一種電池模組爆噴狀態的檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供的電池模組爆噴狀態的檢測裝置，針對于現有技術的電池模組在某一單體電池發生爆噴時不能及時檢測預警導致駕駛員在發現電池模組爆噴的危險狀況時來不及采取逃生措施的技術問題，提供的電池模組的爆噴狀態的檢測裝置，信號收發器接收狀態采集模塊采集的電池模組內每個單體電池的狀態數據，根據每個所述單體電池的所述狀態數據得出所述電池模組的運行狀態，在所述電池模組的運行狀態為異常狀態時發送異常狀態指示至所述電池管理系統，以使所述電池管理系統報警。本裝置實現了在檢測到電池模組的某個單體電池的狀態數據為異常時及時報警，以使駕駛員及時采取逃生等避險措施的技術效果。
【專利說明】
一種電池模組爆噴狀態的檢測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及動力電池安全領域，具體而言，涉及一種電池模組爆噴狀態的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，由于能源成本以及環境污染的問題越來越突出，純電動汽車以及混合動力汽車以其能夠大幅消除甚至零排放汽車尾氣的優點，受到政府以及各汽車企業的重視。新能源汽車的關鍵技術之一是動力電池，電池的好壞一方面決定著電動汽車的成本，另一方面決定著電動汽車的行駛里程。在目前的環境中，汽車的行駛里程主要取決于電池的容量，然而增加電池的容量帶來的不利因素是電池的安全性能大大降低。因為容量的增大，決定了電池的安全性受到很大的影響。
[0003]動力電池的最主要的安全危險就是電池的爆裂。以18650圓柱電池為例，在其設計中有專門的泄壓口，就是防爆閥。在極端使用環境和使用條件下，電池的防爆閥都會首先被電池內的高溫高壓氣體沖開以泄壓，而沖出的高溫高壓氣體在空氣中極易引燃，從而使周圍電芯產生連鎖的爆裂。電池在工作中如果有短路等異常情況發生時，短時間內將產生大量的熱量，該熱量會使電池的溫度急劇上升，導致電池內部的高溫高壓氣體沖破防爆閥，內部電解液裸露空氣燃燒，金屬殼體碎片搭接臨近電池，使旁邊的電池短路，形成惡性循環，最后會大面積的爆燃，給駕乘者帶來相當大的生命危險。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提供了一種電池模組爆噴狀態的檢測裝置，旨在改善上述問題。
[0005]本實用新型提供的一種電池模組爆噴狀態的檢測裝置，電池模組包括多個單體電池，所述裝置包括電池管理系統、用于采集所述電池模組內每個所述單體電池的狀態數據的狀態采集模塊和用于根據所接收的每個所述單體電池的所述狀態數據得出所述電池模組的運行狀態的信號收發器，所述狀態采集模塊與所述信號收發器連接，所述信號收發器與所述電池管理系統連接。
[0006]優選地，所述狀態采集模塊包括多個狀態采集節點，多個所述狀態采集節點均與所述信號收發器連接。
[0007]優選地，所述狀態數據為電壓狀態，所述電壓狀態包括常態電壓和反轉電壓，所述狀態采集節點包括設置于所述單體電池的爆噴口的第一導線，在所述單體電池發生爆噴時所述第一導線斷開，多個所述第一導線均與所述信號收發器連接。
[0008]優選地，多個所述第一導線與所述信號收發器串聯成電壓測量回路。
[0009]優選地，多個所述第一導線均連接到所述信號收發器的兩端。
[0010]優選地，還包括導線夾板和導線固定板，所述導線夾板夾持在所述第一導線上，所述導線固定板將所述導線夾板固定在所述單體電池的爆噴口。
[0011 ] 優選地，所述狀態數據為溫度狀態，所述溫度狀態包括常態溫度和爆噴溫度，所述狀態采集節點包括設置于所述單體電池的爆噴口的溫度傳感器，多個所述溫度傳感器均與所述信號收發器連接。
