[发明专利]一种用于动力客车动力电池的热失控早期探测系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及动力客车动力电池热失控防护技术领域，尤其涉及一种用于动力客车动力电池的热失控早期探测系统及其控制方法。

背景技术

电动车辆作为一种节能环保的交通工具，在本世纪得到了长足的发展。由于电动车辆所采用的动力部分的驱动电压大部分都在36VDC以上，有的高达500VDC，远远超过安全电压的级别，因此，电动车辆的动力系统需要对动力电池的功率和能量的要求也异常苛刻。

而动力电池发生热失控是一个渐进过程，随着电芯的使用年限增加，内部锂金属枝晶逐渐生长，增大电芯内短路的程度，电芯使用不当，如过充、过放、外短路情况下，发热现象将更加明显。特别是个别电芯因为生产工艺问题，电芯存在瑕疵，如电芯生产时，极片吸水、电解液不合格、粉尘不达标、极片不平整等现象，电芯使用前期可能不会出现热失控现象，但是电芯的使用寿命后期，内部锂金属枝晶更容易生长，充放电过程中，电芯发热现象更加强烈，更容易出现电解液汽化，电芯肿胀现象。当电芯无充放电现象发生时，随着电流减小，电芯自发热现象减弱，电解液汽化减弱，电芯肿胀现象将消失或减弱。但是此时电芯安全系数很低，在大电流充放电时，电解液汽化加剧，电芯外壳被撑破、电芯热失控风险将急剧增大。当个别电芯发生热失控时，将引燃附近电芯，进而导致整个电池箱燃烧、爆炸，对乘客的生命、财产安全造成威胁。

由于电芯安装在电池箱里面，用户无法直接观察电芯外观变化，电芯未发生热失控前，电芯电压不会发生急剧降低，电池控制管理系统也无法检测到。因此，本发明提出一种方案，用于预防电池系统发生热失控的方案。

在CN201510808168-一种防爆锂电池箱中，该专利只指出采用了形变探测器，而没有具体到使用何种方式进行探测和适用该探测方式的对象。而本方案主要适用于铝壳包装的电芯，在电芯外壳表面贴电阻应变片，当电芯发生肿胀现象时，电芯外壳将被撑大，电阻应变片随之变形，电阻应变片阻值发生变化，BMS根据采集模块采集到的阻值，判断电芯是否发生胀气，经过多次重复采集，提醒乘客个别电芯已经有失效风险，进而通知整车厂更换电芯，或者对电池进行报废，以保证乘客、整车的安全。

发明内容

为解决上述无法达到热失控的提前预警技术问题，本发明提供了一种判定效果好、可提前预警的一种用于动力客车动力电池的热失控早期探测系统机器控制方法：

一种用于动力客车动力电池的热失控早期探测系统，包括待测电芯组、电阻应变片组、电源、电池系统采集模块、整车仪表和车联网平台；所述待测电芯组包括若干个待测电芯，所述电阻应变片组包括若干个电阻应变片，每一电阻应变片固定在每一待测电芯的电芯外壳，所述电阻应变片根据所述电芯外壳的形变值对应改变自身电阻值；所述电池系统采集模块包括电阻采集模块；所述电阻采集模块通过硬线采集电阻应变片阻值；所述电阻采集模块将检测后的应变片阻值通过整车CAN通信网络传递给整车仪表；所述整车仪表根据应变片阻值显示对应信息，并发出对应的报警及指令。

作为进一步改进，所述电阻应变片包括柔性基底和电阻应变传感单元；所述电阻应变传感单元包括第一电极、第二电极和电阻应变传感层；所述电阻应变片与所述电阻采集模块之间通过第一电极和第二电极连接；所述电阻应变传感层根据其形变量的大小改变改变自身的电阻值。

作为进一步改进，当所述电阻应变传感层的电阻超过第一阈值或第二阈值时；所述整车仪表显示对应阈值范围的故障信息，发出相应报警及指令，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

作为进一步改进，所述整车仪表通过整车CAN通信网络与所述车联网平台相连接用于通知相关企业对问题车辆进行维修。

作为进一步改进，所述电源与所述电池系统采集模块相连接，其电压值为12V或24V。

一种根据上述任意一项所述的一种动力电池热失控早期探测系统的控制方法，包括以下步骤：

S1，所述电阻采集模块实时采集各个电芯外壳上的电阻应变片的阻值，并对所采集到的电阻应变片的阻值进行解析；

S2，当至少一个电阻应变片的阻值超过第一阈值或第二阈值并持续预定时间时，所述整车仪表显示对应阈值范围的故障信息，发出相应报警及指令，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

作为进一步改进，在上述步骤S1中，所述电阻采集模块实时采集各个电芯外壳上的电阻应变片的阻值的步骤包括：所述电池系统采集模块以0.1秒/次～10秒/次的频率采集各个电芯外壳上的电阻应变片的阻值。