CN115764008A - 电池***、检测其异常工作状况的方法以及电动车辆 - Google Patents

电池***、检测其异常工作状况的方法以及电动车辆 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种电池***、检测其异常工作状况的方法以及电动车辆。电池***包括电池包和冷却***，该电池包包括多个电池单元，该冷却***包括用于使液体冷却剂在冷却回路中循环的冷却剂转移构件、集成到冷却回路中并与电池单元热接触的第一热交换构件以及适于检测冷却回路内的压力变化的至少一个压力传感器。电池管理***连接到压力传感器和冷却剂转移构件，并配置为执行：用压力传感器检测冷却回路内的初始压力并关闭冷却剂转移构件；在关闭冷却剂转移构件指定的时间段期间用压力传感器进一步获取冷却回路内的压力；以及确定在初始压力值和所获取的压力之间的压力差，当压力差超过预定阈值时检测到可能导致电池包发生热失控的异常状况。

Description

电池***、检测其异常工作状况的方法以及电动车辆
技术领域
本公开涉及一种检测电池***的可能导致热失控的异常工作状况的方法。本公开还涉及一种配置为执行上述方法的电池***，以及涉及包括所述电池***的电动车辆。
背景技术
近年来，已经开发了使用电力作为动力源的用于运输货物和人的车辆。这样的电动车辆是由电动机使用储存在可再充电电池中的能量驱动的汽车。电动车辆可以仅由电池提供动力，或者可以是由例如汽油发电机或氢燃料电池提供动力的混合动力车辆的形式。此外，车辆可以包括电动机和传统内燃机的组合。一般地，电动车辆电池(EVB)或牵引电池是用于为电池电动车辆(BEV)的推进提供动力的电池。电动车辆电池不同于启动电池、照明电池和点火电池，因为它们被设计为在持续的时间段内提供动力。可再充电电池或二次电池与一次电池的不同之处在于，它能够反复地充电和放电，而后者仅提供化学能到电能的不可逆转换。低容量可再充电电池被用作小型电子装置(诸如手机、笔记本计算机和摄像机)的电源，而高容量可再充电电池被用作电动车辆和混合动力车辆等的电源。
通常，可再充电电池包括电极组件、容纳电极组件的壳以及电连接到电极组件的电极的电极端子，该电极组件包括正电极、负电极以及插置在正电极和负电极之间的分隔件。电解质溶液被注入到壳中以便能够充电和放电。壳的形状(例如圆柱形或矩形)取决于电池的预期用途。通过它们在膝上型计算机和消费电子产品中的应用而广为人知的锂离子(和类似的锂聚合物)电池在最新开发的一组电动车辆中占据支配地位。
可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成的电池模组，从而提供高能量容量，特别是用于车辆的电动机推进。也就是，根据所需的电量并且为了实现高功率可再充电电池，电池模组通过互连多个单位电池单元的电极端子来形成。
电池模组可以以块设计或模组化设计来构造。在块设计中，每个电池联接到公共集流器结构并布置在壳体中。在模组化设计中，多个电池单元连接以形成子模组，几个子模组连接以形成电池模组。在汽车应用中，电池***通常由串联连接的多个电池模组组成，用于提供期望的电压。其中，电池模组可以包括具有多个堆叠的电池单元的子模组，每个堆叠包括并联连接已串联连接的单元(XpYs)或者串联连接已并联连接的多个单元(XsYp)。
电池包是一组任意数量的(优选地，相同的)电池模组。它们可以串联、并联或两者混合地配置，以提供期望的电压、容量或功率密度。电池包的部件包括各个电池模组以及在它们之间提供导电性的互连。