[0012]優選地，還包括邏輯電路，多個所述溫度傳感器均連接到所述邏輯電路的輸入端，所述邏輯電路的輸出端與所述信號收發器連接。
[0013]優選地，所述第一導線的熔斷溫度大于或等于80°C。
[0014]優選地，所述第一導線的材料包括鋁或者銅。
[0015]本實用新型提供的電池爆噴狀態的檢測裝置，針對于現有技術的電池模組在某一單體電池發生爆噴時不能及時檢測預警導致駕駛員在發現電池模組爆噴的危險狀況時來不及采取逃生措施的技術問題，提供的電池模組的爆噴狀態的檢測裝置，信號收發器接收狀態采集模塊采集的電池模組內每個單體電池的狀態數據，根據每個所述單體電池的所述狀態數據得出所述電池模組的運行狀態，在所述電池模組的運行狀態為異常狀態時發送異常狀態指示至所述電池管理系統，以使所述電池管理系統報警。本裝置實現了在檢測到電池模組的某個單體電池的狀態數據為異常時及時報警，以使駕駛員及時采取逃生等避險措施的技術效果。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0017]圖1為本實用新型實施例1提供的電池模組的爆噴狀態檢測裝置的模塊框圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例1提供的電池模組的爆噴狀態檢測裝置的結構示意圖；
[0019]圖3為本實用新型實施例1提供的電池模組的爆噴狀態檢測裝置的結構示意圖；
[0020]圖4為本實用新型實施例2提供的電池模組的爆噴狀態的檢測裝置的結構示意圖；
[0021]圖5為本實用新型實施例2提供的電池模組的爆噴狀態的檢測裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]本領域技術人員長期以來一直在尋求一種改善該問題的裝置或方法。
[0023]鑒于現有的檢測裝置只能檢測電池模組整體的參數，只能在電池模組發生大范圍爆噴時檢測出異常，此時駕駛員已經來不及采取避險措施。而數次實驗可以得出，但是從第一顆電芯爆噴起火到第二顆爆噴中間是有時間差的，第二顆引燃第三顆也是有一個時間差，依次類推，不過這個時間差的變化是越來越小的，最后會大面積的爆燃，最后會大面積的爆燃，也就是說動力汽車電池在第一顆電池爆噴到整個電池包燃燒有3 — 5分鐘的緩沖時間，因此如果能在第一顆電池發生爆噴時及時報警提醒駕乘者停車離開，就可以一定程度上減少因為電池爆噴引發的事故。鑒于此，本實用新型的設計者通過長期的探索和嘗試，以及多次的實驗和努力，不斷的改革創新得出本方案所示的較佳的電池模組爆噴狀態的檢測
目.ο
[0024]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0025]實施例1
[0026]參見圖1至圖3，本實用新型實施例提供的一種電池模組的爆噴狀態的檢測裝置，用于檢測電池模組的爆噴狀態。電池模組包括多個單體電池，本實施例的檢測裝置可以檢測電池模組內每個單體電池的狀態，在某個單體電池發生爆噴時即可進行報警，提醒駕駛員車輛的電池發生爆噴，以便駕駛員及時采取逃生等避險措施。
[0027]請參見圖1，為本實施例提供的電池模組爆噴狀態的檢測裝置的模塊框圖，所述裝置包括狀態采集模塊102、信號收發器104和電池管理系統106。所述狀態采集模塊102用于采集所述電池模組內每個所述單體電池的狀態數據，將所述狀態數據發送至所述信號收發器104。所述信號收發器104用于根據所接收的每個所述單體電池的所述狀態數據得出所述電池模組的運行狀態，在所述運行狀態為異常時發送異常狀態指示至所述電池管理系統106，所述電池管理系統106用于根據所述信號收發器104發送的所述異常狀態指示進行報塾目ο
