CN114454774B - 一种电池包热失控预警***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池包热失控预警***及方法，其中，电池包热失控预警的方法包括以下步骤：采集电池包的热失控关联信息；将所述热失控关联信息进行数据传输，以使整车控制***获取所述热失控关联信息；获取所述热失控关联信息传输失败前的历史热失控关联信息，当所述历史热失控关联信息与预设的第一预警阈值匹配时，根据所述历史热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警；以提高电池包热失控预警的可靠性和准确性，从而减小电动汽车电池包热失控的安全隐患。

Description

一种电池包热失控预警***及方法
技术领域
本申请涉及电池包热失控管理的技术领域，尤其是涉及一种电池包热失控预警***及方法。
背景技术
随着新能源汽车的迅速发展，以及为了减小燃油汽车带来的环境污染，汽车动力***电动化已逐渐成为主流的发展趋势，同时，用于储存汽车驱动能源的动力电池属于新能源汽车的核心研发方向。
目前最热门的锂离子电池具有能量高，自放电率低以及循环寿命长的特点，但伴随着越来越多的新能源汽车投入市场，以热失控为代表的锂离子动力电池安全性事故时有发生，因此，关于动力电池的热失控预警成为动力电池必要和有效的安全保障。
现有技术的动力电池***对发生热失控时的检测方法是依靠电池管理***和热失控检测***本身进行检测和预警，无法避免在电池管理***或热失控检测***失效时的故障预警，依然存在一定的安全隐患，进而威胁乘客生命安全。
发明内容
本发明提供一种电池包热失控预警***方法，以提高电池包热失控预警的可靠性和准确性，从而减小电动汽车电池包热失控的安全隐患。
为实现上述目的，本发明一种电池包热失控预警***及方法的具体技术方案如下：
第一方面，一种电池包热失控预警方法，包括以下步骤：
采集电池包的热失控关联信息；
将所述热失控关联信息进行数据传输，以使整车控制***获取所述热失控关联信息；
获取所述热失控关联信息传输失败前的历史热失控关联信息，当所述历史热失控关联信息与预设的第一预警阈值匹配时，根据所述历史热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。
可选的，获取第一预设时间内的所述历史热失控关联信息，当所述第一预设时间内的所述历史热失控关联信息与预设的第一预警阈值匹配时，根据所述历史热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。
可选的，所述历史热失控关联信息包括所述电池包的温度以及所述电池包的电压；
所述第一预警阈值包括所述电池包的温度预警阈值和所述电池包的电压预警阈值；
当所述电池包的温度高于第一预警阈值和/或所述电池包的电压低于第一预警阈值时，确定出现热失控预警故障。
可选的，将采集的所述热失控关联信息与预设的第二预警阈值进行匹配；
当所述热失控关联信息与所述第二预警阈值匹配，且所述热失控关联信息传输成功时，确认所述电池包热失控的条件成立，根据所述热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。
可选的，获取多个用于所述电池包检测的检测模组温度，以及检测模组的温升速率；
所述第二预警阈值包括多个所述检测模组的温度预警阈值，以及所述检测模组的温升速率预警阈值；
当至少两个所述检测模组的温度与所述第二预警阈值匹配，且所述检测模组的温升速率与第二预警阈值匹配，并持续第二预设时间时，所述电池包热失控的条件成立。
可选的，获取所述电池包外侧的烟雾浓度；
所述第二预警阈值包括所述电池包外侧的烟雾浓度预警阈值；
当所述电池包外侧的烟雾浓度与所述第二预警阈值匹配，并持续第三预设时间时，所述电池包热失控的条件成立。
可选的，获取所述电池包外侧的温度、电池包外侧的温升速率和所述电池包内部的电压；
所述第二预警阈值包括所述电池包外侧的温度预警阈值、所述电池包外侧的温升速率预警阈值，以及所述电池包内部的电压预警阈值；
当所述电池包外侧的温度、所述电池包外侧的温升速率和所述电池包内部的电压分别与所述第二预警阈值匹配，并持续第四预设时间时，所述电池包热失控的条件成立。
可选的，获取所述电池包内部的温度、电池包内部的温升速率和所述电池包内部的电压；
所述第二预警阈值包括所述电池包内部的温度预警阈值、所述电池包内部的温升速率预警阈值，以及所述电池包内部的电压预警阈值；
当所述电池包内部的温度、所述电池包内部的温升速率和所述电池包内部的电压分别与所述第二预警阈值匹配，并持续第五预设时间时，所述电池包热失控的条件成立。