电池***还包括电池管理***(BMS)，其是管理可再充电电池单元、电池模组和电池包的任何电子***，诸如通过保护电池单元免受在它们的安全工作区域之外工作的影响、监控它们的状态、计算二次数据、报告该数据、控制其环境、对其进行认证和/或使其平衡。例如，BMS可以监控由电压(诸如电池包或电池模组的总电压、各个单元的电压)、温度(诸如电池包或电池模组的平均温度、冷却剂入口温度、冷却剂出口温度或各个单元的温度)、冷却剂流动(诸如流速、冷却液体压力)和电流表示的电池包、电池模组或电池单元的状态。另外，BMS可以基于以上项目计算以下值，诸如最小和最大单元电压、充电状态(SOC)或放电深度(DOD)(用于指示电池的充电水平)、健康状态(SOH；作为原始容量的百分比的电池剩余容量的各种定义的测量结果)、功率状态(SOP；假定当前功率使用、温度和其它条件对于限定的时间段可获得的电力量)、安全状态(SOS)、作为充电电流限制(CCL)的最大充电电流、作为放电电流限制(DCL)的最大放电电流以及单元的内部阻抗(用于确定开路电压)。
BMS可以是集中式的，使得单个控制器通过多条导线连接到多个电池单元。BMS也可以是分布式的，其中BMS板安装在每个单元处，在电池和控制器之间只有一条通信电缆。或者BMS可以是包括几个控制器的模组化结构，每个控制器处理特定数量的单元，在控制器之间进行通信。集中式BMS是最经济的、最不可扩展的，并受到大量导线的困扰。分布式BMS是最昂贵的、安装最简单，并提供最整洁的组件。模组化BMS提供其它两种拓扑的特点和问题的折衷。
BMS可以保护电池包免受在其安全工作区域之外工作的影响。在过电流、过电压(在充电期间)、过温度、欠温度、过压力和接地故障或泄漏电流检测的情况下，可以指示在安全工作区域之外工作。BMS可以通过以下防止在电池的安全工作区域之外工作：包括内部开关(诸如继电器或固态器件)，如果电池在其安全工作区域之外工作，则该内部开关打开；请求与电池连接的装置减少或者甚至终止使用电池；以及诸如通过加热器、风扇、空气调节或液体冷却而主动地控制环境。
锂离子电池的性能高度依赖于单元温度的适当保持。因此，有效的热管理对于在各种环境条件下在工作时实现最佳性能是至关重要的。通常，热管理集中于：冷却或加热电池单元、电池单元、电池模组和电池包的热绝缘以及确保电池包中有效的热散发、消散和分布。热管理可以由BMS控制，并且当适当地执行时，可以确保安全，并最大化预期寿命、可用电力和电池容量。
初始加热也可能由局部故障(诸如单元内部短路、由有缺陷的电接触引起的加热、与相邻单元的短路)引起。当电池单元被加热到临界温度以上(通常在150℃以上)时，它可能转变为热失控。热失控在以下情况下发生：温度升高以导致温度进一步升高的方式改变了条件，通常导致破坏性的结果。在可再充电电池***中，热失控与由温度升高加速的强烈放热反应有关。在热失控期间，出故障的电池单元(即具有局部故障的电池单元)可能达到超过700℃的温度。电池包将遭受严重损坏，并且车辆乘客可能被危及。
因此，尽可能早地检测例如出故障的电池单元的过温度会是有利的。然而，为每个电池单元配备其自己的温度传感器在制造方面是昂贵的，使维护变得复杂，并且需要足够的安装空间。
发明内容
本发明由权利要求限定。下面的描述受到这种限制。
根据本公开的一方面，提供一种检测电池***的可能导致热失控的异常工作状况的方法。执行该检测方法的电池***包括：电池包，包括多个电池单元；冷却***，包括用于使液体冷却剂在冷却回路中循环的冷却剂转移构件、集成到冷却回路中并与电池单元热接触的第一热交换构件以及适于检测冷却回路内的压力变化的至少一个压力传感器；以及电池管理***(BMS)，连接到压力传感器和冷却剂转移构件，并配置为执行用于检测电池***的异常工作状况的检测模式。
检测模式包括以下步骤：步骤a)，用压力传感器检测冷却回路内的初始压力并关闭冷却剂转移构件；步骤b)，在关闭冷却剂转移构件指定时间段期间用压力传感器进一步获取冷却回路内的压力；以及步骤c)，确定在初始压力和所获取的压力之间的压力差，并且当压力差超过预定阈值时检测到可能导致电池包发生热失控的异常状况。
根据本公开的另一方面，提供一种电池***，该电池***包括：电池包，包括多个电池单元；冷却***，包括用于使液体冷却剂在冷却回路中循环的冷却剂转移构件、集成到冷却回路中并与电池单元热接触的第一热交换构件以及适于检测冷却回路内的压力变化的至少一个压力传感器；以及电池管理***(BMS)，连接到压力传感器和冷却剂转移构件，并配置为执行用于检测电池***的异常工作状况的检测模式。
