一种电池模组爆喷状态的检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供的电池模组爆喷状态的检测装置，针对于现有技术的电池模组在某一单体电池发生爆喷时不能及时检测预警导致驾驶员在发现电池模组爆喷的危险状况时来不及采取逃生措施的技术问题，提供的电池模组的爆喷状态的检测装置，信号收发器接收状态采集模块采集的电池模组内每个单体电池的状态数据，根据每个所述单体电池的所述状态数据得出所述电池模组的运行状态，在所述电池模组的运行状态为异常状态时发送异常状态指示至所述电池管理系统，以使所述电池管理系统报警。本装置实现了在检测到电池模组的某个单体电池的状态数据为异常时及时报警，以使驾驶员及时采取逃生等避险措施的技术效果。
【专利说明】
一种电池模组爆喷状态的检测装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及动力电池安全领域，具体而言，涉及一种电池模组爆喷状态的检测装置。
【背景技术】
[0002]近年来，由于能源成本以及环境污染的问题越来越突出，纯电动汽车以及混合动力汽车以其能够大幅消除甚至零排放汽车尾气的优点，受到政府以及各汽车企业的重视。新能源汽车的关键技术之一是动力电池，电池的好坏一方面决定着电动汽车的成本，另一方面决定着电动汽车的行驶里程。在目前的环境中，汽车的行驶里程主要取决于电池的容量，然而增加电池的容量带来的不利因素是电池的安全性能大大降低。因为容量的增大，决定了电池的安全性受到很大的影响。
[0003]动力电池的最主要的安全危险就是电池的爆裂。以18650圆柱电池为例，在其设计中有专门的泄压口，就是防爆阀。在极端使用环境和使用条件下，电池的防爆阀都会首先被电池内的高温高压气体冲开以泄压，而冲出的高温高压气体在空气中极易引燃，从而使周围电芯产生连锁的爆裂。电池在工作中如果有短路等异常情况发生时，短时间内将产生大量的热量，该热量会使电池的温度急剧上升，导致电池内部的高温高压气体冲破防爆阀，内部电解液裸露空气燃烧，金属壳体碎片搭接临近电池，使旁边的电池短路，形成恶性循环，最后会大面积的爆燃，给驾乘者带来相当大的生命危险。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供了一种电池模组爆喷状态的检测装置，旨在改善上述问题。
[0005]本实用新型提供的一种电池模组爆喷状态的检测装置，电池模组包括多个单体电池，所述装置包括电池管理系统、用于采集所述电池模组内每个所述单体电池的状态数据的状态采集模块和用于根据所接收的每个所述单体电池的所述状态数据得出所述电池模组的运行状态的信号收发器，所述状态采集模块与所述信号收发器连接，所述信号收发器与所述电池管理系统连接。
[0006]优选地，所述状态采集模块包括多个状态采集节点，多个所述状态采集节点均与所述信号收发器连接。
[0007]优选地，所述状态数据为电压状态，所述电压状态包括常态电压和反转电压，所述状态采集节点包括设置于所述单体电池的爆喷口的第一导线，在所述单体电池发生爆喷时所述第一导线断开，多个所述第一导线均与所述信号收发器连接。
[0008]优选地，多个所述第一导线与所述信号收发器串联成电压测量回路。
[0009]优选地，多个所述第一导线均连接到所述信号收发器的两端。
[0010]优选地，还包括导线夹板和导线固定板，所述导线夹板夹持在所述第一导线上，所述导线固定板将所述导线夹板固定在所述单体电池的爆喷口。
[0011 ] 优选地，所述状态数据为温度状态，所述温度状态包括常态温度和爆喷温度，所述状态采集节点包括设置于所述单体电池的爆喷口的温度传感器，多个所述温度传感器均与所述信号收发器连接。
[0012]优选地，还包括逻辑电路，多个所述温度传感器均连接到所述逻辑电路的输入端，所述逻辑电路的输出端与所述信号收发器连接。
[0013]优选地，所述第一导线的熔断温度大于或等于80°C。
[0014]优选地，所述第一导线的材料包括铝或者铜。
[0015]本实用新型提供的电池爆喷状态的检测装置，针对于现有技术的电池模组在某一单体电池发生爆喷时不能及时检测预警导致驾驶员在发现电池模组爆喷的危险状况时来不及采取逃生措施的技术问题，提供的电池模组的爆喷状态的检测装置，信号收发器接收状态采集模块采集的电池模组内每个单体电池的状态数据，根据每个所述单体电池的所述状态数据得出所述电池模组的运行状态，在所述电池模组的运行状态为异常状态时发送异常状态指示至所述电池管理系统，以使所述电池管理系统报警。本装置实现了在检测到电池模组的某个单体电池的状态数据为异常时及时报警，以使驾驶员及时采取逃生等避险措施的技术效果。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0017]图1为本实用新型实施例1提供的电池模组的爆喷状态检测装置的模块框图；