可选的，所述电池包使用前的上电步骤包括：
预设所述电池包的正常电压阈值，并在所述电池包上电前对所述电池包进行异常检测；
根据所述电池包的异常数据获取所述电池包的下电请求，并将所述下电请求进行数据传输，以使所述整车控制***获取所述下电请求；
当所述整车控制***获取到所述下电请求时，通过所述整车控制***控制所述电池包进行下电。
第二方面，一种电池包热失控预警***，包括：
热失控检测单元，用于采集热失控关联信息；
数据传输单元，用于所述热失控关联信息的数据传输，所述数据传输单元与所述热失控检测单元电性连接；
热失控预警单元，所述热失控预警单元与所述数据传输单元电性连接，根据所述热失控关联信息进行电池包的热失控预警。
本发明的一种电池包热失控预警方法至少具有以下优点：在电池热失控检测出现故障或者失效时，整车控制***无法通过数据传输获取热失控关联信息，整车控制***通过获取历史热失控关联信息，根据历史热失控关联信息确定电池包出现热失控时，执行热失控预警，从而提高热失控预警***的使用安全性和可靠性。
附图说明
图1是本申请实施例电池包热失控预警***中多个执行单元的连接关系示意图；
图2是本申请实施例电池包热失控预警方法的主要流程示意图；
图3是本申请一个实施例中电池包热失控预警方法的流程图；
图4是本申请另一个实施例中电池包热失控预警方法的流程图；
图5是本申请一个实施例中电池包热失控预警方法的热失控判断条件的流程图；
图6是本申请实施例中电池包上电检测方法的主要流程示意图；
图7是本申请实施例电池包热失控预警***的整体结构示意图；
图8是本申请实施例中电池包热失控预警方法的整体流程图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，本文所描述的示范性实施例应当仅被认为是描述性的，而不是为了限制的目的。对每个示范性实施例中的特征或方面的描述应当通常被认为可用于其他示范性实施例中类似的特征或方面。
主流的现有技术中，关于新能源汽车的电池包热失控预警***及方法，主要是通过传感器进行检测，再根据传感器的检测结果判断电池包是否出现电池热失控，但伴随着越来越多的新能源汽车投入市场，由于不同的路况，以及不同的驾驶环境，经常会导致传感器检测失效或者检测结果不准确，从而存在安全隐患，甚至出现安全事故，为了提高电池包的使用安全性，本申请提供了一种电池包热失控预警***及方法，可提高电池包热失控检测的可靠性。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的一种电池包热失控预警***及方法，如图1所示，电池包热失控预警***包括：热失控检测单元，用于采集热失控关联信息；数据传输单元，用于所述热失控关联信息的数据传输，所述数据传输单元与所述热失控检测单元电性连接；热失控预警单元，所述热失控预警单元与所述数据传输单元电性连接，根据所述热失控关联信息进行电池包的热失控预警。
通过热失控检测单元对电池包的热失控关联信息进行采集，热失控检测单元包括多个检测模组，多个检测模组分别对电池包的各项数据进行采集，例如温度、温升速率、电压和烟雾浓度；通过数据传输单元对热失控检测单元检测到的数据进行传输，数据传输单元可以是车身总线；通过车身总线将热失控关联信息传输至热失控预警单元，并通过热失控预警单元对热失控关联信息进行分析处理，根据分析结果执行相对应的热失控预警。
如图2和图3所示，该电池包热失控预警的方法包括以下步骤：
S1、采集电池包的热失控关联信息；
S2、将所述热失控关联信息进行数据传输，以使整车控制***获取所述热失控关联信息；
S3、获取所述热失控关联信息传输失败前的历史热失控关联信息，当所述历史热失控关联信息与预设的第一预警阈值匹配时，根据所述历史热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。
通过上述步骤，将采集到的热失控关联信息传输至整车控制***；如果在整车控制***获取热失控关联信息失败时，介入辅助预警***，整车控制***读取历史热失控关联信息，其中，整车控制***数据获取失败之前的热失控关联信息作为历史热失控关联信息；预设第一预警阈值，将历史关联信息与第一预警阈值进行匹配，如果匹配，确认存在热失控故障，通过整车控制***控制相关模块进行相对应的热失控预警；通过该方法，在电池包热失控检测失效或数据传输失败时，也可以进行热失控预警，从而减小电池包热失控带来的安全隐患。