所实施的检测模式包括以下步骤：步骤a)，用压力传感器检测冷却回路内的初始压力并关闭冷却剂转移构件；步骤b)，在关闭冷却剂转移构件指定时间段期间用压力传感器进一步获取冷却回路内的压力；以及步骤c)，确定在初始压力和所获取的压力之间的压力差，并且当压力差超过预定阈值时检测到可能导致电池包发生热失控的异常状况。
本公开的又另一方面涉及包括前述电池***的电动车辆。
本公开的另外的方面可以从从属权利要求或以下描述获知。
附图说明
通过参照附图详细描述示例性实施方式，特征对于本领域普通技术人员将变得明显，附图中：
图1示意性地示出根据本公开的一实施方式的电池***。
图2是示出用于检测可能导致热失控的异常工作状况的方法的流程图。
图3中的部分(a)示意性地示出在电池***的电池单元中的一个或更多个表现出过温度现象的情况下在用于识别异常状况的检测模式期间的压力变化过程，而图3中的部分(b)示出在没有电池单元的任何过温度的情况下的压力变化过程。
具体实施方式
现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出。将参照附图描述示例性实施方式的效果和特征及其实现方法。然而，本公开可以以各种不同的形式实施，不应被解释为仅限于这里示出的实施方式。而是，这些实施方式作为示例来提供，使得本公开将是彻底和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本公开的方面和特征。
因此，对于本领域普通技术人员完整理解本公开的方面和特征来说被认为不是必需的工艺、元件和技术可以没有被描述。在附图中，为了清楚起见，元件、层和区域的相对尺寸可以被夸大。
如这里使用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关列出项目的任何和所有组合。此外，当描述本公开的实施方式时，“可以”的使用是指“本公开的一个或更多个实施方式”。
根据这里描述的本公开的实施方式的电子或电装置和/或任何其它相关装置或部件可以利用任何合适的硬件、固件(例如专用集成电路)、软件或软件、固件和硬件的组合来实现。此外，这些装置的各种部件可以实现在柔性印刷电路膜、载带封装(TCP)、印刷电路板(PCB)上或者形成在一个基板上。这里描述的电连接或互连可以通过导线或导电元件(例如在PCB或另一种电路载体上)实现。导电元件可以包括金属化(例如表面金属化和/或引脚)，和/或可以包含导电的聚合物或陶瓷。此外，电能可以通过无线连接(例如使用电磁辐射和/或光)传输。
此外，这些装置的各种部件可以是在一个或更多个计算装置中的一个或更多个处理器上运行的进程或线程，其执行计算机程序指令，并与其它***部件交互以执行这里描述的各种功能。计算机程序指令存储在存储器中，该存储器可以实现在使用标准存储装置(例如随机存取存储器(RAM))的计算装置中。计算机程序指令也可以存储在其它非暂时性计算机可读介质(例如CD-ROM、闪存驱动器等)中。
此外，本领域技术人员应当认识到，在不脱离本公开的示例性实施方式的范围的情况下，各种计算装置的功能可以组合或集成到单个计算装置中，或者特定计算装置的功能可以分布于一个或更多个其它计算装置。
总体构思
根据本公开的一方面，提供一种检测电池***的可能导致热失控的异常工作状况的方法。执行该检测方法的电池***包括：电池包，包括多个电池单元；冷却***，包括用于使液体冷却剂在冷却回路中循环的冷却剂转移构件、集成到冷却回路中并与电池单元热接触的第一热交换构件以及适于检测冷却回路内的压力变化的至少一个压力传感器；以及电池管理***(BMS)，连接到压力传感器和冷却剂转移构件，并配置为执行用于检测电池***的异常工作状况的检测模式。
