一种热失控处理系统和热失控处理方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种热失控处理系统和热失控处理方法。


背景技术：

2.对于纯电动汽车的推广应用，最大的问题是动力电池的安全问题。由于动力电池属于高压储能部件，并且储存的是化学能，一旦发生热失控，会瞬间导致电池自燃爆炸，危及乘客人身安全。而动力电池的自燃爆炸，相对于纯电动汽车的其他安全故障，发生率更高，破坏性更大。
3.纯电动汽车的动力电池包，由上百个电池单体集成在一起，受电池单体加工工艺、装配工艺及工作环境的影响，在纯电动汽车使用过程中，各个电池单体的状态出现差异，导致某个电池单体的安全状态下降，在某些特殊工况下，会发生剧烈的化学反应，从而发生自燃爆炸，产生高温后导致其他电池单体燃烧爆炸，产生连锁反应，最终导致动力电池包自燃爆炸。
4.目前，现有的方法是通过结构设计对电池单体的连接结构进行被动的防护，即当某个电池单体发生自燃爆炸后，减弱对其他电池单体的影响。但受限于电池系统的空间及高密封性能，这种防护效果有限。
5.为此，亟需提供一种热失控处理系统和热失控处理方法以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种热失控处理系统和热失控处理方法，快速降低动力电池包内的温度和压力，避免动力电池包自燃爆炸的发生，并减弱发生失控的电池单体对其他电池单体的影响。
7.为实现上述目的，提供以下技术方案：
8.一种热失控处理系统，包括，
9.电池冷却液管路，所述电池冷却液管路一部分设置于动力电池包内，所述电池冷却液管路另一部分设置于所述动力电池包外，位于所述动力电池包内的所述电池冷却液管路通过电控三通阀与所述动力电池包内部连通；
10.电机冷却液管路，在所述动力电池包外的所述电池冷却液管路与所述电机冷却液管路的连接处设置有电控四通阀，所述电控四通阀用于切换所述电池冷却液管路与所述电机冷却液管路之间连通或封闭的状态；
11.检测模块，设置于所述动力电池包，用于检测所述动力电池包内部的压力和温度；
12.泄压阀，设置于所述动力电池包内的设定高度处，所述设定高度小于电池单体的高度。
13.作为热失控处理系统的可选方案，所述电池冷却液管路设置有第一水泵，所述电机冷却液管路设置有第二水泵，所述第一水泵输送电池冷却液的方向和所述第二水泵输送电机冷却液的方向的一致。
14.作为热失控处理系统的可选方案，所述电控三通阀在所述电池冷却液管路的连接位置处采用热熔材料粘接固定。
15.作为热失控处理系统的可选方案，所述电池冷却液管路设置有第一散热器，所述电机冷却液管路设置有第二散热器。
16.作为热失控处理系统的可选方案，所述检测模块设置于所述动力电池包的顶部、侧壁和底部的其中一个。
17.一种热失控处理方法，采用如上任一项所述的热失控处理系统进行保护动力电池包，包括以下步骤：
18.s1：实时记录所述动力电池包内的运行监测数据；
19.s2：所述动力电池包的监测数据大于设定值时；
20.s3：电机冷却液管路与电池冷却液管路相连通，并将两种冷却液体通过所述电池冷却液管路注入所述动力电池包内；
21.s4：将所述两种冷却液体注入至所述动力电池包内的设定高度。
22.作为热失控处理方法的可选方案，所述监测数据包括所述动力电池包的温度和压力，所述步骤s2还包括以下步骤：
23.s21：当所述动力电池包的温度大于第一设定温度值，和/或
24.当所述动力电池包的压力大于第一设定压力值；
25.s22：切断高压部件。
26.作为热失控处理方法的可选方案，所述步骤s3还包括以下步骤：
27.s31：位于所述电机冷却液管路与所述电池冷却液管路之间的电控四通阀和所述电池冷却液管路上的电控三通阀同时打开。
28.作为热失控处理方法的可选方案，所述步骤s3还包括以下步骤：
29.s32：当所述动力电池包的温度大于第二设定温度值时，
30.s33：所述电控三通阀与所述电池冷却液管路连接处的熔融材料融化破裂，两种冷却液从破裂处注入所述动力电池包。