使用时，获取第一预设时间内的所述历史热失控关联信息，例如通讯失效前30秒以内的热失控关联信息，当所述第一预设时间内的所述历史热失控关联信息与预设的第一预警阈值匹配时，根据所述历史热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。
为了提高热失控预警的可靠性，通过获取第一预设时间内的历史热失控关联信息，在第一预设时间内对历史热失控关联性与第一预警阈值进行匹配，例如，当电池包温度过高时，可触发热失控预警，在某一时间点可能出现电池包已经出现温度过高，但温度检测正常的异常情况，因此，通过再某一段时间内对比历史热失控关联性与第一预警阈值，提高了热失控预警的可靠性和安全性。
其中，热失控关联信息包括电池包的温度和电压，第一预警阈值包括电池包的低压预警值和电池包的高温预警值，在热失控检测中，通过电池管理***将获取到的热失控关联信息通过车身总线传输至整车控制***，在此过程中，如果热失控检测出现故障，导致热失控检测的数据传输无法正常通讯，当整车控制***检测到通讯丢失后，获取通讯丢失前一段时间内的电池包电压数据和电池包温度数据，当电池包的电压数据存在低于第一预警阈值时和/或电池包的温度数据高于第一预警阈值时，热失控出现故障的条件成立，触发热失控预警，从而提高热失控预警的可靠性。
为了进一步提高热失控预警的可靠性，如图4所示，示例性地说明，所述热失控的预警方法还包括，将采集的热失控关联信息与预设的第二预警阈值进行匹配；当所述热失控关联信息与所述第二预警阈值匹配，且所述热失控关联信息传输成功时，确认所述电池包的热失控条件成立，根据所述热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。为了方便理解，需要说明的是，图中热失控检测与电池管理***之间为通讯关系，电池管理***与整车控制***之间同样为通讯关系。
第二预警阈值包括电池包的异常电压值、异常温度以及电池包外侧的异常烟雾浓度等，如图5所示，示例性地说明，当热失控检测处于正常状态，且电池包的热失控关联信息能够正常传输至整车控制***时，将检测到的热失控关联信息与第二预警阈值进行匹配，电池管理***将匹配结果传输至整车控制***，如果匹配结果为匹配成功时，整车控制***通过控制热失控预警关联设施进行相应的热失控预警，如果匹配结果为匹配失败时，则表明电池包没有出现热失控。
具体而言，第二预警阈值包括多种预警条件，第一种预警条件为检测模组的异常温度以及检测模组的异常温升速率，通过获取多个用于所述电池包检测的检测模组温度和检测模组的温升速率；所述第二预警阈值包括多个所述检测模组的温度预警阈值，以及所述检测模组的温升速率预警阈值；当至少两个所述检测模组的温度与所述第二预警阈值匹配，且所述检测模组的温升速率与所述第二预警阈值匹配，并持续第二预设时间时，所述电池包的热失控条件成立。
在实际使用过程中，用于检测多种热失控关联信号的检测模组在长时间使用过后，自身会发热，从而导致检测数据不准确或者检测数据丢失的情况，因此，本发明在每个检测模组上皆设置有温度检测模块，在对电池包进行检测的同时也对检测模组自身的温度进行监测，示例性地说明，当至少两个检测模组的自身温度值皆达到75摄氏度，且温升速率大于0.5摄氏度每秒时，达到电池包热失控预警的标准，同时，为了减小数据的突发性带来的误判，当至少两个检测模组的自身温度值与第二预警阈值设置的温度预警阈值匹配时，且持续5秒以上，才满足热失控预警的条件，并通过整车控制***控制热失控关联设施执行热失控预警，从而提高热失控预警的准确性。
第二种预警条件为电池包外侧的异常烟雾浓度，通过获取所述电池包外侧的烟雾浓度；所述第二预警阈值包括所述电池包外侧的烟雾浓度预警阈值；当所述电池包外侧的烟雾浓度与所述第二预警阈值匹配，并持续第三预设时间时，所述电池包的热失控条件成立。
通过烟雾检测的检测模组对电池包外侧的烟雾浓度进行检测，示例性地说明，当检测到的烟雾浓度值达到500微克每立方米时，且持续3秒以上，即满足热失控预警的条件，并通过整车控制***控制热失控关联设施执行热失控预警。
第三种预警条件为电池包外侧的异常温度、电池包外侧的异常温升速率和电池包内部的异常电压的结合，通过获取所述电池包外侧的温度、所述电池包外侧的温升速率和所述电池包内部的电压；所述第二预警阈值包括所述电池包外侧的温度预警阈值、所述电池包外侧的温升速率预警阈值，以及所述电池包内部的电压预警阈值；当所述电池包外侧的温度、所述电池包外侧的温升速率和所述电池包内部的电压分别与所述第二预警阈值匹配，并持续第四预设时间时，所述电池包的热失控条件成立。