[0028]請參見圖2和圖3，為本實施例提供的檢測裝置的結構示意圖。其中，所述狀態采集模塊202，設置于動力電池上，用于采集電池模組200內每個單體電池201的狀態數據，并將所述狀態數據發送至所述信號收發器204。所述狀態采集模塊202的結構可以有多種，所述狀態數據根據所述狀態采集模塊202的結構不同可以為多種，例如溫度狀態、電壓狀態、電流狀態等狀態數據。所述狀態采集模塊可以包括多個狀態采集節點203，每個所述狀態采集節點203可以用于采集一個單體電池201的所述狀態數據。多個所述狀態數據均與所述信號收發器204連接，以使所述信號收發器可以接收多個所述單體電池的狀態數據。所述信號收發器204與所述電池管理系統206連接，將所獲得的電池模組的爆噴狀態發送至所述電池管理系統206，以使所述電池管理系統206報警。
[0029]所述采集節點可以為纏繞在單體電池上或者是固定在單體電池的防爆閥的狀態數據采集裝置，例如電壓狀態采集裝置或者溫度狀態采集裝置等。由于單體電池在爆噴時，短時間內會產生大量的熱量，該熱量會使電池的溫度急劇上升，導致單體電池內部的高溫高壓氣體沖破防爆閥。因此優選將所述狀態采集節點設置在單體電池的防爆閥，可以更靈敏更及時地檢測到單體電池的爆噴狀態。
[0030]所述狀態采集節點可以為固定在單體電池的防爆閥上方一定距離的導線，正常狀態下導線可以為導通狀態。當單體電池發生爆噴，單體電池內的高溫高壓氣體沖破防爆閥，熔斷設置于電池防爆閥上方的導線，導線斷開，則所述信號收發器接收到的電壓或者電流信號會發生變化。所述信號收發器根據所接收的電壓信號的變化判定所述電池模組的運行狀態為正常狀態或者異常狀態。
[0031]所述狀態采集節點也可以為溫度傳感器，所述溫度傳感器可以優選設置在單體電池的防爆閥上。多個所述溫度傳感器均與所述信號收發器連接，所述信號收發器可以接收多個單體電池防爆閥上方的溫度傳感器發送的溫度數據。所述信號收發器可以在多個溫度傳感器發送的溫度狀態均為常態溫度時判斷所述電池模組的運行狀態為正常狀態，在多個溫度傳感器中的至少一個發送的溫度狀態為爆噴溫度時判斷所述電池模組的運行狀態為異常狀態。根據上述或者類似的狀態判定方式，能夠及時準確地判斷所述電池模組的運行狀態是正常狀態還是異常狀態。
[0032]所述信號收發器可以為處理器，或者是PLC邏輯控制器，或者是邏輯控制電路等硬件裝置。在處理器、PLC邏輯控制器或者邏輯控制電路等可編輯硬件中燒制或者編輯控制程序，或者進行電路設計等，以實現本方案所需要的信號收發器的信號接收、處理和發送作用。
[0033]所述電池管理系統306，即是BMS(Battery Management System)，是電池模組300與用戶之間的紐帶，主要對象是二次電池。二次電池存在下面的一些缺點，如存儲能量少、壽命短、串并聯使用問題、使用安全性、電池電量估算困難等。電池的性能是很復雜的，不同類型的電池特性亦相差很大。電池管理系統(BMS)主要就是為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。
[0034]本實施例提供的電池管理系統，用于接收所述信號收發器發送的所述狀態采集模塊302異常狀態指示，向動力電池的使用者，也就是車輛，進行報警操作。其中，報警的方式可以是聲光報警和避險措施的至少一種。其中，避險措施可以是自動制動車輛、動力電池降溫或者自動彈出駕駛員等。駕駛者也可以在駕駛車輛時根據電池管理系統的報警采取相應的逃生措施。熄滅車輛、給電池快速降溫等。由于電池模組的第一個電池爆噴到電池模組整體大范圍爆噴的時間差為3 — 5分鐘，在所述電池管理系統接收到所述信號收發器發送的第一個單體電池爆噴指示至電池模組整體爆噴的時間間隔內，駕駛者足以做出相應的逃生措施，很大程度上減少了由于電池模組爆噴所引發的事故的發生。
