一种动力电池的热失控保护系统及方法与流程

本发明涉及电池管理，尤其涉及一种动力电池的热失控保护系统及方法。

背景技术：

1、常见动力电池控制系统，如图1所示，由单元afe(analog front-end，模拟前端)芯片负责对电池包中的单体进行电压检测、温度检测、均衡管理以及相应的诊断工作；由高压管理单元hvu(high voltage management unit)负责对电池pack(电池包)的电池总压、母线总压、绝缘电阻等状态进行监测，其中母线电流可由霍尔传感器h或分流器进行采集；采集的数据发送至主控单元bmu(battery management unit，电池管理单元)，由bmu进行电池系统评估、电系统状态检测、接触器管理、热管理、运行管理、充电管理、诊断管理、以及执行对内外通信网络的管理。

2、如图2所示，当某节电池出现热失控时，如电芯a出现自燃时，可能造成电池包断路，从而车机系统car断电，整机系统均处于停电停摆状态。这时候最关键的冷却系统q也不工作，因为外部无法降温，任由电芯a燃烧，热失控电芯a热量蔓延到相邻的电芯b、c，引起电芯b、c内部正极和负极之间sei(solid electrolyte interphase，固体电解质界面层)隔膜发生分解，引发内短路，此时由于电芯b、c存有电量，内短路又造成大规模的热量，进而引起电芯b、c燃烧。如此连锁反应，导致整车剧烈燃烧。

3、在现有技术中，热失控控制方法使用到的检测器件较多，控制单元的计算量较大，bms(battery management system，电池管理系统)的结构较为复杂；只能有效保护热失控前期，对于热失控中期，失控电芯断电后，所有控制器不再工作，会失去保护效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种动力电池的热失控保护系统，解决以上技术问题；

2、本发明的目的还在于，提供一种动力电池的热失控保护方法，解决以上技术问题；

3、一种动力电池的热失控保护系统，包括，

4、电池包，连接于车机系统的正极端和负极端之间，所述电池包包括多个依次串联的电芯，所述电池包的首部电芯的正极连接所述正极端，所述电池包的尾部电芯的负极连接所述负极端；

5、多个制冷续流单元，一所述制冷续流单元并联于一所述电芯；

6、多个模拟前端芯片，每一所述模拟前端芯片与设定个数的所述电芯相并联，用于检测所述电芯的电压和温度；

7、至少一个控制单元，所述控制单元的第一端连接所述模拟前端芯片，读取所述模拟前端芯片的检测数据，所述控制单元的第二端通过继电器控制总线连接多个所述制冷续流单元，用于控制所述制冷续流单元的开闭；

