一种缓解电池包热失控蔓延的控制方法、装置及电池包制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种缓解电池包热失控蔓延的控制方法、装置及电池包，涉及电池技术领域，解决了现有技术在缓解电池热失控蔓延时，增加了电池包的重量，导致电池包能量密度降低的问题。具体方案为：电池包包括多个电池，每个电池包括电芯和第一开关，其中，第一开关的一端与电芯的正极极柱电连接，第一开关的另一端与电芯的负极极柱电连接，第一开关的控制端用于接收控制信号，控制信号用于在电池或与该电池位置相邻的至少一个电池的电压变化速率大于或等于第一预设阈值时导通第一开关，或，在电池或与该电池位置相邻的至少一个电池的温升速率大于或等于第二预设阈值时导通第一开关。

A Control Method, Device and Battery Pack for Relieving Thermal Out-of-Control Spread of Battery Pack

The embodiment of this application discloses a control method, device and battery pack for alleviating thermal runaway spread of battery pack, which relates to battery technology field, and solves the problem that the existing technology increases the weight of battery pack and reduces the energy density of battery pack when alleviating thermal runaway spread of battery. The specific scheme is as follows: the battery pack includes a plurality of batteries, each battery includes a battery and a first switch, in which one end of the first switch is electrically connected with the positive pole of the battery, the other end of the first switch is electrically connected with the negative pole of the battery, the control end of the first switch is used to receive control signals, and the control signals are used for the battery or the electricity of at least one battery adjacent to the battery position. Turn on the first switch when the voltage change rate is greater than or equal to the first preset threshold, or turn on the first switch when the temperature rise rate of the battery or at least one battery adjacent to the battery position is greater than or equal to the second preset threshold.

【技术实现步骤摘要】
一种缓解电池包热失控蔓延的控制方法、装置及电池包
本申请实施例涉及电池
，尤其涉及一种缓解电池包热失控蔓延的控制方法、装置及电池包。
技术介绍
在能源危机与环境污染的双重压力下，汽车动力系统电动化成为了汽车发展的重要趋势之一。目前，新能源汽车动力电池系统多采用具有较高能量密度的锂离子动力电池。然而，偶发的安全事故使得锂离子动力电池系统受到较多质疑。现有的动力电池系统事故一般是由动力电池发生热失控造成的。动力电池热失控是指由于动力电池内部材料在一定温度下，将化学能快速转化成热能的过程。动力电池系统通常包含多节串并联连接的单体动力电池，部分单体电池发生热失控之后，剧烈释放出的热能将会波及周围的电池，导致周围电池继续因受到高温加热而发生热失控。这种周围电池受到已有热失控影响继而发生热失控的过程，称为热失控的扩展过程。热失控的扩展是非常危险的，这意味着动力电池系统局部发生热失控后，整个系统都将因为热失控的扩展而发生热失控。因此，防止动力电池系统内的热失控扩展的发生，将热失控限制在局部，能够大大提高动力电池系统的安全性能，保证人民群众的生命财产安全。现有的一种防止热失控蔓延的方法是通过在电池系统中设置一组环绕所有单体电池的流体管道，管道内储存有冷却液。通过检测电芯温度确定电芯发生热失控时，对热失控电芯喷洒冷却液的方法冷却热失控电芯，起到防止热失控蔓延的目的。现有的另一种防止热失控蔓延的方法是采用导热壳-相变材料-隔离板三者联用构成的复合板，并将该复合板设置在电池之间的空隙中，从而有效地阻隔热失控传播，提高电池包的安全性。但是，上述方法对电池包的改动较大，而且通过布置一条环绕所有单体电池的管道或者在电芯之间布置复合板，增加了电池包的体积和重量，降低了电池包的能量密度。另外，由于温度的传导具有滞后效应，因此通过检测电芯温度的方法确定电芯发生热失控，不能在早期实现对热失控电芯的干预。
