一种电池模组、动力电池包及冷却控制方法技术

本发明专利技术公开一种实现热失控排气导流的电池模组、动力电池包及冷却控制方法，所述电池模组包括电池模块、检测模块和执行模块；所述电池模块从上至下依次包括集流装置、液冷盖板和电芯阵列；三个元件紧密贴合，且具有贯通的导流孔，使热失控气体和烟雾通过通道、排气管排至电池包外部。所述冷却控制方法根据预先设置的多级温度阈值，根据所述电池模组的检测模块检测的电池单体温度和烟雾指示执行模块冷却控制所述电池模组冷却。本发明专利技术有目的的将热失控气体导入集流箱中并通过排气管排出，而不会在动力电池包里扩散，进而影响其他电池模组的工作，避免了热失控气体对其他电池单体或者电池模组的二次伤害，大大提升了电池包的热安全性能。全性能。全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电池模组、动力电池包及冷却控制方法


[0001]本专利技术属于动力电池包
，具体涉及一种实现热失控排气导流的电池模组及冷却控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的大范围普及，新能源汽车火灾事故数量也逐年增加，引发行业内及全社会关注。动力电池热失控是目前引发新能源汽车火灾事故的重要原因。然而目前动力电池热失控触发机理尚不明确，诱因繁多，无预兆突发性热失控难以复现，这些问题制约了动力电池应急管理系统的设计，同时也导致新能源汽车火灾消防难等问题。研究新能源汽车火灾事故复现，探究电池系统内部热蔓延、热扩散过程，指导高安全电池系统设计与过火后消防应急管理设计，查清火灾事故的原因，是目前新能源汽车安全管理的重要研究内容。
[0003]现有动力电池包多是电芯连成模组置于电池包内部，或者是电芯直接组成电池包，电芯与电芯之间、电芯与电池包内部、模组与电池包内部没有其它材料阻隔开，这种结构能够提高电池包的空间利用率，但是这种没有考虑热失控气体导流的装置，对于其它正常工作的电芯或者是模组来说，具有致命的伤害。现有的动力电池包热失控气体导流方法主要有热管导流法、液冷导流法和风冷导流法。热管导流法是将电池热失控气体通过热管导流到外部，从而降低电池的温度；液冷导流法是将电池热失控气体通过液冷流道导流到外部，从而降低电池的温度；风冷导流法是将电池热失控气体通过风冷流道导流到外部，从而降低电池的温度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种实现热失控排气导流的电池模组、动力电池包及冷却控制方法。当电池发生热失控时，所述装置的导流装置会将热失控气体引导到气体集流箱的特定区域，通过排气管将气体排出，从而有效地控制电池热失控气体的流动，避免气体积聚引发事故，同时还可以将热量散发出去，从而有效降低电池温度，提高电池使用寿命和可靠性。
[0005]本专利技术第一个方面在于提出一种实现热失控排气导流的电池模组，包括电池模块、检测模块和执行模块；所述电池模块从上至下依次包括集流装置、液冷盖板和电芯阵列；
[0006]所述集流装置包括集流箱体，所述集流箱体为中空结构，面向液冷盖板的底壁设有多个第一导流孔；所述集流箱体的一侧壁设有排气管，所述排气管能够伸出动力电池包的外箱体，将热失控气体由排气管排至外界；
[0007]所述液冷盖板内部包括液冷管道和多个第二导流孔；所述液冷管道呈S型铺设于液冷盖板内部；所述液冷盖板顶部和底部设置有多个第二导流孔；所述液冷盖板顶部的第二导流孔的数量、轮廓与位置与第一导流孔的数量和位置适配，且为保证顺利排气，顶部和
底部的第二导流孔位置对应设置；
[0008]所述电芯阵列包括多个并排设置的电池单体，所述电池单体顶部设置一排气阀，所述排气阀的数量、轮廓与位置均与位于液冷盖板底部的第二导流孔适配；
[0009]所述集流装置底壁贴合液冷盖板的顶壁，所述液冷盖板底壁贴合所述电芯阵列的顶部，使所述排气阀与位于液冷盖板底部的第二导流孔贯通，所述液冷盖板顶部的第二导流孔与第一导流孔贯通，形成气流通道；当电芯阵列出现热失控时，电池单体的热失控气体和烟雾从排气阀经过所述液冷盖板底部的第二导流孔流入液冷盖板，液冷管道3对气体进行初步降温后，通过液冷盖板顶部的第二导流孔和第一导流孔流入集流箱体内，通过排气管排至电池包外部；
[0010]所述检测模块包括第一温度传感器，第二温度传感器，烟雾传感器；所述烟雾传感器和第一温度传感器均位于所述集流箱体内部，所述烟雾传感器用于探测集流箱体内部的烟雾产生情况，第一温度传感器用于探测集流箱体内部的温度，以便随时准备灭火。所述第二温度传感器位于各所述电池单体一侧外壁的中心位置，用于检测电池单体的温度，且所述温度检测模块中各元件均与动力电池包的控制模块采用CAN总线通信。
[0011]执行模块包括液冷管道的进液控制阀、第一喷嘴和第二喷嘴，均与控制模块电连接；所述液冷管道的进液口处设有进液控制阀，用于调节其内的水流速度；第一喷嘴和第二喷嘴S1均位于所述集流箱体内部，第一喷嘴和第二喷嘴均朝向集流箱体内部；所述第一喷嘴用于向集流箱体内部喷射惰性气体，所述第二喷嘴用于集流箱体内部的消防。
