本實用新型屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種新能源汽車鋰離子電池包熱失控控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近幾年國家推動新能源汽車快速發(fā)展的同時，對電動汽車的安全問題越來越重視，而安全問題主要還是針對鋰離子電池的熱失控，所謂熱失控就是鋰離子電池內(nèi)部由于各種因素，產(chǎn)熱速率很快，而鋰離子電池的散熱速率較慢，導(dǎo)致大量的熱量在鋰離子電池的內(nèi)部積聚，誘發(fā)了一系列的副反應(yīng)。例如負(fù)極SEI膜分解(100-120℃)，正極活性物質(zhì)分解，釋放出氧化性很高的游離氧，與電解液發(fā)生氧化反應(yīng)，這些副反應(yīng)會進(jìn)一步導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部的熱量積聚，壓力增大，最終導(dǎo)致鋰離子電池起火爆炸，威脅使用者的生命和財產(chǎn)安全。

目前針對鋰離子電池的熱失控問題在國內(nèi)主要還是采用預(yù)防性措施，即使我們預(yù)防的再好，也會有小概率發(fā)生熱失控，本發(fā)明的意義在于使鋰離子電池?zé)崾Э刈優(yōu)闊峥煽?，將鋰離子電池的熱失控阻斷在熱擴(kuò)散階段，換句話說就是在電池包發(fā)生熱失控前就將其阻斷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種新能源汽車鋰離子電池包熱失控控制系統(tǒng)，以將鋰離子電池的熱失控阻斷在熱擴(kuò)散階段，使熱量能夠在10s內(nèi)得到控制，在電池包發(fā)生熱失控前就將其阻斷。本實用新型重點保護(hù)該系統(tǒng)采用的水箱結(jié)構(gòu)：

其底部設(shè)有分別連通水箱內(nèi)外的進(jìn)水管和出水管，且所述進(jìn)水管和出水管各自位于水箱內(nèi)部的管路端口之間存有空隙；水箱內(nèi)部還設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)以及能沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)垂直升降的漂浮體，漂浮體下方固接有一漂浮管路；水箱上部還設(shè)有一通氣管，且該通氣管的位于水箱內(nèi)的端口位于水箱內(nèi)防凍液液面之上；

至少兩組電池包組，每組電池包組包括若干個電池包；

所述電池包的包體內(nèi)設(shè)有模組和液冷板，液冷板位于電池包的底部，模組與電池包的包體內(nèi)壁之間存有空隙，該空隙圍構(gòu)成電池包內(nèi)腔；模組置于液冷板之上且與液冷板固定接觸，液冷板中的液體通道的出水口和進(jìn)水口伸出電池包包體外，所述液冷板上設(shè)有一受BMS控制用于控制液體通道與電池包內(nèi)腔通斷的液冷板排放閥；電池包的包體頂端設(shè)有排氣閥。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，采用本實用新型所述的水箱結(jié)構(gòu)的新能源汽車鋰離子電池包熱失控控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

a、形成絕緣報警與高溫報警的雙重報警、雙重保護(hù)；b、控制副反應(yīng)，防凍液對電池包內(nèi)部進(jìn)行充盈，排除氧氣，降低反應(yīng)強(qiáng)度；c、吸收電池包已經(jīng)產(chǎn)生的熱量，防凍液具有比較大的比熱容，單位體積可以吸收比較多的熱量；d、消耗剩余電能，防凍液是導(dǎo)電的，可以對電池組進(jìn)行放電，釋放能量。

附圖說明

構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本系統(tǒng)組成部分之一的三通閥原理示意圖；

圖2為電池包結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖3為水箱結(jié)構(gòu)原理圖；

圖4為水箱內(nèi)防凍液液面下降至最低時的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖；

圖5為本系統(tǒng)正常狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖；

圖6為系統(tǒng)中B1電池包出現(xiàn)熱失控為例時的狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。

首先介紹本系統(tǒng)中的組成部件：

三通閥，如圖1所示，由BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM電池管理系統(tǒng))控制三通閥的通路切換，三通閥的出水端連通電池包防凍液進(jìn)口(電池包端)，另兩個進(jìn)水端分別連接并選通水泵端和水箱端(即由BMS控制，熱失控前使電池包端與水泵端連通，或熱失控后使電池包端與水箱端連通)，中間由液冷管路過渡。