技术实现思路
本申请实施例提供一种缓解电池包热失控蔓延的控制方法、装置及电池包，能够在不显著影响电池包能量密度的同时，提前对热失控电芯及其邻近电芯进行干预，有效地缓解或防止热失控蔓延。为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：本申请实施例的第一方面，提供一种电池包，该电池包包括多个电池，每个电池包括电芯和第一开关，其中，该第一开关的一端与上述电芯的正极极柱电连接，该第一开关的另一端与上述电芯的负极极柱电连接，该第一开关的控制端用于接收控制信号，该控制信号用于在上述电池或与上述电池位置相邻的至少一个电池的电压变化速率大于或等于第一预设阈值时导通上述第一开关，或，在上述电池或与上述电池位置相邻的至少一个电池的温升速率大于或等于第二预设阈值时导通上述第一开关。基于本方案，电池包中的电池能够在该电池或该电池的邻近电池发生热失控时，接收控制信号以使第一开关导通，电池开始自放电，电池的剩余电量降低。由于电池的剩余电量越低，发生热失控时的剧烈程度就越低，对邻近电池的影响就越小，因第一开关导通降低电池的剩余电量后，能够有效的缓解或防止电池的热失控蔓延。结合第一方面，在一种可能的实现方式中，上述电池包的正极极柱还用于与负载的一端电连接，上述电池包的负极极柱还用于与上述负载的另一端电连接。基于本方案，单个电池的自放电回路独立于电池包的工作回路。结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述第一开关的上述一端通过导体与上述电芯的正极极柱电连接；或者，上述第一开关的上述另一端通过该导体与上述电芯的负极极柱电连接。基于本方案，第一开关能够通过导体与电芯的正负极柱电连接，从而在第一开关导通时能构成自放电回路。结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述导体为上述电池的导电壳体，或者，上述导体为设置在上述电池的壳体上的导电材料；上述导电壳体为铝壳或钢壳。基于本方案，第一开关和电芯的正负极柱可以通过电芯的导电壳体电连接，也可以通过设置在电芯壳体上的导电材料电连接。结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述电池还包括第一电阻，上述第一开关与上述电芯的负极极柱之间串联该第一电阻，或者，上述第一开关与上述电芯的正极极柱之间串联该第一电阻。基于本方案，通过在第一开关和电芯的正极柱或负极柱之间设置第一电阻，可以在第一开关导通时，通过第一电阻放电。结合第一方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述第一电阻的阻值使得上述电池在额定电压下的放电倍率为1C。基于本方案，第一电阻的阻值使得电池具有适宜的放电速度，从而可以进一步有效的缓解和防止电池的热失控蔓延。本申请实施例的第二方面，提供一种缓解电池包热失控蔓延的控制装置，该控制装置包括处理器以及上述第一方面所述的电池包，上述第一开关的控制端与处理器连接；处理器，用于获取第一电池的电压和温度，该第一电池为上述电池包中的电池；该处理器，还用于根据该第一电池的电压和温度，计算该第一电池的温升速率和电压变化速率；若确定该第一电池的电压变化速率大于或等于第一预设阈值，或，该第一电池的温升速率大于或等于第二预设阈值，则向该第一电池以及一个或多个第二电池的第一开关的控制端发送控制信号，以使该第一电池以及一个或多个第二电池的第一开关导通；该第二电池为上述电池包中与上述第一电池位置相邻的电池。基于本方案，能够在确保电池包的能量密度的同时，通过导通发生热失控的电池以及其临近电池的自放电开关，使其进行自放电，降低热失控电池及临近电池的剩余电量，从而能够缓解和防止热失控蔓延。可以理解的，本方案中的第二电池可以是和第一电池单侧相邻的一个或多个电池，也可以是和第一电池两侧相邻的多个电池，即本方案可以通过第一电池和与第一电池单侧相邻的电池放电，也可以通过第一电池和与第一电池双侧相邻的电池放电，以缓解或防止第一电池的热失控蔓延。需要说明的是，双侧相邻电池放电相较于单侧相邻电池放电而言，缓解或防止热失控蔓延的效果更好。结合第二方面，在一种可能的实现方式中，上述处理器，还用于发送上述第一电池的位置信息。基于本方案，能够在第一电池发生热失控的情况下，输出第一电池的位置信息，以警示驾驶员或提醒运维人员及时进行处理。