[0018]图2为本实用新型实施例1提供的电池模组的爆喷状态检测装置的结构示意图；
[0019]图3为本实用新型实施例1提供的电池模组的爆喷状态检测装置的结构示意图；
[0020]图4为本实用新型实施例2提供的电池模组的爆喷状态的检测装置的结构示意图；
[0021]图5为本实用新型实施例2提供的电池模组的爆喷状态的检测装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]本领域技术人员长期以来一直在寻求一种改善该问题的装置或方法。
[0023]鉴于现有的检测装置只能检测电池模组整体的参数，只能在电池模组发生大范围爆喷时检测出异常，此时驾驶员已经来不及采取避险措施。而数次实验可以得出，但是从第一颗电芯爆喷起火到第二颗爆喷中间是有时间差的，第二颗引燃第三颗也是有一个时间差，依次类推，不过这个时间差的变化是越来越小的，最后会大面积的爆燃，最后会大面积的爆燃，也就是说动力汽车电池在第一颗电池爆喷到整个电池包燃烧有3 — 5分钟的缓冲时间，因此如果能在第一颗电池发生爆喷时及时报警提醒驾乘者停车离开，就可以一定程度上减少因为电池爆喷引发的事故。鉴于此，本实用新型的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新得出本方案所示的较佳的电池模组爆喷状态的检测
目.ο
[0024]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]实施例1
[0026]参见图1至图3，本实用新型实施例提供的一种电池模组的爆喷状态的检测装置，用于检测电池模组的爆喷状态。电池模组包括多个单体电池，本实施例的检测装置可以检测电池模组内每个单体电池的状态，在某个单体电池发生爆喷时即可进行报警，提醒驾驶员车辆的电池发生爆喷，以便驾驶员及时采取逃生等避险措施。
[0027]请参见图1，为本实施例提供的电池模组爆喷状态的检测装置的模块框图，所述装置包括状态采集模块102、信号收发器104和电池管理系统106。所述状态采集模块102用于采集所述电池模组内每个所述单体电池的状态数据，将所述状态数据发送至所述信号收发器104。所述信号收发器104用于根据所接收的每个所述单体电池的所述状态数据得出所述电池模组的运行状态，在所述运行状态为异常时发送异常状态指示至所述电池管理系统106，所述电池管理系统106用于根据所述信号收发器104发送的所述异常状态指示进行报塾目ο
[0028]请参见图2和图3，为本实施例提供的检测装置的结构示意图。其中，所述状态采集模块202，设置于动力电池上，用于采集电池模组200内每个单体电池201的状态数据，并将所述状态数据发送至所述信号收发器204。所述状态采集模块202的结构可以有多种，所述状态数据根据所述状态采集模块202的结构不同可以为多种，例如温度状态、电压状态、电流状态等状态数据。所述状态采集模块可以包括多个状态采集节点203，每个所述状态采集节点203可以用于采集一个单体电池201的所述状态数据。多个所述状态数据均与所述信号收发器204连接，以使所述信号收发器可以接收多个所述单体电池的状态数据。所述信号收发器204与所述电池管理系统206连接，将所获得的电池模组的爆喷状态发送至所述电池管理系统206，以使所述电池管理系统206报警。
[0029]所述采集节点可以为缠绕在单体电池上或者是固定在单体电池的防爆阀的状态数据采集装置，例如电压状态采集装置或者温度状态采集装置等。由于单体电池在爆喷时，短时间内会产生大量的热量，该热量会使电池的温度急剧上升，导致单体电池内部的高温高压气体冲破防爆阀。因此优选将所述状态采集节点设置在单体电池的防爆阀，可以更灵敏更及时地检测到单体电池的爆喷状态。
[0030]所述状态采集节点可以为固定在单体电池的防爆阀上方一定距离的导线，正常状态下导线可以为导通状态。当单体电池发生爆喷，单体电池内的高温高压气体冲破防爆阀，熔断设置于电池防爆阀上方的导线，导线断开，则所述信号收发器接收到的电压或者电流信号会发生变化。所述信号收发器根据所接收的电压信号的变化判定所述电池模组的运行状态为正常状态或者异常状态。
