一种动力电池热失控自动报警装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种动力电池热失控自动报警装置及方法，用于动力电池单体热失控监控报警，该自动报警装置包括若干熔断元件，还包括控制电路和警示器，各熔断元件分别设置在每个电池单体上或两个以上电池单体形成的电池组上且当某电池单体或某电池组表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断；各熔断元件依次串联连接形成熔断元件串且熔断元件串的一端依次连接控制电路和警示器，熔断元件串的另一端接地，控制电路利用在熔断元件熔断时三极管导通特性控制警示器动作以实现自动报警。本发明专利技术提出的自动报警装置结构简单、成本较低、实用性高，实现了动力电池组中串并联电池单体热失控的实时监控，提高了动力电池组热管理的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种动力电池热失控自动报警装置及自动报警方法。
技术介绍
目前锂离子电池在电动汽车领域得到了越来越广泛的运用，通常电动汽车中的锂离子电池需要通过串并联以实现成组运用，由于电池成组后能量较高，故而在短路、碰撞等滥用工况下容易导致电池热失控，因此若要大规模推广新能源电动汽车的运用，必须提升电池安全性，避免电池热失控发生或者降低电池热失控发生造成的损害。目前的现有技术不能完全避免电池热失控，所以电池热失控的预警及防护技术必不可少。电池热失控是指电池在温度超过某临界值后电池隔膜熔化，电池内部剧烈化学反应，造成快速放热甚至爆炸的反应。由此可知，温度对电池性能影响极大，适宜的温度不仅是电池安全的保证，而且是电池长寿命运行的重要前提。目前判断电池热失控通常是通过电池表面温度测量来实现。动力电池组系统中通常包括几千节电池单体，如果实现每节电池单体温度监控，则需要几千个温度传感器，导致安装困难、成本高等问题，因此至今的现有技术中很少能够实现动力电池单体每一节电池的温度的全部监控，即不能实现全部电池单体热失控的监控，通常实际应用中仅利用少量的温度传感器布置实现整个动力电池组系统的热管理(即包括电池热失控的监控)，虽然电池单体热失控导致的剧烈放热会影响其周围的电池单体，最终定能被温度传感器检测到，但是这大大降低了整个热管理系统的反应速度，极易造成较大的经济损失和安全损害。
技术实现思路
本专利技术针对现有的动力电池组系统热管理针对电池热失控的监控存在的仅利用少量的温度传感器实现整个动力电池组的监控，无法实现动力电池组中每一节电池单体的温度的全部监控，即不能实现全部电池单体热失控的监控的问题，提供一种动力电池热失控自动报警装置，采用在串并联的各电池单体或电池组上分别设置熔断元件，并且将熔断元件依次串联连接后配合控制电路以及警示器的结构，实时监控动力电池组中串并联电池单体的温度并且当该温度超出温度阈值时利用警示器自动报警，该自动报警装置结构简单、成本较低、实用性高，实现了动力电池组中串并联电池单体热失控的实时监控，提高了动力电池组热管理的安全性和可靠性。本专利技术还涉及一种动力电池热失控自动报警方法。本专利技术的技术方案如下：一种动力电池热失控自动报警装置，用于动力电池单体热失控监控报警，其特征在于，包括若干熔断元件，还包括控制电路和警示器，各熔断元件分别设置在每个电池单体的外表面且当某电池单体表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断，或各熔断元件分别设置在每个工作温度具有一致性的由两个以上电池单体形成的电池组上且当某电池组表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断；各熔断元件依次串联连接形成熔断元件串且所述熔断元件串的一端依次连接控制电路和警示器，熔断元件串的另一端接地，所述控制电路利用在熔断元件熔断时三极管导通特性控制警示器动作以实现自动报警。