新能源快速冷却器、电池包的冷却方法及汽车与流程

1.本发明涉及电池包热控制领域，具体是涉及新能源快速冷却器、电池包的冷却方法及汽车。


背景技术：

2.目前，国家大力发展新能源汽车，随着新能源动力电池的使用越来越多，新能源汽车发生电池起火事故的新闻也频繁出现在人们的视野例，让人们不得不对电动汽车电池的安全性有所顾虑。
3.新能源汽车电池起火通常是因为电池热失控造成的，电池热失控指的是电池单体放热连锁反应引起的电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。
4.如何判断电池包是否热失控以及电池热失控后如何快速降温，避免电池包着火、甚至是爆炸的产生是目前行业需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种新能源快速冷却器、电池包的冷却方法及汽车，以解决相关技术中对于电池包热失控状态的判断，以及电池包热失控后电池包内热量过大问题
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
7.一种新能源快速冷却器，包括：
8.检测装置，用于获取电池包实时压力值及实时温度值；
9.快速冷却系统，其用于向所述电池包内的热失控模组喷射液态惰性气体，以降低电池包的温度；
10.电池包防爆阀，用于排出电池包内汽化后的惰性气体；
11.控制系统，其用于接收所述实时压力值及实时温度值，并与设定压力阈值和设定温度阈值进行对比，当所述实时压力值大于设定压力阈值和所述实时温度值大于设定温度阈值中至少一个满足时，控制所述快速冷却系统工作，以及所述电池包防爆阀工作。
12.在上述方案基础上，所述检测装置包括压力传感器、温度传感器和电源，所述压力传感器、所述温度传感器均连接于所述电源上，并分别用于获取电池包实时压力值及实时温度值。
13.在上述方案基础上，所述检测装置采用电池管理系统，当车辆启动通电时，所述电池管理系统进行自检，并获取电池包实时压力值及实时温度值。
14.在上述方案基础上，所述控制系统包括：
15.数据接收模块，其用于接收所述检测装置发送的电池包实时压力值及实时温度值；
16.存储模块，其存储有设定压力阈值和设定温度阈值；
17.比对模块，其用于从存储模块上调取设定压力阈值和设定温度阈值，并与电池包实时压力值及实时温度值进行比对；
18.指令生成模块，其用于根据比对模块进行比对后所得到的结果，生成控制指令；
19.指令发送模块，其用于将控制指令发送至快速冷却系统和电池包防爆阀。
20.在上述方案基础上，所述快速冷却系统包括：
21.储气罐，用于储存液态惰性气体，其穿设有第一通孔；
22.连接缓冲腔，其组设于所述储气罐上，且所述连接缓冲腔罩设于所述第一通孔上；
23.喷头，与所述连接缓冲腔连接，且两者相通；
24.流体传输控制装置，其封堵于所述第一通孔上；以及，
25.所述控制系统与所述流体传输控制装置相连接，并用于当所述实时压力值大于设定压力阈值和所述实时温度值大于设定温度阈值中至少一个满足时，控制所述流体传输控制装置打开第一通孔。
26.在上述方案基础上，所述流体传输控制装置包括：
27.隔热爆破腔，用于容纳爆炸件，所述隔热爆破腔的形状与所述第一通孔相适配，且所述隔热爆破腔组设于所述第一通孔上；
28.引爆线圈，与所述爆炸件接触；
29.引爆电源；
30.爆破开关，其一端连接于所述引爆电源上；以及，
31.所述控制系统与所述爆破开关电连接，并用于控制所述爆破开关闭合于所述引爆线圈上。
32.在上述方案基础上，所述爆炸件为爆炸性气态物质或爆炸性固态物质或爆炸性液态物质。
33.在上述方案基础上，当所述快速冷却系统向所述电池包喷射液态惰性气体时，所述电池包防爆阀开启，以排出汽化后的惰性气体。
34.本发明还提供了一种电池包的冷却方法，其包括如下步骤：