[0031]所述状态采集节点也可以为温度传感器，所述温度传感器可以优选设置在单体电池的防爆阀上。多个所述温度传感器均与所述信号收发器连接，所述信号收发器可以接收多个单体电池防爆阀上方的温度传感器发送的温度数据。所述信号收发器可以在多个温度传感器发送的温度状态均为常态温度时判断所述电池模组的运行状态为正常状态，在多个温度传感器中的至少一个发送的温度状态为爆喷温度时判断所述电池模组的运行状态为异常状态。根据上述或者类似的状态判定方式，能够及时准确地判断所述电池模组的运行状态是正常状态还是异常状态。
[0032]所述信号收发器可以为处理器，或者是PLC逻辑控制器，或者是逻辑控制电路等硬件装置。在处理器、PLC逻辑控制器或者逻辑控制电路等可编辑硬件中烧制或者编辑控制程序，或者进行电路设计等，以实现本方案所需要的信号收发器的信号接收、处理和发送作用。
[0033]所述电池管理系统306，即是BMS(Battery Management System)，是电池模组300与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。二次电池存在下面的一些缺点，如存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等。电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大。电池管理系统(BMS)主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。
[0034]本实施例提供的电池管理系统，用于接收所述信号收发器发送的所述状态采集模块302异常状态指示，向动力电池的使用者，也就是车辆，进行报警操作。其中，报警的方式可以是声光报警和避险措施的至少一种。其中，避险措施可以是自动制动车辆、动力电池降温或者自动弹出驾驶员等。驾驶者也可以在驾驶车辆时根据电池管理系统的报警采取相应的逃生措施。熄灭车辆、给电池快速降温等。由于电池模组的第一个电池爆喷到电池模组整体大范围爆喷的时间差为3 — 5分钟，在所述电池管理系统接收到所述信号收发器发送的第一个单体电池爆喷指示至电池模组整体爆喷的时间间隔内，驾驶者足以做出相应的逃生措施，很大程度上减少了由于电池模组爆喷所引发的事故的发生。
[0035]当然，所述信号收发器和所述电池管理系统也可以集成于处理器。所述处理器可以在接收到所述状态采集模块发送的每个单体电池的状态数据后，完成信号接收、运行状态判定和异常状态报警等操作，进一步减少了信号流通时间和软硬件设置，降低了成本，提高了电池模组爆喷状态检测预警效率。
[0036]实施例2
[0037]请参阅图4和图5，本实施例所提供的电池模组爆喷状态检测装置，其基本结构和原理和前述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。
[0038]考虑到单体电池爆喷时，内部高温高压气体会首先冲出防爆阀，高温高压气体会瞬间熔化或者熔断防爆阀上方较近范围内的低熔点装置，所以可以选择所述低熔点装置作为单体电池状态数据采集的状态采集节点。为了使所述低熔点装置在熔断时可以反馈不同于正常状态的熔断状态，所述状态采集节点可以优选为第一导线。
[0039]所述电池的正常工作温度为60°C左右，爆喷高温可以高达600°C — 1000°C。为了较为灵敏地检测爆喷状态，所述状态采集节点为第一导线，所述第一导线的熔断温度可以为大于或者等于80°C。所述第一导线可以为短导线，所述短导线的材料可以包括铝、铜等，优选所述短导线的截面积较细的导线。多个所述第一导线均与所述信号收发器连接，所述信号收发器可以接收所述第一导线的端口电压，以根据所述第一导线的导通状态来判断所述电池模组的运行状态。
[0040]优选所述状态采集节点为设置于单体电池防爆阀上方的第一导线时，所述状态采集节点采集的所述状态数据可以为电压状态，所述电压状态可以包括常态电压和反转电压。所谓常态电压，即为电池正常工作时所述信号收发器接收的电压状态。所述反转电压，即是单体电池进行爆喷时，单体电池内部高温高压气体冲破防爆阀熔断防爆阀上方的第一导线，导致第一导线断开时，所述信号收发器所采集的端口电压。