[0035]當然，所述信號收發器和所述電池管理系統也可以集成于處理器。所述處理器可以在接收到所述狀態采集模塊發送的每個單體電池的狀態數據后，完成信號接收、運行狀態判定和異常狀態報警等操作，進一步減少了信號流通時間和軟硬件設置，降低了成本，提高了電池模組爆噴狀態檢測預警效率。
[0036]實施例2
[0037]請參閱圖4和圖5，本實施例所提供的電池模組爆噴狀態檢測裝置，其基本結構和原理和前述實施例相同，為簡要描述，本實施例部分未提及之處，可參考前述實施例中相應內容。
[0038]考慮到單體電池爆噴時，內部高溫高壓氣體會首先沖出防爆閥，高溫高壓氣體會瞬間熔化或者熔斷防爆閥上方較近范圍內的低熔點裝置，所以可以選擇所述低熔點裝置作為單體電池狀態數據采集的狀態采集節點。為了使所述低熔點裝置在熔斷時可以反饋不同于正常狀態的熔斷狀態，所述狀態采集節點可以優選為第一導線。
[0039]所述電池的正常工作溫度為60°C左右，爆噴高溫可以高達600°C — 1000°C。為了較為靈敏地檢測爆噴狀態，所述狀態采集節點為第一導線，所述第一導線的熔斷溫度可以為大于或者等于80°C。所述第一導線可以為短導線，所述短導線的材料可以包括鋁、銅等，優選所述短導線的截面積較細的導線。多個所述第一導線均與所述信號收發器連接，所述信號收發器可以接收所述第一導線的端口電壓，以根據所述第一導線的導通狀態來判斷所述電池模組的運行狀態。
[0040]優選所述狀態采集節點為設置于單體電池防爆閥上方的第一導線時，所述狀態采集節點采集的所述狀態數據可以為電壓狀態，所述電壓狀態可以包括常態電壓和反轉電壓。所謂常態電壓，即為電池正常工作時所述信號收發器接收的電壓狀態。所述反轉電壓，即是單體電池進行爆噴時，單體電池內部高溫高壓氣體沖破防爆閥熔斷防爆閥上方的第一導線，導致第一導線斷開時，所述信號收發器所采集的端口電壓。
[0041]多個所述第一導線均與所述信號收發器連接，以使所述信號收發器可以接收每個所述第一導線的端口電壓。所述第一導線與所述信號收發器連接的方式可以有多種，可以將多個所述第一導線與所述信號收發器串聯成電壓測量回路，或者是每個所述第一導線并聯連接到一個邏輯電路，邏輯電路的輸出端連接到信號收發器。也可以將多個所述第一導線并聯到所述信號收發器的不同端口上，由所述信號收發器根據端電流判斷電路狀態。或者是在所述信號收發器內集成或電路，根據多個所述第一導線的導通狀態判斷多個單體電池是否為正常工作狀態，進而判斷所述電池模組的運行狀態是否為異常狀態。其中，邏輯電路可以是實現“或”邏輯功能的“或”選擇電路、“異或”電路，或者多個邏輯電路組成的混合邏輯電路。
[0042]考慮到電池模組400爆噴狀態檢測時的靈敏度需求和低成本需求，優選將單體電池401防爆閥上設置的所述狀態采集模塊402的第一導線403與所述信號收發器404串聯成電壓測量回路，所述信號收發器404與所述電池管理系統406連接。所述電壓測量回路可以包括多個第一導線403、信號收發器和電阻等器件，多個第一導線403串聯后連接到所述信號收發器404的兩端。當然，多個所述第一導線403和連接多個所述第一導線403的連接導線可以集成為一條整體的長導線，可以將長導線等器件(可以包括電源等)連接到信號收發器兩端。