检测模式包括以下步骤：步骤a)，用压力传感器检测冷却回路内的初始压力并关闭冷却剂转移构件；步骤b)，在关闭冷却剂转移构件指定时间段期间用压力传感器进一步获取冷却回路内的压力；以及步骤c)，确定在初始压力和所获取的压力之间的压力差，并且当该压力差超过预定阈值时检测到可能导致电池包发生热失控的异常状况。
换言之，电池***可以在特定模式下运行，以改善对电池***的可能导致热失控发生的工作状态的检测。具体地，压力传感器集成到冷却回路中，并配置为至少在检测模式期间确定液体冷却剂的压力或压力变化。用于使液体冷却剂在冷却回路中循环的冷却***包括冷却剂转移构件，该冷却剂转移构件可以通过电池管理***而被打开和关闭。其中装配有热交换构件和压力传感器的冷却回路或冷却回路的至少一部分是没有压力补偿机构的封闭***。此外，诸如冷却板的第一热交换构件集成到冷却回路中并热接触电池单元以进行冷却。电池管理***可以在检测模式中启动通过压力传感器对冷却剂压力的测量，并且所测量的值将从压力传感器传输到电池管理***。在检测模式期间，关闭冷却剂转移构件并且用压力传感器检测初始压力(步骤a))。冷却剂转移构件将关闭指定时间段，然后再次打开。在所述时间段期间的任何压力变化将由压力传感器检测(步骤b))。如果压力或压力增加超过指定的限制，则电池管理***将此事件评估为关于电池包的至少一个电池单元的异常工作状况的指示(步骤c))。在这种情况下，可以采取安全程序或对策来避免热失控。
上述检测方法基于这样的发现，在电池包的一个或更多个二次电池的过温度的情况下冷却剂压力可能显著升高。在正常工作条件下，锂离子电池单元设计为在不超过例如80℃的温度下工作。在由于电池单元的故障引起的过温度的情况下，温度可能达到或超过冷却剂(其是例如水)的沸腾温度。换言之，热点可能形成在冷却回路内部、邻近与出故障的单元建立热接触的位置。在该热点处，一部分冷却剂将蒸发，并且蒸发的冷却剂将形成气泡，导致冷却回路内的压力增大。然而，当冷却剂被冷却剂转移构件进一步输送并离开热点时，蒸发的冷却剂可能在冷却回路内部再次冷凝。因此，冷却剂蒸汽的量也将取决于通过热点的冷却剂通量。在冷却剂的高流速下，在任何时候将存在较少的蒸汽，因为冷却剂在热点区域停留较短时间，并且因为它被快速地输送离开热点区域，任何冷却剂蒸汽将更快地冷凝。在检测模式期间，冷却剂转移构件因此关闭，导致在热点的情况下更大量的冷却剂蒸发，这进一步导致检测到的压力更显著的增大。此外，所测量的值不被由于驱动引起的周期性压力增大而叠加。因此，所公开的检测模式显著增大用于检测电池单元的过温度的灵敏度。
所公开的用于检测单元过温度的间接方法可以与在电池管理***中实施的其它安全程序结合地使用，以改善过温度检测的整体可靠性，分别检测可能导致热失控的异常状况。由于过温度的间接检测，可以不需要为每个电池单元配备其自己的温度传感器，电池包的制造成本将显著降低。
压力值可以连续地检测或者随着启动检测模式一起检测。重要的是，在检测模式开始时，由BMS读取冷却剂的初始压力值(步骤a))。初始压力值可以在启动检测模式时直接读取，或者在关闭冷却剂转移构件之后经短的时间延迟直接读取，以避免由于驱动压力的下降引起的压力变化。
在检测模式的步骤b)中，当冷却剂转移构件关闭指定时间段时，冷却剂的压力由压力传感器检测。所述时间段取决于电池***的具体配置，并需要适应于每个具体应用。可以影响时间窗口的持续时间的因素可以包括例如冷却剂的沸点、冷却***的冷却性能、压力传感器的灵敏度和定位以及安全要求。通常，该时间段设定为至少使得在电池单元的过温度的情况下可以预期压力的显著增大。最大持续时间必须符合电池***的安全要求，即冷却不应中断发生电池单元过热的这样的长时间。通常，检测模式可以维持10秒至60秒之间的时段，然后冷却剂转移构件将再次打开。
该指定的时间段可以在检测模式开始时预先设定。它可以是预定的时间段，或者该时间段在启动检测模式时通过考虑电池***的其它工作参数而计算或指定。例如，该时间段可以根据实际冷却剂温度来指定。在较低的冷却剂温度下，该时间段可以延长，从而确保在局部热点处足够的冷却剂蒸发。在压力被电池管理***连续获取的情况下，当压力或压力的增加超过预定阈值时，驱动可以立即恢复，也就是，出于安全原因，即使在指定时间段结束之前冷却剂转移构件也立即打开。
