一种电池包压力动态控制方法及系统与流程

1.本发明涉及电池包压力动态控制技术领域，尤其涉及一种电池包压力动态控制方法及系统。


背景技术：

2.电池包的内部压力过大会导致电池包起火甚至爆炸，电池包的内部压力控制是预防电池包起火爆炸的重要补救措施。一般会在电池包上设计一个或多个物理泄压阀，电池包内部压力高于物理泄压阀的开启压力时物理泄压阀便会开启，对电池包进行泄压。
3.由于电池包在不同的环境温度及电池工作状态下具有不同的内部安全压力上限，物理泄压阀的开启压力为固定值，可能某些情况下内部安全压力上限小于物理泄压阀的开启压力，会出现电池包内部压力已经超过安全压力上限时物理泄压阀还未开启的状况，无法及时释放电池包压力。


技术实现要素：

4.本发明通过提供一种电池包压力动态控制方法及系统，解决了现有技术中电池包压力释放不及时的技术问题。
5.一方面，本发明提供如下技术方案：
6.一种电池包压力动态控制方法，包括：
7.检测电池包的内部压力、电池包所处的环境温度、电池包的内部温度及电池包的充放电电流；
8.根据所述环境温度、所述内部温度及所述充放电电流计算电池包当前的安全压力上限；
9.若所述内部压力减去所述安全压力上限的差值高于第一预设压力差，则开启电池包上的电磁阀，待所述安全压力上限减去所述内部压力的差值高于第二预设压力差后，关闭所述电磁阀；
10.电池包未发生碰撞的条件下，若所述内部压力减去所述安全压力上限的差值低于所述第一预设压力差，则保持所述电磁阀关闭；
11.其中，所述第一预设压力差及所述第二预设压力差均大于或等于零。
12.优选的，所述根据所述环境温度、所述内部温度及所述充放电电流计算电池包当前的安全压力上限，包括：
13.p1＝p0(1+a*(ta-tw)/tw+b
×
id/ic)；
14.p1为所述安全压力上限，p0为电池包在常温下充放电结束后静置固定时长后的压力，a为温度影响系数，ta为所述内部温度，tw为所述环境温度，b为电流影响系数，id为所述充放电电流，ic为电池包在设定放电倍率下的电流。
15.优选的，所述第一预设压力差为零，所述第二预设压力差大于零。
16.优选的，所述根据所述环境温度、所述内部温度及所述充放电电流计算电池包当
前的安全压力上限之后，还包括：
17.若电池包发生碰撞时所述内部压力低于所述安全压力上限且电池包的预测压力高于所述安全压力上限，则开启所述电磁阀并保持预设时长，若所述预设时长后的所述内部压力高于所述安全压力上限则保持所述电磁阀开启，若所述预设时长后的所述内部压力低于所述安全压力上限则关闭所述电磁阀；
18.若电池包发生碰撞时所述内部压力及所述预测压力均低于所述安全压力上限，则保持所述电磁阀关闭；
19.所述若电池包发生碰撞时所述内部压力低于所述安全压力上限且电池包的预测压力高于所述安全压力上限，则开启所述电磁阀并保持预设时长，若所述预设时长后的所述内部压力高于所述安全压力上限则保持所述电磁阀开启，若所述预设时长后的所述内部压力低于所述安全压力上限则关闭所述电磁阀；所述若电池包发生碰撞时所述内部压力及所述预测压力均低于所述安全压力上限，则保持所述电磁阀关闭，之前还包括：
20.检测车辆加速度及电池包加速度，将所述电池包加速度减去所述车辆加速度得到电池包的碰撞加速度，根据所述碰撞加速度确定所述预测压力。
21.另一方面，本发明还提供如下技术方案：
22.一种电池包压力动态控制系统，包括：
23.电磁阀，用于对电池包进行泄压；
24.压力传感器，用于检测电池包的内部压力；
25.第一温度传感器，用于检测电池包所处的环境温度；
26.第二温度传感器，用于检测电池包的内部温度；
27.电流传感器，用于检测电池包的充放电电流；
28.控制器，用于根据所述环境温度、所述内部温度及所述充放电电流计算电池包当前的安全压力上限；若所述内部压力减去所述安全压力上限的差值高于第一预设压力差，则开启电池包上的电磁阀，待所述安全压力上限减去所述内部压力的差值高于第二预设压力差后，关闭所述电磁阀；电池包未发生碰撞的条件下，若所述内部压力减去所述安全压力上限的差值低于所述第一预设压力差，则保持所述电磁阀关闭；
29.其中，所述第一预设压力差及所述第二预设压力差均大于或等于零。
30.优选的，所述安全压力上限满足：
31.p1＝p0(1+a*(ta-tw)/tw+b
×
id/ic)；
32.p1为所述安全压力上限，p0为电池包在常温下充放电结束后静置固定时长后的压力，a为温度影响系数，ta为所述内部温度，tw为所述环境温度，b为电流影响系数，id为所述充放电电流，ic为电池包在设定放电倍率下的电流。