[0043]在多個單體電池401均正常工作時，每個單體電池401防爆閥上設置的第一導線403均導通。整個電壓測量回路為導通狀態，所述信號收發器404在所述電壓測量回路中的端口電壓為常態電壓。在多個單體電池401中的多個單體電池401中的至少一個發生爆噴時，該單體電池401防爆閥上設置的第一導線403被該單體電池401防爆閥內沖出的高溫高壓氣體沖斷，所述電壓測量回路斷開，所述信號收發器在所述電壓測量回路中的端口電壓為反轉電壓。若所述電壓測量回路中沒有反相器，則此時所述的常態電壓即為高電壓，所述反轉電壓即為低電壓，若所述電壓測量回路中設置有反相器，則此時所述的常態電壓即為低電壓，所述的反轉電壓即為高電壓。
[0044]當然，所述狀態采集模塊502的多個所述第一導線503也可以以并聯的方式連接到所述信號收發器504，并聯實現狀態采集的方式可以有多種。可以將多個所述第一導線503直接并聯到所述信號收發器504，所述信號收發器504連接所述電池管理系統506，每個第一導線503及其附屬器件(例如電阻等)形成一個單支回路，多個單支回路均連接到所述信號收發器的兩端，由于多個單支回路并聯時端口電壓幾乎不變，因此可以優選所述信號收發器接收端口電流信號。若其中至少一個單支回路因為單體電501池爆噴而致使該單支回路的第一導線斷路時，所述信號收發器所接收的端口電流減小，所述信號收發器可以據此判定所述電池模組500的運行狀態為異常狀態。
[0045]當上述的多個第一導線并聯到所述信號收發器的連接方式包括或門時，多個所述第一導線及其附屬電路組成的單支回路連接到所述或電路的輸入端，所述或電路的輸出端連接到所述信號收發器的輸入端。當多個所述單體電池均正常工作時，多個單支回路均為導通狀態(加反相器的話，則為斷開，下文同理)，所述或電路可以輸出“O”，則所述信號收發器判斷所述電池模組的運行狀態為正常狀態。當多個單體電池中的至少一個發生爆噴時，發生爆噴的單體電池防爆閥上的第一導線斷開，該斷開的第一導線所在的單支回路電壓反轉，則所述或電路輸出為“I”。進而所述信號收發器可以判斷所述電池模組的運行狀態為異常狀態，所述信號收發器發送異常狀態指示至所述電池管理系統，所述電池管理系統根據所述異常狀態指示報警。
[0046]上述的多個所述第一導線與所述信號收發器連接成電壓測量電路的結構中，還可以包括導線夾板407和導線固定板405(請繼續參見圖4和圖5)。所述導線夾板407夾持在所述第一導線上，所述導線固定板405將所述導線夾板407固定在所述單體電池401的防爆閥上方的較近距離內，則所述導線固定板405同時將導線夾板407內夾持的第一導線403固定在所述單體電池防爆閥的上方，以完成單體電池的狀態數據采集工作。實施例3
[0047]請參見圖3，為本實施例所提供的電池模組爆噴狀態檢測裝置，為簡要描述，本實施例部分未提及之處，可參考前述實施例中相應內容。
[0048]考慮到單體電池爆噴時，其主要爆噴表現為溫度變化，內部高溫高壓氣體沖出防爆閥，因此可以將溫度作為檢測媒介。所述狀態采集模塊所采集的單體電池的狀態數據為溫度狀態，所述溫度狀態包括常態溫度和爆噴溫度，所述狀態采集節點可以包括設置于所述單體電池的防爆閥的溫度傳感器。多個所述溫度傳感器均與所述信號收發器連接，所述信號收發器接收多個所述溫度傳感器發送的溫度狀態，根據所述溫度狀態判斷所述電池模組的運行狀態是否為正常狀態。
[0049]所述信號收發器接收所述溫度傳感器發送的溫度數據，可以在所述信號收發器設置溫度閾值，在所述溫度傳感器發送的所述溫度數據小于80°C時設定為常態溫度，在所述溫度傳感器發送的所述溫度數據大于或者等于80°C時設定為爆噴溫度。所述溫度傳感器在多個所述溫度傳感器發送的溫度狀態均為常態溫度時判定所述電池模組的運行狀態為正常狀態，在多個所述溫度傳感器中的至少一個溫度傳感器發送的溫度狀態為爆噴溫度時判定所述電池模組的運行狀態為異常狀態。在檢測到所述電池模組的異常狀態時及時發送異常狀態指示至所述電池管理系統，以使所述電池管理系統及時進行報警。