在步骤c)中，在初始压力值和所获取的压力之间的压力差由电池管理***确定。当压力差超过预定或指定的阈值时，指示可能导致电池包发生热失控的异常状况。所述阈值或压力极限值取决于电池***的具体配置，并需要适应于每个具体应用。可以影响阈值的因素可以包括例如液体冷却剂的种类以及压力传感器的灵敏度和定位。通常，阈值设定为至少使得不包括仅由于液体的热膨胀引起的任何压力增大。换言之，该阈值应当反映由于冷却剂的蒸发而引起的压力增大。
如以上已经提及的，用于检测导致热失控的异常状况的补充安全程序可以与根据本公开的检测模式相结合。这样的补充安全程序可以包括：(i)电池管理***子程序，用于计算热失控发生的可能性；和/或(ii)除了冷却回路内的压力之外还控制电池***的至少一个其它参数。例如，以下事件也可以指示异常状况：超过外壳内部的温度极限值、超过冷却剂温度、检测到碰撞、检测到一个或更多个电池单元的异常电压、检测到电池包的过电流以及检测到外壳内的异常气体成分。
用于确定异常状况的合适参数和阈值取决于电池***的具体配置，并需要适应于具体应用。例如，冷却剂温度可以由温度传感器测量。如果温度超过例如70℃，则电池管理***可以启动所公开的检测模式。或者碰撞传感器可以检测容纳电池***的车辆与另一物体的碰撞。检测到的碰撞可以导致电池管理***启动检测模式。此外，检测到的电池单元的异常电压或电池包的过电流可以初始化电池管理***以激活检测模式。此外，电池包的外壳内的气体传感器可以检测指示电池单元损坏的异常气体成分，这也导致启动检测模式。
除了控制一个或更多个指定参数之外，可选地或另外地，电池管理***可以包括用于确定安全状态(SOS)的算法(见例如E.Cabrera-Castillo等人，Journal of PowerSources，第324卷，第509-520页)。SOS可以计算电池***的故障的可能性水平。因此，超过给定的可能性水平可以指示异常状况，因此，电池管理***可以启动对策或安全程序以避免或至少减少热失控的有害影响。因此，根据以上检测模式测量冷却回路内的压力变化可以为SOS提供另一合适的参数。
根据本公开的另一方面，提供一种包括电池包的电池***，该电池包包括多个电池单元。该电池***还包括冷却***，该冷却***包括用于使液体冷却剂在冷却回路中循环的冷却剂转移构件、集成到冷却回路中并与电池单元热接触的第一热交换构件以及适于检测冷却回路内的压力变化的至少一个压力传感器。电池***还包括电池管理***(BMS)，其通过信号线连接到压力传感器和冷却剂转移构件。电池管理***还配置为执行如以上限定的检测模式，以检测电池***的异常工作状况。
在电池***中，冷却剂转移构件可以布置在冷却回路中在第一热交换构件(例如冷却板)的上游，压力传感器布置在冷却回路中在第一热交换构件的下游。因此，当冷却剂转移构件关闭时仅由驱动压力的下降引起的压力变化可以降低。例如，压力传感器可以放置在冷却剂转移构件的入口侧附近，使得由冷却剂转移构件和冷却回路中的部件的流阻引起的压力增大不干扰在检测模式期间的测量条件。
本公开的又另一方面涉及一种包括前述电池***的电动车辆。
特定实施方式
图1示意性地示出根据本公开的一实施方式的电池***1。电池***1可以是电动车辆的部件并包括电池包11，该电池包11包括组装在第一热交换构件22上的一排锂二次电池单元12、13。在该排电池单元中，电池单元13处于异常状况(也由X表示)，其可能导致热失控发生，而所有其它的电池单元12保持处于安全工作状况(也由√表示)。
第一热交换构件22是冷却***2的部分，冷却***2还包括用于使液体冷却剂(诸如水)在冷却回路20中循环的冷却剂转移构件21，也就是，冷却剂流动由冷却剂转移构件21驱动。在本示例实施方式中，冷却剂转移构件21可以是泵，但是实施方式不限于此。在下文，为了方便，冷却剂转移构件21被称为泵。