33.优选的，所述第一预设压力差为零，所述第二预设压力差大于零。
34.优选的，电池包压力动态控制系统还包括：
35.第一加速度传感器，用于检测车辆加速度；
36.第二加速度传感器，用于检测电池包加速度；
37.所述控制器，还用于将所述电池包加速度减去所述车辆加速度得到电池包的碰撞加速度，根据所述碰撞加速度确定所述预测压力；若电池包发生碰撞时所述内部压力低于所述安全压力上限且电池包的预测压力高于所述安全压力上限，则开启所述电磁阀并保持
预设时长，若所述预设时长后的所述内部压力高于所述安全压力上限则保持所述电磁阀开启，若所述预设时长后的所述内部压力低于所述安全压力上限则关闭所述电磁阀；若电池包发生碰撞时所述内部压力及所述预测压力均低于所述安全压力上限，则保持所述电磁阀关闭。
38.另一方面，本发明还提供如下技术方案：
39.一种电子设备，包括存储器、控制器及存储在存储器上并可在控制器上运行的计算机程序，所述控制器执行所述程序时实现上述任一电池包压力动态控制方法。
40.另一方面，本发明还提供如下技术方案：
41.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质被执行时实现上述任一电池包压力动态控制方法。
42.本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
43.安全压力上限随环境温度和电池包工作状态的变化而变化，当内部压力减去安全压力上限的差值高于第一预设压力差时，代表此时需要释放电池包的压力，开启电磁阀可及时释放电池包的压力。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
45.图1为本发明实施例中电池包压力动态控制方法的流程图；
46.图2为本发明实施例中电池包内部压力与环境温度、充放电电流的关系示意图；
47.图3为本发明实施例中电池包压力动态控制方法的另一流程图；
48.图4为本发明实施例中碰撞加速度与预测压力的关系示意图；
49.图5为本发明实施例中电池包压力动态控制系统的结构示意图；
50.图6为本发明实施例中电池包压力动态控制系统的另一结构示意图。
具体实施方式
51.本发明实施例通过提供一种电池包压力动态控制方法及系统，解决了现有技术中电池包压力释放不及时的技术问题。
52.为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。
53.首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
54.如图1所示，本实施例的电池包压力动态控制方法，包括：
55.步骤s1，检测电池包的内部压力、电池包所处的环境温度、电池包的内部温度及电池包的充放电电流；
56.步骤s2，根据环境温度、内部温度及充放电电流计算电池包当前的安全压力上限；
57.步骤s3，若内部压力减去安全压力上限的差值高于第一预设压力差，则开启电池包上的电磁阀，待安全压力上限减去内部压力的差值高于第二预设压力差后，关闭电磁阀；
58.步骤s4，电池包未发生碰撞的条件下，若内部压力减去安全压力上限的差值低于第一预设压力差，则保持电磁阀关闭；
59.其中，第一预设压力差及第二预设压力差均大于或等于零。
60.根据实验可知，电池包的内部压力与环境温度、充放电电流的关系如图2所示，相应的安全压力上限也会随环境温度、充放电电流的变化而变化。本实施例的步骤s2包括：p1＝p0(1+a*(ta-tw)/tw+b
×
id/ic)；p1为安全压力上限，p0为电池包在常温下充放电结束后静置固定时长后的压力，常温为25℃，固定时长为12h，a为温度影响系数，ta为内部温度，tw为环境温度，b为电流影响系数，id为充放电电流，ic为电池包在设定放电倍率下的电流。这样无论环境温度和电池包工作状态如何变化，均可通过上述公式得到当前状态下的安全压力上限。
