CN114211961A - 动力电池包热失控防护方法及防护*** - Google Patents

动力电池包热失控防护方法及防护*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种动力电池包热失控防护方法及防护***，本发明的防护方法用于在BMS休眠中执行动力电池包热失控防护，且该防护方法包括热失控初步确定步骤和热失控确定步骤，热失控初步确定步骤中，周期性自动唤醒BMS，并于每次唤醒后采集动力电池包的当前电芯状态数据，且根据采集的当前电芯状态数据，判断所述动力电池包是否发生热失控，热失控确定步骤中采集所述动力电池包的当前状态信号，并根据采集的当前状态信号，判断所述动力电池包是否发生热失控。本发明所述的动力电池包热失控防护方法能够在BMS休眠中对动力电池包的状态进行监测，以此进行热失控预警，而能够对动力电池包乃至整车做到更好的防护。

Description

动力电池包热失控防护方法及防护***
技术领域
本发明涉及新能源汽车动力电池包防护技术领域，特别涉及一种动力电池包热失控防护方法，同时，本发明也涉及一种基于以上防护方法的动力电池包热失控防护***。
背景技术
随着燃油汽车带来的能源问题与环境问题越来越突出，现在我国已开始大力发展新能源汽车，在新能源汽车中动力电池包作为整车的能量来源，占据着非常重要的位置。锂电池因其具有能量密度高、使用寿命长、额定电压及功率高，以及自放电效率低等一系列优点，已被广泛应用于纯电动汽车和混合动力汽车等新能源车辆中。
但是伴随着新能源汽车数量的增加，其所带来的安全问题也已逐渐显现，而新能源汽车自燃便是其中一个主要的方面。一般新能源汽车起火包含的原因主要有以下几个方面，第一是电车进行长时间过充过放时，会导致析出锂枝晶，锂枝晶会刺穿隔膜导致电池短路，第二是电池包有机械损伤时会导致内短路而发生热失控，第三是电池老化会导致内阻增加，在充放电过程中产热量增加，散热不及时则会导致温度过高，发生热失控。
上述三种热失控情形中发生最多的是前两种情形，而无论是产生锂枝晶或者机械损伤，很多时候并不会立刻导致热失控，而是会间隔一段时间才发生。但此时若发生意外情况时BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM、电池管理***)正在休眠，就会导致热失控不可逆转地发生，因而对于新能源汽车来说，在未使用时对其进行热失控监测，并进行预警及防护是非常重要的。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种动力电池包热失控防护方法，以能够在BMS休眠中，进行动力电池包的热失控预警，而对动力电池包及整车进行更好的防护。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种动力电池包热失控防护方法，该防护方法用于在BMS休眠中执行动力电池包热失控防护，且所述防护方法包括：
(a).热失控初步确定步骤
于所述BMS休眠中，使所述BMS周期性自动唤醒，并于每次唤醒后采集所述动力电池包的当前电芯状态数据；
根据采集的当前电芯状态数据，判断所述动力电池包是否发生热失控，若是，则进入(b).热失控确定步骤；若否，则获取当前电芯状态数据与上次采集的电芯状态数据之间的差值；
根据获取的差值，判断所述动力电池包是否发生热失控，若是，则进入(b).热失控确定步骤，若否，则存储采集的当前电芯状态数据；
(b).热失控确定步骤
所述BMS采集所述动力电池包的当前状态信号；
根据采集的当前状态信号，判断所述动力电池包是否发生热失控，若是，则向整车控制器发送热失控报警信号，若否，则存储采集的当前电芯状态数据。