電池包，如圖2的電池包的結(jié)構(gòu)原理示意圖所示，所述電池包的包體內(nèi)設(shè)有模組41和液冷板42，液冷板42位于電池包的底部，模組41與電池包的包體內(nèi)壁之間存有空隙，該空隙圍構(gòu)成電池包內(nèi)腔43；模組31置于液冷板42之上且與液冷板42固定接觸，液冷板中的液體通道的出水口和進(jìn)水口伸出電池包包體外(圖中未示)，所述液冷板上設(shè)有一受BMS控制用于控制液體通道與電池包內(nèi)腔通斷的液冷板排放閥44，該閥門開啟或者破壞后，液冷板的液體通道就會與電池包內(nèi)腔相通，使液冷系統(tǒng)中的防凍液經(jīng)液冷板42 的液體通道及該排放閥注入電池包內(nèi)腔43中。電池包的包體頂端設(shè)計有排氣閥45，該排氣閥45負(fù)責(zé)連接電池包內(nèi)腔43與電池包外部，所述排氣閥采用單向且僅排氣不排液的排氣閥，以便在防凍液注入電池包內(nèi)腔時，電池包內(nèi)腔中的氣體的排出。

進(jìn)一步，液冷板上的液冷板排放閥44可采用開關(guān)閥、熱熔閥、機(jī)械破壞式閥、感應(yīng)閥等形式之一，開關(guān)閥是受BMS控制閥體打開，使液冷板內(nèi)腔與外界相通；熱熔閥是BMS控制閥體上的加熱機(jī)構(gòu)，使溫度升高，將閥隔膜熱熔破壞，使液冷板液體通道與電池包內(nèi)腔相通；機(jī)械破壞式閥是BMS控制機(jī)械結(jié)構(gòu)，與閥膜接觸，產(chǎn)生作用力，將閥膜破壞，使液冷板液體通道與電池包內(nèi)腔相通；感應(yīng)閥是閥體感應(yīng)外界溫度來控制閥的啟閉，使液冷板液體通道與電池包內(nèi)腔相通。

水箱1，如圖3的水箱結(jié)構(gòu)原理圖所示，水箱1底部設(shè)有分別連通水箱內(nèi)外的進(jìn)水管Y和出水管X，且所述進(jìn)水管Y和出水管X各自位于水箱內(nèi)部的管路端口(Y1、X1)之間存有空隙；水箱內(nèi)部還設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)11以及能沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)垂直升降的漂浮體12，漂浮體12下方固接有一漂浮管路13；水箱上部還設(shè)有一通氣管Z，且該通氣管的位于水箱內(nèi)的端口位于水箱內(nèi)防凍液液面之上；

當(dāng)漂浮體12下降至最低處時，如圖4所示，所述漂浮管路13容納進(jìn)所述進(jìn)水管Y和出水管X各自位于水箱內(nèi)部的管路端口(Y1、X1)之間的空隙，且所述漂浮管路的兩端口分別與進(jìn)水管和Y出水管X各自位于水箱內(nèi)部的管路端口(Y1、X1)對接連通。

如圖5所示，介紹本實用新型的能源汽車鋰離子電池包熱失控控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成：

包括至少兩組電池包組，每組電池包組包括若干個電池包，所述電池包結(jié)構(gòu)前面已介紹，每組電池包組對應(yīng)匹配一個由BMS控制選通的三通閥，電池包組中的各電池包的液冷板中的液體通道的進(jìn)水口并聯(lián)接入所屬三通閥的電池包連通端，三通閥的另兩端即水泵連通端和水箱連通端分別連接并由 BMS控制能分別選通水泵2的出水端和水箱的通氣管Z；所述水箱1的出水管X與水泵2的進(jìn)水端聯(lián)通；

各電池包組中的各電池包的液冷板中的液體通道的出水口并聯(lián)接入水箱1的進(jìn)水管Y。

如圖5所示，本示例以A組和B組兩組電池包組為例，每組各由5個電池包組成，如圖中所示的A1～A5、B1～B5；A組對應(yīng)電池包組對應(yīng)匹配一個由 BMS控制選通的三通閥a，B組對應(yīng)電池包組對應(yīng)匹配一個由BMS控制選通的三通閥b；

