一种动力电池包热失控控制系统及方法与流程

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种动力电池包热失控控制系统及方法

背景技术：

随着动力电池能量密度的不断增加，动力电池的安全问题也越来越被人们所重视。动力电池热失控是指是单体蓄电池放热连锁反应引起电池自温升速率急剧变化的过热、起火、爆炸现象。由于动力电池电池组由众多电池组成，单个动力电池热失控会造成相邻动力电池的热失控。在这种连锁反应下，整个动力电池电池包极易发生大范围的燃烧和爆炸，从而影响乘车者的生命安全。

现有的电池管理系统，只针对动力电池在正常时候环境下的管理，而缺少当动力电池热失控不可逆时的应急措施。

本发明提供了一种动力电池包热失控控制系统，在动力电池热失控不可逆的情况下，能延迟整个动力电池包进入热失控的时间，为乘车者和周围的行人提供足够的时间规避危险。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动力电池包热失控控制系统及方法，具体地：

第一方面提供了一种动力电池包热失控控制系统，包括电池包、控制模组、感应模组和触发模组；

所述电池包包括电池包本体、储能体、超导热管和电芯；所述储能体与所述超导热管相接，所述超导热管与所述电芯相接；

所述感应模组包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器；所述第一温度传感器用于检测所述电芯的温度，获取第一检测数据；所述第二温度传感器用于检测所述电池包本体当前的温度，获取第二检测数据；所述第三温度传感器用于检测所述超导热管的温度，获取第三检测数据；

所述感应模组用于将检测获取到的温度数据发送给控制模组，所述控制模组用于接收所述感应模组中的检测数据，并将所述第一检测数据和第二检测数据分别与第三检测数据进行比较；在所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值，和/或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值的情况下，所述触发模组被触发。

进一步地，还包括存储模组，所述存储模组包括第一存储单元、第二存储单元和第三存储单元；

所述第一存储单元用于存储所述电芯的当前温度,所述第二存储单元用于存储所述电池包本体的当前温度，所述第三存储单元用于存储所述超导热管的当前温度。

进一步地，所述触发模组包括报警装置和防燃爆装置；

在所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值，或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值的情况下，所述报警装置被触发；

在所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值，且，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值的情况下，所述报警装置和防燃爆装置均被触发。

进一步地，在所述第三检测数据大于所述第一检测数据的数值未达到第一预设值，并且，所述第三检测数据大于所述第二检测数据的数值未达到第二预设值的情况下，所述控制模组将第二存储单元中所述电池包本体的当前温度值更新为所述第三检测数据。

进一步地，所述系统还包括计时模组；所述计时模组用于定时地触动所述控制模组，使所述控制模组接收所述感应模组中的检测数据，并进行数据比较。

进一步地，所述电池包还包括导热金属片，且所述导热金属片与所述超导热管和电芯均相接。

进一步地，所述超导热管、电芯、导热金属片均为多个；所述电芯贴附在所述超导热管上。

第二方面提供了一种利用上述的动力电池包热失控控制系统进行控制的方法，包括：

利用感应模组检测所述电池包的相关温度，并将检测数据传递给控制模组；包括：利用第一温度传感器检测所述电芯的温度，获取第一检测数据并传送给所述控制模组；利用所述第二温度传感器检测所述电池包本体的温度，获取所述第二检测数据并传送给所述控制模组；利用所述第三温度传感器检测所述超导热管的温度，获取所述第三检测数据并传送给所述控制模组；

通过所述控制模组将所述第一检测数据与第二检测数据分别与所述第三检测数据进行比较；

若所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值时，和/或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值时，所述触发模组被触发。

进一步地，所述若所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值时，和/或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值时，所述触发模组被触发，包括：

所述若所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值时，或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值时，所述触发模组中的报警装置被触发；

所述若所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值时，和，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值时，所述触发模组中的报警装置和防燃爆装置均被触发。

进一步地，还包括，若所述第三检测数据大于所述第一检测数据的数值未达到第一预设值，且，所述第三检测数据大于所述第二检测数据的数值未达到第二预设值时，所述控制模组将第二存储单元中所述电池包本体的当前温度值更新为所述第三检测数据。

