理器CPU、人机交互端，信号采集器将采集到的电信号，传输到处理器中，与设定的阈值比较，如若信号超出阈值，处理器CPU输出警报到人机交互端报警。
烟雾监测单元，包括烟雾监测传感器、微处理器CPU、人机交互端，烟雾监测传感器检测是否有烟雾信号，将结果传输到处理器CPU，进行判断，如若有包内有烟雾产生，发送警报指令给人机交互端。
温度监测单元，包括热电偶、微处理器CPU、人机交互端，电池包内各热电偶对电池单体温度进行实时监测，监测结果输入CPU中，与该型号电池的温度阈值进行比较，超过阈值，则发出警报信号给人机交互端，提醒驾驶人员。
图2为本发明实施例的一种动力锂离子电池热失控预警***的功能流程图。本发明一个优选实施例一种动力锂离子电池热失控预警方法，应用上述动力锂离子电池热失控预警***，如图2所示，该方法包括如下步骤：
(1)当电池发生热失控时，电池内部电化学反应发生紊乱，电压电流出现非常大的波动,如短路过程，电流会突然急剧增大，后迅速下降，电压会迅速下降。因此，通过电信号传感器监测各块电池单体的输出电压电流，如若出现较大的波动，预警***就向驾驶人员报警，及时关闭电源输出，检查电池其他参数，如果也超过阈值，车上人员立即下车等待；
(2)在电池发生热失控后，电池内部材料分解，释放大量可燃性气体，使电池鼓包，电池内部压力超过安全阀可控压力值，电池漏气，电池箱内的烟雾传感器能立即检测到烟雾信号，并发给控制器，使其控制警报器发出报警信号，提醒驾驶员采取合理措施来防止事故进一步扩大。
(3)不同型号的电池，对应的热失控温度阈值不同，因此温度传感器的温度监测及诊断分析需要综合考虑电池生产厂商的大量实验数据。当电池内部温度超过可承受的温度限制，预警***检测到高温信号，发给控制器，使其控制警报器发出警告信号，提醒驾驶员采取合理措施，如关闭电源输出等。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种动力锂离子电池热失控预警***，该***包括微处理器和警报器，其特征在于，该***还包括：电信号监测单元、烟雾监测单元、温度监测单元和控制器；
电信号监测单元、烟雾监测单元、温度监测单元的一端分别与所述锂离子电池连接，另一端与所述微处理器连接，所述控制器一端与所述微处理器连接，另一端与所述警报器连接；
电信号监测单元用于监测所述锂离子电池的电信号，并实时反馈给所述微处理器；
烟雾监测单元用于监测所述锂离子电池的烟雾信号，并实时反馈给所述微处理器；
温度监测单元用于监测所述锂离子电池的温度，并实时反馈给所述微处理器；
所述微处理器用于将反馈的电信号、温度与设定的阈值对比分析，如果所述电信号和温度超过所述阀值或微处理器接收到反馈的烟雾信号，则发出控制指令；
所述控制器用于根据所述控制指令，控制警报器报警。
2.根据权利要求1所述的一种动力锂离子电池热失控预警***，其特征在于：所述电信号监测单元包括电信号采集器，用于采集所述锂离子电池的电信号。
3.根据权利要求1或2所述的一种动力锂离子电池热失控预警***，其特征在于：所述烟雾监测单元包括烟雾监测传感器，用于监测所述锂离子电池的烟雾信号。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种动力锂离子电池热失控预警***，其特征在于：所述温度监测单元包括热电偶，用于监测所述锂离子电池的温度。
5.一种应用权利要求1-4中任一项所述的动力锂离子电池热失控预警***的动力锂离子电池热失控预警方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)所述电信号监测单元监测所述锂离子电池的电信号，并实时反馈给所述微处理器；
(2)所述烟雾监测单元监测所述锂离子电池的烟雾信号，并实时反馈给所述微处理器；
(3)所述温度监测单元用于监测所述锂离子电池的温度，并实时反馈给所述微处理器；
(4)微处理器将反馈的电信号和温度与设定的阈值对比分析，如果所述电信号和温度超过所述阀值，则发出控制指令；
(5)微处理器如果接收到反馈的烟雾信号，则发出控制指令；
(6)控制器根据所述控制指令，控制警报器报警。
6.根据权利要求5所述的动力锂离子电池热失控预警方法，其特征在于：步骤(1)中所述电信号包括所述锂离子电池的充放电电压和电流。
7.根据权利要求5所述的动力锂离子电池热失控预警方法，其特征在于：步骤(2)中所述烟雾信号包括烟雾和气压。
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