[发明专利]一种动力锂离子电池热失控早期预警方法

说明书

本发明是一种动力锂离子电池热失控早期预警方法，包括基于温度、烟雾以及特征气体探测的三级预警。一级预警基于车载电池包的电池管理系统测温信号，在电池极耳处出现异常升温情况时响应；二级预警耦合车载电池管理系统测温信号、特征气体和烟雾传感器的实时监测信号，在电池因内部产气导致安全阀打开时响应；三级预警基于烟雾传感器和环境温度信号，在电池包内发生电池热失控，出现明火引发环境明显升温后响应。三级预警信号基于不同的传感器信号耦合判断。本发明用于在车载动力锂离子电池热失控的孕育过程中，通过电池表面温度和气体烟雾特征参数变化规律，对电池发生热失控的过程进行危险分级，提前预警，以预防电池热失控引发的汽车火灾的发生。

技术领域

本发明属安全技术领域，涉及新能源汽车动力电池的安全防护，特别是包含一种可对锂系动力电池热失控实现三级预警的预警方法。

背景技术

随着传统能源日渐稀缺，社会各界对于新能源产业的需求越来越大，在国家相关政策的大力扶持下，近几年新能源行业发展迅速。其中，锂离子电池因为本身高比能量，高循环比，环境友好等优势而得到了大力发展。目前，我国锂离子电池及电动汽车的保有量均呈现出逐年上升趋势，且预计在未来一段时间内仍旧是新能源行业的支柱产业。但是，由于锂离子电池本身性质的特殊性，在一些极端滥用情况下其内部可能发生不可逆的化学反应，产生大量可燃有毒烟气，进而引发燃烧爆炸等危险情况。在新能源电动汽车火灾事故多发的背景下，社会各界对其安全性能的重视程度越来越高，国标《电动汽车安全要求》中，明文要求电动汽车发生热失控的安全事故时，应通过一个明显的信号(例如：声光信号)装置向驾驶员提示，因此，研究针对车载锂离子动力电池的热失控预警方法具有必要性和紧迫性。

目前，锂系动力电池电动汽车采用的监测预警大多形式简单，模式单一，具有较大局限性。单独的BMS监测预警具有以下明显不足：(1)监测采集信号为简单的电流、电压监控和电池极耳处铜排温度监控，采集信号数量少，因此预警模式单一，无法确保预的高准确性。(2)现有的电池预警监测技术监测目标大多针对的是电池发生完全热失控后的电池火灾现象，无法实现电池发生完全热失控前的早期预警，预警响应较为滞后，为司乘人员预留出的逃生时间较少。

本发明针对锂系动力车载电池热失控的特征，提出了一种准确性更高、漏报几率低的多参数耦合三级预警方法，可实现在电池热失控10min前发出多级预警信号，为司乘人员保留充足的反应逃生时间，提高锂系动力电池汽车的使用安全性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种动力锂离子电池热失控早期预警方法，实时监测车载动力电池的工作状态，在电池热失控发生的早期就监测到后续的危险状况，发出相应的声光预警信号，表征电池的不同危险状态，方便启动后续的控制动作，为司乘人员保留足够的安全疏散时间。

为了解决上述问题并实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种动力锂离子电池热失控早期预警方法，该预警方法包括三级预警，分别为电池异常升温时的一级预警，电池安全阀打开时的二级预警，发生电池火灾的三级预警。

进一步地，一级预警在电池表面异常升温时响应，一级预警的作用是在电池表面出现异常升温但尚不影响电池正常工作时，通过车载电池管理系统(BMS)降低电池包功率，限流或停机降温措施，阻止或减缓电池内部的异常产热，防止异常升温的电池进一步升温发展至更危险的状态。一级预警涉及的硬件设备包括车载电池包BMS和控制单元。

进一步地，二级预警在电池内部产气导致电池安全阀打开时响应，二级预警的作用是及时发现电池因内部产气导致电池安全阀开启，联动相应措施防止电池释放的可燃烟气发生爆燃现象，破坏电池包结构和引发其它电池出现危险情况，并延缓问题电池内部发生进一步的化学反应，阻止或推迟完全热失控的发生，二级预警硬件设备包括车载电池包BMS、CO传感器、挥发性有机物(VOC)传感器、烟雾传感器和控制单元。