本发明专利技术公开了一种具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，包括外框架(1)和方形电池(2)，方形电池(2)的底部中心设有安全阀(203)，相邻的方形电池(2)之间设有风冷通道(3)和4个橡胶块(4)及1个石蜡块(5)，外框架(1)设有顶板(101)、底板(102)和侧板(103)，底板(102)的下方设有出风通道(6)，出风通道(6)底部角落处设有向下开口的出风口(61)，出风口(61)处设有变频抽风机(7)，该模组内还设有与控制器(11)双向通讯的电压监测模块(8)和温度传感器(10)，通过判断使变频抽风机(7)按正常模式和热失控阻断模式中的一种工作。本发明专利技术提供的锂离子动力电池模组及其控制方法结构简单、成本低廉、稳定可靠、适应性广、易于实现且具有较强热失控阻断能力。具有较强热失控阻断能力。具有较强热失控阻断能力。
【技术实现步骤摘要】
具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组及其控制方法
[0001]本专利技术涉及锂离子动力电池领域，具体涉及具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组及其控制方法。
技术介绍
[0002]锂离子动力电池通常以模组形式为电动汽车等设备提供动力来源。关于锂离子动力电池模组，人们最为关注其安全性能，尤其是锂离子动力电池模组发生热失控时往往会导致起火和爆炸，造成严重的安全事故。通常，锂离子动力电池模组的热失控是由局部的某一个电池单体的内短路、外短路、过充和机械滥用等因素引起的。一般来说，模组中的某一个电池单体发生热失控并不会导致严重安全事故；但是，往往模组中的局部热失控现象会蔓延至其他周边电池单体，譬如局部某个电池单体热失控会带来其安全阀的打开和内部高温高压物质的喷发，进而导致多个电池单体发生热失控并破坏模组中的各种线束，使模组丧失供电、信号监测、控制指令传输和通讯能力。一旦多个电池单体发生热失控，其能量累计起来十分巨大，容易造成严重后果。因此，当模组中的某个电池单体发生热失控时，应采取措施对其进行重点降温并阻断热失控向周边电池单体蔓延。
[0003]但是，当前公知的技术手段中，缺少结构简单合理、方法科学易行且具有较强热失控阻断能力的锂离子动力电池模组技术方案。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单、成本低廉、稳定可靠、适应性广、易于实现且具有较强热失控阻断能力的锂离子动力电池模组及其控制方法。本专利技术解决上述问题的技术方案是：
[0005]一种具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，包括外框架(1)和多个位于外框架(1)内部且并排放置的方形电池(2)，所述方形电池(2)的顶部设有正极柱(201)和负极柱(202)且底部中心位置设有安全阀(203)；相邻的任意两个方形电池(2)的大面(204)之间设有风冷通道(3)，相邻的任意两个方形电池(2)之间还设有4个橡胶块(4)以及1个石蜡块(5)，所述相邻的任意两个方形电池(2)之间的4个橡胶块(4)分别位于大面(204)的四个角部，所述相邻的任意两个方形电池(2)之间的石蜡块(5)位于大面(204)的底部，任意一个橡胶块(4)不与任意一个石蜡块(5)相接触；所述外框架(1)设有顶板(101)、底板(102)和侧板(103)，所述顶板(101)上设有与风冷通道(3)数目相等的进风网格(1011)且每一处的进风网格(1011)位于与之相对应的风冷通道(3)的正上方，所述底板(102)上设有与方形电池(2)数目相等的矩形开口(1021)且每一处的矩形开口(1021)位于与之相对应的方形电池(2)的正下方，所述任意一个方形电池(2)的安全阀(203)均穿过底板(102)上的矩形开口(1021)；所述底板(102)的下方设有出风通道(6)，所述出风通道(6)底部靠近模组端部的一处位置设有向下开口的出风口(61)，所述出风口(61)处设有变频抽风机(7)；所述方形电池(2)正极柱(201)和负极柱(202)之间连接有电压监测模块(8)以实时采集模组内任意一个
方形电池(2)的端电压值；所述电池模组内的所有方形电池(2)之间依次通过连接片(9)进行电性连接；所述电池模组内设有若干温度传感器(10)以实时采集模组内若干位置的温度值；所述变频抽风机(7)、电压监测模块(8)和温度传感器(10)均与控制器(11)进行双向通讯。
[0006]上述具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，所述方形电池(2)的大面(204)为方形电池(2)外部壳体上面积最大的面且大面(204)与锂离子动力电池模组的长度方向垂直。
[0007]上述具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，所述相邻的任意两个方形电池(2)的大面(204)之间的风冷通道(3)的宽度位于2毫米至20毫米之间。
[0008]上述具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，所述相邻的任意两个方形电池(2)之间的橡胶块(4)为边长等于风冷通道(3)的宽度的正方体，橡胶块(4)通过胶黏的方式与其左右两侧的两个方形电池(2)的大面(204)之间形成机械连接。
[0009]上述具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，所述相邻的任意两个方形电池(2)之间的石蜡块(5)为长方体，石蜡块(5)的长度为方形电池(2)的大面(204)宽度的1/5至1/2，石蜡块(5)的宽度位于5毫米至30毫米之间，石蜡块(5)的高度等于风冷通道(3)的宽度，石蜡块(5)底部的长边与方形电池(2)的底部边缘平齐，石蜡块(5)的熔点处于60℃至100℃之间。