这里，第一热交换构件22设计为冷却板，电池单元12、13的底侧与该冷却板热接触。该冷却板由在通道25内流动经过冷却板的液体冷却剂冷却。根据示例性实施方式，第二热交换构件23提供在冷却回路20中在第一热交换构件22的下游，并允许与环境进行热交换。
冷却***2还包括适于检测冷却回路20内的压力变化的压力传感器24。压力传感器24放置在泵21的入口侧附近，使得由泵21和冷却回路20中的部件的流阻引起的压力增大不负面地干扰在检测模式期间的测量条件，这将在下面更详细地描述。
电池***1还包括电池管理***(BMS)30，其通过信号线连接到压力传感器24和泵21。电池管理***30配置为执行用于检测电池***1的异常工作状况的检测模式。在检测模式期间，气泡15可以由于液体冷却剂的蒸发而出现而导致压力增大，该压力增大可以被压力传感器24检测到。
电池管理***30是管理电池包11的任何电子***，诸如通过保护电池单元12、13免受在它们的安全工作区域之外工作的影响、监控它们的状态、计算二次数据、报告该数据、控制其环境、对其进行认证和/或使其平衡。例如，电池管理***30可以监控电池包11的如由电压(诸如电池包或电池模组的总电压、各个单元的电压)、温度(诸如电池包或电池模组的平均温度、冷却剂入口温度、冷却剂出口温度、或各个单元的温度)、冷却剂流动(诸如流速、冷却液体压力)和电流表示的状态。另外，电池管理***30可以基于以上项目计算值，诸如最小和最大单元电压、充电状态(SOC)或放电深度(DOD)(用于指示电池的充电水平)、健康状态(SOH；作为原始容量的百分比的电池剩余容量的各种定义的测量结果)、功率状态(SOP；假定当前功率使用、温度和其它条件对于限定的时间段可获得的电力量)、安全状态(SOS)、作为充电电流限制(CCL)的最大充电电流、作为放电电流限制(DCL)的最大放电电流以及单元的内部阻抗(用于确定开路电压)。为了简化电池管理***30的功能，示例性实施方式仅涉及使用压力传感器24的特定检测模式，该压力传感器24测量冷却回路20内的压力并将测量数据提供给电池管理***30。然而，如果与当前检测模式的结果相结合，其它感测参数或计算值可以对于确定热失控的发生也是有用的。
图2是示出在图1所示的示例性电池***中检测可能导致热失控的异常工作状况的过程的流程图。
在步骤S1中，电池管理***30切换到检测模式。切换到检测模式可以由在电池管理***30中实现的子程序引起。所述子程序可以根据预定的时间段启动检测模式。可选地或另外地，其它工作条件可以启动检测模式。例如，如果冷却剂温度增大至70℃，子程序可以启动检测模式。
在步骤S2中，由压力传感器24检测冷却回路20内的初始压力并关闭泵21。感测初始压力可以略微在关闭泵21之前、在关闭泵21的同时、直接在关闭泵21之后或者在关闭泵21之后经过短的时间延迟(例如5秒)时实现。
在步骤S3中，在关闭泵21指定时间段期间，用压力传感器24继续获取冷却回路20内的压力。在初始压力值和所获取的压力之间的压力差由电池管理***30确定。将压力差与指定的阈值进行比较，如果该压力差超过预定的阈值，则由电池管理***30指示可能导致电池包11发生热失控的异常状况。
在步骤S4中，当该压力差没有超过指定的阈值时，电池管理***30可以切换回通常的工作条件，除了别的以外，电池管理***30可以打开泵21。然而，在相反的情况下，电池管理***30可以立即启动安全程序或对策，以避免或至少减轻各个电池单元12、13的热失控。
图3中的部分(a)示意性地示出当电池***的电池单元表现出过温度现象时在用于识别异常状况的检测模式期间的压力变化过程，而在图3中的部分(b)所示的电池***中，没有电池单元表现出过温度。更准确地，如图1所示的电池***1包括温度超过正常条件的出故障的电池单元13，即所述电池单元13的温度显著高于它应该在电池***1的正常工作条件下的温度。只要液体冷却剂被泵送通过冷却回路20，压力就不显著变化，因为出故障的电池单元13通过冷却剂的流动被持续冷却，任何蒸发的冷却剂可以冷凝。
