具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，该系统包括至少一个用于为车辆供电的电池包单元以及与电池包单元连接的控制单元；电池包单元包括：电池箱、水平托盘、电池腔、烟道腔、设置在电池腔内的若干电芯、设置在电池箱上且与电池腔连通的冷却管、设置在烟道腔内的气体发生器和气体检测传感器、设置在电池箱上且与烟道腔连通的防爆阀以及设置在电芯上的若干温度检测传感器。本发明专利技术提供的具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，能够对电池系统进行主动降温，且可通过多级措施实现热失控的抑制，并能够在热失控发生时通过主动释放具备异味和/或颜色的警示气体让车乘人员感知到危险，以使车乘人员可快速逃生。可快速逃生。可快速逃生。

【技术实现步骤摘要】
具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统


[0001]本专利技术涉及电池管理
，特别涉及一种具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的发展，车载电池系统的能量密度越来越高，热失控的风险也越来越大，不可避免的会对系统的安全形成挑战考验。目前只有通过识别电池的温度和感知电池本体所产生的气体来辨别热失控，例如专利CN115764030A公开的动力电池的热失控预警方法、装置、存储介质及车辆、专利CN115441121B公开的一种延缓热失控的电池模组、电池包及电动车等。现有的一些方案中普遍存在没有主动释放热失控警示信号的功能或是释放的放热失控警示信号存在容易被忽视的缺陷，导致车乘人员可能逃生不及时；同时也缺乏主动对电池系统的温度以及热失控进行有效控制的措施，使车载电池系统的安全性能不够高。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，该系统包括至少一个用于为车辆供电的电池包单元以及与所述电池包单元连接的控制单元；所述电池包单元包括：电池箱、设置在所述电池箱内的水平托盘、形成于所述电池箱内的水平托盘上方的电池腔、形成于所述电池箱内的水平托盘下方的烟道腔、设置在所述电池腔内的若干电芯、设置在所述电池箱上且与所述电池腔连通的冷却管、设置在所述烟道腔内的气体发生器和气体检测传感器、设置在所述电池箱上且与所述烟道腔连通的防爆阀以及设置在所述电芯上且与若干电芯一一对应的若干温度检测传感器；所述冷却管外接冷媒供给装置，通过向所述电池腔内输送冷却气体来对电芯进行降温；所述温度检测传感器用以采集电芯的温度，所述气体发生器用以提供具备异味和/或颜色的警示气体，所述气体检测传感器用以对所述烟道腔内的气体的成分和浓度进行检测；所述控制单元与所述冷媒供给装置、温度检测传感器、气体发生器、气体检测传感器和防爆阀均通信连接；其中，所述电池包单元还包括用于实现相邻电芯之间电连接并具备自断开功能的自断开铜排组件；所述自断开铜排组件包括分别与相邻两个电芯的极柱固定连接的固定铜排和弹性铜排、设置在所述弹性铜排上的弹性支撑件以及用于将弹性铜排的末端连接在所述固定铜排的末端的可熔连接片。
[0005]优选的是，所述弹性铜排的末端向上弯折形成弹性上凸部，所述弹性支撑件固定连接在所述弹性铜排的末端，并对弹性铜排产生向上远离所述固定铜排的弹力作用；所述可熔连接片在温度到达T3时会软化或熔化，使得弹性铜排在向上的弹力作用下与固定铜排断开连接，从而断开当前电芯与相邻电芯的电连接。
[0006]优选的是，所述电池腔内通过若干设置在所述水平托盘上的竖直隔板分隔形成多个电池子腔，每个所述电池子腔中设置一个电芯组，每个电芯组包括多个电芯；所述水平托盘上处于每个电芯组下方的位置处均开设有一个连通所述电池子腔和烟道腔的通槽。
[0007]优选的是，所述水平托盘的长度小于所述电池箱的长度，使得所述电池腔和烟道腔通过长度方向的端部相互连通。
