电动车用动力电池组安全防控系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电动车用动力电池组安全防控系统，包括信号采集装置、主控制器和逐级防控执行器。所述主控制器包括分别与所述逐级防控执行器电连接并向所述逐级防控执行器发送不同的控制指令的故障诊断器、单体热失控判定器和电池组热失控蔓延判定器。所述逐级防控执行器可以根据所述故障诊断器、所述单体热失控判定器和所述电池组热失控蔓延判定器发送的不同的控制指令执行不同等级的防控动作。所述电动车用动力电池组安全防控系统能够提供主动防控措施和被动防控措施，能够针对具体发生事故的实际情况，结合防控系统的防控能力，准确启动防控机制，最大化安全防护效果，保证电动汽车乘员安全。

【技术实现步骤摘要】
电动车用动力电池组安全防控系统
本技术涉及电动汽车及电池
，特别是涉及电动车用动力电池组安全防控系统。
技术介绍
电动汽车是新能源汽车的主体，动力电池是电动汽车的核心能量源。动力电池一般需要成组以满足电动汽车的驱动需求。车用动力电池组应配备有安全防控系统，以保证车用动力电池组在使用过程中的安全性。一般地，电动汽车的安全事故表现为多阶段的特性，第一阶段是电池系统出现故障，故障形成电池单体的热失控诱因；第二阶段是电池系统中的电池单体发生热失控，并可能引发局部火灾；第三阶段是电池系统中发生热失控蔓延，可能伴随有火灾的蔓延。针对以上三个阶段，车用动力电池组所配备的安全防控系统应具有相应的防控措施。传统的电动汽车的电池监控管理系统及其监控方法中，通过实时采集的电压、温度、烟雾浓度、气体浓度判定电池发生热失控。该监控系统及方法只能用于热失控发生时进行报警，未对电池热失控问题提出主动的、直接的防控方案，未提出早期热失控诱因故障的预警方案。该监控系统及方法也不能在单体电池发生热失控后有效抑制电池组内的热失控蔓延，实际安全防控效果有限。由上述可知，传统的方案大多是针对电动汽车的安全事故的第二阶段和第三阶段进行设置的被动防控措施。传统的技术方案不能主动的、直接的监控电动汽车的电池系统的故障，不能综合提高电动汽车电池组的安全性。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的技术方案不能主动的、直接的监控电动汽车的电池系统的故障，不能综合提高电动汽车电池组的安全性的问题，提供电动车用动力电池组安全防控系统。一种电动车用动力电池组安全防控系统，包括用于为电动车提供动力的电池组，还包括信号采集装置，主控制器，逐级防控执行器；所述信号采集装置的一端与所述电池组电连接，所述信号采集装置的另一端与所述主控制器电连接，用于获取所述电池组的检测信息，并将监测信息传送至所述主控制器；所述主控制器包括故障诊断器，单体热失控判定器和电池组热失控蔓延判定器，所述故障诊断器、所述单体热失控判定器和所述电池组热失控蔓延判定器分别与所述逐级防控执行器电连接，用于向所述逐级防控执行器发送控制指令；所述逐级防控执行器用于根据所述故障诊断器、所述单体热失控判定器和所述电池组热失控蔓延判定器发送的控制指令执行防控动作。在一个实施例中，所述故障诊断器包括：内短路检测器、外短路检测器、充放电故障检测器、绝缘失效检测器、碰撞检测器、漏液及起火检测器和过热检测器；所述内短路检测器、所述外短路检测器、所述充放电故障检测器、所述绝缘失效检测器、所述碰撞检测器、所述漏液及起火检测器和所述过热检测器分别与所述信号采集装置电连接；所述内短路检测器、所述外短路检测器、所述充放电故障检测器、所述绝缘失效检测器、所述碰撞检测器、所述漏液及起火检测器和所述过热检测器分别用于对不同种类的故障进行并行故障诊断、判定故障类型，并针对不同的故障类型向所述逐级防控执行器发送故障等级为1级的控制指令。在一个实施例中，所述单体热失控判定器包括分别与所述信号采集装置电连接的电池单体热失控预测器和电池单体热失控定位器；所述电池单体热失控预测器用于预测电池单体发生热失控的可能性，所述电池单体热失控定位器用于判断电池单体发生热失控的区域；所述电池单体热失控预测器和所述电池单体热失控定位器用于针对电池单体发生热失控可能性的不同大小和电池单体发生热失控的不同区域向所述逐级防控执行器发送故障等级为2级的控制指令。