35.提供任一所述的新能源快速冷却器；
36.利用检测装置，获取电池包实时压力值及实时温度值；
37.所述控制系统接收所述实时压力值及实时温度值，并与设定压力阈值和设定温度阈值进行对比；判断是否所述实时压力值大于设定压力阈值，且所述实时温度值大于设定温度阈值；
38.若是，则控制快速冷却系统，向所述电池包喷射液态惰性气体，以降低电池包的温度；同时，控制电池包防爆阀，以排出汽化后的惰性气体；
39.否则，不进行冷却。
40.本发明还提供了一种汽车，包括所述的新能源快速冷却器。
41.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
42.本技术实施例提供了一种新能源快速冷却器、电池包的冷却方法及汽车，能够通过检测装置来获取电池包实时压力值及实时温度值，并且将实时压力值与控制系统预设的压力阈值比较，将所述实时温度值与控制系统预设的温度阈值比较，进而判断电池包是否出于热失控状态；此外本技术设有快速冷却系统，当所述电池包出于热失控状态后，所述快速冷却系统能够快速降温，减少电芯热失控时连锁反应，有效处理电池包热失控后，电池包内热量过大及着火问题。
附图说明
43.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本技术实施例提供的新能源快速冷却器功能模块框图；
45.图2为本技术实施例提供的快速冷却装置结构示意图；
46.图3为本技术实施例提供的隔热爆破腔结构示意图。
47.图中：1、储气罐；2、连接缓冲腔；3、喷头；4、流体传输控制装置；41、隔热爆破腔；42、引爆线圈；43、引爆电源；44、爆破开关。
具体实施方式
48.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
49.相关技术中，新能源汽车的电池包常常会出现电池单体放热连锁反应，进而而引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象，这也是相关技术人员常说的电池包热失控现象。这种电池包热失控的现象严重影响着公众对于新能源汽车的印象，甚至对于新能源汽车的安全性产生了质疑。针对这种情况，本技术实施例提供了一种新能源快速冷却器、电池包的冷却方法及汽车，目的是解决电池包热失控后如何快速对电池包内进行快速降温，减少电芯热失控时连锁反应，有效处理电池热失控后电池包内热量过大及着火问题。此外，其能够在电池包内额外增加一道安全防火墙，通过智能化控制系统对外部的数据变化进行分析操作决断。
50.参考图1所示，本发明实施例提供了一种新能源快速冷却器，包括：检测装置、快速冷却系统、电池包防爆阀、控制系统。所述检测装置、快速冷却系统、电池包防爆阀三者均与控制系统相连。
51.检测装置，用于获取电池包实时压力值及实时温度值。
52.快速冷却系统，其用于向所述电池包内的热失控模组喷射液态惰性气体，以降低电池包的温度。
53.电池包防爆阀，用于排出电池包内汽化后的惰性气体。
54.控制系统，其用于接收所述实时压力值及实时温度值，并与设定压力阈值和设定温度阈值进行对比，当所述实时压力值大于设定压力阈值和所述实时温度值大于设定温度阈值中至少一个满足时，控制所述快速冷却系统工作，以及所述电池包防爆阀工作。
55.本实施例中，每采样周期，所述检测装置会采集电池包内的实时压力值与实时温度值，所述控制系统接收并判断实时压力值与实时温度值的状态，如果检测到所述实时压力值大于等于设置压力阈值和所述实时温度值大于设定温度阈值中至少一个满足时，这样就意味电池包出现了热失控现象。所述快速冷却系统向电池包内的热失控模组喷射液态惰性气体，液态惰性气体汽化的过程中会吸收大量的热量，这会让电池包内的温度快速下降，
避免爆炸。液态惰性气体变成气体状，汽化后的惰性气体变多会导致所述电池包气压过大。此时，可以利用所述电池防爆阀排除，避免所述电池包因气压过大而产生爆炸现象。
