帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱，屬于汽車安全領域，包括第一CAN總線、第二CAN總線、第三CAN總線、數個鋰電池組、數個BMU采集終端、BMS控制器、滅火器主機、滅火器、VCU控制器、顯示屏、手動滅火操作盤和電機控制模塊，實現了對火警安全隱患的預警，實現了電池箱預警處理無效后或突然起火后而進行的自動滅火功能。
【專利說明】
帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱
技術領域
[0001 ]本實用新型屬于汽車安全領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國對新能源領域的政策支持，尤其是汽車新能源領域的支持，最近幾年我國以新能源為主題的純電動車汽車的發展一片叫好，各家新能源汽車廠如雨后春筍般地競相出現。純電動汽車的發展理所當然的帶動了動力鋰電池的發展，但是綜合目前我國動力電池領域的情況開看，一味的追求產量卻忽略了最重要的安全系統。電池在充電過程中會產生大量的熱量，導致電芯周邊部件的溫度增加，鋰電池在充電過程中，一旦BMS管理系統出現故障，發生過充現象，那么電芯的溫度也將會導致箱體的起火。
[0003]電池箱在放電過程中同樣會發生和充電時一樣的狀況，尤其在汽車行駛工況較差，電機需求功率持續增加的情況下，電池內電流可以達到400A，局部升高的溫度很有可能導致起火燒毀周邊的部件，進而導致高壓短路，釀成更大的災禍。夏天的氣溫非常高，尤其路面溫度，可以達到40多攝氏度，受到路面烘烤的電池箱，內部的溫度也將會非常高，這樣也是起火自燃的隱患之一。
[0004]目前市場上生產的動力鋰電池箱體結構單一，動力電池箱總成由電芯單體以串并聯形式組成模組，模組再通過串聯形式組成PACK，這樣的結構簡單，成本相對較低，但是卻缺少相應的主動安全系統，就像汽車缺少ABSS卩ESP等主動安全系統一樣可怕。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱，實現了對火警安全隱患的預警，實現了電池箱預警處理無效后或突然起火后而進行的自動滅火功能。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱，包括第一 CAN總線、第二 CAN總線、第三CAN總線、數個鋰電池組、數個BMU采集終端、BMS控制器、滅火器主機、滅火器、V⑶控制器、顯示屏、手動滅火操作盤和電機控制模塊，BMS控制器設有第一CAN總線接口、第二CAN總線接口和第三CAN總線接口，VCT控制器和滅火器主機均設有CAN總線接口，所述VCU控制器的CAN接口通過第一CAN總線與所述第一CAN總線接口連接，所述滅火器主機的CAN總線接口通過第二 CAN總線與所述第二 CAN總線接口連接；
[0007]V⑶控制器設有第一串口、電機控制端和按鍵輸入端，所述電機控制端為一組1口，所述按鍵輸入端為一組1口，顯示屏的輸入端與所述第一串口連接，手動滅火操作盤的輸出端與所述按鍵輸入端連接，電機控制模塊的輸入端與所述電機控制端連接；
[0008]滅火器主機設有火警數據采集端和滅火控制端，所述火警數據采集端為一組1口，所述滅火控制端為一組1 口，每一個鋰電池組均設有火警數據輸出端和電壓溫度數據輸出端，每一個BMU采集終端均設有數據輸入端和CAN總線輸出端，每一個鋰電池組的火警數據輸出端均與所述火警數據采集端連接，每一個鋰電池組的電壓溫度數據輸出端均對應連接一個所述BMU采集終端的數據輸入端，所述BMU采集終端的數據輸入端為一組1口，每一個所述BMU采集終端的CAN總線輸出端均通過第三CAN總線連接所述第三CAN總線接口 ；
[0009]滅火器設有滅火器控制模塊，所述滅火器控制模塊與所述滅火控制端電連接；