在一个实施例中，所述电池组热失控蔓延判定器包括分别与所述信号采集装置电连接的电池组热失控蔓延预测器和电池组热失控蔓延定位器；所述电池组热失控蔓延预测器用于判定电池组及相邻区域是否发生热失控蔓延，所述电池组热失控蔓延定位器用于定位发生热失控蔓延的电池组所在区域；所述电池组热失控蔓延预测器和所述电池组热失控蔓延定位器用于针对所述电池组是否发生热失控蔓延、发生热失控蔓延的电池组所在区域、电池组是否发生热失控蔓延起火、电池单体是否发生起火的不同情况向所述逐级防控执行器发送故障等级为3级的控制指令。在一个实施例中，所述电池组热失控蔓延判定器还包括电池组热失控蔓延起火判定器、电池组热失控蔓延爆炸判定器和计时器；所述电池组热失控蔓延起火判定器、所述电池组热失控蔓延爆炸判定器和所述计时器分别与所述信号采集装置电连接；所述电池组热失控蔓延起火判定器用于判定电池组是否发生热失控蔓延起火；所述电池组热失控蔓延爆炸判定器用于判定电池组是否发生热失控蔓延爆炸，如发生爆炸，则向所述逐级防控执行器发送故障等级为4级的控制指令；所述计时器与所述电池组热失控蔓延爆炸判定器电连接，用于记录从电池单体热失控到电池组爆炸发生的时间间隔。在一个实施例中，所述内短路检测器包括处理器、选择器、电化学状态判断器、产热状态判断器和逻辑运算器；所述电化学状态判断器的一端和所述产热状态判断器的一端分别连接至所述电池组；所述电化学状态判断器的另一端和所述产热状态判断器的另一端分别连接至所述处理器；所述电化学状态判断器用于获取具有极端电化学状态的电池信息，进行基于模型的电化学异常状态检测，并输出电池电化学状态的检测结果；所述产热状态判断器用于获取具有极端产热状态的电池信息，进行基于模型的产热异常状态检测，并输出电池产热状态的检测结果；所述处理器用于存储所述电池组的位置及状态信息，所述处理器还用于生成防控动作控制指令；所述选择器用于基于“平均+差异”模型，对于极端电池进行筛选；所述逻辑运算器用于根据所述电化学状态判断器和所述产热状态判断器获得的检测结果进行逻辑运算，并将运算结果输出至所述处理器。在一个实施例中，所述逐级防控执行器包括分别与所述主控制器电连接的报警装置、热失控诱因抑制装置、热失控分区抑制装置、灭火装置和安全泄放装置；热失控诱因抑制装置包括切断装置和隔离装置，所述切断装置和所述隔离装置分别设置于待执行相应的防控动作的装置，所述切断装置用于切断故障单体、故障区域电路，所述隔离装置用于隔离故障单体、隔离充放电电路，切断电池组总电路。在一个实施例中，所述热失控蔓延抑制系统包括热流被动引导装置、热流主动引导装置、换热器和可燃气体抽排装置；所述热流被动引导装置设置于所述电池组的不同区域，用于当发生热失控时被动引导热量的流动；所述热流主动引导装置设置于所述电池组的不同区域，用于当发生热失控时主动引导热量的流动；所述换热器设置于所述电池组的不同区域，用于完成所述电池组与外界的热量交换；所述可燃气体抽排装置设置于所述电池组的不同区域，用于完成可燃气体的向外排放。在一个实施例中，所述灭火装置包括灭火剂罐体、灭火剂输送管路和灭火剂喷射阀体；所述灭火剂罐体和所述灭火剂喷射阀体通过所述灭火剂输送管路连接；所述灭火剂喷射阀体包括第I区灭火剂喷射阀体和第II区灭火剂喷射阀体，所述第I区灭火剂喷射阀体和所述第II区灭火剂喷射阀体用于完成不同剂量的灭火剂的喷射。在一个实施例中，所述主控制器和所述逐级防控执行器之间通过网络通信连接。本技术公开了一种电动车用动力电池组安全防控系统。所述电动车用动力电池组安全防控系统包括：信号采集装置、主控制器和逐级防控执行器。能够提供主动防控措施和被动防控措施。所述主控制器包括分别与所述逐级防控执行器电连接并向所述逐级防控执行器发送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动车用动力电池组安全防控系统(10)，包括用于为电动车提供动力的电池组(100)，其特征在于，还包括信号采集装置(200)，主控制器(300)，逐级防控执行器(400)；所述信号采集装置(200)的一端与所述电池组(100)电连接，所述信号采集装置(200)的另一端与所述主控制器(300)电连接，用于获取所述电池组(100)的检测信息，并将监测信息传送至所述主控制器(300)；所述主控制器(300)包括故障诊断器(310)、单体热失控判定器(320)和电池组热失控蔓延判定器(330)，所述故障诊断器(310)、所述单体热失控判定器(320)和所述电池组热失控蔓延判定器(330)分别与所述逐级防控执行器(400)电连接，用于向所述逐级防控执行器(400)发送控制指令；所述逐级防控执行器(400)用于根据所述故障诊断器(310)、所述单体热失控判定器(320)和所述电池组热失控蔓延判定器(330)发送的控制指令执行防控动作。

