一种动力电池热失控监控方法及电池管理系统与流程

1.本发明涉及动力电池安全监控领域，特别涉及一种动力电池热失控监控方法及电池管理系统。


背景技术：

2.随着我国碳达峰碳中和目标的提出，新能源汽车的保有量稳步提升，同时车辆的安全性也成为人们日益关注的焦点，而整车的安全性最大程度取决于动力电池的可靠性。动力电池在运行中容易发生最严重的后果是动力电池热失控故障，该故障可直接导致动力电池起火、爆炸等危及人员安全的事故。为此需要通过对电池热失控风险进行监控和提前报警，从而给乘员有足够的逃离时间。现有技术中仅通过最基础的温度大于设定值来判断热失控，这种方式可以对热失控进行准确的检测，但是检测过于单一，只有当热失控时才能检测到对应的温度，监控以及提醒相对来说有点滞后，同时仅通过温度检测也无法更加全面可靠且预测方式给出热失控预测提醒，因此现有技术的热失控监控判断方法需要进行改进。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动力电池热失控监控方法，用于采用多种条件进行热失控的分析判断，更加准确全面的实现热失控风险的监控，及时判断出热失控状态从而方便及时做出风险预警。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种动力电池热失控监控方法，包括：实时监控动力电池的状态数据，并设置热失控对应的动力电池热失控状态条件，当实时监测的状态数据满足动力电池热失控状态条件时判断动力电池属于热失控或即将热失控。
5.实时监控动力电池的状态数据包括对电池箱内的每个电芯的电压、模块温度、系统绝缘进行采集监控并对电池数据分析得到动力电池中电池单体最小电压值、电池单体温度最大值、电池单体温度最小值、单位时间温升值、t1时间段内电池单体中最大温度和最小温度的温差值、单位时间内单体压降值；并采集动力电池系统绝缘阻值、采集线故障状态、单体数据不更新状态。
6.当检测到动力电池中任一电池单体或模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中的两个或以上，则监控判断为热失控；其中预设的多个温度失控条件包括：
7.(1)电池单体的最大温度值超出预设的最高温度值；
8.(2)单位时间温升值大于幅度阈值；
9.(3)电池单体中最大温度和最小温度的温差值大于幅度阈值.
10.当检测到至少一个电池单体或模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中一个且至少有一个单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一，则判断为发生热失控；
11.其中预设的多个电压失控条件包括：
12.(1)动力电池中任意一个电池单体的实时电压值小于电压阈值；
13.(2)动力电池中任意一个单体电压在单位时间内电压下降幅度大于幅度阈值。
14.当判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中一个且采集判断出采集线故障、单体数据不更新和绝缘故障中任一个故障时，则认定为发生热失控。
15.在判断发生热失控时生成预计那个信息并通过仪表或中控进行提醒；和或通过远程监控平台进行报警。
16.一种电池管理系统，所述电池管理系统运行如所述的一种动力电池热失控监控方法。
17.本发明的优点在于：采用多种参数来对热失控进行监控，使得热失控监控更加及时全面可靠，从而进一步方便及时给出热失控提醒，提高车辆的监控可靠性和提升用户的驾驶安全；通过结合电池模组的温度信息和单体的电压信息、绝缘、采集信息，对比热失控条件及电压失控条件和绝缘、采集异常来预判电池系统的热失控，从而实现对电池出现热失控及时检测，起到提前预警的目的，从而侧面提升热失控下的用户安全。
附图说明
18.下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
19.图1为本发明监控方法的流程示意图。
具体实施方式
20.下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
21.本发明的热失控监控方法主要是对热失控相关的参数进行实时分析，当任一参数满足热失控对应的条件时就判断为热失控，从而对热失控的实时检测以及热失控未发生前的预测，从而根据检测和预测结果可以方便及时、可靠的给出热失控提醒，方便用户及时逃生。具体方案如下：
22.本发明所要解决的技术问题是提供一种动力电池热失控判定方法。结合前期对电池系统的经验总结，通过结合动力电池检测仪采集的电压、温度、绝缘信号综合在一起进行判定，得出恰当的结论进行热失控提前预警。能够有效实现电池系统的热失控早起预警，有助于提升电池系统的安全性。
23.一种动力电池热失控判定方法，包括电动汽车锂离子电池管理系统即bms系统，该系统对电池箱内的每个电芯的电压、模块温度、系统绝缘进行采集监控，并将其设置成所述的判断方法进行热失控检测并预警，所述的判定条件包括下列步骤：
24.a1所述电池管理系统根据实时采集的各个电池模组温度，得到各个模组的温度信息；
25.b1记录动力电池的每个电芯的电压值和系统绝缘值；
26.c1数据分析出单体最小电压值(vmi n)、单体温度最大值(tmax)、单体温度最小值(tmi n)、t1时间段内温升值(单位时间内的温升值dt/dt)、t1时间段内温差值(最大单体的温度和最小单体的温度差值tmax-tmi n)、t2时间段内单体压降值(单位时间内的压降值
dv/dt)、系统绝缘阻值r、采集线故障、单体数据不更新；
