1.本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种电池包、汽车及降低电池包热失控风险的控制方法。
背景技术：
2.锂电池作为一种新型的能源，目前正推广应用于很多行业。但随着锂电池的使用数量越来越大，出故障的锂电池数量也在不断增加，也就导致燃烧和爆炸的几率增加。电池在过充、过放、挤压、碰撞等情况下均易发生冒烟、起火甚至爆炸等安全事故，直接威胁着乘客的生命财产安全；同时也对环境造成了破坏。因此，电池系统的安全性是确保新能源电动车辆安全性能的关键因素之一。
3.现有技术中，对于锂电池进行防爆处理的方式有很多种。如cn109904356a中公开了阻燃隔板及电池箱，该电池箱通过将阻燃隔板设置在电池箱内的相邻单体之间，阻燃隔板包括由阻燃材料和吸热材料复合制得的隔板本体，隔板本体为与电池单体形状对应的形状，隔板本体上设有与电池箱配合安装的安装部。该阻燃隔板旨在隔离、隔热、阻燃， 防止热扩散和电池爆炸，从而避免事故的发生。如cn107887550a中公开的一种阻止动力电池热失控扩展的气溶胶蜂窝板及其应用，该蜂窝板包括蜂窝陶瓷层，所述蜂窝陶瓷层内填充有灭火剂，蜂窝陶瓷层的两侧由内至外依次对称安装有粘结层、绝缘阻燃纸层和绝缘阻燃薄膜层；此发明通过气溶胶蜂窝板的结构与材料设计，并将其替代常规的pc板应在动力电池模组结构设计上，能够有效的从热失控扩展机理上切断其热量传播，从而降低了热失控扩展的安全事故的发生可能。如cn208539060u中公开的新能源汽车电池护板装置，其包括多层材料板，所述多层材料板包括顺序排列的第一金属板、复合板以及第二金属板，其中所述第一金属板与电池相邻，用以支撑电池，所述复合板的内部设置有支撑层，所述支撑层为蜂窝箱网状结构，所述支撑层内填充有相变介质，该方案提高了电池护板保温的效果，而且优化了电池护板的散热，提升了新能源汽车环境的适应性能力。
4.但在上述公开的技术方案中，均不能在电池热失控发生后，避免电芯防爆阀喷出的高温喷发物对周围正常电芯和电池包外物体进行的热传递。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于提供一种电池包、汽车及降低电池包热失控风险的控制方法，以解决在电池热失控发生后，电芯防爆阀喷出的高温喷发物对周围正常电芯的危害，以及进行热传递的问题，还可以降低高温喷发物对电池包外物体进行的热传递，提高电池包内和电池包外的安全性。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种电池包，包括电池包下箱体、设置于所述电池包下箱体中的电池模组和盖在电池包下箱体上的电池包上盖，所述电池包上盖从内到外包括依次连接的集流板、隔热板和导流板，所述集流板对应电池模组上的电芯防爆阀设置有集流通道，所述导流板上设有
容纳高温喷发物的腔体；所述集流通道中设有电磁单向阀，所述电磁单向阀为常闭状态，仅当电芯热失控时开启，允许热失控电芯的高温喷发物经由集流通道中的电磁单向阀并穿过所述隔热板排入到所述腔体中。
7.优选的，所述集流板上形成有多个所述的集流通道，对应连通多个所述的电芯防爆阀；所述隔热板上对应各个所述的集流通道设有通孔，将所述集流通道与所述腔体连通，使得每个所述的电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能单独通过所述集流通道、所述通孔排入所述腔体中。
8.优选的，所述导流板具有排气通道，以使所述腔体中的气体通过所述排气通道排出，靠近所述排气通道安装有上盖水冷板。
9.优选的，所述导流板的排气通道在所述腔体的两侧各设一条。
10.优选的，所述排气通道具有弯折成的多个通道段，相邻通道段之间形成有安装槽，所述安装槽中安装所述的上盖水冷板，用于对排气通道中的高温气体进行冷却。
11.优选的，所述集流板、隔热板和导流板之间为可拆卸式连接。