【技术特征摘要】
1.一种电动车用动力电池组安全防控系统(10)，包括用于为电动车提供动力的电池组(100)，其特征在于，还包括信号采集装置(200)，主控制器(300)，逐级防控执行器(400)；所述信号采集装置(200)的一端与所述电池组(100)电连接，所述信号采集装置(200)的另一端与所述主控制器(300)电连接，用于获取所述电池组(100)的检测信息，并将监测信息传送至所述主控制器(300)；所述主控制器(300)包括故障诊断器(310)、单体热失控判定器(320)和电池组热失控蔓延判定器(330)，所述故障诊断器(310)、所述单体热失控判定器(320)和所述电池组热失控蔓延判定器(330)分别与所述逐级防控执行器(400)电连接，用于向所述逐级防控执行器(400)发送控制指令；所述逐级防控执行器(400)用于根据所述故障诊断器(310)、所述单体热失控判定器(320)和所述电池组热失控蔓延判定器(330)发送的控制指令执行防控动作。2.如权利要求1所述的电动车用动力电池组安全防控系统(10)，其特征在于，所述故障诊断器(310)包括内短路检测器(311)、外短路检测器(312)、充放电故障检测器(313)、绝缘失效检测器(314)、碰撞检测器(315)、漏液及起火检测器(316)和过热检测器(317)；所述内短路检测器(311)、所述外短路检测器(312)、所述充放电故障检测器(313)、所述绝缘失效检测器(314)、所述碰撞检测器(315)、所述漏液及起火检测器(316)和所述过热检测器(317)分别与所述信号采集装置(200)电连接；所述内短路检测器(311)、所述外短路检测器(312)、所述充放电故障检测器(313)、所述绝缘失效检测器(314)、所述碰撞检测器(315)、所述漏液及起火检测器(316)和所述过热检测器(317)分别用于对不同种类的故障进行并行故障诊断、判定故障类型并针对不同的故障类型向所述逐级防控执行器(400)发送故障等级为1级的控制指令。3.如权利要求1所述的电动车用动力电池组安全防控系统(10)，其特征在于，所述单体热失控判定器(320)包括分别与所述信号采集装置(200)电连接的电池单体热失控预测器(321)和电池单体热失控定位器(322)；所述电池单体热失控预测器(321)用于预测电池单体发生热失控的可能性，所述电池单体热失控定位器(322)用于判断电池单体发生热失控的区域；所述电池单体热失控预测器(321)和所述电池单体热失控定位器(322)用于针对电池单体发生热失控可能性的不同大小和电池单体发生热失控的不同区域向所述逐级防控执行器(400)发送故障等级为2级的控制指令。4.如权利要求1所述的电动车用动力电池组安全防控系统(10)，其特征在于，所述电池组热失控蔓延判定器(330)包括分别与所述信号采集装置(200)电连接的电池组热失控蔓延预测器(331)和电池组热失控蔓延定位器(332)；所述电池组热失控蔓延预测器(331)用于判定电池组及相邻区域是否发生热失控蔓延，所述电池组热失控蔓延定位器(332)用于定位发生热失控蔓延的电池组所在区域；所述电池组热失控蔓延预测器(331)和所述电池组热失控蔓延定位器(332)用于针对所述电池组(100)是否发生热失控蔓延、发生热失控蔓延的电池组所在区域、所述电池组(100)是否发生热失控蔓延起火、电池单体是否发生起火的不同情况向所述逐级防控执行器(400)发送故障等级为3级的控制指令。5.如权利要求1所述的电动车用动力电池组安全防控系统(10)，其特征在于，所述电池组热失控蔓延判定器(330)还包括电池组热失控蔓延起火判定器(333)、电池组热失控蔓延爆炸判定器(334)和计时器(335)；所述电池组热失控蔓延起火判定器(333)、所述电池组热失控蔓延爆炸判定器(334)和所述计时器(335)分别与所述信号采集装置(...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯旭宁，何向明，王莉，欧阳明高，卢兰光，郑思奇，张干，潘岳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京,11