[0012]本专利技术第二个方面提出一种动力电池包，包括位于外箱体内部的多个电池模组和控制模块，两两电池模组通过排气管串联，不与外箱体接触的电池模组的排气管伸入与外箱体接触的电池模组，与外箱体接触的排气管伸出动力电池包的外箱体，从而将两个电池模组中的热失控气体由排气管排至外界；所述控制模块用于根据预先设置的阈值和所述电池模组的检测模块检测的温度和烟雾指示执行模块冷却控制所述电池模组。
[0013]进一步的，所述液冷管道内的工质为水。
[0014]进一步的，所述电池单体顶部拓扑极耳，部分所述极耳顶部有电气连接件；所述液冷盖板底部具有与电池单体顶部轮廓适配的凹槽，用于使液冷盖板与电池单体紧密贴合。
[0015]进一步的，相邻两个所述电池单体之间设置有并排布置的防火袋和隔热板用于隔热和防火。
[0016]本专利技术第三个方面提出所述动力电池包的冷却控制方法，包括：
[0017]电池单体的第二温度传感器监测各电池单体的温度，当一个电池模组内电池单体的的最高监测温度为25
‑
40℃时，调节所述电池模组的进液控制阀使进入液冷管道的工质的流速为0.3m/s；当降为25℃以下后，关闭进液控制阀，停止管道内部工质流动；
[0018]当所述电池模组内的最高监测温度为40
‑
60℃时，调节所述电池模组的进液控制阀使进入液冷管道的工质的流速为0.8m/s；当降至25
‑
40℃时返回上一步降低进入液冷管道的工质的流速为0.3m/s；
[0019]如所述电池模组内的最高监测温度继续攀升，达到60
‑
90℃时，所述控制模块控制所述电池模组的进液控制阀，调节进入液冷管道的工质的流速为1.2m/s；降至40
‑
60℃时返回上一步降低进入液冷管道的工质的流速为0.8m/s；
[0020]如所述电池模组内的最高监测温度继续攀升，超过90℃时，保持液冷管道的工质
的流速为1.2m/s不变，并启动动力电池包内部BMS；
[0021]当烟雾传感器探测到烟雾时，所述控制模块控制第一喷嘴向集流箱体中喷入氮气，降低热失控气体烟雾的当量比，抑制燃烧的发生；
[0022]当第一温度传感器的监测温度达到1000K时，所述控制模块控制第二喷嘴开始对集流箱体进行消防和灭火。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：
[0024]集流装置、液冷盖板和电芯阵列紧密贴合，第一导流孔、第二导流孔和排气阀贯通设置，形成严密的气道，使热失控气体和烟气从电芯阵列通过排气道排出，能够有效改善电池的散热性能；而且在电池单体热失控期间发生排气时，高温气体自位于下方的电芯阵列向上导流，在液冷盖板内进行初步降温，有目的的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池模组，其特征在于，包括电池模块、检测模块和执行模块；所述电池模块从上至下依次包括集流装置、液冷盖板和电芯阵列；所述集流装置包括集流箱体(1)，所述集流箱体(1)为中空结构，面向液冷盖板的底壁设有多个第一导流孔；所述集流箱体(1)的一侧壁设有排气管(2)，所述排气管能够伸出动力电池包的外箱体，将热失控气体由排气管排至外界；所述液冷盖板(4)内部包括液冷管道(3)和多个第二导流孔(5)；所述液冷管道(3)呈S型铺设于液冷盖板(4)内部；所述液冷盖板(4)顶部和底部设置有多个第二导流孔(5)；所述液冷盖(4)顶部的第二导流孔(5)的数量、轮廓与位置与第一导流孔的数量和位置适配，且为保证顺利排气，顶部和底部的第二导流孔(5)位置对应设置；所述电芯阵列包括多个并排设置的电池单体(7)，所述电池单体(7)顶部设置一排气阀，所述排气阀(9)的数量、轮廓与位置均与位于液冷盖板(4)底部的第二导流孔(5)适配；所述集流装置底壁贴合液冷盖板的顶壁，所述液冷盖板底壁贴合所述电芯阵列的顶部，使所述排气阀与位于液冷盖板(4)底部的第二导流孔贯通，所述液冷盖板(4)顶部的第二导流孔(5)与第一导流孔贯通，形成气流通道；当电芯阵列出现热失控时，电池单体的热失控气体和烟雾从排气阀经过所述液冷盖板(4)底部的第二导流孔(5)流入液冷盖板，液冷管道(3)对气体进行初步降温后，通过液冷盖板(4)顶部的第二导流孔(5)和第一导流孔流入集流箱体内，通过排气管(2)排至电池包外部；所述检测模块包括第一温度传感器(T1)，第二温度传感器(T2)，烟雾传感器(T0)；所述烟雾传感器(T0)和第一温度传感器(T1)均位于所述集流箱体(1)内部，所述烟雾传感器(T0)用于探测集流箱体(1)内部的烟雾产生情况，第一温度传感器(T1)用于探测集流箱体(1)内部的温度；所述第二温度传感器(T2)位于各所述电池单体(7)一侧外壁的中心位置，用于检测电池单体的温度，且所述温度检测模块中各元件均与动力电池包的控制模块采用CAN总线通信；执行模块包括液冷管道的进液控制阀、第一喷嘴(S0)和第二喷嘴(S1)，均与动力电池包的控制模块电连接；所述液冷管道(3)的进液口处设有进液控制阀，用于调节其内的水流速度；第一喷嘴(S0)和第二喷嘴(S1)均位于所述集流箱体(1)内部，第一喷嘴(S0)和第二喷嘴(S1)均朝向集流箱体(1)内部；所述第一喷嘴S0用于向集流箱体(1)内部喷射惰性气体，所述第二喷嘴(S1)用于集流箱体(1)内部的消防。2.一种动力电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洋，卢旭，张宇新，刘龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：