[0010]每一個鋰電池組均包括數個鋰電池、數個電壓采集模塊、數個溫度采集模塊、溫度探測器、氣體探測器、煙霧探測器和火焰探測器，每一個鋰電池的輸出端均連接一個電壓采集模塊的輸入端，每一個鋰電池的旁邊均設有一個溫度采集模塊，每一個鋰電池組中的所有溫度采集模塊的輸出端和所述電壓采集模塊的輸出端組成了該鋰電池組的電壓溫度數據輸出端，每一個鋰電池組中的溫度探測器輸出端、氣體探測器輸出端、煙霧探測器輸出端和火焰探測器輸出端組成了該鋰電池組的火警數據輸出端。
[0011]所述電機控制端、所述按鍵輸入端、所述火警數據采集端、所述滅火控制端和所述BMU采集終端的數據輸入端分別由一組1 口組成。
[0012]所述帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱在負極輸出端還設有負極接觸器，所述負極接觸器與所述BMS控制器連接。
[0013]本發明所述的帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱，實現了對火警安全隱患的預警，實現了電池箱預警處理無效后或突然起火后而進行的自動滅火功能，本發明非常有效的和電池管理系統BMS實現交互，更高效的對電池箱內部的既定位置溫度及電池單元進行數據采集，實現預期的判斷;本發明結合高效的滅火系統，當發生緊急火情，BMU反饋信號給電池管理系統主機BMS，BMS可以迅速下達指令給滅火器主機，進行有效的火情撲滅;本發明成本低，在有效的控制成本的基礎上，大大的增加了鋰電池箱的安全性;本發明通過監控采集電池箱內部環境數據，利用BMS及滅火主機系統的交互功能實時監控危險點狀態及燃燒階段，將熱失控過程中的潛伏階段、可見煙階段、高溫階段及明火階段通過BMS系統實現分級預警及手動啟動滅火器。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的總硬件方框圖；
[0015]圖2是本實用新型的鋰電池組硬件方框圖；
[0016]圖3是本實用新型的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:
[0018]如圖1所示的帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱，包括第一CAN總線、第二 CAN總線、第三CAN總線、數個鋰電池組、數個BMU采集終端、BMS控制器、滅火器主機、滅火器、V⑶控制器、顯示屏、手動滅火操作盤和電機控制模塊，BMS控制器設有第一CAN總線接口、第二CAN總線接口和第三CAN總線接口，V⑶控制器和滅火器主機均設有CAN總線接口，所述VCU控制器的CAN接口通過第一 CAN總線與所述第一 CAN總線接口連接，所述滅火器主機的CAN總線接口通過第二 CAN總線與所述第二 CAN總線接口連接；
[0019]V⑶控制器設有第一串口、電機控制端和按鍵輸入端，顯示屏的輸入端與所述第一串口連接，手動滅火操作盤的輸出端與所述按鍵輸入端連接，電機控制模塊的輸入端與所述電機控制端連接；
[0020]滅火器主機設有火警數據采集端和滅火控制端，每一個鋰電池組均設有火警數據輸出端和電壓溫度數據輸出端，每一個BMU采集終端均設有數據輸入端和CAN總線輸出端，每一個鋰電池組的火警數據輸出端均與所述火警數據采集端連接，每一個鋰電池組的電壓溫度數據輸出端均對應連接一個所述BMU采集終端的數據輸入端，每一個所述BMU采集終端的CAN總線輸出端均通過第三CAN總線連接所述第三CAN總線接口 ；
[0021]滅火器設有滅火器控制模塊，所述滅火器控制模塊與所述滅火控制端電連接；