然而，当检测模式由电池管理***30启动时——其可以作为例行测量或者由于由电池管理***30检测到的指示异常状况的另一参数——泵21在时间点t1和时间点t2之间的时间段关闭。因此，在出故障的电池单元13与冷却回路20热接触的位置形成热点。当热点的温度超过冷却剂的沸腾温度时，将形成气泡15。所检测到的压力将在冷却回路20内升高。在时间点t2，所获取的压力p2与在时间点t1的初始压力p1相比显著更高。当泵21再次打开时，只要出故障的电池单元13没有改变到热失控的状态，压力将降低。如果在初始压力p1和所获取的压力p2之间的压力差超过预定阈值，则电池管理***30将指示异常状况。因此，检测模式间接地提供关于即将到来的热失控的信息，电池管理***30可以采取安全程序或对策来避免这样的危急情况。
为了比较，图3中的部分(b)示出当没有电池单元12处于过温度的条件时由压力传感器24检测到的压力变化的过程。在时间点t2的压力p2等于在时间点t1的初始压力p1。
附图标记
1 电池***
2 冷却***
11 电池包
12 电池单元
13 出故障的电池单元
15 气泡
20 冷却回路
21 冷却剂转移构件/泵
22 第一热交换构件
23 第二热交换构件
24 压力传感器
25 通道
30 电池管理***(BMS)

Claims (4)

1.一种检测电池***(1)的异常工作状况的方法，所述异常工作状况可能导致热失控，其中所述电池***(1)包括：
电池包(11)，包括多个电池单元(12，13)；
冷却***(2)，包括用于使液体冷却剂在冷却回路(20)中循环的冷却剂转移构件(21)、集成到所述冷却回路(20)中并与所述电池单元(12，13)热接触的第一热交换构件(22)以及适于检测所述冷却回路(20)内的压力变化的至少一个压力传感器(24)；以及
电池管理***(30)，连接到所述压力传感器(24)和所述冷却剂转移构件(21)，并配置为执行用于检测所述电池***(1)的异常工作状况的检测模式，所述检测模式包括以下步骤：
步骤a)，用所述压力传感器(24)检测所述冷却回路(20)内的初始压力并关闭所述冷却剂转移构件(21)；
步骤b)，在关闭所述冷却剂转移构件(21)指定时间段期间，用所述压力传感器(24)进一步获取所述冷却回路(20)内的压力；以及
步骤c)，确定在所述初始压力和所获取的压力之间的压力差，并且当所述压力差超过预定阈值时检测到可能导致所述电池包(11)发生热失控的异常状况。
2.一种电池***(1)，包括：
电池包(11)，包括多个电池单元(12，13)；
冷却***(2)，包括用于使液体冷却剂在冷却回路(20)中循环的冷却剂转移构件(21)、集成到所述冷却回路(20)中并与所述电池单元(12，13)热接触的第一热交换构件(22)以及适于检测所述冷却回路(20)内的压力变化的至少一个压力传感器(24)；以及
电池管理***(30)，连接到所述压力传感器(24)和所述冷却剂转移构件(21)，并配置为执行用于检测所述电池***(1)的异常工作状况的检测模式，所述检测模式包括以下步骤：
步骤a)，用所述压力传感器(24)检测所述冷却回路(20)内的初始压力并关闭所述冷却剂转移构件(21)；
步骤b)，在关闭所述冷却剂转移构件(21)指定时间段期间用所述压力传感器(24)进一步获取所述冷却回路(20)内的压力；以及
步骤c)，确定在所述初始压力和所获取的压力之间的压力差，并且当所述压力差超过预定阈值时检测到可能导致所述电池包(11)发生热失控的异常状况。
3.根据权利要求2所述的电池***(1)，其中，
所述冷却剂转移构件(21)布置在所述冷却回路(20)中在所述第一热交换构件(22)的上游，所述压力传感器(24)布置在所述冷却回路(20)中在所述第一热交换构件(22)的下游。
4.一种电动车辆，包括根据权利要求2或3所述的电池***。
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