31.作为热失控处理方法的可选方案，所述步骤s4还包括以下步骤：
32.s51：当所述动力电池包的压力值大于第二设定压力值时；
33.s52：打开所述动力电池包上的泄压阀。
34.与现有技术相比，本发明的有益效果：
35.本发明所提供的热失控处理系统，在动力电池包外的电池冷却液管路与电机冷却液管路的连接处设置有电控四通阀，电池冷却液管路与动力电池包内通过电控三通阀连通，可以将电池冷却液和电机冷却液都输入动力电池包，增大冷却液体的流量；通过检测动力电池包内部的压力和温度来判断动力电池包是否处于失控状态；在动力电池包的设定高度处安装泄压阀，泄压阀可以降低动力电池包内压力，一方面使冷却液体顺利流入动力电池包；一方面当冷却液体注入到设定高度后，冷却液会堵塞泄压阀，导致动力电池包内设定高度以上的空间再次被封闭，阻止冷却液进一步注入，使冷却液达到设定高度；另一方面动力电池的控制单元及电池单体之间的电连接机构布置于动力电池顶部，当冷却液体注入至淹没电池单体的设定高度后从泄压阀排出，防止控制单元及电连接机构发生短路，另一方面冷却液体浸没各个电池单体，起到将各个电池单体进行相互隔离的作用，防止自燃爆炸
的电池单体点燃其他电池单体，防止整个动力电池包发生自燃爆炸，达到快速降低动力电池包内的温度和压力的功能，避免动力电池包自燃爆炸的发生，并减弱发生失控的电池单体对其他电池单体的影响。
36.本发明所提供的热失控处理方法，采用上述的热失控处理系统进行保护动力电池包，将电池冷却液和电机冷却液都注入动力电池包内部，对发生热失控的电池单体进行降温或灭火，达到快速降低动力电池包内的温度和压力的功能，避免动力电池包自燃爆炸的发生，并减弱发生失控的电池单体对其他电池单体的影响。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
38.图1为本发明实施例中热失控处理系统的结构示意图；
39.图2为本发明实施例中的热失控处理方法的流程图。
40.附图标记：
41.101、动力电池包；102、电池单体；103、压力传感器；104、温度传感器；105、泄压阀；
42.201、电池冷却液管路；202、电控三通阀；203、第一水泵；204、第一热交换器；205、热交换器；
43.301、动力电机系统；302、第二散热器；303、第二水泵；304、电控四通阀；305、电机冷却液管路。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
45.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
46.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以
上。
48.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。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。
49.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
51.为了达到快速降低动力电池包内的温度和压力的功能，避免动力电池包自燃爆炸的发生，并减弱发生失控的电池单体对其他电池单体的影响，本实施例提供了一种热失控处理系统，以下结合图1至图2对本实施例的具体内容进行详细描述。
52.如图1所示，一种热失控处理系统包括电池冷却液管路201、电机冷却液管路305、检测模块、泄压阀105、电控三通阀202和电控四通阀304。电池冷却液管路201耐温耐高压。
53.其中，电池冷却液管路201一部分设置于动力电池包101内，电池冷却液管路201另一部分设置于动力电池包101外，位于动力电池包101内的电池冷却液管路201通过电控三通阀202与动力电池包101内部连通。在动力电池包101外的电池冷却液管路201与电机冷却液管路305的连接处设置有电控四通阀304，电控四通阀304用于切换电池冷却液管路201与电机冷却液管路305之间连通或封闭的状态。检测模块设置于动力电池包101，用于检测动力电池包101内部的压力和温度。泄压阀105设置于动力电池包101内的设定高度处，设定高度小于电池单体102的高度。