进一步的，采集的电芯状态数据包括电芯电压和电芯温度中的至少一种，且采集的电芯电压低于设定电压阈值时，和/或采集的电芯温度高于设定温度阈值时，判断所述动力电池包发生热失控。
进一步的，获取的差值包括电芯电压差值和/或电芯温度差值，且所述电芯电压差值大于设定电压差阈值，和/或所述电芯温度差值大于设定温度差阈值时，判断所述动力电池包发生热失控。
进一步的，所述动力电池包的当前状态信号通过于所述动力电池包处设置，或是于设有所述动力电池包的车辆上设置的压力传感器、CO传感器、烟雾传感器中的至少一个进行采集。
进一步的，采集的电芯状态数据包括有电芯电压，所述防护方法还包括在所述热失控初步确定步骤和所述热失控确定步骤中，存储采集的当前电芯状态数据后进入(c).电芯欠压确定步骤，且所述电芯欠压确定步骤包括：
根据采集的当前电芯电压，判断所述动力电池包的电芯是否小于设定欠压阈值，若是，则所述BMS向T-Box后台发送欠压信号，若否，则所述BMS休眠。
进一步的，所述防护方法中，若采集的当前电芯电压小于预设最低电压阈值，则所述BMS不再自动唤醒。
进一步的，所述防护方法中，向整车控制器发送热失控报警信号后，由整车控制器执行热失控控制策略，且所述热失控控制策略包括发出热失控报警信号，以及控制车载灭火装置进行灭火中的至少一种。
进一步的，所述BMS中包括有BMS从板和BMS主板，且所述热失控初步确定步骤由所述BMS从板执行，所述热失控确定步骤为所述BMS从板唤醒所述BMS主板后，由所述BMS主板执行。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明的动力电池包热失控防护方法，利用对休眠中的BMS的周期性唤醒，并于每次唤醒中执行所述热失控初步确定步骤，以及根据需要执行所述热失控确定步骤，由此能够做到对动力电池包状态的定时检测，并可根据检测结果在判断动力电池包发生热失控时，向整车发送热失控报警信号，从而能够实现对动力电池包的热失控预警，以对动力电池包及整车进行更好的防护。
本发明的另一目的在于提出一种动力电池包热失控防护***，该防护***用于在BMS休眠中执行动力电池包热失控防护，且所述防护***包括：
第一采集模块，与所述BMS连接，所述采集模块用于采集所述动力电池包的当前电芯状态数据；
第二采集模块，与所述BMS连接，所述第二采集模块用于采集所述动力电池包的当前状态信号；
唤醒模块，设于所述BMS中，所述唤醒模块用于周期性地自动唤醒热失控初步确定模块；
热失控初步确定模块，设于所述BMS中，所述热失控初步确定模块用于根据采集的当前电芯状态数据，判断所述动力电池包是否发生热失控，以及用于存储采集的当前电芯状态数据；
热失控确定模块，设于所述BMS中，所述热失控确定模块用于根据采集的当前状态信号，判断所述动力电池包是否发生热失控。
进一步的，所述BMS中包括有BMS从板和BMS主板，所述唤醒模块和所述热失控初步确定模块设于所述BMS从板上，所述热失控确定模块设于所述BMS主板上，且所述BMS主板可由所述BMS从板唤醒。
本发明的动力电池包热失控防护***相较于现有技术所具有的优势与上述防护方法相同，在此不再赘述。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实施例的描述中，需要说明的是，出现的“第一”、“第二”等术语，其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例首先涉及一种动力电池包热失控防护***，该防护***应用于新能源汽车中，所述新能源汽车包括单纯以动力电池包作为能量来源的纯电动汽车，以及同时设有动力电池包和燃油发动机的混合动力汽车，而优选的，本实施例的防护***为应用在纯电动汽车上，且其具体为用于在动力电池包的BMS休眠中执行动力电池包热失控防护，以保护动力电池包乃至整车的安全。