[0008]优选的是，所述冷却管包括与所述冷媒供给装置连通的冷却主管、与冷却主管连通的分配管以及与所述分配管连通的冷却支管，每个所述电池子腔内至少对应设置有一根冷却支管。
[0009]优选的是，对于单个电池包单元，该系统进行温控和早期热失控抑制的方法为：S1、每个温度检测传感器采集对应的电芯的温度ti，i=1,2,...,n，n为单个电池包单元中所有电芯的总数，控制单元实时获取n个电芯的温度；S2、当任意一个电芯的温度ti满足：T1＜ti＜T2时，进入以下步骤S3；当任意一个电芯的温度ti≥T2时，进入以下步骤S4；S3、执行温控操作：控制单元控制防爆阀打开，并控制冷媒供给装置向电池腔中输送冷却气体，以对电芯进行降温；直到当ti≤T1，并持续时间超过1
‑
5min后，控制关闭防爆阀和冷媒供给装置，然后启动自检程序对电池包单元进行自检；若对电芯降温超过2
‑
10min后，仍然为ti＞T1，则进入以下步骤S4；S4、执行热失控抑制操作：控制单元控制断开当前电池包单元对车辆的供电，并发出电池热失控报警信息；控制单元控制防爆阀打开，并控制冷媒供给装置向电池腔输送冷却气体，以对电芯进行降温；控制单元控制气体发生器输出具备异味和/或颜色的警示气体，并通过防爆阀排出到电池箱外部。
[0010]优选的是，所述步骤S3中启动自检程序对电池包单元进行自检的方法为：对于任意一个电芯，控制单元采集从自检程序启动开始后，电芯工作2
‑
10min后的温度tiz，比较tiz与预先设定的电芯正常工作的温度阈值Tz的大小，当|tiz
‑
Tz|≤Δt时，自检通过，返回步骤S1；否则自检不通过，并进一步进行以下判断：若tiz
‑
Tz＞Δt，则直接进入步骤S4；若Tz
‑
tiz＞Δt，则发出电池故障报警信息，并返回至所述步骤S1；优选的是，在所述步骤S4中，还包括以下操作：S4
‑
1、控制单元控制气体检测传感器检测烟道腔内的气体浓度，包括警示气体a的浓度Ca，以及电芯泄漏标志气体b的浓度Cb；
其中，电芯泄漏标志气体b作为判断是否发生电芯泄漏的依据，警示气体a和电芯泄漏标志气体b是不同种类的气体；S4
‑
2、比较Ca与T
Ca
之间的大小，以及Cb与T
Cb
之间的大小，T
Ca
为预先设定的气体发生器工作时烟道腔内的警示气体a的浓度阈值，T
Cb
为预先设定的电芯发生泄漏时烟道腔内的电芯泄漏标志气体b的浓度阈值：S4
‑2‑
1、当Ca≥T
Ca
，且Cb≤T
Cb
时，表明当前电池包单元中的气体发生器已正常工作，且电芯未发生泄漏，不进行其他控制操作；S4
‑2‑
2、当Ca≥T
Ca
，且Cb＞T
Cb
时，表明当前电池包单元中的气体发生器已正常工作，且电芯发生泄漏，此时控制单元向气体发生器发送若干次增大警示气体排放量的控制信号，向冷媒供给装置发送若干次增大冷却气体输送量的控制信号；S4
‑2‑
3、当Ca＜T
Ca
，且Cb≤T
Cb
时，表明气体发生器未正常工作，且电芯未发生泄漏，此时控制单元控制向气体发生器再次发送启动工作的指令，若5
‑
60s后，仍然检测到Ca＜T
Ca
，则控制单元控制至少一个其他电池包单元中的气体发生器启动工作，以输出警示气体；S4
‑2‑
4、当Ca＜T
Ca
，且Cb＞T
Cb
时，表明气体发生器未正常工作，且电芯发生泄漏，此时控制单元向气体发生器发送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，其特征在于，该系统包括至少一个用于为车辆供电的电池包单元以及与所述电池包单元连接的控制单元；所述电池包单元包括：电池箱、设置在所述电池箱内的水平托盘、形成于所述电池箱内的水平托盘上方的电池腔、形成于所述电池箱内的水平托盘下方的烟道腔、设置在所述电池腔内的若干电芯、设置在所述电池箱上且与所述电池腔连通的冷却管、设置在所述烟道腔内的气体发生器和气体检测传感器、设置在所述电池箱上且与所述烟道腔连通的防爆阀以及设置在所述电芯上且与若干电芯一一对应的若干温度检测传感器；所述冷却管外接冷媒供给装置，通过向所述电池腔内输送冷却气体来对电