12.优选的，所述电池模组的底部设有电池水冷板，所述上盖水冷板的进口和电池水冷板的进口分别与三通阀的两个出口相连通，所述上盖水冷板的出口和电池水冷板的出口与泵的进口相连通，所述泵与所述三通阀的相连通，当电芯热失控时，电池管理系统控制三通阀和泵开启，使得上盖水冷板和电池水冷板中的冷却水形成循环流动。
13.优选的，所述排气通道向出气口方向依次包括第一通道段、第二通道段和第三通道段，所述第一通道段的宽度为l1，所述第二通道段的宽度为l2，所述第三通道段的宽度为l3，则l3》l2》l1。
14.本发明还提供了一种汽车，包括本发明所述的电池包。
15.本发明还提供了一种降低电池包热失控风险的控制方法，电池包为本发明所述的电池包，控制方法包括：电池管理系统通过电池包内电芯上的温度传感器实时采集每个电芯的温度，当其中一个电芯温度达到第一设定值或者温升速率达到第二设定值时，判定该电芯热失控，则电池管理系统控制该热失控电芯所对应的电磁单向阀开启，使电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能从集流板的集流通道中的电池单向阀穿过隔热板排入导流板的腔体中，并使喷发物产生的高温气体经排气通道排出，同时控制泵和三通阀开启，使上盖水冷板中的冷却水流入电池水冷板的冷却回路中，形成循环流动。
16.优选的，所述集流板、隔热板和导流板之间通过螺栓或铆钉固定。
17.优选的，所述隔热板采用气凝胶材料和/或陶瓷纤维材料制成。
18.其中，气凝胶是一种具有三维网络骨架结构和纳米级孔洞的无机固体材料，具有极高的孔隙率和比表面积、极低的密度和固含量、化学惰性、不燃性，表现出优异的轻质、绝热、防火、防爆、减震吸能等特性，可以有效降低机械冲击的动能，吸收机械冲击产生的冲击力和震动波（震动波在气凝胶的纳米级孔洞内的传播速度很慢，声波在气凝胶内的传播速度约为110m/s），降低电池包的重量（气凝胶的密度为100kg/m3），阻隔电池热失控产生的热量（气凝胶的导热系数为0.013w/m
·
k）。
19.本发明中采用的气凝胶材料包括气凝胶、纤维增强气凝胶或胶粘剂增强气凝胶，陶瓷纤维材料为非氧化物陶瓷纤维材料或氧化物陶瓷纤维材料。其中，气凝胶为sio2气凝胶、tio2气凝胶、fe3o4气凝胶中的一种或多种形成的混合物；或为玻璃纤维增强sio2气凝胶、玄武岩纤维增强sio2气凝胶、芳纶纤维增强sio2气凝胶中的一种或多种形成的混合物。非氧化物陶瓷纤维材料包括碳化硅纤维或碳纤维，氧化物（含复合氧化物）陶瓷纤维材料包括硅酸铝纤维、氧化铝纤维。胶粘剂为有机胶粘剂或无机胶粘剂。有机胶粘剂包括松香树脂、醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂中的一种或多种。无机胶粘剂为水泥、石膏、石灰石、水玻璃或氧化铜-磷酸胶。
20.本发明的有益效果：1）本发明的电池包，首先，通过将电池包上盖从内到外设成依次相连的集流板、隔热板和导流板，并在集流板对应电池模组上的电芯防爆阀设置集流通道，当电芯热失控时，电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能够通过集流板的集流通道中的电磁单向阀并穿过隔热板排入到导流板内，从而保证了热失控电芯的高温喷发物的顺利排出，避免了高温喷发物对周围正常电芯的危害，且高温喷发物可存储在导流板的腔体中，进一步避免了高温喷发物对电池包外周围零部件的危害，同时，在集流板和导流板之间设置隔热板，使得热失控的高温喷发物与电芯之间形成空间上的隔离，有效阻止了热失控电芯的高温喷发物对正常电芯的热量传递，提高了电池包内和电池包外的安全性；其次，通过在集流板上设置多个集流通道，以对应连通多个电芯防爆阀，并在隔热板上设置多个于集流通道对应的通孔，当某个或几个电芯热失控时，使该电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能单独通过集流板上的集流通道、通孔排入到腔体中，从而保证了每个热失控电芯的高温喷发物能单独顺利排出，避免了高温喷发物对周围正常电芯的危害，且高温喷发物可存储在腔体中，进一步避免了高温喷发物对电池包外周围零部件的危害；其三，通过设置与腔体相连通的排气通道，并将排气通道弯折成多个通道段，从而延长了排气通道，进一步避免了电芯热失控时，排入到腔体中的喷发物通过排气通道排出，对周围零部件产生危害；同时还延长了高温气体与上盖水冷板进行冷热交换的时间，避免了从排气通道排出的气体温度过高，对周围零部件产生危害。