在构成上，本实施例的动力电池包热失控防护***包括第一采集模块、第二采集模块、唤醒模块，以及热失控初步确定模块和热失控确定模块。
其中，上述第一采集模块与BMS连接，且该采集模块用于采集动力电池包的当前电芯状态数据，上述第二采集模块也与BMS连接，该第二采集模块则用于采集动力电池包的当前状态信号。
上述的唤醒模块、热失控初步确定模块和热失控确定模块均为设于所述BMS中，且设计上，唤醒模块用于周期性地自动唤醒热失控初步确定模块，热失控初步确定模块用于根据以上采集的当前电芯状态数据，判断动力电池包是否发生热失控，以及用于存储采集的当前电芯状态数据。上述的热失控确定模块则用于根据采集的当前状态信号，判断动力电池包是否发生热失控。
本实施例中，以上热失控初步确定模块和热失控确定模块对动力电池包是否热失控的判断，可参见下文中的详细描述。而在结构设置上，需要说明的是，本实施例的动力电池包的BMS中包括有BMS从板和BMS主板，该BMS从板与BMS主板，以及由BMS从板和BMS主板所构成的BMS整体结构，其参见现有新能源汽车中的锂电池BMS，也即锂电池管理***便可。
而基于所述的BMS的构成，上述的唤醒模块和热失控初步确定模块即设于其中的BMS从板上，热失控确定模块则设于BMS主板上，并且在BMS从板能够被唤醒模块唤醒的基础上，BMS主板则可由BMS从板唤醒，从而分别通过BMS从板和BMS主板执行热失控初步确定模块以及热失控确定模块的相关控制步骤。
本实施例BMS从板上的唤醒模块同样采用现有的唤醒电路模块便可，而对于热失控初步确定模块和热失控确定模块，其也基于下述的控制逻辑，而分别采用设置于BMS从板和BMS主板上的逻辑电路模块便可。
本实施例的动力电池包热失控防护***，其在进行动力电池包热失控防护时，所采用的整体控制策略包括有如下的步骤。
(a).热失控初步确定步骤
于BMS休眠中，通过唤醒模块使热失控初步确定模块，也即BMS从板周期性地自动唤醒，并于每次唤醒后采集动力电池包的当前电芯状态数据；
根据采集的当前电芯状态数据，判断动力电池包是否发生热失控，若是，则进入下述(b).热失控确定步骤；若否，则获取当前电芯状态数据与上次采集的电芯状态数据之间的差值；
根据获取的差值，判断动力电池包是否发生热失控，若是，则进入(b).热失控确定步骤，若否，则由BMS从板存储采集的当前电芯状态数据；
(b).热失控确定步骤
热失控确定模块、也即所述BMS主板采集动力电池包的当前状态信号；
根据采集的当前状态信号，判断动力电池包是否发生热失控，若是，则向整车控制器发送热失控报警信号，若否，则由BMS从板存储采集的当前电芯状态数据。
在上述整体策略中，作为优选的实施形式，以上所采集的电芯状态数据包括有电芯电压和电芯温度中的至少一种，并且一般的可为同时采集电芯的当前电压和温度。而对于进行动力电池包的电芯电压与温度采集的第一采集模块，其通常分别通过电连接的电压传感部件，以及设置于动力电池包内的温度传感部件进行采集便可。
对于采集的当前电芯电压和当前电芯温度，在进行热失控判断时，通常的为BMS从板在采集的电芯电压低于设定电压阈值，以及采集的电芯温度高于设定温度阈值，该两者只要至少有一个满足时，则可判断动力电池包发生了热失控。
与采集的电芯状态数据包括电芯电压和电芯温度相对应的，上述获取的差值即包括有电芯电压差值与电芯温度差值，该电芯电压差值和电芯温度差值实质上反映了电芯的电压及温度的变化速率。而且对于BMS从板而言，在所述的电芯电压差值大于设定电压差阈值，以及所述的电芯温度差值大于设定温度差阈值时，也即电压变化速率和温度的变化速率超出设定阈值时，便可判断动力电池包发生热失控。
需要指出的是，上述设定电压阈值、设定温度阈值、设定电压差阈值、设定温度差阈值，以及所采集的电芯电压及温度数据，和下述的预设最低电压阈值等，其通常均为存储于BMS从板的存储模块中，且对各采集数据和对应的设定阈值之间的比较，通过BMS从板中的相关处理模块执行便可。而各阈值的具体数值，则可在实际实施中根据整体设计原则及要求等进行选择。