61.步骤s3中，可以是第一预设压力差和第二预设压力差均为零，此时相当于内部压力高于安全压力上限后立即开启电磁阀，内部压力低于安全压力上限后立即关闭电磁阀；还可以是第一预设压力差大于零且第二预设压力差为零，此时相当于内部压力高于安全压力上限一定值后再开启电磁阀，内部压力低于安全压力上限后立即关闭电磁阀；还可以是第一预设压力差为零且第二预设压力大于零，此时相当于内部压力高于安全压力上限后立即开启电磁阀，内部压力低于安全压力上限一定值后再关闭电磁阀；还可以是第一预设压力差和第二预设压力差均大于零。容易想到，若第一预设压力差和第二预设压力差均为零，可能会导致内部压力在安全压力上限附近波动时电磁阀频繁开启和关闭；第一预设压力差大于零且第二预设压力差为零，第一预设压力差为零且第二预设压力大于零，这两种情况下均可以避免内部压力在安全压力上限附近波动时电磁阀频繁开启和关闭，但考虑到电池包安全的重要性，需要在内部压力高于安全压力上限后立即开启电磁阀释放压力，本实施例优选第一预设压力差为零，第二预设压力差大于零，这样既可以及时释放电池包的压力，又可以避免内部压力在安全压力上限附近波动时电磁阀频繁开启和关闭。
62.本实施例中，安全压力上限随环境温度和电池包工作状态的变化而变化，当内部压力减去安全压力上限的差值高于第一预设压力差时，代表此时需要释放电池包的压力，本实施例此时开启电磁阀可及时释放电池包的压力。
63.一般的，电池包在碰撞后，内部电芯容易失效，发生短路、热失控等故障，会引发物理化学反应释放大量的气体，由于电池包内部是相对密封的腔体，大量的气体积聚会引起可能电池包得内部发生连锁反应，甚至起火爆炸。电池包发生碰撞后，由于碰撞引起的电池包内部压力上升速度可能较快，若在内部压力高于安全压力上限后再开启电磁阀，会导致无法及时释放巨大的压力。为此，如图3所示，本实施例优选步骤s2之后，电池包压力动态控制方法还包括：
64.步骤s6，若电池包发生碰撞时内部压力低于安全压力上限且电池包的预测压力高于安全压力上限，则开启电磁阀并保持预设时长，若预设时长后的内部压力高于安全压力上限则保持电磁阀开启，若预设时长后的内部压力低于安全压力上限则关闭电磁阀；
65.步骤s7，若电池包发生碰撞时内部压力及预测压力均低于安全压力上限，则保持电磁阀关闭；
66.步骤s6、步骤s7之前，电池包压力动态控制方法还包括：
67.步骤s5，检测车辆加速度及电池包加速度，将电池包加速度减去车辆加速度得到电池包的碰撞加速度，根据碰撞加速度确定预测压力。
68.本实施例中，预测压力为预测的碰撞发生后由碰撞引起的电池包内部压力可能达到的最大值。碰撞发生的情况下，可使第一预设压力差和第二预设压力差均为零。
69.步骤s3中，容易想到，若电池包发生碰撞时的内部压力已高于安全压力上限，则预测压力必定高于安全压力上限，此时由于步骤s3已经开启电磁阀，则电磁阀刚开启时内部压力必定高于安全压力上限，内部压力会先上升后下降或直接下降，此时可不考虑预测压力，直接通过步骤s3处理即可。
70.步骤s5中，碰撞加速度与预测压力的关系如图4所示，可由图4根据碰撞加速度确定预测压力。
71.步骤s6中，若碰撞发生时内部压力低于安全压力上限且电池包的预测压力高于安全压力上限，则在碰撞发生时立即开启电磁阀，提前释放压力，避免碰撞引起的内部压力急剧上升。碰撞发生后，由于开启了电磁阀，若碰撞程度小，电磁阀释放压力的速度高于碰撞引起的内部压力上升速度，内部压力立即下降；若碰撞程度大，电磁阀释放压力的速度低于碰撞引起的内部压力上升速度，内部压力会先上升后下降，内部压力最大值可能高于安全压力上限，也可能低于安全压力上限；或者短时间内电磁阀释放压力的速度等于碰撞引起的内部压力上升速度，内部压力会先保持后下降。由于碰撞发生后的内部压力变化无法确定，本实施例选择保持电磁阀开启预设时长，可以认为预设时长内碰撞引起的内部压力变化已经消失，预设时长后根据内部压力选择保持电磁阀开启或者关闭。
72.步骤s7中，若碰撞发生时内部压力和预测压力均低于安全压力上限，认为碰撞引起的内部压力上升的最大值依然低于安全压力上限，认为无需开启电磁阀。
73.这样，本实施例可在电池包发生碰撞时提前开启电磁阀释放压力，避免碰撞引起电池包内部压力的急剧上升，降低了碰撞引起的电池包安全风险。
74.如图5所示，本实施例还提供一种电池包压力动态控制系统，包括：
75.电磁阀，用于对电池包进行泄压；
76.压力传感器，用于检测电池包的内部压力；
77.第一温度传感器，用于检测电池包所处的环境温度；
78.第二温度传感器，用于检测电池包的内部温度；
79.电流传感器，用于检测电池包的充放电电流；
80.控制器，用于根据环境温度、内部温度及充放电电流计算电池包当前的安全压力上限；若内部压力减去安全压力上限的差值高于第一预设压力差，则开启电池包上的电磁阀，待安全压力上限减去内部压力的差值高于第二预设压力差后，关闭电磁阀；电池包未发生碰撞的条件下，若内部压力减去安全压力上限的差值低于第一预设压力差，则保持电磁阀关闭；