所述控制电路包括三极管、上拉电阻、钳位电阻、限流电阻和直流电源，所述熔断元件串的一端同时连接上拉电阻的一端和钳位电阻的一端，所述上拉电阻的另一端连接所述直流电源，所述钳位电阻的另一端与三极管的基极相连接，所述三极管的集电极与警示器的一端相连接，所述警示器的另一端连接所述直流电源，所述三极管的发射极通过限流电阻接地。所述熔断元件串与控制电路连接的一端还与数据采集模块相连接；和/或，所述警示器为蜂鸣器；和/或，当各熔断元件分别设置在每个工作温度具有一致性的由两个以上电池单体形成的电池组上时，所述电池组上的电池单体均贴合导热元件并通过所述导热元件使得电池组上的电池单体工作温度具有一致性，所述熔断元件设置在导热元件上或电池组的某电池单体上。所述熔断元件包括相互连接的熔断元件主体和外接引线，所述熔断元件主体由内至外依次包括熔断元件主体中心层、熔断元件主体夹层和熔断元件主体外层，所述熔断元件主体中心层的两端分别通过外接引线引出且通过外接引线依次串联连接，所述熔断元件主体外层与电池单体相贴合的侧面为平板结构或弧形结构且通过所述平板结构或弧形结构与电池单体表面相粘接或焊接贴合。所述熔断元件主体中心层由铋铅锑合金材料制作而成；所述熔断元件主体夹层由导热陶瓷制作而成；所述熔断元件主体外层由导电材料制作而成。所述导热陶瓷为碳化铝；所述导电材料为铜或铝；和/或，所述熔断元件中心层的熔断温度阈值为50-65℃。一种动力电池热失控自动报警方法，用于动力电池单体热失控监控报警，其特征在于，在每个电池单体的外表面分别设置熔断元件且当某电池单体表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断，或在每个工作温度具有一致性的由两个以上电池单体形成的电池组上分别设置熔断元件且当某电池组表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断；将各熔断元件依次串联连接形成熔断元件串并将熔断元件串的一端依次连接控制电路和警示器，熔断元件串的另一端接地，通过控制电路利用在熔断元件熔断时三极管导通特性来控制警示器动作以实现自动报警。采用的控制电路包括三极管、上拉电阻、钳位电阻、限流电阻和直流电源，将熔断元件串的一端同时连接上拉电阻的一端和钳位电阻的一端，将所述上拉电阻的另一端连接所述直流电源，将所述钳位电阻的另一端与三极管的基极相连接，将所述三极管的集电极与警示器的一端相连接，将所述警示器的另一端连接所述直流电源，将所述三极管的发射极通过限流电阻接地。将熔断元件串与控制电路连接的一端还与数据采集模块相连接以检查熔断元件状态并向上级控制中心通讯实现安全监控；和/或，所述警示器采用蜂鸣器；和/或，当在每个工作温度具有一致性的由两个以上电池单体形成的电池组上分别设置熔断元件时，是在电池组上的电池单体均贴合导热元件并通过所述导热元件使得电池组上的电池单体工作温度具有一致性，并将熔断元件设置在导热元件上或电池组的某电池单体上。设置所述熔断元件包括相互连接的熔断元件主体和外接引线，所述熔断元件主体由内至外依次包括熔断元件主体中心层、熔断元件主体夹层和熔断元件主体外层，将所述熔断元件主体中心层的两端分别通过外接引线引出且通过外接引线依次串联连接，设置所述熔断元件主体外层与电池单体相贴合的侧面为平板结构或弧形结构且通过所述平板结构或弧形结构与电池单体表面相粘接或焊接贴合。本专利技术的技术效果如下：本专利技术涉及的一种动力电池热失控自动报警装置，用于动力电池单体热失控监控报警，采用在串并联的各电池单体上(即电池单体表面)或电池组上分别设置熔断元件，并且将熔断元件依次串联连接后配合控制电路(即优选各功能电阻和三极管)以及警示器如蜂鸣器的结构，实时监控动力电池组中各串并联电池单体的温度(即电池单体表面温度)并且当该温度超出温度阈值时触发蜂鸣器自动报警，从而实现了动力电池组热失控快速可靠预警。此外，在连接在一起的若干电池单体形成的具有工作温度一致性的电池组上布置一个熔断元件能够适当减少熔断元件的布置数目。