本实施例中，作为一种示例性实施形式，上述进行动力电池包当前状态信号采集的第二采集模块可为压力传感器、CO传感器、烟雾传感器中的至少一个。此时，对于上述压力传感器，其通常为设置于动力电池包处，由此若电池包发生热失控，因电池包膨胀便会引起压力值的变化，以此便可利于压力传感器判断动力电池包真实发生了热失控。
上述CO传感器和烟雾传感器通常为设置于具有所述动力电池包的车辆上便可，且由此伴随着动力电池包的热失控，因燃烧而会有CO气体及烟雾产生，CO传感器和烟雾传感器检测到CO气体与烟雾便可判断动力电池包真实发生了热失控。
以上各传感器部件所检测的动力电池包的当前状态信号被BMS主板采集到，BMS主板即可判断动力电池包热失控的真实发生，而向整车发送热失控报警信号。此时，一般的BMS主板为向汽车的整车控制器发送所述热失控报警信号，并进而便可由整车控制器执行热失控控制策略。该热失控控制策略例如可为发出灯光、声音等形式的热失控报警信号，还可为通过T-Box后台向车主发送报警信息，同时，上述热失控控制策略亦可为由整车控制器控制车载灭火装置进行灭火。
其中，以上车载灭火装置采用现有新能源汽车所使用的各中车载灭火结构均可，且其例如可为放置于汽车内部的存储有适宜灭火材料，且为由整车控制器控制动作的灭火器件，当动力电池包热失控时，整车控制器使能该灭火器件动作，并向热失控的动力电池包部位喷射存储的灭火材料便可。
本实施例匹配于对动力电池包的电芯电压的采集，作为优选实施形式，进一步的所述的防护方法还包括有在上述热失控初步确定步骤和上述热失控确定步骤中，于存储采集的当前电芯状态数据后进入下述的步骤(c).电芯欠压确定步骤。
该电芯欠压确定步骤具体包括根据采集的当前电芯电压，判断动力电池包的电芯是否小于设定欠压阈值，若是，则BMS从板向T-Box后台发送欠压信号，若否，则使得BMS休眠。由此，通过在BMS从板判断未发生热失控，以及BMS主板判断未真实发生热失控时，可利用对电芯欠压的判断，在欠压时能够及时通知车主进行充电，以保证动力电池包中电芯处于较好状态。
在判断为电芯未欠压，以及BMS从板向T-Box后台发送欠压信号后，便可使得BMS重新进入休眠状态。当然，若本实施例的整体控制策略中，没有设置以上的电芯欠压确定步骤，在前述的步骤(a)和步骤(b)中，均可为在存储所采集的当前电芯状态数据后使得BMS重新进入休眠状态。
本实施例中，利用所采集的电芯电压，更进一步的，在整体控制策略中也可在采集的当前电芯电压小于预设最低电压阈值时，设置BMS从板不再进行自动唤醒。此时，电芯电压小于预设最低电压阈值，表明动力电池包电芯电量很低，发生热失控的可能较低，而使得BMS不再唤醒能够尽量节省电量。
本实施例的上述动力电池包热失控防护***及其方法，利用对休眠中的BMS的周期性唤醒，并于每次唤醒中执行所述热失控初步确定步骤，以及根据需要执行所述热失控确定步骤，由此能够做到对动力电池包状态的定时检测，并可根据检测结果在判断动力电池包发生热失控时，向整车发送热失控报警信号，从而能够对动力电池包的热失控预警，以实现对动力电池包及整车进行更好的防护。
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、改进等，均应包含在本发明的防护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池包热失控防护方法，其特征在于：该防护方法用于在BMS休眠中执行动力电池包热失控防护，且所述防护方法包括：
(a).热失控初步确定步骤
于所述BMS休眠中，使所述BMS周期性自动唤醒，并于每次唤醒后采集所述动力电池包的当前电芯状态数据；