[0050]上述本實用新型實施例提供的電池模組爆噴狀態的檢測裝置，針對現有技術的電池模組在某一單體電池發生爆噴時不能及時檢測并進行預警，只有在電池模組發生大范圍爆噴時才能檢測到爆噴狀態，此時駕駛員已經來不及采集逃生避險措施，釀成眾多車毀人亡的悲慘事故的技術問題，本實用新型實施例提供的電池模組爆噴狀態的檢測裝置，包括用于采集電池模組內單體電池的狀態數據的狀態采集模塊，用于接收多個單體電池的狀態數據、根據所述狀態數據進行電池模組運行狀態的判定，并在運行狀態為異常狀態時發送異常狀態指示的信號收發器，以及在接收到所述異常狀態指示時進行報警的電池管理系統，在狀態采集模塊采集的狀態數據有異常時，信號收發器發送異常狀態指示提醒電池管理系統及時報警，提醒駕駛員及時采取熄滅車輛、電池降溫、停車休整、跳車逃逸等避險措施，很大程度上減少了由于電池爆噴所引發的車毀人亡事故。
[0051]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電池模組爆噴狀態的檢測裝置，其特征在于，電池模組包括多個單體電池，所述裝置包括電池管理系統、用于采集所述電池模組內每個所述單體電池的狀態數據的狀態采集模塊和用于根據所接收的每個所述單體電池的所述狀態數據得出所述電池模組的運行狀態的信號收發器，所述狀態采集模塊與所述信號收發器連接，所述信號收發器與所述電池管理系統連接。2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述狀態采集模塊包括多個狀態采集節點，多個所述狀態采集節點均與所述信號收發器連接。3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述狀態數據為電壓狀態，所述電壓狀態包括常態電壓和反轉電壓，所述狀態采集節點包括設置于所述單體電池的爆噴口的第一導線，在所述單體電池發生爆噴時所述第一導線斷開，多個所述第一導線均與所述信號收發器連接。4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，多個所述第一導線與所述信號收發器串聯成電壓測量回路。5.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，多個所述第一導線均連接到所述信號收發器的兩端。6.根據權利要求4或5任一項所述的裝置，其特征在于，還包括導線夾板和導線固定板，所述導線夾板夾持在所述第一導線上，所述導線固定板將所述導線夾板固定在所述單體電池的爆噴口。7.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述狀態數據為溫度狀態，所述溫度狀態包括常態溫度和爆噴溫度，所述狀態采集節點包括設置于所述單體電池的爆噴口的溫度傳感器，多個所述溫度傳感器均與所述信號收發器連接。8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括邏輯電路，多個所述溫度傳感器均連接到所述邏輯電路的輸入端，所述邏輯電路的輸出端與所述信號收發器連接。9.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述第一導線的熔斷溫度大于或等于80Γ。10.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述第一導線的材料包括鋁或者銅。
【文檔編號】H01M10/48GK205564914SQ201620368245
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】蘇俊松, 勞力, 袁承超, 李樹民, 周鵬
【申請人】華霆（合肥）動力技術有限公司