通过电池包外侧温度的检测模组以及电池包内部的电压检测模组对电池包的外侧温度、电池包的外侧温升速率和内部电压进行检测，示例性地说明，当检测到的电池包外侧的空气温度大于75摄氏度，电池包外侧空气的温升速率大于5摄氏度每秒，同时，检测到的电池包内部电压低于1伏时，且持续3秒以上，即满足热失控预警的条件，并通过整车控制***控制热失控关联设施执行热失控预警。
第四种预警条件为电池包内部的异常温度、电池包内部的异常温升速率和电池包内部的异常电压的结合，通过获取所述电池包内部的温度、所述电池包内部的温升速率和所述电池包内部的电压；所述第二预警阈值包括所述电池包内部的温度预警阈值、所述电池包内部的温升速率预警阈值，以及所述电池包内部的电压预警阈值；当所述电池包内部的温度、所述电池包内部的温升速率和所述电池包内部的电压分别与所述第二预警阈值匹配，并持续第四预设时间时，所述电池包的热失控条件成立。
通过电池包内部温度的检测模组以及电池包内部的电压检测模组对电池包的内部温度、电池包的内部温升速率和内部电压进行检测，示例性地说明，当检测到的电池包内部温度大于65摄氏度，电池包内部温升速率大于1摄氏度每秒，同时，检测到的电池包内部电压低于1伏时，且持续5秒以上，即满足热失控预警的条件，并通过整车控制***控制热失控关联设施执行热失控预警。
通过上述多种热失控预警的设置，在电池包热失控检测的过程中，只要满足上述一种预警条件即可触发热失控预警，从而提高了热失控预警的准确性，减小了电池包的热失控检测出现漏报的几率；同时，本发明对检测模组本体的温度进行检测，并设定预警条件，在检测模组出现检测失效或检测异常的情况时，仍然可以通过热失控预警单元进行预警，便于工作人员对热失控预警单元的检修，从而提高电池包热失控预警***的安全性和维护便捷性。
为了进一步提高电池包热失控预警***的使用安全性，如图6所示，在电池包使用前的上电步骤包括：
S01、预设所述电池包的正常电压阈值，并在所述电池包上电前对所述电池包进行异常检测；
S02、根据所述电池包的异常数据获取所述电池包的下电请求，并将所述下电请求进行数据传输，以使所述整车控制***获取所述下电请求；
S03、当所述整车控制***获取到所述下电请求时，通过所述整车控制***控制所述电池包进行下电。
通过上述电池包的上电步骤，在电池包进行上电之前，对电池包进行自检，具体的，在电池包高压上电之前先对电池包的电压进行检测，并将检测结果传输至电池管理***，当电池包的电压处于正常状态时，进行电池包的上电，当电池包的电压处于异常状态时，电池管理***将电池包的电压异常信息传输至整车控制***，整车控制***控制电池包进行下电；如果电池包本身就存在异常，通过电池包自检的方式，减小电池包出现故障的几率，从而提高电池包热失预警***的使用安全性。
本发明的热失控预警单元包括车身控制器、组合仪表以及车辆网终端，如图7所示，车身控制器与车门的门锁开关电性连接，车身控制器还与车内设置的报警灯电性连接，车联网终端与移动设备通讯连接，例如，手机端；每一种热失控预警单元皆与车身总线通讯连接，整车控制***中的整车控制器同样与车身总线通讯连接。示例性地说明，当电池包出现热失控时，整车控制器将热失控预警的数据信号传输至车身控制器，车身控制器控制报警灯开启，车身控制控制车门的门锁打开，便于乘客能够及时获取电池包热失控的信息，以及能够及时从车内离开；同时，通过车载网终端将热失控预警信息发送至移动设备，通过移动设备进一步对车内乘客进行提示，从而提高热失控预警***的使用安全性。
为了更清楚的展示本发明的具体内容，如图8所示，本发明一种电池包热失控预警***及方法的主要包括以下内容：
在电池包在高压上电后，通过热失控检测单元进行实时检测，并将检测到的热失控关联信息传输至电池管理***，电池管理***将热失控关联信息与第二预警阈值进行匹配，并将热失控关联信息以及匹配结果通过车身总线传输至整车控制***；在电池控制***与整车控制***通讯正常时，整车控制***根据热失控关联信息与第二预警阈值的匹配结果，执行相对应的热失控预警控制；在电池控制***与整车控制***通讯异常时，整车控制***将历史热失控关联信息与第一预警阈值进行匹配，并根据历史热失控关联信息与第一预警阈值的匹配结果，执行相对应的热失控预警控制；以此实现以下目的：在电池包热失控检测正常状态下，整车控制***根据获取到的热失控关联信息，控制热失控预警的关联设施启用；在热失控检测异常，甚至失效的状态下，通过对历史热失控关联数据的读取，判断电池包是否出现热失控，若是，控制热失控预警的关联设施启用，若不是，表示电池包没有出现热失控。通过多次预警条件的判断，提高了热失控预警***的使用安全性和可靠性。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种电池包热失控预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集电池包的热失控关联信息；