芯进行降温；所述温度检测传感器用以采集电芯的温度，所述气体发生器用以提供具备异味和/或颜色的警示气体，所述气体检测传感器用以对所述烟道腔内的气体的成分和浓度进行检测；所述控制单元与所述冷媒供给装置、温度检测传感器、气体发生器、气体检测传感器和防爆阀均通信连接；其中，所述电池包单元还包括用于实现相邻电芯之间电连接并具备自断开功能的自断开铜排组件；所述自断开铜排组件包括分别与相邻两个电芯的极柱固定连接的固定铜排和弹性铜排、设置在所述弹性铜排上的弹性支撑件以及用于将弹性铜排的末端连接在所述固定铜排的末端的可熔连接片。2.根据权利要求1所述的具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，其特征在于，所述弹性铜排的末端向上弯折形成弹性上凸部，所述弹性支撑件固定连接在所述弹性铜排的末端，并对弹性铜排产生向上远离所述固定铜排的弹力作用；所述可熔连接片在温度到达T3时会软化或熔化，使得弹性铜排在向上的弹力作用下与固定铜排断开连接，从而断开当前电芯与相邻电芯的电连接。3.根据权利要求2所述的具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，其特征在于，所述电池腔内通过若干设置在所述水平托盘上的竖直隔板分隔形成多个电池子腔，每个所述电池子腔中设置一个电芯组，每个电芯组包括多个电芯；所述水平托盘上处于每个电芯组下方的位置处均开设有一个连通所述电池子腔和烟道腔的通槽。4.根据权利要求3所述的具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，其特征在于，所述水平托盘的长度小于所述电池箱的长度，使得所述电池腔和烟道腔通过长度方向的端部相互连通。5.根据权利要求4所述的具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，其特征在于，所述冷却管包括与所述冷媒供给装置连通的冷却主管、与冷却主管连通的分配管以及与所述分配管连通的冷却支管，每个所述电池子腔内至少对应设置有一根冷却支管。6.根据权利要求2
‑
5中任意一项所述的具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，其特征在于，对于单个电池包单元，该系统进行温控和早期热失控抑制的方法为：S1、每个温度检测传感器采集对应的电芯的温度ti，i=1,2,...,n，n为单个电池包单元中所有电芯的总数，控制单元实时获取n个电芯的温度；S2、当任意一个电芯的温度ti满足：T1＜ti＜T2时，进入以下步骤S3；当任意一个电芯的温度ti≥T2时，进入以下步骤S4；
S3、执行温控操作：控制单元控制防爆阀打开，并控制冷媒供给装置向电池腔中输送冷却气体，以对电芯进行降温；直到当ti≤T1，并持续时间超过1
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5min后，控制关闭防爆阀和冷媒供给装置，然后启动自检程序对电池包单元进行自检；若对电芯降温超过2
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10min后，仍然为ti＞T1，则进入以下步骤S4；S4、执行热失控抑制操作：控制单元控制断开当前电池包单元对车辆的供电，并发出电池热失控报警信息；控制单元控制防爆阀打开，并控制冷媒供给装置向电池腔输送冷却气体，以对电芯进行降温；控制单元控制气体发生器输出具备异味和/或颜色的警示气体，并通过防爆阀排出到电池箱外部。7.根据权利要求6所述的具备温控和早期热失控抑制功能的车载电池系统，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：施敏捷，王庆超，晁绵顺，
申请(专利权)人：苏州精控能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：