本专利技术该自动报警装置结构简单、布线简单、成本较低、实用性高，可以针对动力电池组内所有电池单体的热失控进行预警，克服了当前电池热管理不能检测所有电池单体温度以及热失控预警反应较慢的问题，实现了动力电池组中各串并联电池单体热失控的实时监控预警，提高了动力电池组热管理的安全性和可靠性。优选地，本专利技术涉及的熔断元件包括相互连接的熔断元件主体和外接引线，熔断元件主体由三层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池热失控自动报警装置，用于动力电池单体热失控监控报警，其特征在于，包括若干熔断元件，还包括控制电路和警示器，各熔断元件分别设置在每个电池单体的外表面且当某电池单体表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断，或各熔断元件分别设置在每个工作温度具有一致性的由两个以上电池单体形成的电池组上且当某电池组表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断；各熔断元件依次串联连接形成熔断元件串且所述熔断元件串的一端依次连接控制电路和警示器，熔断元件串的另一端接地，所述控制电路利用在熔断元件熔断时三极管导通特性控制警示器动作以实现自动报警。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池热失控自动报警装置，用于动力电池单体热失控监控报警，其特征在于，包括若干熔断元件，还包括控制电路和警示器，各熔断元件分别设置在每个电池单体的外表面且当某电池单体表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断，或各熔断元件分别设置在每个工作温度具有一致性的由两个以上电池单体形成的电池组上且当某电池组表面温度达到一定阈值时熔断元件熔断；各熔断元件依次串联连接形成熔断元件串且所述熔断元件串的一端依次连接控制电路和警示器，熔断元件串的另一端接地，所述控制电路利用在熔断元件熔断时三极管导通特性控制警示器动作以实现自动报警。2.根据权利要求1所述的动力电池热失控自动报警装置，其特征在于，所述控制电路包括三极管、上拉电阻、钳位电阻、限流电阻和直流电源，所述熔断元件串的一端同时连接上拉电阻的一端和钳位电阻的一端，所述上拉电阻的另一端连接所述直流电源，所述钳位电阻的另一端与三极管的基极相连接，所述三极管的集电极与警示器的一端相连接，所述警示器的另一端连接所述直流电源，所述三极管的发射极通过限流电阻接地。3.根据权利要求1或2所述的动力电池热失控自动报警装置，其特征在于，所述熔断元件串与控制电路连接的一端还与数据采集模块相连接；和/或，所述警示器为蜂鸣器；和/或，当各熔断元件分别设置在每个工作温度具有一致性的由两个以上电池单体形成的电池组上时，所述电池组上的电池单体均贴合导热元件并通过所述导热元件使得电池组上的电池单体工作温度具有一致性，所述熔断元件设置在导热元件上或电池组的某电池单体上。4.根据权利要求1或2所述的动力电池热失控自动报警装置，其特征在于，所述熔断元件包括相互连接的熔断元件主体和外接引线，所述熔断元件主体由内至外依次包括熔断元件主体中心层、熔断元件主体夹层和熔断元件主体外层，所述熔断元件主体中心层的两端分别通过外接引线引出且通过外接引线依次串联连接，所述熔断元件主体外层与电池单体相贴合的侧面为平板结构或弧形结构且通过所述平板结构或弧形结构与电池单体表面相粘接或焊接贴合。5.根据权利要求4所述的动力电池热失控自动报警装置，其特征在于，所述熔断元件主体中心层由铋铅锑合金材料制作而成；所述熔断元件主体夹层由导热陶瓷制作而成；所述熔断元件主体外层由导电材料制作而成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云鹏，杨世春，徐健，孙康风，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11