[0022]如圖2所示，每一個鋰電池組均包括數個鋰電池、數個電壓采集模塊、數個溫度采集模塊、溫度探測器、氣體探測器、煙霧探測器和火焰探測器，每一個鋰電池的輸出端均連接一個電壓采集模塊的輸入端，每一個鋰電池的旁邊均設有一個溫度采集模塊，每一個鋰電池組中的所有溫度采集模塊的輸出端和所述電壓采集模塊的輸出端組成了該鋰電池組的電壓溫度數據輸出端，每一個鋰電池組中的溫度探測器輸出端、氣體探測器輸出端、煙霧探測器輸出端和火焰探測器輸出端組成了該鋰電池組的火警數據輸出端。
[0023]所述電機控制端、所述按鍵輸入端、所述火警數據采集端、所述滅火控制端和所述BMU采集終端的數據輸入端分別由一組1 口組成。
[0024]所述帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱在負極輸出端還設有負極接觸器，所述負極接觸器與所述BMS控制器連接。
[0025]本實用新型通過集成溫度、氣體、煙霧、火焰等多種探測傳感器，實現對電池熱失控多種狀況的探測，本實用新型對電池箱多種數據進行全周期、連續性監測，保證對車輛電池工作狀況的完整監控，在出現異常情況時，系統通過自帶的大容量存儲裝置，可以將異常點前連續的監測數據進行存儲，具有黑匣子功能，方便后期檢測維護，通過多點監控、實時監測，及時發現電池工作中的異常狀況，實現自動提前報警功能，本實用新型根據電池工況數據的檢測情況，根據輕重緩急實現強弱分級報警，便于分辨異常狀況做出相應處置方式，火災探測自動啟動滅火，緊急狀況下手動啟動滅火，雙重保障及時滅火，本實用新型探測器采用1+N式的分布方式，一輛新能源車的電池箱可以分多處放置探測器，多點同時監測，集中監控，智能識別火災點，高效滅火，具有長時間抑制作用，防止電池復燃，減少車輛電池損失。
[0026]實施例2:
[0027]如圖3所示，與帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱配套的控制方法，是通過實施例I所述的帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱實現的，其包括如下步驟:
[0028]步驟1:每一個BMU采集終端實時采集與其所對應的鋰電池組中的電壓數據和溫度數據;同時滅火器主機實時采集每一個鋰電池組的火警數據，并生成火警數據CAN報文；
[0029]步驟2:每一個BMU將電壓數據和溫度數據處理成電壓溫度CAN報文，并通過CAN總線將所述電壓溫度CAN報文上傳給BMS控制器；
[0030]步驟3:BMS控制器與滅火器主機通過CAN總線交互火警數據CAN報文和電壓溫度CAN報文;本實用新型通過監控采集電池箱內部環境數據，利用BMS及滅火主機系統的交互功能實時監控危險點狀態及燃燒階段，將熱失控過程中的潛伏階段、可見煙階段、高溫階段及明火階段通過BMS系統實現分級預警及手動啟動滅火器；
[0031]步驟4: BMS控制器將火警數據CAN報文和電壓溫度CAN報文全部通過CAN總線上傳給V⑶控制器，V⑶控制器處理火警數據CAN報文和電壓溫度CAN，并顯示在顯示屏上；
[0032]步驟5:滅火器主機也根據火警數據CAN報文和電壓溫度CAN報文判斷是否起火，滅火器主機判定起火的優先級高于BMS控制器;如滅火器主機判斷起火，則執行步驟10;否則執行步驟6 ；
[0033]步驟6: BMS控制器根據火警數據CAN報文和電壓溫度CAN報文判斷是否起火;是，則執行步驟10，否，則執行步驟7;
[0034]步驟7: BMS控制器根據電壓溫度CAN報文判斷電池溫度是否過高；是，則BMS控制器向VCU控制器發出報警報文，VCU控制器通過電機控制模塊控制電機減速，減少電池輸出功率;否，則不發報警報文；
[0035]步驟8:BMS控制器實時采集電壓溫度CAN報文，并實時判斷電池箱溫度是否下降；如下降，則在溫度下降到正常時，BMS控制器向VCU控制器發送恢復報文，V⑶控制器通過電機控制模塊控制電機恢復正常轉速;如未下降，則在溫度達到起火點時，BMS控制器向滅火器主機發送滅火報文，并執行步驟8;