[0041]多个所述第一导线均与所述信号收发器连接，以使所述信号收发器可以接收每个所述第一导线的端口电压。所述第一导线与所述信号收发器连接的方式可以有多种，可以将多个所述第一导线与所述信号收发器串联成电压测量回路，或者是每个所述第一导线并联连接到一个逻辑电路，逻辑电路的输出端连接到信号收发器。也可以将多个所述第一导线并联到所述信号收发器的不同端口上，由所述信号收发器根据端电流判断电路状态。或者是在所述信号收发器内集成或电路，根据多个所述第一导线的导通状态判断多个单体电池是否为正常工作状态，进而判断所述电池模组的运行状态是否为异常状态。其中，逻辑电路可以是实现“或”逻辑功能的“或”选择电路、“异或”电路，或者多个逻辑电路组成的混合逻辑电路。
[0042]考虑到电池模组400爆喷状态检测时的灵敏度需求和低成本需求，优选将单体电池401防爆阀上设置的所述状态采集模块402的第一导线403与所述信号收发器404串联成电压测量回路，所述信号收发器404与所述电池管理系统406连接。所述电压测量回路可以包括多个第一导线403、信号收发器和电阻等器件，多个第一导线403串联后连接到所述信号收发器404的两端。当然，多个所述第一导线403和连接多个所述第一导线403的连接导线可以集成为一条整体的长导线，可以将长导线等器件(可以包括电源等)连接到信号收发器两端。
[0043]在多个单体电池401均正常工作时，每个单体电池401防爆阀上设置的第一导线403均导通。整个电压测量回路为导通状态，所述信号收发器404在所述电压测量回路中的端口电压为常态电压。在多个单体电池401中的多个单体电池401中的至少一个发生爆喷时，该单体电池401防爆阀上设置的第一导线403被该单体电池401防爆阀内冲出的高温高压气体冲断，所述电压测量回路断开，所述信号收发器在所述电压测量回路中的端口电压为反转电压。若所述电压测量回路中没有反相器，则此时所述的常态电压即为高电压，所述反转电压即为低电压，若所述电压测量回路中设置有反相器，则此时所述的常态电压即为低电压，所述的反转电压即为高电压。
[0044]当然，所述状态采集模块502的多个所述第一导线503也可以以并联的方式连接到所述信号收发器504，并联实现状态采集的方式可以有多种。可以将多个所述第一导线503直接并联到所述信号收发器504，所述信号收发器504连接所述电池管理系统506，每个第一导线503及其附属器件(例如电阻等)形成一个单支回路，多个单支回路均连接到所述信号收发器的两端，由于多个单支回路并联时端口电压几乎不变，因此可以优选所述信号收发器接收端口电流信号。若其中至少一个单支回路因为单体电501池爆喷而致使该单支回路的第一导线断路时，所述信号收发器所接收的端口电流减小，所述信号收发器可以据此判定所述电池模组500的运行状态为异常状态。
[0045]当上述的多个第一导线并联到所述信号收发器的连接方式包括或门时，多个所述第一导线及其附属电路组成的单支回路连接到所述或电路的输入端，所述或电路的输出端连接到所述信号收发器的输入端。当多个所述单体电池均正常工作时，多个单支回路均为导通状态(加反相器的话，则为断开，下文同理)，所述或电路可以输出“O”，则所述信号收发器判断所述电池模组的运行状态为正常状态。当多个单体电池中的至少一个发生爆喷时，发生爆喷的单体电池防爆阀上的第一导线断开，该断开的第一导线所在的单支回路电压反转，则所述或电路输出为“I”。进而所述信号收发器可以判断所述电池模组的运行状态为异常状态，所述信号收发器发送异常状态指示至所述电池管理系统，所述电池管理系统根据所述异常状态指示报警。
[0046]上述的多个所述第一导线与所述信号收发器连接成电压测量电路的结构中，还可以包括导线夹板407和导线固定板405(请继续参见图4和图5)。所述导线夹板407夹持在所述第一导线上，所述导线固定板405将所述导线夹板407固定在所述单体电池401的防爆阀上方的较近距离内，则所述导线固定板405同时将导线夹板407内夹持的第一导线403固定在所述单体电池防爆阀的上方，以完成单体电池的状态数据采集工作。实施例3
[0047]请参见图3，为本实施例所提供的电池模组爆喷状态检测装置，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。
[0048]考虑到单体电池爆喷时，其主要爆喷表现为温度变化，内部高温高压气体冲出防爆阀，因此可以将温度作为检测媒介。所述状态采集模块所采集的单体电池的状态数据为温度状态，所述温度状态包括常态温度和爆喷温度，所述状态采集节点可以包括设置于所述单体电池的防爆阀的温度传感器。多个所述温度传感器均与所述信号收发器连接，所述信号收发器接收多个所述温度传感器发送的温度状态，根据所述温度状态判断所述电池模组的运行状态是否为正常状态。