根据采集的当前电芯状态数据，判断所述动力电池包是否发生热失控，若是，则进入(b).热失控确定步骤；若否，则获取当前电芯状态数据与上次采集的电芯状态数据之间的差值；
根据获取的差值，判断所述动力电池包是否发生热失控，若是，则进入(b).热失控确定步骤，若否，则存储采集的当前电芯状态数据；
(b).热失控确定步骤
所述BMS采集所述动力电池包的当前状态信号；
根据采集的当前状态信号，判断所述动力电池包是否发生热失控，若是，则向整车控制器发送热失控报警信号，若否，则存储采集的当前电芯状态数据。
2.根据权利要求1所述的动力电池包热失控防护方法，其特征在于：采集的电芯状态数据包括电芯电压和电芯温度中的至少一种，且采集的电芯电压低于设定电压阈值时，和/或采集的电芯温度高于设定温度阈值时，判断所述动力电池包发生热失控。
3.根据权利要求2所述的动力电池包热失控防护方法，其特征在于：获取的差值包括电芯电压差值和/或电芯温度差值，且所述电芯电压差值大于设定电压差阈值，和/或所述电芯温度差值大于设定温度差阈值时，判断所述动力电池包发生热失控。
4.根据权利要求1所述的动力电池包热失控防护方法，其特征在于：所述动力电池包的当前状态信号通过于所述动力电池包处设置，或是于设有所述动力电池包的车辆上设置的压力传感器、CO传感器、烟雾传感器中的至少一个进行采集。
5.根据权利要求1所述的动力电池包热失控防护方法，其特征在于：采集的电芯状态数据包括有电芯电压，所述防护方法还包括在所述热失控初步确定步骤和所述热失控确定步骤中，存储采集的当前电芯状态数据后进入(c).电芯欠压确定步骤，且所述电芯欠压确定步骤包括：
根据采集的当前电芯电压，判断所述动力电池包的电芯是否小于设定欠压阈值，若是，则所述BMS向T-Box后台发送欠压信号，若否，则所述BMS休眠。
6.根据权利要求5所述的动力电池包热失控防护方法，其特征在于：所述防护方法中，若采集的当前电芯电压小于预设最低电压阈值，则所述BMS不再自动唤醒。
7.根据权利要求1所述的动力电池包热失控防护方法，其特征在于：所述防护方法中，向整车控制器发送热失控报警信号后，由整车控制器执行热失控控制策略，且所述热失控控制策略包括发出热失控报警信号，以及控制车载灭火装置进行灭火中的至少一种。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的动力电池包热失控防护方法，其特征在于：所述BMS中包括有BMS从板和BMS主板，且所述热失控初步确定步骤由所述BMS从板执行，所述热失控确定步骤为所述BMS从板唤醒所述BMS主板后，由所述BMS主板执行。
9.一种动力电池包热失控防护***，其特征在于：该防护***用于在BMS休眠中执行动力电池包热失控防护，且所述防护***包括：
第一采集模块，与所述BMS连接，所述采集模块用于采集所述动力电池包的当前电芯状态数据；
第二采集模块，与所述BMS连接，所述第二采集模块用于采集所述动力电池包的当前状态信号；
唤醒模块，设于所述BMS中，所述唤醒模块用于周期性地自动唤醒热失控初步确定模块；
热失控初步确定模块，设于所述BMS中，所述热失控初步确定模块用于根据采集的当前电芯状态数据，判断所述动力电池包是否发生热失控，以及用于存储采集的当前电芯状态数据；
热失控确定模块，设于所述BMS中，所述热失控确定模块用于根据采集的当前状态信号，判断所述动力电池包是否发生热失控。
10.根据权利要求9所述的动力电池包热失控防护***，其特征在于：所述BMS中包括有BMS从板和BMS主板，所述唤醒模块和所述热失控初步确定模块设于所述BMS从板上，所述热失控确定模块设于所述BMS主板上，且所述BMS主板可由所述BMS从板唤醒。
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