[0010]上述具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，所述变频抽风机(7)的转速位于最小值n1至最大值n2之间，其中n1位于500r/min至2000r/min之间，n2位于5000r/min至12000r/min之间。
[0011]应用于上述具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组的控制方法，其特征在于，基于控制器(11)，每隔一个固定的时间间隔Δt，比较电池模组温度设定值Ts和温度传感器(10)实时获得的所有温度监测值中的最大值Tm的大小，并分析电压监测模块(8)获得的电压监测值随时间变化的数据，判断变频抽风机(7)需使用正常模式和热失控阻断模式这两种模式中的何种工作模式并进行针对性控制：
[0012](a)正常模式：若Tm≤Ts，则变频抽风机(7)保持关闭状态；否则，设置变频抽风机(7)的转速N为：
[0013][0014]式中n1和n2分别为变频抽风机(7)的转速最小值和最大值；Ts为电池模组温度设定值，Tm为温度传感器(10)实时获得的所有温度监测值中的最大值，T1处于1℃至3℃之间，T2处于5℃至10℃之间，Ts和Tm的单位均为℃；
[0015](b)热失控阻断模式：设置变频抽风机(7)的转速N为n2并持续运行，其中n2为变频抽风机(7)的转速最大值；
[0016]变频抽风机(7)默认使用正常模式，而当变频抽风机(7)进入热失控阻断模式时，
当同时满足热失控阻断模式持续工作时长超过5分钟且温度传感器(10)实时获得的所有温度监测值中的最大值Tm与电池模组温度设定值Ts之差小于T2这两大条件时，则结束热失控阻断模式并返回正常模式，其中T2处于5℃至10℃之间。
[0017]上述具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组的控制方法，所述固定的时间间隔Δt处于0.1秒至5秒之间。
[0018]上述具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组的控制方法，所述判断变频抽风机(7)需使用正常模式和热失控阻断模式这两种模式中的何种工作模式，当满足以下两个条件中的任意一个条件时判断需使用热失控阻断模式，否则判断需使用正常模式：
[0019](i)对于任意一个采集点位的温度监测值，其当前时刻的采集值在上一时刻的采集值的基础之上上升了ΔT，其中ΔT处于5℃至10℃之间；
[0020](ii)对于任意一个采集点位的电压监测值，其当前时刻的采集值在上一时刻的采集值的基础之上下降了ΔU，其中ΔU处于1.5V至3V之本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，其特征在于，包括外框架(1)和多个位于外框架(1)内部且并排放置的方形电池(2)，所述方形电池(2)的顶部设有正极柱(201)和负极柱(202)且底部中心位置设有安全阀(203)；相邻的任意两个方形电池(2)的大面(204)之间设有风冷通道(3)，相邻的任意两个方形电池(2)之间还设有4个橡胶块(4)以及1个石蜡块(5)，所述相邻的任意两个方形电池(2)之间的4个橡胶块(4)分别位于大面(204)的四个角部，所述相邻的任意两个方形电池(2)之间的石蜡块(5)位于大面(204)的底部，任意一个橡胶块(4)不与任意一个石蜡块(5)相接触；所述外框架(1)设有顶板(101)、底板(102)和侧板(103)，所述顶板(101)上设有与风冷通道(3)数目相等的进风网格(1011)且每一处的进风网格(1011)位于与之相对应的风冷通道(3)的正上方，所述底板(102)上设有与方形电池(2)数目相等的矩形开口(1021)且每一处的矩形开口(1021)位于与之相对应的方形电池(2)的正下方，所述任意一个方形电池(2)的安全阀(203)均穿过底板(102)上的矩形开口(1021)；所述底板(102)的下方设有出风通道(6)，所述出风通道(6)底部靠近模组端部的一处位置设有向下开口的出风口(61)，所述出风口(61)处设有变频抽风机(7)；所述方形电池(2)正极柱(201)和负极柱(202)之间连接有电压监测模块(8)以实时采集模组内任意一个方形电池(2)的端电压值；所述电池模组内的所有方形电池(2)之间依次通过连接片(9)进行电性连接；所述电池模组内设有若干温度传感器(10)以实时采集模组内若干位置的温度值；所述变频抽风机(7)、电压监测模块(8)和温度传感器(10)均与控制器(11)进行双向通讯。2.权利要求1所述的具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，其特征在于，所述方形电池(2)的大面(204)为方形电池(2)外部壳体上面积最大的面且大面(203)与锂离子动力电池模组的长度方向垂直。3.权利要求1所述的具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，其特征在于，所述相邻的任意两个方形电池(2)的大面(204)之间的风冷通道(3)的宽度位于2毫米至20毫米之间。4.权利要求1所述的具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，其特征在于，所述相邻的任意两个方形电池(2)之间的橡胶块(4)为边长等于风冷通道(3)的宽度的正方体，橡胶块(4)通过胶黏的方式与其左右两侧的两个方形电池(2)的大面(203)之间形成机械连接。5.权利要求1所述的具有热失控阻断能力的锂离子动力电池模组，其特征在于，所述相邻的任意两个方形电池(2)之间的石...
【专利技术属性】
技术研发人员：张翮辉，邓畅，常春平，游浩林，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：
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