56.此外，设定压力阈值可以是压力差值，设定温度阈值可以是温度差值。将实时压力变化值与所述压力差值进行比较，将实时温度变化值与所述温度差值进行比较。所述实时压力变化值为当前的实时压力值与上一时刻的实时压力值之差，所述实时温度变化值为当前的实时温度值与上一时刻的实时温度值之差。当所述实时压力变化值大于等于压力差值和所述实时温度变化值大于等于所述实时温度变化值中至少一个满足时，所述电池包处于热失控状态。
57.在上述方案基础上，所述检测装置采用电池管理系统，当车辆启动通电时，所述电池管理系统进行自检，并获取电池包实时压力值及实时温度值。新能源汽车在启动通电时，可采集实时温度、实时压力等信息，进行自检。但是当新能源汽车在断电时，无法对实时温度、实时压力等信息进行采集，具有一定缺陷。针对这种情况，发明人又提出了另外一种检测装置，能够对电池包的温度与压力进行实时检测。
58.另外一种检测装置包括压力传感器、温度传感器和电源，所述压力传感器、所述温度传感器均连接于所述电源上，并分别用于获取电池包实时压力值及实时温度值。所述压力传感器能够对电池包内的气压进行检测，所述温度传感器能够对电池包内的温度进行检测。所述电源为独立电源，能够为所述压力传感器与所述温度传感器单独供电。这样，这样不管新能源汽车是否通电，都是可以对电池包内的压力与温度进行实时检测。
59.本实施例提供的两种检测装置是可以单独使用，也可以共同使用。
60.在上述方案基础上，所述控制系统包括：数据接收模块、存储模块、比对模块、指令生成模块、指令发送模块。数据接收模块，其用于接收所述检测装置发送的电池包实时压力值及实时温度值。存储模块，其存储有设定压力阈值和设定温度阈值，所述设定压力阈值可以是具体的压力数值，也可以是压力差值；所述设定温度阈值可以是具体温度数值，也可以是温度差值。比对模块，其用于从存储模块上调取设定压力阈值和设定温度阈值，并与电池包实时压力值及实时温度值进行比对。指令生成模块，其用于根据比对模块进行比对后所得到的结果，生成控制指令。指令发送模块，其用于将控制指令发送至快速冷却系统和电池包防爆阀。
61.在上述方案基础上，参考图2所示，所述快速冷却系统包括：储气罐1、储气罐1、连接缓冲腔2、喷头3、流体传输控制装置4。
62.储气罐1，用于储存液态惰性气体，其穿设有第一通孔。本实施例中，所述液态惰性气体为液氮。液氮无腐蚀性，不可燃，温度极低，汽化时大量吸热，能够快速降温。此外液氮容易获取，价格相对于其他液态的惰性气体而言成本较低，更适合工业应用。所述储气罐1由金属材质制成，能够耐高压。优选的，所述储气罐1由不锈钢金属材质支撑，这样能够耐腐蚀，使用寿命较高。
63.连接缓冲腔2可以通过焊接方式固定在所述储气罐1上，且所述连接缓冲腔2罩设于所述第一通孔上。所述连接缓冲腔2主要起到缓冲作用。储气罐1内的温度很低，液氮低温会对所述喷头3气密性有一定的影响，所以做了分体处理。所述喷头3不直接与所述储气罐1连接，而是有一个连接缓冲腔2的过渡，避免所述喷头3的气密性下降。
64.喷头3，与所述连接缓冲腔2连接。所述喷头3可以通过焊接固定、螺接固定等方式
与所述连接缓冲腔2连接。此外，所述喷头与所述连接缓冲腔2两者相通。这样液态惰性气体能够从所述第一通孔进入所述连接缓冲腔2内。之后所述液态惰性气体和/或汽化后的惰性气体经过所述喷头3，利用所述喷头3内外压力差喷射出去。
65.流体传输控制装置4，其封堵于所述第一通孔上。本实施例中，所述流体传输控制装置4设置在所述连接缓冲腔2与所述储气罐1的连接处，用于控制所述连接缓冲腔2内液态惰性气体的流入。所述控制系统与所述流体传输控制装置4相连接，并用于当所述实时压力值大于设定压力阈值和所述实时温度值大于设定温度阈值中至少一个满足时，控制所述流体传输控制装置4打开第一通孔。