8、电池管理单元，所述电池管理单元的第一端连接所述控制单元，所述电池管理单元的第二端与所述车机系统通信连接；

9、高压管理单元，连接所述电池管理单元。

10、优选地，所述制冷续流单元包括，

11、继电器，所述继电器的正极和负极之间连接所述继电器控制总线的输出端，所述继电器的动触点可控制地连接所述继电器的第一静触点或第二静触点；

12、制冷片，所述制冷片的第一端连接所述第二静触点，所述制冷片的第二端连接所述电芯的负极；

13、续流二极管，所述续流二极管的阳极连接所述制冷片的第二端，所述续流二极管的阴极连接所述制冷片的第一端。

14、优选地，还包括，

15、隔离变压器，所述隔离变压器的第一输入端和第二输入端连接所述控制单元；

16、桥式整流电路，所述桥式整流电路的第一节点连接所述隔离变压器的第一输出端，所述桥式整流电路的第二节点连接所述隔离变压器的第二输出端；

17、所述继电器控制总线的输入端连接所述桥式整流电路的正极和负极。

18、优选地，所述桥式整流电路包括，

19、第一二极管；

20、第二二极管，所述第二二极管的阳极连接所述第一二极管的阳极；

21、第三二极管，所述第三二极管的阳极连接所述第一二极管的阴极；

22、第四二极管，所述第四二极管的阳极连接所述第二二极管的阴极，所述第四二极管的阴极连接所述第三二极管的阴极。

23、优选地，所述第一节点设于所述第一二极管的阴极和所述第三二极管的阳极之间；

24、所述第二节点设于所述第二二极管的阴极和所述第四二极管的阳极之间。

25、优选地，还包括开关控制模块，所述开关控制模块的第一端连接所述正极端，所述开关控制模块的第二端连接所述首部电芯的正极；

26、霍尔传感器，所述霍尔传感器的第一端连接所述负极端，所述霍尔传感器的第二端连接所述尾部电芯的负极。

27、优选地，所述车机系统内设有用于外部降温的冷却系统。

28、一种动力电池的热失控保护方法，用于所述的热失控保护系统，包括，

29、步骤s1，通过多个所述模拟前端芯片检测所述电芯的电压和温度；

30、步骤s2，通过所述控制单元读取所述模拟前端芯片的检测数据，判断是否有电芯处于热失控状态，如果是，则通过所述继电器控制总线启动全部所述制冷续流单元，进行热失控保护处理，如果否，则所述控制单元继续读取所述模拟前端芯片的检测数据。

31、优选地，所述热失控保护处理包括，

32、处于工作状态的所述电芯通过对应的所述制冷续流单元的制冷片进行自降温并放电，处于热失控状态的所述电芯通过续流二极管进行重新续流，为外部冷却系统供电。

33、优选地，当所述电芯处于热失控状态时，对应的所述模拟前端芯片的ldo电源为所述控制单元供电。

34、本发明的有益效果是：在动力电池热失控前中期，能够启动内部自降温，减少热失控风险，能够对外部冷却系统提供电源，做到内外双重降温；减少电源突然断电造成的损失，结构简单，较容易实现。

技术特征：

1.一种动力电池的热失控保护系统，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的动力电池的热失控保护系统，其特征在于，所述制冷续流单元(r)包括，

3.根据权利要求1所述的动力电池的热失控保护系统，其特征在于，还包括，

4.根据权利要求3所述的动力电池的热失控保护系统，其特征在于，所述桥式整流电路(br)包括，

5.根据权利要求4所述的动力电池的热失控保护系统，其特征在于，所述第一节点(e)设于所述第一二极管(d1)的阴极和所述第三二极管(d3)的阳极之间；

6.根据权利要求3所述的动力电池的热失控保护系统，其特征在于，还包括开关控制模块(s)，所述开关控制模块(s)的第一端连接所述正极端(bat+)，所述开关控制模块(s)的第二端连接所述首部电芯的正极；

7.根据权利要求1所述的动力电池的热失控保护系统，其特征在于，所述车机系统(car)内设有用于外部降温的冷却系统(q)。

8.一种动力电池的热失控保护方法，其特征在于，用于权利要求1-7任意一项所述的热失控保护系统，包括，

9.根据权利要求8所述的动力电池的热失控保护方法，其特征在于，所述热失控保护处理包括，

10.根据权利要求9所述的动力电池的热失控保护方法，其特征在于，当所述电芯处于热失控状态时，对应的所述模拟前端芯片(afe)的ldo电源为所述控制单元(mcu)供电。

技术总结
本发明公开了一种动力电池的热失控保护系统及方法，属于电池管理技术领域；包括电池包，连接于车机系统的正极端和负极端之间；多个制冷续流单元；多个模拟前端芯片，每一模拟前端芯片与设定个数的电芯相并联；至少一个控制单元，第一端连接模拟前端芯片，第二端通过继电器控制总线连接多个制冷续流单元，电池管理单元，一端连接控制单元，第二端与车机系统通信连接；高压管理单元，连接电池管理单元。上述技术方案的有益效果是：在动力电池热失控前中期，能够启动内部自降温，减少热失控风险，能够对外部冷却系统提供电源，做到内外双重降温；减少电源突然断电造成的损失，结构简单，较容易实现。

技术研发人员：秦岭
受保护的技术使用者：苏州琪埔维半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8