54.简而言之，本发明所提供的热失控处理系统，在动力电池包101外的电池冷却液管路201与电机冷却液管路305的连接处设置有电控四通阀304，电池冷却液管路201与动力电池包101内通过电控三通阀202连通，可以将电池冷却液和电机冷却液都输入动力电池包101，增大冷却液体的流量；通过检测动力电池包101内部的压力和温度来判断动力电池包101是否处于失控状态；在动力电池包101的设定高度处安装泄压阀105，泄压阀105可以降低动力电池包101内压力，一方面使冷却液体顺利流入动力电池包101；一方面当冷却液体注入到设定高度后，冷却液会堵塞泄压阀105，导致动力电池包101内设定高度以上的空间再次被封闭，阻止冷却液进一步注入，使冷却液达到设定高度；另一方面动力电池的控制单元及电池单体102之间的电连接机构布置于动力电池顶部，当冷却液体注入至淹没电池单体102的设定高度后从泄压阀105排出，防止控制单元及电连接机构发生短路，另一方面冷却液体浸没各个电池单体102，起到将各个电池单体102进行相互隔离的作用，防止自燃爆炸的电池单体102点燃其他电池单体102，防止整个动力电池包101发生自燃爆炸，达到快速降低动力电池包101内的温度和压力的功能，避免动力电池包101自燃爆炸的发生，并减弱
发生失控的电池单体102对其他电池单体102的影响。
55.具体地，电控三通阀202有abc三个端口，有两种切换状态分别为：a和b连通，以及a、b、c同时均连通。
56.具体地，电控四通阀304有d，e，f，g四个端口，有两种切换状态分别为：d和e连通且f和g连通，以及d和g连通且e和f连通。
57.进一步地，电池冷却液管路201设置有第一水泵203，电机冷却液管路305设置有第二水泵303，第一水泵203输送电池冷却液的方向和第二水泵303输送电机冷却液的方向的一致。第一水泵203和第二水泵303驱动冷却回路内的冷却液流动，加快冷却液体在管路中的流速，提高对动力电池包101的冷却效果。
58.进一步地，如图1所示，电控三通阀202在电池冷却液管路201的连接位置处采用热熔材料粘接固定。本实施例中的热熔材料为热熔胶，当发生热失控后，动力电池包101内的温度升高，热熔胶被加热至一定温度值后，热熔胶软化直至失去密封性，即使电控三通阀202发生故障时，也不影响冷却液体进入动力电池包101。
59.进一步地，如图1所示，电池冷却液管路201设置有第一散热器204，电机冷却液管路305设置有第二散热器302。通过增设第一散热器204和第二散热器302，增加回路中冷却液与空气的接触面积，增加换热量，使电池冷却液和电机冷却液得到有效的降温，改善对动力电池包101的降温冷却效果。其中动力电机系统是被冷却总成，设置在电机冷却液管路305上。
60.进一步地，检测模块设置于动力电池包101的顶部、侧壁和底部的其中一个。检测模块包括温度传感器104和压力传感器103，在本实施例中，如图1所示，温度传感器104和压力传感器103均设置在动力电池包101的顶部。
61.示例性地，当电池单体102温度超过一定温度并且电池单体温升速度超过一定范围，或者动力电池包101内部压力超过一定值并且动力电池包101内部压力增加速度超过一定范围，则电池管理系统检测到动力电池包101发生热失控时，将电池状态上报给整车控制器，整车控制器会控制所有高压部件停止工作，并控制高压系统断电，同时整车控制器会控制四通阀从d和e连通且f和g连通状态切换到d和g连通且e和f连通状态，连通电机冷却液管路305与电池冷却液管路201，电控三通阀202从a和b连通状态切换到a、b、c均连通状态，将电机冷却液管路305与电池冷却液管路201内的冷却液引入动力电池包101内部，并且整车控制器会控制第一水泵与第二水泵全速工作，加快驱动冷却液流入动力电池包101内部，对电池单体102进行降温或灭火，减弱电池单体102自燃爆炸的效果，并将各个电池单体102进行隔离，防止自燃爆炸的电池单体102点燃其他电池单体102，防止动力电池系统发生自燃爆炸。