21.2）本发明的降低电池包热失控风险的控制方法，通过电池管理系统对电池包内电芯上的温度传感器实时采集每个电芯的温度，并在电池管理系统中设置电芯温度达到第一设定值或者温升速率达到第二设定值，满足其一即判定电芯热失控，此时，电池管理系统会控制该热失控电芯所对应的电磁单向阀开启，使电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能及时从集流板的集流通道排入导流板内，并使喷发物产生的高温气体经排气通道排出，同时控制泵和三通阀开启，使上盖水冷板中的冷却水流入电池水冷板的冷却回路中，形成循环流动。从而均可提前预防电芯实际的热失控，有效保证了电池包内电芯和电池包外周围零部件的安全，在汽车动力电池技术领域，具有推广应用价值。
附图说明
22.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的分解图；图3为电池包上盖的结构示意图；
图4为图3的爆炸图；图5为集流板的结构示意图；图6为图5中沿a-a处的剖视图；图7为隔热板的结构示意图；图8为导流板的结构示意图；图9为图8中沿b-b处的剖视图；图10为上盖水冷板的结构示意图；图11为上盖水冷板、电池包水冷板、三通阀和泵连接的结构示意图。
23.其中，1-电池包下箱体；2-电池模组；3-电池包上盖，31-集流板，311-集流通道，32-隔热板，321-通孔，33-导流板，331-腔体，332-排气通道，3321-第一通道段，3322-第二通道段，3323-第三通道段，333-安装槽，34-上盖水冷板，341-进口，342-出口；4-电芯防爆阀；5-电磁单向阀；6-电池水冷板；7-三通阀；8-泵。
具体实施方式
24.以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
25.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
26.如图1至图11所示，一种电池包，包括电池包下箱体1、设置于所述电池包下箱体1中的电池模组2和盖在电池包下箱体1上的电池包上盖3，所述电池包上盖3从内到外包括依次连接的集流板31、隔热板32和导流板33，集流板31对应电池模组2上的电芯防爆阀4设置有集流通道311，导流板33上设有容纳高温喷发物的腔体331；集流通道311中设有电磁单向阀5，电磁单向阀5为常闭状态，仅当电芯热失控时开启，允许热失控电芯的高温喷发物经由集流通道311中的电磁单向阀5并穿过隔热板32排入到腔体331中。
27.通过将电池包上盖从内到外设成依次相连的集流板、隔热板和导流板，并在集流板对应电池模组上的电芯防爆阀设置集流通道，当电芯热失控时，电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能够通过集流板的集流通道并穿过隔热板排入到导流板内，从而保证了热失控电芯的高温喷发物的顺利排出，避免了高温喷发物对周围正常电芯的危害，且高温喷发物可存储在导流板中，进一步避免了高温喷发物对电池包外周围零部件的危害，同时，在集流板和导流板之间设置隔热板，使得热失控的高温喷发物与电芯之间形成空间上的隔离，有效阻止了热失控电芯的高温喷发物对正常电芯的热量传递，提高了电池包内和电池包外的安全性。
28.集流板31上形成有多个所述的集流通道311，对应连通多个所述的电芯防爆阀4；
隔热板32上对应各个所述的集流通道311设有通孔321，将所述集流通道311与所述导流板33上设置的容纳高温喷发物的腔体331连通，使得每个所述的电芯防爆阀4喷出的热失控喷发物能单独通过所述集流通道311、所述通孔321排入所述腔体331中。