81.其中，第一预设压力差及第二预设压力差均大于或等于零。
82.本实施例中，安全压力上限随环境温度和电池包工作状态的变化而变化，当内部压力减去安全压力上限的差值高于第一预设压力差时，代表此时需要释放电池包的压力，本实施例此时开启电磁阀可及时释放电池包的压力。
83.其中，安全压力上限满足：p1＝p0(1+a*(ta-tw)/tw+b
×
id/ic)；p1为安全压力上限，p0为电池包在常温下充放电结束后静置固定时长后的压力，a为温度影响系数，ta为内部温度，tw为环境温度，b为电流影响系数，id为充放电电流，ic为电池包在设定放电倍率下的电流。这样无论环境温度和电池包工作状态如何变化，均可通过上述公式得到当前状态下的安全压力上限。
84.其中，第一预设压力差为零，第二预设压力差大于零。这样既可以及时释放电池包的压力，又可以避免内部压力在安全压力上限附近波动时电磁阀频繁开启和关闭。
85.进一步的，如图6所示，电池包压力动态控制系统还包括：
86.第一加速度传感器，用于检测车辆加速度；
87.第二加速度传感器，用于检测电池包加速度；
88.控制器，还用于将电池包加速度减去车辆加速度得到电池包的碰撞加速度，根据碰撞加速度确定预测压力；若电池包发生碰撞时内部压力低于安全压力上限且电池包的预测压力高于安全压力上限，则开启电磁阀并保持预设时长，若预设时长后的内部压力高于安全压力上限则保持电磁阀开启，若预设时长后的内部压力低于安全压力上限则关闭电磁阀；若电池包发生碰撞时内部压力及预测压力均低于安全压力上限，则保持电磁阀关闭。
89.这样本实施例可在电池包发生碰撞时提前开启电磁阀释放压力，避免碰撞引起电池包内部压力的急剧上升，降低了碰撞引起的电池包安全风险。
90.基于与前文所述的电池包压力动态控制方法同样的发明构思，本实施例还提供一种电子设备，包括存储器、控制器及存储在存储器上并可在控制器上运行的计算机程序，所述控制器执行所述程序时实现前文所述的电池包压力动态控制方法的任一方法的步骤。
91.其中，总线架构(用总线来代表)，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将包括由控制器代表的一个或多个控制器和存储器代表的存储器的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和接收器和发送器之间提供接口。接收器和发送器可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。控制器负责管理总线和通常的处理，而存储器可以被用于存储控制器在执行操作时所使用的数据。
92.由于本实施例所介绍的电子设备为实施本发明实施例中电池包压力动态控制方法所采用的电子设备，故而基于本发明实施例中所介绍的电池包压力动态控制方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中电池包压力动态控制方法所采用的电子设备，都属于本发明所欲保护的范围。
93.基于与上述电池包压力动态控制方法同样的发明构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质被执行时实现上述任一电池包压力动态控制方法。
94.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产
品的形式。
95.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的控制器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的控制器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
96.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
97.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
98.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
99.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。