62.如果在动力电池包101发生热失控时，如果此时电控三通阀202发生故障，导致整车控制器无法控制电控三通阀202从a和b连通状态切换到a、b和c均连通状态，则电池冷却回路内的冷却液无法流入动力电池系统内部，无法对电池单体102进行降温，之后动力电池包101内部会迅速升温。电控三通阀202与电池冷却液管路201通过热熔胶连接，高温会使热熔胶融化，失去密封性能，冷却液会在水泵驱动下通过管路缝隙流入动力电池包101内部，对电池单体102进行降温或灭火，减弱电池单体102自燃爆炸的效果，并将各个电池单体102进行隔离，防止自燃爆炸的电池单体102点燃其他电池单体102，防止动力电池系统发生自
燃爆炸。
63.如果在动力电池包101发生热失控时，如果此时水泵发生故障，不能驱动电池冷却回路内的冷却液加速流动，则冷却液会在重力的作用下，从电控三通阀202流入动力电池内部，对电池单体102进行降温或灭火，减弱电池单体102自燃爆炸的效果，并将各个电池单体102进行隔离，防止自燃爆炸的电池单体102点燃其他电池单体102，防止动力电池系统发生自燃爆炸。
64.如果在动力电池包101发生热失控时，如果此时电控三通阀202与水泵同时发生故障，则电池冷却回路内的冷却液无法流入动力电池系统内部。电控三通阀202与冷却液管路通过热熔胶连接，高温会使热熔胶融化，失去密封性能，冷却液会在重力的作用下通过管路缝隙流入动力电池内部，对电池单体102进行降温或灭火。
65.如图2所示，本实施例还提供了一种热失控处理方法，采用上面提到的热失控处理系统进行保护动力电池包101，该热失控处理方法包括以下步骤：
66.s1：实时记录动力电池包101内的运行监测数据；
67.s2：动力电池包101的监测数据大于设定值时；
68.s3：电机冷却液管路305与电池冷却液管路201相连通，并将两种冷却液体通过电池冷却液管路201注入动力电池包101内；
69.s4：将两种冷却液体注入至动力电池包101内的设定高度。
70.简而言之，本发明所提供的热失控处理方法，采用上述的热失控处理系统进行保护动力电池包101，将电池冷却液和电机冷却液都注入动力电池包101内部，对发生热失控的电池单体102进行降温或灭火，达到快速降低动力电池包101内的温度和压力的功能，避免动力电池包101自燃爆炸的发生，并减弱发生失控的电池单体102对其他电池单体102的影响，无需另外增加一套冷却系统，降低设备的结构复杂度。
71.进一步地，监测数据包括动力电池包101的温度和压力，步骤s2还包括以下步骤：s21：当动力电池包101的温度大于第一设定温度值，和/或当动力电池包101的压力大于第一设定压力值；s22：切断高压部件。当动力电池包101发生热失控后，切断周围的高压部件，可以缩小影响范围。在其他实施例中，监测数据还可以增加电压数值和电流数值。
72.进一步地，步骤s3还包括以下步骤：s31：位于电机冷却液管路305与电池冷却液管路201之间的电控四通阀304和电池冷却液管路201上的电控三通阀202同时打开。保证冷却液体的流动顺畅，一旦发生失控，可以将两种冷却液迅速注入动力电池包101内。
73.进一步地，步骤s3还包括以下步骤：s32：当动力电池包101的温度大于第二设定温度值时，s33：电控三通阀202与电池冷却液管路201连接处的熔融材料融化破裂，两种冷却液从破裂处注入动力电池包101，进而浸没各个电池单体102。
74.进一步地，步骤s4还包括以下步骤：s51：当动力电池包101的压力值大于第二设定压力值时；s52：打开动力电池包101上的泄压阀105。具体地，第二设定压力值大于第一设定压力值。
75.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还
可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。