将所述热失控关联信息进行数据传输，以使整车控制***获取所述热失控关联信息；
将采集的所述热失控关联信息与预设的第二预警阈值进行匹配；
当所述热失控关联信息与所述第二预警阈值匹配，且所述热失控关联信息传输成功时，确认所述电池包热失控的条件成立，根据所述热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警；
获取所述热失控关联信息传输失败前的历史热失控关联信息，当所述历史热失控关联信息与预设的第一预警阈值匹配时，根据所述历史热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。
2.根据权利要求1所述的电池包热失控预警方法，其特征在于，获取第一预设时间内的所述历史热失控关联信息，当所述第一预设时间内的所述历史热失控关联信息与预设的第一预警阈值匹配时，根据所述历史热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。
3.根据权利要求2所述的电池包热失控预警方法，其特征在于，所述历史热失控关联信息包括所述电池包的温度以及所述电池包的电压；
所述第一预警阈值包括所述电池包的温度预警阈值和所述电池包的电压预警阈值；
当所述电池包的温度高于第一预警阈值和/或所述电池包的电压低于第一预警阈值时，确定出现热失控预警故障。
4.根据权利要求1所述的电池包热失控预警方法，其特征在于，获取多个用于所述电池包检测的检测模组温度，以及检测模组的温升速率；
所述第二预警阈值包括多个所述检测模组的温度预警阈值，以及所述检测模组的温升速率预警阈值；
当至少两个所述检测模组的温度与所述第二预警阈值匹配，且所述检测模组的温升速率与第二预警阈值匹配，并持续第二预设时间时，所述电池包热失控的条件成立。
5.根据权利要求1所述的电池包热失控预警方法，其特征在于，获取所述电池包外侧的烟雾浓度；
所述第二预警阈值包括所述电池包外侧的烟雾浓度预警阈值；
当所述电池包外侧的烟雾浓度与所述第二预警阈值匹配，并持续第三预设时间时，所述电池包热失控的条件成立。
6.根据权利要求1所述的电池包热失控预警方法，其特征在于，获取所述电池包外侧的温度、电池包外侧的温升速率和所述电池包内部的电压；
所述第二预警阈值包括所述电池包外侧的温度预警阈值、所述电池包外侧的温升速率预警阈值，以及所述电池包内部的电压预警阈值；
当所述电池包外侧的温度、所述电池包外侧的温升速率和所述电池包内部的电压分别与所述第二预警阈值匹配，并持续第四预设时间时，所述电池包热失控的条件成立。
7.根据权利要求1所述的电池包热失控预警方法，其特征在于，获取所述电池包内部的温度、电池包内部的温升速率和所述电池包内部的电压；
所述第二预警阈值包括所述电池包内部的温度预警阈值、所述电池包内部的温升速率预警阈值，以及所述电池包内部的电压预警阈值；
当所述电池包内部的温度、所述电池包内部的温升速率和所述电池包内部的电压分别与所述第二预警阈值匹配，并持续第五预设时间时，所述电池包热失控的条件成立。
8.根据权利要求1所述的电池包热失控预警方法，其特征在于，所述电池包使用前的上电步骤包括：
预设所述电池包的正常电压阈值，并在所述电池包上电前对所述电池包进行异常检测；
根据所述电池包的异常数据获取所述电池包的下电请求，并将所述下电请求进行数据传输，以使所述整车控制***获取所述下电请求；
当所述整车控制***获取到所述下电请求时，通过所述整车控制***控制所述电池包进行下电。
9.一种电池包热失控预警***，其特征在于，包括：
热失控检测单元，用于采集热失控关联信息；
数据传输单元，用于所述热失控关联信息的数据传输，所述数据传输单元与所述热失控检测单元电性连接；
热失控预警单元，所述热失控预警单元与所述数据传输单元电性连接，根据所述热失控关联信息进行电池包的热失控预警，包括：
将采集的所述热失控关联信息与预设的第二预警阈值进行匹配；
当所述热失控关联信息与所述第二预警阈值匹配，且所述热失控关联信息传输成功时，确认所述电池包热失控的条件成立，根据所述热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警；
获取所述热失控关联信息传输失败前的历史热失控关联信息，当所述历史热失控关联信息与预设的第一预警阈值匹配时，根据所述历史热失控关联信息进行所述电池包的热失控预警。
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