用于电池中的热失控的诊断方法技术

一种用于电池(1)中的热失控的诊断方法，所述电池(1)具有串联连接到彼此的电化学单元(3)的至少一个堆叠(2)。该诊断方法提供了以下步骤：测量每个电化学单元(3)的端部处的第一电压(V

【技术实现步骤摘要】
用于电池中的热失控的诊断方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2021年11月12日提交的意大利专利申请号102021000028814的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种用于诊断电池中的热失控的方法。
[0004]本专利技术有利地应用于由锂离子电化学单元组成并且旨在用于汽车的电池中的热失控的诊断，以下公开内容将明确地参考该诊断而不因此失去一般性。

技术介绍

[0005]专利申请CN112564240A描述了车辆电池的控制，其检测电化学单元中的热失控的开始，并且因此激活保护装置，该保护装置在热失控时耗散电化学单元中包含的电能。
[0006]专利申请CN111913114A描述了一种用于通过将电化学单元的电压和温度与相应的信息阈值进行比较来检测电池的电化学单元中的热失控的方法。
[0007]在某些情况下，由锂离子电化学单元组成的电池可能会产生一种称为“热失控(thermal runaway)”的现象，并且可能非常危险。当锂离子电化学单元内部温度的初始升高产生如下的条件时发生热失控现象：该条件引起温度进一步升高从而引起正反馈的特定情况，其中根据该正反馈产生与系统的平衡条件的不受控偏差。在热失控期间，电化学单元可能在高温(超过500～800℃)下放出过热流体(所谓的“排气(venting)”)；为了防止电化学单元的容器在由热失控产生的过热流体的压力下爆炸，电化学单元具备校准空气阀，该校准空气阀在压力下打开以使由热失控产生的过热流体朝向外部倾倒而不会达到容器爆炸。然而，由热失控产生的过热流体从电化学单元的流出可能撞击相邻的电化学单元，从而也在相邻的电化学单元中触发热失控，由此开始不可控的链式反应(“热传播(thermal propagation)”)，这通常导致整个电池的火灾。
[0008]由于这些原因，批准的中国标准GB 38031
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2020(于2021年1月1日生效)尤其要求“热传播测试”，其被设计用于验证在电池组中的电化学单元的热不稳定之后，电化学单元在至少五分钟内不会引起电池组的火灾或爆炸：这允许乘客在火灾或爆炸危险的情况下离开车辆。换句话说，批准的中国标准GB 38031
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2020要求在“热传播”现象可能成为车辆乘客的风险之前(至少)五分钟诊断“热传播”现象，以便允许乘客安全地放弃车辆。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种用于诊断电池中的热失控的方法，所述方法允许有效地(即，在假阴性的情况下)和高效地(即，在假阳性的情况下)诊断电池的电化学单元的热失控，并且同时实施起来容易且成本有效。
[0010]根据本专利技术，提供了一种根据所附权利要求中要求保护的内容的用于诊断电池中的热失控的方法。
[0011]权利要求描述了形成本说明书的组成部分的本专利技术的优选实施例。
附图说明
[0012]现在将参考图示非限制性实施例的附图描述本专利技术，其中：
[0013]图1是由连接到彼此的多个堆叠组成的电池的示意图，并且其中实施了根据本专利技术提供的诊断方法；
[0014]图2是图1的电池的堆叠的示意图；
[0015]图3是概述根据本专利技术提供的诊断方法的流程图；以及
[0016]图4图示了在电化学单元的热失控的情况下图2的一些数量的堆叠的时间演变。
具体实施方式
[0017]在图1中，附图标记1总体上表示汽车电池(即，旨在安装在车辆上)。
[0018]电池1包括电连接到彼此的锂离子电化学单元3(图2所示)的多个堆叠(组件)2；堆叠2全部彼此相同，即全部由相同数量并且由串联连接的相同类型的电化学单元3形成。在图1所示的实施例中，电池1包括全部串联电连接到彼此的七个堆叠2，但是堆叠2的数量可以不同，并且堆叠2可以全部并联电连接到彼此，或它们可以部分串联和部分并联电连接到彼此。
[0019]根据图2所示，每个堆叠2(组件)包括多个锂离子电化学单元3，多个锂离子电化学单元3串联连接到彼此并布置在单个容器4中，堆叠2的两个端子5从该容器4出来。在图2所示的实施例中，每个堆叠2包括串联连接到彼此的十二个锂离子电化学单元3，但是电化学单元3的数量可以不同。
[0020]每个堆叠2包括多个测量仪器6，其被配置为测量每个电化学单元3的端部处的电压V
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，并且是所谓的“BMU”(“电池管理单元(Battery Management Unit)”，有时也称为“电池管理系统(Battery Management System)”)的一部分，该BMU是基于锂离子电化学单元3的电压监测锂离子电化学单元3的状态的控制单元；特别地，“BMU”管理锂离子电化学单元3的每个堆叠2，限定安全操作区域(由于电化学单元3之间的电压的仔细平衡)，即堆叠2在其内部确保最佳的技术和能量性能的安全区域。
[0021]此外，每个堆叠2包括测量仪器7，该测量仪器7仍然是“BMU”的一部分并且被配置为测量电化学单元3的整个堆叠2的端部处(即，堆叠2的端子5之间)的电压V
stack
，该电压V
stack
由构成堆叠2并且串联连接到彼此的所有电化学单元3的电压V
cell
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的总和给出。
[0022]电池1包括控制单元8，该控制单元8是单个的且对于所有堆叠2是公共的，并且读取由所有堆叠2的测量仪器6和测量仪器7执行的测量结果。
[0023]根据图3的流程图中所示，控制单元8被配置为通过组合由测量仪器6和测量仪器7提供的电信息(电压V
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和电压V