本发明提供的一种动力电池包热失控控制系统，能够在动力电池热失控不可逆的情况下，延迟整个动力电池包进入热失控的时间，为乘车者和周围的行人提供足够的时间规避危险。具体地，本发明的控制系统设置有报警系统，在出现热失控前兆时及时报警，给乘车者和周围的行人争取逃脱时间；设置有防燃爆装置，在电池包完全进入热失控前，尽量避免电池包的燃烧和爆炸，减少财产损失。

并且，本发明的电池包中具有超导热管构成的热均衡系统，能够快速将电池包中单个电池热失控时的热量迅速排出，避免相邻的电池也进入热失控状态；进一步延缓了整个电池包进入热失控的时间。

总之，本发明提供的动力电池包热失控控制系统不仅结构简单、节能高效，而且该系统的反应迅速，且准确率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一提供的一种动力电池包热失控控制系统主要框图；

图2是实施例一提供的一种动力电池包热失控控制系统具体框图；

图3是实施例一提供的一种动力电池包热失控控制系统中电池包的结构框图；

图4是实施例一提供的一种动力电池包热失控控制系统中电池包的结构示意图；

图5是实施例二提供的一种动力电池包热失控控制系统框图；

图6是实施例二提供的一种动力电池包热失控控制系统中的流程示意图；

图7是实施例三提供的一种动力电池包热失控控制方法流程图；

图8是实施例三提供的一种动力电池包热失控控制方法中的温度比较流程图。

图中：电池包1，感应模组2，第一温度传感器21，第二温度传感器22，第三温度传感器23，控制模组3，触发模组4，报警装置41，防燃爆装置42，存储模组5，第一存储单元51，第二存储单元52，第三存储单元53，计时模块6。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一：

本实施例提出了一种动力电池包热失控控制系统，如图1-2所示，包括电池包1、控制模组3、感应模组2和触发模组4；

所述电池包1包括电池包本体、储能体、超导热管和电芯；所述储能体与所述超导热管相接，所述超导热管与所述电芯相接；

所述感应模组2包括第一温度传感器21、第二温度传感器22和第三温度传感器23；所述第一温度传感器21用于检测所述电芯的温度，获取第一检测数据；所述第二温度传感器22用于检测所述电池包本体当前的温度，获取第二检测数据；所述第三温度传感器23用于检测所述超导热管的温度，获取第三检测数据；其中，超导热管有一个非常低的热容量，并且有着异常迅速的热传导性(是铜传热速度的10000倍以上)，因此它是一个非常有效的快速热传导管。也就是说，超导热管的传递热量快，能对电池包1内的温度变化迅速做出反应，通过检测超导热管温度可以有效减少温度传感器设置量，减少输出处理量，提高整个系统的反应速度和准确度。

所述感应模组2用于将检测获取到的温度数据发送给控制模组3，所述控制模组3用于接收所述感应模组2中的检测数据，并将所述第一检测数据和第二检测数据分别与第三检测数据进行比较；在所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值，和/或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值的情况下，所述触发模组4被触发。

其中作为一种优选的实施方式，所述系统还包括存储模组5，所述存储模组包括第一存储单元51、第二存储单元52和第三存储单元53；

所述第一存储单元51用于存储所述电芯的当前温度,所述第二存储单元52用于存储所述电池包本体的当前温度，所述第三存储单元53用于存储所述超导热管的当前温度。

具体地，所述触发模组4包括报警装置41和防燃爆装置42；其中包括两种情况：

第一种情况：在所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值，或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值的情况下，所述报警装置41被触发；

第二种情况：在所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值，且，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值的情况下，所述报警装置41和防燃爆装置42均被触发。其中，所述防燃爆装置42可以是abc超细干粉灭火剂；也可以是其他能够实现相同功能的装置。

需要说明的是，关于触发模组4：可以对第一种情况下报警装置41发出的报警信号和第二种情况下报警装置41发出的报警信号进行区别，方便检测人员或工作人员区分当前电池包1的故障。

作为一种优选的实施方式，在所述第三检测数据大于所述第一检测数据的数值未达到第一预设值，并且，所述第三检测数据大于所述第二检测数据的数值未达到第二预设值的情况下，也就是说，电池包1的一切正常，此时，所述控制模组3将第二存储单元52中所述电池包本体的当前温度值更新为所述第三检测数据。