结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述处理器，还用于若确定上述第一电池的电压变化速率小于上述第一预设阈值，且，上述第一电池的温升速率小于上述第二预设阈值，且，上述第一电池的温升速率大于或等于第三预设阈值，则输出上述第一电池的位置信息；其中，上述第三预设阈值小于上述第二预设阈值。基于本方案，能够在第一电池可能发生热失控的情况下，发送电池的位置信息进行预警，相对于现有技术中通过温度确定发生热失控或者在电池包持续燃烧喷出烟雾确定热失控再进行控制相比，该方案能够将预警时间提前。结合第二方面和上述可能的实现方式，在另一种可能的实现方式中，上述处理器，还用于获取上述第二电池的电压和温度；根据所述第二电池的电压和温度，计算该第二电池的温升速率和电压变化速率；若确定该第二电池的电压变化速率大于或等于上述第一预设阈值，或，该第二电池的温升速率大于或等于上述第二预设阈值，则向一个或多个第三电池发送控制信号，以使该一个或多个第三电池的第一开关导通；该第三电池为上述电池包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括多个电池，每个电池包括电芯和第一开关，其中，所述第一开关的一端与所述电芯的正极极柱电连接，所述第一开关的另一端与所述电芯的负极极柱电连接，所述第一开关的控制端用于接收控制信号，所述控制信号用于在所述电池或与所述电池位置相邻的至少一个电池的电压变化速率大于或等于第一预设阈值时导通所述第一开关，或，在所述电池或与所述电池位置相邻的至少一个电池的温升速率大于或等于第二预设阈值时导通所述第一开关。

【技术特征摘要】
1.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括多个电池，每个电池包括电芯和第一开关，其中，所述第一开关的一端与所述电芯的正极极柱电连接，所述第一开关的另一端与所述电芯的负极极柱电连接，所述第一开关的控制端用于接收控制信号，所述控制信号用于在所述电池或与所述电池位置相邻的至少一个电池的电压变化速率大于或等于第一预设阈值时导通所述第一开关，或，在所述电池或与所述电池位置相邻的至少一个电池的温升速率大于或等于第二预设阈值时导通所述第一开关。2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包的正极极柱还用于与负载的一端电连接，所述电池包的负极极柱还用于与所述负载的另一端电连接。3.根据权利要求1或2所述的电池包，其特征在于，所述第一开关的所述一端通过导体与所述电芯的正极极柱电连接；或者，所述第一开关的所述另一端通过导体与所述电芯的负极极柱电连接。4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述导体为所述电池的导电壳体，或者，所述导体为设置在所述电池的壳体上的导电材料。5.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述导电壳体为铝壳或钢壳。6.根据权利要求1-5任一项所述的电池包，其特征在于，所述电池还包括第一电阻，所述第一开关与所述电芯的负极极柱之间串联所述第一电阻，或者，所述第一开关与所述电芯的正极极柱之间串联所述第一电阻。7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述第一电阻的阻值使得所述电池在额定电压下的放电倍率为1C。8.一种缓解电池包热失控蔓延的控制装置，其特征在于，所述装置包括处理器以及如权利要求1-7任一项所述的电池包，所述第一开关的所述控制端与所述处理器连接；所述处理器，用于获取第一电池的电压和温度，所述第一电池为所述电池包中的电池；所述处理器，还用于根据所述第一电池的电压和温度，计算所述第一电池的温升速率和电压变化速率；若确定所述第一电池的电压变化速率大于或等于第一预设阈值，或，所述第一电池的温升速率大于或等于第二预设阈值，则向所述第一电池以及一个或多个第二电池的第一开关的所述控制端发送控制信号，以使所述第一电池以及所述一个或多个第二电池的第一开关导通；所述第二电池为所述电池包中与所述第一电池位置相邻的电池。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述处理器，还用于若确定所述第一电池的电压变化速率小于所述第一预设阈值，且，所述第一电池的温升速率小于所述第二预设阈值，且，所述第一电池的温升速率大于或等于第三预设阈值，则输出所述第一电池的位置信息；其中，所述第三预设阈值小于所述第二预设阈值。10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述处理器，还用于获取所述第二电池的电压和温度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢杰，秦学，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44