[实用新型]基于氢气探测的汽车动力电池早期安全预警装置

说明书

本发明涉及电动汽车动力电池安全检测技术领域，公开了基于氢气探测的汽车动力电池早期安全预警装置，包括所述动力电池是指锂离子电池，所述动力电池在电动汽车电池舱内，所述电池舱还包括舱体，所述舱体内设有氢气探测器，所述氢气探测器包括氢气传感器和数据处理单元，所述氢气探测器与报警装置连接，将所述氢气探测器安置在所述舱体内部，探测目标区域内氢气浓度，目标区域是指电池舱的内部区域，电池热失控早期有氢气的释放，根据所述氢气探测器的氢气浓度判断动力电池所处的状态是否异常，继而进行早期安全预警，确保车内及周围人员安全，本发明可以在动力电池热失控早期就感知异常情况并且进行预警措施。

技术领域

本发明涉及电动汽车动力电池安全检测技术领域，且特别涉及基于氢气探测的汽车动力电池早期安全预警装置。

背景技术

锂离子电池具有输出电压高、能量密度高、循环寿命长等优点，已广泛应用于电动汽车领域，并推动电动汽车的快速发展。然而，锂离子电池作为动力电池运用于电动汽车中容易遇到恶劣的工作环境(如高温、过放电、过充电、撞击等)；并且锂离子电池在循环过程中产生的金属枝晶以及粘结剂的晶化会导致电池内部短路。一旦锂离子电池遇到这些异常情况，可能会发生SEI膜分解、嵌锂负极与电解质反应、隔膜熔解、电解质自身分解、电解质与正极反应、正极分解等一系列连锁副反应，这些副反应过程称为热失控，导致电池温度急剧升高并释放出可燃气体，引起燃烧和爆炸事故。因此，有必要开发一种简单有效的方法来提前检测到锂离子电池的异常状态，进行锂离子电池的早期安全预警，防止火灾或爆炸等安全事故的发生，从而保护司乘人员和汽车附近人员的安全以及减小财产损失。

现有的电动汽车动力电池的安全预警系统主要依靠电池管理系统(BMS)。当前的电池管理系统可以检测动力电池的表面温度、端电压、荷电状态(SOC)，从而可以根据上述参数约束动力电池的充放电行为，并当动力电池表面温度超出正常范围时发出报警信号。但是，到目前为止，仅通过电池管理系统无法很好的预测电池热失控的发生，如动力电池在循环过程中产生的锂枝晶无法被 BMS测出，久而久之会发生内部短路酿成火灾或爆炸事故(特斯拉电动汽车电池着火、三星手机着火和爆炸、韩国储能电站安全事故)。

因此，根据上述技术问题设计了一种可以在汽车动力电池发生热失控之前就提前感知到电池的异常，从而可以尽可能留出足够多的时间进行预防措施，例如人员疏散和切断动力电池与外部电路连接的装置。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种可以在汽车动力电池发生热失控之前就提前感知到电池的异常的方法及装置，实时监测汽车动力电池的状态，在电池发生热失控早期就能监测到，并发出报警信号，为人员疏散和后续处理提供了足够的时间。

为了实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：

基于氢气探测的汽车动力电池早期安全预警装置，所述动力电池是指锂离子电池，所述动力电池在电动汽车电池舱内，所述电池舱还包括舱体，所述舱体内设有氢气探测器，所述氢气探测器包括氢气传感器和数据处理单元，所述氢气探测器与报警装置连接，将所述氢气探测器安置在所述舱体内部，探测目标区域内氢气浓度，目标区域是指电池舱的内部区域。

工作原理：由于锂离子电池在热失控前期以及热失控过程中会发生一些列副反应，生成氢气等可燃气体(如热失控早期负极锂枝晶与PVDF粘结剂反应生成氢气)，氢气的分子体积小，容易从电池壳体内逸出，因此可根据所述氢气探测器的氢气浓度判断动力电池所处的状态，进行早期安全预警，确保车内及周围人员安全。

进一步地，所述动力电池包括圆柱形锂离子电池、方形锂离子电池以及软包锂离子电池。

进一步地，所述氢气探测器包括氢气传感器和数据处理单元。

进一步地，所述氢气传感器有电化学传感器、半导体传感器、催化燃烧传感器、光学传感器等类型，所述几种类型的氢气传感器输出的电信号与氢气浓度近似成正比关系，所述电信号是指电流信号、电压信号、电阻信号中的一种。