需要说明的是，将第三检测数据和第一检测数据比较，是为了检测电池包本体，也就是整个电池包1的温度变化情况。其中，作为比较对象的第二存储单元52中存储的第二检测数据，也就是电芯的工作温度，属于固定的温度值；该固定温度值的数值根据不同的电芯性能选择有所不同，其目标是保证电芯在安全的温度下工作。具体地，不同电芯的安全工作温度有所不同，比如，所述电芯可以为磷酸铁锂电芯或者为nmc三元锂电池；而磷酸铁锂安全工作温度高，三元材料的安全工作温度低。

进一步说明的是，本发明所述第一预设值可以表示为k1，所述第二预设值可以表示为k2。当k2选择为0时，针对磷酸铁锂电芯，第二存储单元52内存储的温度可以是250°，针对nmc三元锂电池，第二存储单元52内存储的温度可以是170°。需要说明的是，可以根据实际情况或是工作场景进行调整，并不限于所述第一预设值为k1或者第二预设值为k2。

其中，对于电池包1：所述电池包1除了包括上述部分外，还包括导热金属片，如图3所示，所述导热金属片与所述超导热管和电芯均相接。超导热管和导热金属片构成高效传递热能的均温系统，用于使多个电芯、储能体保持同一温度，并在局部电芯出现热失控时，将热失控放出的热量迅速分散，避免局部电芯温度过高从而导致相邻电芯出现热失控，引起热失控的多米诺骨牌效应。

优选地，所述超导热管、电芯、导热金属片均为多个；所述电芯贴附在所述超导热管上；多个所述导热金属片的长度相同，且依次平行排列；所述电芯贴附在所述超导热管上。

作为一种优选的实施方式，如图4所示，所述超导热管包括第一导热管、第二导热管、第三导热管和第四导热管；所述第一导热管、第二导热管、第三导热管的长度相同；所述第一导热管、第二导热管和第三导热管均垂直于所述导热金属片，且所述第一导热管和第二导热管位于所述导热金属片的两端，所述第三导热管位于所述导热金属片的中间；所述第四导热管平行于所述导热金属片，且位于所述第一导热管、第二导热管和第三导热管的端部，所述第四导热管与所述储能体相接。其中，所述储能体可选用比热高的液体或固体，比如水。

需要说明的是，其中，第一存储单元51中存储的电池本体的温度可以是，选取电池包1上的多个预设点位置，作为电池包1温度值的代表。

实施例二：

本实施例提供的一种动力电池包1热失控控制系统，如图5所示，除了包括实施例一所述的控制系统外，所述系统还包括计时模组6；所述计时模组用于定时地触动所述控制模组3，使所述控制模组3接收所述感应模组2中的检测数据，并进行数据比较。也就是说，控制模组3接收计时模组的信号，并在计时模组相同间隔时间内重复对感应模组2的信号收集，将接收到的第三检测数据分别与第一检测数据和第二检测数据进行对比。

在所述第三检测数据大于所述第一检测数据未达到第一预设值，并且，所述第三检测数据大于所述第二检测数据未达到第二预设值的情况下，也就是说，如果一切正常，则将第三检测数据覆盖存储在第一存储单元51内，替换当前电池包本体的温度值；之后，等待下一次控制信号接收感应模组2发送检测数据的时刻。

其中，本实施例通过时间设定的目的，是为了分析超导热管在上一时刻和下一时刻是否变化过快；该变化是否是否异常变化，若超导热管的温度变化过快，则仍然会出现触发模组4被启动的情况；具体地，给与举例说明：

所述计时模组设定上一时刻控制模组3接收感应模组2发送检测数据时刻，和，下一时刻控制模组3接收感应模组2发送的检测数据时刻的时间间隔为时间t(单位时间)；则时间t之前检测的数据分别为第一数值(之前存储的电芯的温度值)、第二数值(之前存储的电池包本体的温度值)和第三数值(之前存储的超导热管的温度值)；在经过等待时间t之后检测的数据分别为第四数值(当前存储的电芯的温度值)、第五数值(当前存储的电池包本体的温度值)和第六数值(当前存储的超导热管的温度值)；

