[发明专利]电池系统和用于避免电池系统中气体燃烧的方法

说明书

本发明提供电池系统和用于避免电池系统中气体燃烧的方法，其中该电池系统包括：电池包，包括壳体和容纳在壳体内的多个电池单元；惰性气体产生单元，配置为提供惰性气体并用惰性气体冲刷壳体；电池管理系统，配置为检测可能导致电池包发生热失控的异常状况，并且还被配置为当由电池管理系统检测到异常状况时激活惰性气体产生单元；以及温度传感器，配置为测量壳体内的温度并向电池管理系统提供测量数据。

技术领域

本公开涉及电池系统和用于避免电池系统中气体燃烧的方法。本公开还 涉及包括该电池系统的电动车辆。

背景技术

近年来，已经开发了使用电力作为动力来源的用于运输货物和人员的车 辆。这样的电动车辆是由电机驱动的汽车，使用储存在可再充电电池中的能 量。电动车辆可以仅由电池提供动力，或者可以是由例如汽油发电机或氢燃 料电池提供动力的混合动力车辆。此外，车辆可以包括电机和传统内燃机的 组合。一般来说，电动车辆电池(EVB)或牵引电池是用来为电池电动车辆 (BEV)提供动力的电池。电动车辆电池不同于启动电池、照明电池和点火 电池，因为它们被设计为持续供电。可再充电电池或二次电池与一次电池的 不同之处在于，它能够被反复地充电和放电，而一次电池只提供化学能到电 能的不可逆转换。低容量可再充电电池被用作小型电子设备(诸如手机、笔 记本计算机和摄像机)的电源，而高容量可再充电电池被用作电动和混合动 力车辆等的电源。

通常，可再充电电池包括电极组件、容纳电极组件的壳体以及电连接到 电极组件的电极的电极端子，该电极组件包括正电极、负电极和插设在正电 极和负电极之间的隔板。电解质溶液被注入到壳体中以便能够充电和放电。 壳体的形状(例如圆柱形或矩形)取决于电池的预期目的。通过在笔记本计 算机和消费电子产品中的应用而广为人知的锂离子(和类似的锂聚合物)电 池主导了最新开发的一组电动车辆。

可再充电电池可以用作由串联和/或并联联接的多个单位电池单元形成 的电池模块从而提供高能量容量，特别是用于车辆的电机推进。也就是，根 据所需的电量并为了实现高功率可再充电电池，通过互连多个单位电池单元 的电极端子来形成电池模块。

电池模块可以以块设计或模块化设计来构造。在块设计中，每个电池联 接到公共集流器结构并布置在壳体中。在模块化设计中，多个电池单元被连 接以形成子模块，并且几个子模块被连接以形成电池模块。在汽车应用中， 电池系统通常由串联连接的多个电池模块组成，用于提供期望的电压。其中， 电池模块可以包括具有多个堆叠的电池单元的子模块，每个堆叠包括串联连 接的多个并联连接的电池单元(XpYs)或者并联连接的多个串联连接的电 池单元(XsYp)。

电池包是一组任意数量的(最好是相同的)电池模块。它们可以串联、 并联或两者混合地配置以提供所需的电压、容量或功率密度。电池包的部件 包括各个电池模块以及在它们之间提供导电性的互连。

电池系统还包括电池管理系统(BMS)，其是诸如通过保护电池单元不 在它们的安全工作区域之外工作、监控它们的状态、计算二次数据、报告该 数据、控制其环境、认证它和/或平衡它而管理可再充电电池单元、电池模块 和电池包的任何电子系统。例如，BMS可以监控由电压(诸如电池包或电 池模块的总电压、各个单元的电压)、温度(诸如电池包或电池模块的平均 温度、冷却剂入口温度、冷却剂出口温度或各个单元的温度)、冷却剂流动(诸如流速、冷却液体压力)和电流所表示的电池包、电池模块或电池单元 的状态。此外，BMS可以基于以上项目来计算值，诸如最小和最大单元电 压、充电状态(SOC)或放电深度(DOD)以指示电池的充电水平、健康状 态(SOH；电池的剩余容量作为原始容量的百分比的以各种方式限定的测 量)、功率状态(SOP；在给定当前功率使用、温度和其它条件的情况下在 限定的时间间隔内可用的功率量)、安全状态(SOS)、作为充电电流限制 (CCL)的最大充电电流、作为放电电流限制(DCL)的最大放电电流以及 单元的内部阻抗(以确定开路电压)。