電池包在處于正常情況時，如圖3所示，水箱內(nèi)存有防凍液，防凍液將漂浮體浮起來，漂浮體的漂浮管路不阻斷水箱內(nèi)部的進(jìn)水管和出水管端口與水箱內(nèi)部的防凍液的吸、排，三通閥的狀態(tài)是電池包連通端與水泵連通端相連通，整個控制系統(tǒng)內(nèi)的防凍液循環(huán)路線為：水箱-水泵-電池包液冷板(所有電池包)-水箱；如圖5所示，水箱1的通氣管Z與三通閥a和三通閥b 的管路采用虛線代表未被選通。

如果BMS監(jiān)測到某個電池包或者某幾個電池包單體溫度≥90℃即發(fā)生熱失控時，為將本發(fā)明闡述明白，以一個電池包為例，如圖6所示的B1電池包，在進(jìn)行高溫報警的同時，B1電池包內(nèi)的液冷板排放閥44被BMS控制打開，使B1電池包內(nèi)的液冷板的液體通道與B₁電池包內(nèi)腔相通，使B1液體通道壓力降低，并且為電池包注液提供入口，防凍液經(jīng)液體通道的液冷板排放閥44注入電池包內(nèi)腔中；

同時A組電池包組(正常電池包組)所屬的a三通閥被切換為與水箱1 的通氣管Z相通，關(guān)閉了其與水泵出水端的通路，減小分流量，提高對B組電池包組的B1包注液效率，保證熱失控電池包B1內(nèi)腔能夠被防凍液快速充盈，以便給其內(nèi)的模組冷卻降溫。正常電池包的閉環(huán)管路路徑變?yōu)椋核?排氣管Z)-電池包液冷板-水箱(進(jìn)水管Y)，由于水箱與三通閥a連通的管路端口(即排氣管Z)位于水箱上部，且該管路端口位于水箱內(nèi)防凍液液面之上，相當(dāng)于該管路端口只與水箱內(nèi)空氣連通；

B組電池包組所屬的三通閥b仍維持電池包端與水泵端連通的狀態(tài)，如圖6所示，防凍液在水泵的帶動下注入B組，并且由于B組的B1電池包液冷板的液體通道與電池包內(nèi)腔相通，壓力降低，流阻減小，所以液冷系統(tǒng)中的防凍液會被注入B1電池包內(nèi)，如果B1電池包被防凍液充滿，水箱內(nèi)還有防凍液剩余，則隨著B1電池包壓力增加，系統(tǒng)內(nèi)的防凍液就會在B塊內(nèi)沿水箱-水泵-B2、B3...循環(huán)；

如果B1電池包未被防凍液充滿，則如圖4所示，水箱內(nèi)的漂浮體12會隨著液位下降沿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)11下移，使得漂浮管路13落在水箱的進(jìn)水管X和出水管Y中間，將進(jìn)、出水管接通，系統(tǒng)內(nèi)的防凍液循環(huán)變?yōu)锳塊-水箱內(nèi) (進(jìn)水管-漂浮管路13-出水管)-水泵-B₁，將液冷系統(tǒng)內(nèi)防凍液全部收集以注入到B1電池包內(nèi)，將B1電池包充盈。

將防凍液注入熱失控電池包有幾個顯著的功效：a、進(jìn)行絕緣報警，與高溫報警形成雙重報警、雙重保護(hù)；b、控制副反應(yīng)，防凍液對電池包內(nèi)部進(jìn)行充盈，排除氧氣，降低反應(yīng)強(qiáng)度；c、吸收電池包已經(jīng)產(chǎn)生的熱量，防凍液具有比較大的比熱容，單位體積可以吸收比較多的熱量；d、消耗剩余電能，防凍液是導(dǎo)電的，可以對電池組進(jìn)行放電，釋放能量。

通過控制水泵流量來使熱失控的電池包在10s內(nèi)被防凍液充盈。

多個電池包熱失控控制策略同上，當(dāng)某幾個塊內(nèi)有電池包熱失控時，熱失控電池包內(nèi)的液冷板閥被控制打開，同時其他塊的三通閥會被控制與水箱相通。

通過控制單包熱失控或者少數(shù)幾個電池包熱失控來阻斷熱量向其他電池包蔓延。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。