[发明专利]采用力感测电阻器（FSR）压力传感器的汽车牵引电池的热失控检测

说明书

一种用于检测可再充电汽车牵引电池中的热失控状况的检测装置(32)，所述可再充电汽车牵引电池包括用于容纳至少多个可再充电电化学能量电池芯并设有安全泄压阀(22)的封闭式牵引电池外壳(10)。所述检测装置(32)包括力感测电阻器(34)。所述力感测电阻器(34)包括：柔性基板(38)，由间隔体构件(40)隔开并限定力敏感区域(36)；以及连接排气出口(44)和所述两个基板(38)之间的空间的通风管(42)。所述力感测电阻器(34)的至少所述力敏感区域(36)能够放置在所述牵引电池外壳(10)内部，并且所述排气出口(44)能够流体连接到所述牵引电池外壳(10)的内部空间(18)的检测区(24)，所述检测区(24)位于所述安全泄压阀(22)附近。

技术领域

本发明涉及一种用于检测可再充电汽车牵引电池(battery)中的热失控状况的检测装置和包括这种检测装置的封闭式汽车牵引电池外壳。

背景技术

在机动车辆技术领域中，已知机动车辆包括驱动器，该驱动器包括具有电动机的电传动系，该电动机可以通过由电能源产生的电流来操作。电能源可以设计为电化学能量存储装置，例如设计为至少一个可再充电电池，通常有些不准确地称为牵引电池。

这种汽车车辆可以设计为专门采用电动机进行推进的电池电动车辆(BEV)、包括内燃机和电推进系统的混合动力电动车辆(HEV)、或包括内燃机和可通过将插头连接到电网进行再充电的牵引电池的插电式混合动力车辆(PHEV)。这些汽车车辆的共同特征是具有允许车辆的可接受范围的(安培小时)容量的可再充电牵引电池。

由于可再充电电池中可以存储的能量的量，存在增加的安全要求以防止存储的能量的量突然释放。因此，在任何烟雾或火到达车厢内部之前，能够检测到电池组内部是否开始热失控是至关重要的。

已知热失控是可再充电牵引电池的最严重的故障模式之一。例如，细节在Koch、Sascha等人的“Fast Thermal Runaway Detection for Lithium-Ion Cells in LargeScale Traction Batteries.”(Batteries 2018,4(2),16；DOI:10.3390/batteries4020016)中进行了描述。大尺度锂离子电池内的单电池芯(cell)热失控是众所周知的风险，如果在当今用于电池电动车辆(BEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和混合动力电动车辆(HEV)的锂离子牵引电池中不采取应对措施，该风险可能会导致危急情况。联合国已发布了关于电动车辆安全(GTR EVS)的全球技术法规草案，该草案描述了在热失控情况下警告乘客的安全特征。因此，快速且可靠地检测锂离子电池内发生热失控的故障电池芯是实现全面乘客安全的电池设计的关键因素。

基于所确定的电池芯热失控影响选择了一组各种可能的传感器。这些传感器已经在不同尺寸的电池装置中进行了测试，并就他们的快速且可靠的热失控检测能力以及它们用于牵引电池的可行性进行了比较。选择的传感器是：电压传感器、气体传感器、烟雾探测器、蠕变距离传感器(其对布置在其表面上的焊盘的污染敏感)、温度传感器、压力传感器(放置在电池的电池芯上，并测量2kPa≤p_sens≤304kPa的范围内的绝对压力以确定由于单电池芯产生气体引起的电池内部压力的升高)；以及具有0N≤F_sens≤445N的范围的单点薄膜压阻力传感器，其用于测量因电池芯膨胀引起的热失控电池芯与相邻部件/电池芯之间的力。

发明内容

本发明的目的

因此，本发明的目的是提供一种低复杂度的检测装置，其能够优选地在尽可能早的阶段，例如在车辆内部有明显的火或烟雾爆发之前，可靠地检测汽车车辆的可再充电牵引电池中的热失控状况。

本发明的总体描述