一种电池热失控预警处理系统、方法、动力电池包及车辆与流程

1.本发明公开了一种电池热失控预警处理系统、方法、动力电池包及车辆，属于动力电池技术领域。


背景技术：

2.新能源汽车在汽车中的比重逐年增长，但是新能源汽车的安全问题也日益突出。新能源车起火、燃烧等问题常常见诸于各种新闻报道，但起火的原因却很难确定，一般归因于充电问题、电池质量问题、机械性损伤问题等，起火燃烧的根本原因还是热失控/热滥用造成的次生灾害。目前，电池包级别降低电池热失控的技术手段是：在电池包内增加1个或者多个防爆阀，当气体累计达到某个压强后电池包中防爆阀开启来达到泄压，降低热失控强度的目的。车用动力电池在热失控的状态下会产生大量的co、h2、co2等物质，h2的爆炸极限在4％～75％之间，co的爆炸极限在12.5％～75％之间。这些气体在热失控前期就会产生，并在电池包内累积和蔓延达到爆炸极限，闪火就会造成引燃，气体传递到的位置就会有电池热失控的风险。但如何阻止气体在电池包内的传递和蔓延，防止电池热失控反应的发生或降低剧烈反应程度。
3.目前的动力电池产品仅在电池包内部设置防火板等阻燃装置，以延缓明火向动力电池包外的扩散速度，但无法阻止热失控在电池包内的蔓延。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有动力电池产品无法阻止热失控在电池包内的蔓延问题，提出一种电池热失控预警处理系统、方法、动力电池包及车辆。
5.本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
6.根据本发明实施例的第一方面，提供一种电池热失控预警处理系统，其特征在于，包括两侧分别对称设有至少两个安装孔的下箱体，至少两个所述安装孔内分别插接有电池模组总成，所述电池模组总成包括与下箱体侧面连接的模组外箱体，模组外箱体两端分别设有第一自动泄气阀和与外部液氮冷却设备连接的第一无线电磁阀，所述模组外箱体内设置有模组内箱体，所述模组内箱体内设置有至少一个电池模组，所述电池模组上部的模组内箱体内设置有无线烟雾感应模块，所述无线烟雾感应模块与无线bms电池管理系统无线连接，所述无线bms电池管理系统与第一无线电磁阀无线连接，所述模组内箱体两端分别设有与电池模组连接的负极极柱和正极极柱，所述负极极柱和正极极柱一侧的模组内箱体上分别设置有第二自动泄气阀和与第一无线电磁阀管路连接的单向阀。
7.优选的是，所述下箱体内底部设置有液冷板，所述液冷板通过下箱体的第二无线电磁阀与外部液氮冷却设备管路连接，所述液冷板顶部与电池模组总成底部相接触。
8.优选的是，所述模组外箱体包括与下箱体连接的外箱壳体，所述外箱壳体两端分别扣合有第一外箱盖体和第二外箱盖体，所述第一泄气阀设置在第一外箱盖体外侧，所述第一无线电磁阀设置在第二外箱盖体外侧，所述无线bms电池管理系统与第二无线电磁阀
无线连接。
9.优选的是，所述模组内箱体包括固定在外箱壳体内壁上的内箱下壳体，所述内箱下壳体上扣合有内箱上壳体，所述电池模组固定在内箱下壳体上，所述无线烟雾感应模块设置在内箱上壳体内侧。
10.优选的是，所述电池模组包括至少两个电芯，相邻两个电芯之间设置有隔热垫，所述无线bms电池管理系统分别与ecu电子控制单元和电池模组无线连接。
11.优选的是，所述第一无线电磁阀、第二无线电磁阀和无线烟雾感应模块分别与电池模组电性连接。
12.根据本发明实施例的第二方面，提供一种电池热失控预警处理方法，包括：
13.步骤s10，所述无线bms电池管理系统通过无线烟雾感应模块获取的模组内箱体内烟雾浓度数据；
14.步骤s20，判断所述烟雾浓度数据是否超出设定阈值：
15.是，生成报警指令分别发送给第一无线电磁阀、第二无线电磁阀和ecu电子控制单元执行下一步骤；
16.否，重复步骤s10；
17.步骤s30，所述第一无线电磁阀接收到报警指令后将执行开启指令液氮通过单向阀通入到模组内箱体中直至外部液氮冷却设备液氮排空，所述第二无线电磁阀接收到报警指令后将执行关闭指令阻断液冷板中的液氮与外部液氮冷却设备连通。
18.优选的是，所述步骤s30还包括ecu电子控制单元接收到报警指令后发出报警信息给危险警报灯进行报警。
19.根据本发明实施例的第三方面，提供一种动力电池包，包括第一方面所述的一种电池热失控预警处理系统。
20.根据本发明实施例的第四方面，提供一种车辆，包括车辆本体和第三方面所述的动力电池。
21.本发明相对于现有而言具有的有益效果：
22.本发明公开了一种电池热失控预警处理系统、方法、动力电池包及车辆，当电池热失控时，液氮通过单向阀通入到模组内箱体中，液氮遇到温度高时气化从第二自动泄气阀排出到模组外箱体，当模组外箱体内达到一定气压时从第一自动泄气阀排出，气化的液氮排出降低由于热失控导致其他电池模组总成以及元器件温度，从而阻隔电池包系统内热失控的扩散，ecu电子控制单元接收到报警指令后发出报警信息给危险警报灯进行报警，保护车内乘员安全，最大限度降低损失。