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)来诊断电化学单元3的可能热失控的开始。
[0024]特别地，控制单元8通过将电化学单元3的电压V
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与阈值TH1进行比较来循环地验证每个堆叠2的每个电化学单元3的电压V
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：如果电化学单元3的电压V
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小于阈值TH1，则控制单元8诊断电化学单元3的可能(尚未确定，因为尚未通过下文中描述的以下验证确认)热失控。
[0025]为了确认电化学单元3的可能(潜在)热失控，控制单元8将由测量仪器7测量的电
化学单元3的整个堆叠2(其中发现可能处于热失控的电化学单元3)的端部处的电压V
stack
与由测量仪器6测量的构成堆叠2的所有电化学单元3的电压V
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的总和进行比较：如果电化学单元3的整个堆叠2的端部处的电压V
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与构成堆叠2的所有电化学单元3的电压V
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的总和之间的差(以绝对值形式)大于阈值TH2，则控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电池(1)中的热失控的诊断方法，所述电池(1)包括串联连接到彼此的电化学单元(3)的至少一个堆叠(2)，所述诊断方法包括以下步骤：测量每个电化学单元(3)的端部处的第一电压(V
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)；测量电化学单元(3)的整个堆叠(2)的端部处的第二电压(V
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)；以及如果电化学单元(3)的第一电压(V
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)小于第一阈值(TH1)，则诊断所述电化学单元(3)的热失控；所述诊断方法的特征在于，它还包括以下步骤：计算所述第二电压(V
stack
)与所有第一电压(V
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)的总和之间的差；只有当所述第二电压(V
stack
)与所有第一电压(V
cell
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)的总和之间的差小于第二阈值(TH2)时，才诊断电化学单元(3)的热失控；测量构成所述电池(1)的彼此相同的电化学单元(3)的多个堆叠(2)中的每个堆叠的端部处的所有第二电压(V
stack
)；在电化学单元(3)的所述多个堆叠(2)中的每个堆叠的端部处的所有第二电压(V
stack
)中确定最大第二电压(V
stackmax
)和最小第二电压(V
stackmin
)；计算所述最大第二电压(V
stackmax
)与所述最小第二电压(V
stackmin
)之间的差；只有当所述最大第二电压(V
stackmax
)与所述最小第二电压(V
stackmin
)之间的差大于第三阈值(TH3)时，才诊断电化学单元(3)的热失控。2.根据权利要求1所述的诊断方法，还包括以下步骤：如果所述第二电压(V
stack
)与所有第一电压(V
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)的总和之间的差大于所述第二阈值(TH2)，则诊断所述第一电压(V
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i
)的测量的错误。3.根据权利要求1所述的诊断方法，还包括以下步骤：在最终诊断电化学单元(3)的热失控之前，等待确认时间量(ΔT)，在所述确认时间量(ΔT)期间，第二电压(V
stack
)与所有第一电压(V
cell
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)的总和之间的差必须稳定地保持小于第二阈值(Th2)。4.根据权利要求1所述的诊断方法，还包括以下步骤：如果所述最大第二电压(V
stackmax
)和所述最小第二电压(V
stackmin
)之间的差小于所述第三阈值(TH3)，则诊断所述第一电压(V
cell
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i
)的测量的错误。5.根据权利要求1至4中任一项所述的诊断方法，还包括以下步骤：在最终诊断电化学单元(3)的热失控之前，等待确认时间量(ΔT)，在所述确认时间量(ΔT)期间，最大第二电压(V
stackmax
)和最小第二电压(V
stackmin
)之间的差必须稳定地保持小于第三阈值(TH3)。6.根据权利要求1至4中任一项所述的诊断方法，还包括以下步骤：仅基于所述第一电压(V
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)和所述第二电压(V
stack
)因此在不使用任何热信息的情况下诊断电化学单元(3)的热失控。7.一种电池(1)，包括：串联连接到彼此的电化学单元(3)的至少一个堆叠(2)；用于每个电化学单元(3)的第一测量仪器(6)，所述第一测量仪器(6)被配置为测量所述电化学单元(3)的端部处的第一电压(V
cell
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)；第二测...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯托，
申请(专利权)人：法拉利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：