66.上述方案利用液氮汽化过程需要大量吸热的原理，让电池包内的热量快速被吸收，达到快速降温的效果，避免出现电池包因内部热量过多而爆炸情况的发生。
67.在上述方案基础上，参考图3所示，所述流体传输控制装置4包括：隔热爆破腔41、引爆线圈42、引爆电源43、爆破开关44。
68.隔热爆破腔41，用于容纳爆炸件，所述隔热爆破腔的形状与所述第一通孔相适配，且所述隔热爆破腔41组设于所述第一通孔上。本实施例中，所述隔热爆破腔41为耐低温材质制成，避免因温度过低而脆化。
69.引爆线圈42，与所述爆炸件接触，引爆所述爆炸件。所述引爆线圈42即为电阻线圈，通过后能产生大量的热。本实施例中所述引爆线圈的形状为螺旋状，这样能够增大与所述爆炸件的接触面积。
70.引爆电源43，所述引爆电源43可以是单独的电源，也可以与所述检测装置共用一个电源。
71.爆破开关44，其一端连接于所述引爆电源43上。所述控制系统与所述爆破开关44电连接，并用于控制所述爆破开关44闭合于所述引爆线圈42上。
72.所述爆破开关44闭合与所述引爆线圈42上。所述引爆线圈42通电，在电阻作用下发热。所述引爆线圈42的温度大于等于所述爆炸件的引爆温度，所述爆炸件炸开。
73.所述爆炸件炸开的冲击力将所述隔热爆破腔41炸开，所述隔热爆破腔41不再对所述第一通孔进行封堵，所述液态惰性气体流入所述连接缓冲腔2内。此时液态惰性气体汽化，所述连接缓冲腔2内部的气压因所述液态惰性气体汽化而增大。所述连接缓冲腔2内部气压大于所述喷头3外部气压，所述喷头3喷淋液态惰性气体和/或汽化的液态惰性气体。
74.在上述方案基础上，所述爆炸件为爆炸性气态物质或爆炸性固态物质或爆炸性液态物质。所述爆炸性固定物质可以是炸药，爆炸性气态物质可以是甲烷、乙烷等可以燃烧性气体，爆炸性液态物质可以是乙醇、煤油等一些可燃性液态物质。
75.在上述方案基础上，当所述快速冷却系统向所述电池包喷射液态惰性气体时，所述电池包防爆阀开启，以排出汽化后的惰性气体。
76.汽化后的惰性气体会让电池包内的气压不断增大，此时需要进行排气处理，避免产生爆炸。所述防爆阀能够让汽化后的惰性气体排除，带走热量。
77.本发明还提供了一种电池包的冷却方法，其包括如下步骤：
78.提供任一所述的新能源快速冷却器。
79.利用检测装置，获取电池包实时压力值及实时温度值。
80.所述控制系统接收所述实时压力值及实时温度值，并与设定压力阈值和设定温度
阈值进行对比；判断是否所述实时压力值大于设定压力阈值，且所述实时温度值大于设定温度阈值。
81.若是，则控制快速冷却系统，向所述电池包喷射液态惰性气体，以降低电池包的温度；同时，控制电池包防爆阀，以排出汽化后的惰性气体。否则，不进行冷却。
82.本发明还提供了一种汽车，包括所述的新能源快速冷却器。在实际使用过程中，不仅仅是汽车，像是一些需要使用电池包，并且面临电池包热失控的装置设备均可以通过所述的新能源快速冷却器进行快速冷却降温。此外，也可以可根据成本及需求同时安装多个快速冷却器组成冷却系统，进行整体作业。
83.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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技术和简化描述，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技术的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
84.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
85.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。