附图说明
23.图1是本发明一种电池热失控预警处理系统的等轴测视图。
24.图2是本发明一种电池热失控预警处理系统的等轴测视图。
25.图3是本发明一种电池热失控预警处理系统下箱体的等轴测视图。
26.图4是本发明一种电池热失控预警处理系统电池模组总成的内部示意图。
27.图5是本发明一种电池热失控预警处理系统的电气连接示意图。
28.其中，1-下箱体，11-第二无线电磁阀，12-安装孔，2-电池模组总成，21-第一自动
泄气阀，22-模组外箱体，221-第一外箱盖体，222-外箱壳体，223-第二外箱盖体，23-第一无线电磁阀，24-模组内箱体，241-第二自动泄气阀，242-负极极柱，243-正极极柱，244-单向阀，3-电池模组，4-无线烟雾感应模块，5-液冷板。
具体实施方式
29.以下根据附图1-5对本发明做进一步说明：
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.如图1-2所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种电池热失控预警处理系统，包括：下箱体1、电池模组总成2、电池模组3、无线烟雾感应模块4、液冷板5和外部液氮冷却设备，下面将详细介绍一下上述各组件的结构和相互之间的连接关系。
34.首先介绍下箱体1，如图3-4所示，下箱体1两侧分别对称设有至少两个安装孔12，本实施例为9个安装孔12，9个安装孔12内分别插接有电池模组总成2，下箱体1内底部安装有液冷板5，液冷板5通过下箱体1的第二无线电磁阀11与外部液氮冷却设备管路连接，液冷板5顶部与电池模组总成2底部相接触。
35.电池模组总成2包括与下箱体1侧面螺栓连接的模组外箱体22，模组外箱体22包括与下箱体1连接的外箱壳体222，外箱壳体222两端分别扣合有第一外箱盖体221和第二外箱盖体223，第一泄气阀21安装在第一外箱盖体221外侧，第一无线电磁阀23安装在第二外箱盖体223外侧，外部液氮冷却设备分别与第一无线电磁阀23管路连接。
36.在模组外箱体22内安装有模组内箱体24，模组内箱体24内安装有至少一个电池模组3，电池模组2包括至少两个电芯，本实施例为16个电芯，相邻两个电芯之间安装有隔热垫，电池模组3上部的模组内箱体24内安装有无线烟雾感应模块4。
37.内箱体24包括胶粘固定在外箱壳体222内壁上的内箱下壳体，内箱下壳体上扣合有内箱上壳体，电池模组3固定在内箱下壳体上，无线烟雾感应模块4安装在内箱上壳体内侧。模组内箱体24两端分别设有与电池模组3连接的负极极柱242和正极极柱243，负极极柱242和正极极柱243一侧的模组内箱体24上分别安装有第二自动泄气阀241和与第一无线电磁阀23管路连接的单向阀244。
38.如图5所示，无线bms电池管理系统分别与ecu电子控制单元、电池模组无线、无线烟雾感应模块4、第一无线电磁阀23和第二无线电磁阀11无线连接。无线烟雾感应模块4、第
一无线电磁阀23和第二无线电磁阀11分别与电池模组3电性连接。
39.本发明第二实施例在第一实施例的基础上提供了一种电池热失控预警处理方法，包括：
40.步骤s10，所述无线bms电池管理系统通过无线烟雾感应模块4获取的模组内箱体24内烟雾浓度数据；
41.步骤s20，判断所述烟雾浓度数据是否超出设定阈值：
42.是，生成报警指令分别发送给第一无线电磁阀23、第二无线电磁阀11和ecu电子控制单元执行下一步骤；
43.否，重复步骤s10；
44.步骤s30，所述第一无线电磁阀23接收到报警指令后将执行开启指令液氮通过单向阀244通入到模组内箱体24中直至外部液氮冷却设备液氮排空，液氮通过单向阀244通入到模组内箱体24中，液氮遇到温度高时气化从第二自动泄气阀241排出到模组外箱体22，降低模组外箱体22的热扩散，当模组外箱体22内达到一定气压时从第一自动泄气阀21排出，气化的液氮排出降低由于热失控导致其他电池模组总成以及元器件温度，从而阻隔电池包系统内热失控的扩散，第二无线电磁阀11接收到报警指令后将执行关闭指令阻断液冷板5中的液氮与外部液氮冷却设备连通，ecu电子控制单元接收到报警指令后发出报警信息给危险警报灯进行报警。
45.本发明第三实施例在第一实施例的基础上提供了一种动力电池包，包括第一实施例所描述的一种电池热失控预警处理系统。
46.本发明第四实施例在第三实施例的基础上提供了一种车辆，包括车辆本体和第三实施例所描述的动力电池。
47.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。