[0036]步驟9:VCU判斷是否有人為按下手動滅火操作盤；是，則執行步驟10;否，則不動作；
[0037]步驟10:BMS控制器控制負極接觸器斷開，滅火器主機控制滅火器滅火。
[0038]本實用新型實現了對火警安全隱患的預警，實現了電池箱預警處理無效后或突然起火后而進行的自動滅火功能，本實用新型非常有效的和電池管理系統BMS實現交互，更高效的對電池箱內部的既定位置溫度及電池單元進行數據采集，實現預期的判斷;本實用新型結合高效的滅火系統，當發生緊急火情，BMU反饋信號給電池管理系統主機BMS，BMS可以迅速下達指令給滅火器主機，進行有效的火情撲滅;本實用新型成本低，在有效的控制成本的基礎上，大大的增加了鋰電池箱的安全性;本實用新型通過監控采集電池箱內部環境數據，利用BMS及滅火主機系統的交互功能實時監控危險點狀態及燃燒階段，將熱失控過程中的潛伏階段、可見煙階段、高溫階段及明火階段通過BMS系統實現分級預警及手動啟動滅火器。
【主權項】
1.帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱，其特征在于:包括第一CAN總線、第二 CAN總線、第三CAN總線、數個鋰電池組、數個BMU采集終端、BMS控制器、滅火器主機、滅火器、V⑶控制器、顯示屏、手動滅火操作盤和電機控制模塊，BMS控制器設有第一CAN總線接口、第二CAN總線接口和第三CAN總線接口，V⑶控制器和滅火器主機均設有CAN總線接口，所述VCU控制器的CAN接口通過第一 CAN總線與所述第一 CAN總線接口連接，所述滅火器主機的CAN總線接口通過第二 CAN總線與所述第二 CAN總線接口連接； VCU控制器設有第一串口、電機控制端和按鍵輸入端，顯示屏的輸入端與所述第一串口連接，手動滅火操作盤的輸出端與所述按鍵輸入端連接，電機控制模塊的輸入端與所述電機控制端連接； 滅火器主機設有火警數據采集端和滅火控制端，每一個鋰電池組均設有火警數據輸出端和電壓溫度數據輸出端，每一個BMU采集終端均設有數據輸入端和CAN總線輸出端，每一個鋰電池組的火警數據輸出端均與所述火警數據采集端連接，每一個鋰電池組的電壓溫度數據輸出端均對應連接一個所述BMU采集終端的數據輸入端，每一個所述BMU采集終端的CAN總線輸出端均通過第三CAN總線連接所述第三CAN總線接口 ； 滅火器設有滅火器控制模塊，所述滅火器控制模塊與所述滅火控制端電連接； 每一個鋰電池組均包括數個鋰電池、數個電壓采集模塊、數個溫度采集模塊、溫度探測器、氣體探測器、煙霧探測器和火焰探測器，每一個鋰電池的輸出端均連接一個電壓采集模塊的輸入端，每一個鋰電池的旁邊均設有一個溫度采集模塊，每一個鋰電池組中的所有溫度采集模塊的輸出端和所述電壓采集模塊的輸出端組成了該鋰電池組的電壓溫度數據輸出端，每一個鋰電池組中的溫度探測器輸出端、氣體探測器輸出端、煙霧探測器輸出端和火焰探測器輸出端組成了該鋰電池組的火警數據輸出端。2.如權利要求1所述的帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱，其特征在于:所述電機控制端、所述按鍵輸入端、所述火警數據采集端、所述滅火控制端和所述BMU采集終端的數據輸入端分別由一組1 口組成。3.如權利要求1所述的帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱，其特征在于:所述帶有主動安全系統的汽車動力鋰電池箱在負極輸出端還設有負極接觸器，所述負極接觸器與所述BMS控制器連接。
【文檔編號】H01M10/48GK205646043SQ201620341131
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】朱磊
【申請人】江蘇九龍汽車制造有限公司