在上一时刻，第一数值、第二数值均与第三数值比较，在第一数值与第三数值的差值为第一差值，第二数值和第三数值的差值为第二差值；当前时刻下，第四数值、第五数值和第六数值比较得出，在第四数值与第六数值的差值为第三差值，第五数值和第六数值的差值为第四差值；

具体地，若第一差值和第三差值相比，超过第三预设值；或者，第二差值和第四差值相比，超过第四预设值的情况下，则启动报警装置41；若第一差值和第三差值相比，超过第三预设值；并且，第二差值和第四差值超过第四预设值的情况下，则启动报警装置41和防燃爆装置42。

也就是说，本发明提供的动力电池包热失控控制系统，如图6所示，在温度比较后判定出所述电池包失控，在所述第三检测数据大于所述第一检测数据的数值达到第一预设值的情况下，和/或，所述第三检测数据大于所述第二检测数据的数值达到第二预设值的情况下，则说明超大热管温度过高，会启动触发模组。进一步进行超导热管温度变化速率的分析比较，若分析出上一时刻和当前时刻相比，超导热管温度变化过快，则同样启动报警触发装置。

本发明提供的一种动力电池包热失控控制系统，能够在动力电池热失控不可逆的情况下，延迟整个动力电池包进入热失控的时间，为乘车者和周围的行人提供足够的时间规避危险。具体地，本发明的控制系统设置有报警系统，在出现热失控前兆时及时报警，给乘车者和周围的行人争取逃脱时间；设置有防燃爆装置，在电池包完全进入热失控前，尽量避免电池包的燃烧和爆炸，减少财产损失。

并且，本发明的电池包中具有超导热管构成的热均衡系统，整个电池包在正常使用时温度变化缓慢，只有当电芯出现热失控时，电芯爆发出的大量热量才会使超导热管温度快速变化。通过计算单位时间t内超导热管的温度变化即可检测出电池包是否存在热失控风险；也就是说能够快速将电池包中单个电池热失控时的热量迅速排出，避免相邻的电池也进入热失控状态；进一步延缓了整个电池包进入热失控的时间。

实施例三：

本实施例提供了一种利用实施例一所述动力电池包热失控控制系统进行控制的方法，如图7所示，包括：

s101.利用感应模组检测所述电池包的相关温度，并将检测数据传递给控制模组；包括：利用第一温度传感器检测所述电芯的温度，获取第一检测数据并传送给所述控制模组；利用所述第二温度传感器检测所述电池包本体的温度，获取所述第二检测数据并传送给所述控制模组；利用所述第三温度传感器检测所述超导热管的温度，获取所述第三检测数据并传送给所述控制模组；

s102.通过所述控制模组将所述第一检测数据与第二检测数据分别与所述第三检测数据进行比较；

s103.若所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值时，和/或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值时，所述触发模组被触发。

进一步地，s103.所述若所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值时，和/或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值时，所述触发模组被触发，如图8所示，包括：

s103a.所述若所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值时，或，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值时，所述触发模组中的报警装置被触发；

s103b.所述若所述第三检测数据比所述第一检测数据高达第一预设值时，和，所述第三检测数据比所述第二检测数据高达第二预设值时，所述触发模组中的报警装置和防燃爆装置均被触发。

还包括，s103c.若所述第三检测数据大于所述第一检测数据的数值未达到第一预设值，且，所述第三检测数据大于所述第二检测数据的数值未达到第二预设值时，所述控制模组将第二存储单元中所述电池包本体的当前温度值更新为所述第三检测数据。

总之，本发明提供的动力电池包热失控控制系统不仅结构简单、节能高效，而且该系统的反应迅速，且准确率高。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本发明中的技术方案中的各个模块均可通过计算机终端或其它设备实现。所述计算机终端包括处理器和存储器。所述存储器用于存储本发明中的程序指令/模块，所述处理器通过运行存储在存储器内的程序指令/模块，实现本发明相应功能。

本发明中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本发明中所述模块/单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块/单元来达到实现本发明方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各模块/单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。