[0049]所述信号收发器接收所述温度传感器发送的温度数据，可以在所述信号收发器设置温度阈值，在所述温度传感器发送的所述温度数据小于80°C时设定为常态温度，在所述温度传感器发送的所述温度数据大于或者等于80°C时设定为爆喷温度。所述温度传感器在多个所述温度传感器发送的温度状态均为常态温度时判定所述电池模组的运行状态为正常状态，在多个所述温度传感器中的至少一个温度传感器发送的温度状态为爆喷温度时判定所述电池模组的运行状态为异常状态。在检测到所述电池模组的异常状态时及时发送异常状态指示至所述电池管理系统，以使所述电池管理系统及时进行报警。
[0050]上述本实用新型实施例提供的电池模组爆喷状态的检测装置，针对现有技术的电池模组在某一单体电池发生爆喷时不能及时检测并进行预警，只有在电池模组发生大范围爆喷时才能检测到爆喷状态，此时驾驶员已经来不及采集逃生避险措施，酿成众多车毁人亡的悲惨事故的技术问题，本实用新型实施例提供的电池模组爆喷状态的检测装置，包括用于采集电池模组内单体电池的状态数据的状态采集模块，用于接收多个单体电池的状态数据、根据所述状态数据进行电池模组运行状态的判定，并在运行状态为异常状态时发送异常状态指示的信号收发器，以及在接收到所述异常状态指示时进行报警的电池管理系统，在状态采集模块采集的状态数据有异常时，信号收发器发送异常状态指示提醒电池管理系统及时报警，提醒驾驶员及时采取熄灭车辆、电池降温、停车休整、跳车逃逸等避险措施，很大程度上减少了由于电池爆喷所引发的车毁人亡事故。
[0051]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电池模组爆喷状态的检测装置，其特征在于，电池模组包括多个单体电池，所述装置包括电池管理系统、用于采集所述电池模组内每个所述单体电池的状态数据的状态采集模块和用于根据所接收的每个所述单体电池的所述状态数据得出所述电池模组的运行状态的信号收发器，所述状态采集模块与所述信号收发器连接，所述信号收发器与所述电池管理系统连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述状态采集模块包括多个状态采集节点，多个所述状态采集节点均与所述信号收发器连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述状态数据为电压状态，所述电压状态包括常态电压和反转电压，所述状态采集节点包括设置于所述单体电池的爆喷口的第一导线，在所述单体电池发生爆喷时所述第一导线断开，多个所述第一导线均与所述信号收发器连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，多个所述第一导线与所述信号收发器串联成电压测量回路。5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，多个所述第一导线均连接到所述信号收发器的两端。6.根据权利要求4或5任一项所述的装置，其特征在于，还包括导线夹板和导线固定板，所述导线夹板夹持在所述第一导线上，所述导线固定板将所述导线夹板固定在所述单体电池的爆喷口。7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述状态数据为温度状态，所述温度状态包括常态温度和爆喷温度，所述状态采集节点包括设置于所述单体电池的爆喷口的温度传感器，多个所述温度传感器均与所述信号收发器连接。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括逻辑电路，多个所述温度传感器均连接到所述逻辑电路的输入端，所述逻辑电路的输出端与所述信号收发器连接。9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一导线的熔断温度大于或等于80Γ。10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一导线的材料包括铝或者铜。
【文档编号】H01M10/48GK205564914SQ201620368245
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】苏俊松, 劳力, 袁承超, 李树民, 周鹏
【申请人】华霆（合肥）动力技术有限公司