27.d1所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中两个及以上则认定为发生热失控；其中所述多个温度失控条件包括tmax超出预设的最高温度值，dt/dt大于幅度阈值,tmax-tmi n的值大于幅度阈值。这种判断为热失控针对的是热失控已经发生且造成了温度出现了大范围的波动(已经冒烟燃烧等情况)对应的热失控，通过这一检测判断方法可以有效的及时的对已经发生的热失控进行准确有效检测并及时发出热失控报警。
28.d2或所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中一个且至少有一个单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一及以上，则认定为发生热失控。其中所述多个电压失控条件包括任意一个电池单体的实时电压值小于电压阈值、任意一个单体电压在t2时间段内电压下降幅度大于幅度阈值
29.d3或所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中一个且至少判定为采集线故障、单体数据不更新和绝缘故障中任意一个故障，则认定为发生热失控。
30.d2、d3两种判断方式是根据动力电池的热失控的特性做的预测，一般当热失控发生前电压单位时间下降速度或某一电池单体的电压值瞬间降低到一个极小值，这些都是电池热失控前的一个物理现场，当这些发生后下一阶段就是热失控燃烧结算，因此，通过这种方式对热失控进行判断，可以更加全面的对热失控进行预测，从而保证了不仅在热失控进行时的监控识别还能在热失控发生前的一些电池变化判断热失控即将发生，从而可以更加准确全面的对热失控进行检测监控，当监测到热失控则为报警以及人员的处理逃生提供充足时间，保证了乘客的安全。
31.所述电池管理系统认定电池系统预发生热失控，则会生成预警信息并通过仪表提示,同时发送对应热失控报警信息至远程监控平台。
32.本发明的有益效果是：电池管理系统通过结合电池模组的温度信息和单体的电压信息、绝缘、采集信息，对比热失控条件及电压失控条件和绝缘、采集异常来预判电池系统的热失控，从而实现对电池出现热失控及时检测，起到提前预警的目的。
33.如图1所示，本发明实施例中，提供的一种热失控检测方法，其在包括多个电池模组的电池系统中实现，且每一个电池模组均包含多个电池单体，所述方法包含以下步骤：
34.a)所述电池管理系统根据实时采集的各个电池模组温度，得到各个模组的温度信息；
35.b)记录动力电池实时采集每个电芯的电压值、模块温度值和系统绝缘值；
36.c)对采集数据分析得出单体最小电压值(vmin)、温度最大值(tmax)、温度最小值(tmin)、t1(如2000ms)时间段内温升值(dt/dt)、t1时间段内温差值(tmax－tmin)、t2(如1000ms)时间段内单体压降值(dv/dt)、系统绝缘阻值r、采集线故障(如温度为无效值－40℃或异常值na)、单体数据不更新(如2s内单体电压无变化)；
37.d)所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中两个及以上则认定为发生热失控；
38.e)或所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中一个且至少有一个单体的电压信息符合预设的多个电压失控条件之一
及以上，则认定为发生热失控。
39.f)或所述电池管理系统若判定出至少有一个电池模组的温度信息符合预设的多个温度失控条件中一个且至少判定为采集线故障、单体数据不更新和绝缘故障中任意一个故障，则认定为发生热失控。
40.g)其中所述多个温度失控条件包括tmax超出预设的最高温度值(如68℃)，dt/dt大于幅度阈值(如3℃/s)，tmax－tmin的值大于幅度阈值(如30℃)
41.h)其中所述多个电压失控条件包括任意一个电池单体的实时电压值小于电压阈值(2.0v)、任意一个单体电压在t2(1000ms)时间段内电压下降幅度大于幅度阈值(1000mv/s)
42.在一个实施例中，温度失控条件包括以下条件：
43.a.2000ms单体最小电压vmin＜2.0v；
44.b.2000ms内系统内最大温度tmax＞68℃；
45.c.2000ms内温升dt/dt＞3℃/s；
46.d.2000ms内温差tmax－tmin＞30℃；
47.e.1000ms内单体压降过快dv/dt＞1000mv/s；
48.f.采集线故障；
49.g.单体数据不更新；
50.h.绝缘故障；
51.i.以组合条件为两个进行说明，如下表1所示：
52.j.表1
53.组合形式备注a&b电压极低、温度过高a&c电压极低、温升过快a&d电压极低、温差过大c&b温度过高、温升过快c&d温升过快、温差过大f&b采集线故障、温度过高f&c采集线故障、温升过快f&d采集线故障、温差过大g&b菊花链故障或从机采集故障、温度过高g&c菊花链故障或从机采集故障、温升过快g&d菊花链故障或从机采集故障、温差过大h&b绝缘故障、温度过高h&d绝缘故障、温差过大e&b单体压降过快、温度过高e&c单体压降过快、温升过快e&d单体压降过快、温差过快
54.本实施例中，所述方法还包含，电池管理系统认定将发生热失控故障时，则会生成预警信息且则会在仪表进行提示，给予人员离开时间，同时相关数据会上传大数据平台进
行信息存储。
55.应该说明的是，温升故障只处理温升，不处理温降。在判断温度最大、温升、温差时需要滤除温度的异常值(如－40℃)和温度故障码。
56.显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。