29.通过在集流板上设置多个集流通道，以对应连通多个电芯防爆阀，并在隔热板上设置多个于集流通道对应的通孔，当某个或几个电芯热失控时，使该电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能单独通过集流板上的集流通道、通孔排入到腔体中，从而保证了每个热失控电芯的高温喷发物能单独顺利排出，避免了高温喷发物对周围正常电芯的危害，且高温喷发物可存储在腔体中，进一步避免了高温喷发物对电池包外周围零部件的危害。
30.导流板33具有排气通道332，以使所述腔体331中的气体通过所述排气通道332排出，靠近所述排气通道332安装有上盖水冷板34。
31.通过设置与腔体相连通的排气通道，使得高温喷发物产生的高温气体可通过排气通道排出车外，从而进一步有效缓解了高温喷发物的热量传递给电池包周围的零部件。
32.导流板33的排气通道332在腔体331的两侧各设一条排气通道332。目的是为了电芯热失控时，排入到腔体中的高温喷发物产生的高温气体能快速有效的排出。
33.排气通道332具有弯折成的多个通道段，相邻通道段之间形成有安装槽333，所述安装槽333中安装所述的上盖水冷板34，用于对排气通道332中的高温气体进行冷却。
34.通过将排气通道弯折成多个通道段，从而延长了排气通道，进一步避免了电芯热失控时，排入到腔体中的喷发物通过排气通道排出，对周围零部件产生危害；同时还延长了高温气体与上盖水冷板进行冷热交换的时间，避免了从排气通道排出的气体温度过高，对周围零部件产生危害。
35.本实施例中，相邻通道段中的气体流向相反。集流板的厚度为0.8～1.5mm，隔热板的厚度为2～3mm，导流板的壁厚为1～2mm，上盖水冷板的壁厚为0.5～0.8mm，上盖水冷板的宽度l为2～4mm。
36.集流板31、隔热板32和导流板33之间为可拆卸式连接。其中、集流板31、隔热板32和导流板33之间通过螺栓或铆钉固定。
37.因电芯热失控的高温喷发物会排入并储存在导流板的腔体中，采用可拆卸式连接将集流板、隔热板和导流板进行装配固定，方便了导流板的拆装更换，且可单独更换导流板，有效降低了生产成本，提高了零部件的利用率。
38.电池模组2的底部设有电池水冷板6，所述上盖水冷板34的进口341和电池水冷板6的进口分别与三通阀7的两个出口相连通，所述上盖水冷板34的出口342和电池水冷板6的出口与泵8的进口相连通，所述泵8与所述三通阀7的相连通，当电芯热失控时，电池管理系统控制三通阀7和泵8开启，使得上盖水冷板34和电池水冷板6中的冷却水形成循环流动。
39.本实施例中，上盖水冷板的进出口、电池水冷板的进出口、三通阀和泵之间通过管道连通。
40.排气通道332向出气口方向依次包括第一通道段3321、第二通道段3322和第三通道段3323，所述第一通道段3321的宽度为l1，所述第二通道段3322的宽度为l2，所述第三通道段3323的宽度为l3，则l3》l2》l1。
41.本实施例中，第一通道段605与第二通道段606之间、第二通道段606与第三通道段607之间为弯曲过渡；所述第一通道段605与第二通道段606中的气体流动方向相反，所述第
一通道段605与第三通道段607中气体流动的方向相同；2l2≥l1≥1.5l2，2l3≥l2≥1.5l3。
42.为了保证导流板的强度和结构的可靠性，经过验证，当第一通道段的宽度为l1，第二通道段的宽度为l2，第三通道段的宽度为l3，则需满足l3》l2》l1。
43.隔热板32采用气凝胶材料和/或陶瓷纤维材料制成。
44.本实施例中的隔热板为通过气凝胶材料和陶瓷纤维材料中的一种材料形成的单层结构或者两种材料组合形成的多层复合结构，或为利用胶粘剂将气凝胶板材或气凝胶颗粒或气凝胶粉体粘结在一起得到的复合材料。其中，胶粘剂为金属高温粘合剂，可耐温度为1300℃以上。
45.本实施例中还提供了一种汽车，包括本实施例中的电池包。
46.本实施例中还提供了一种降低电池包热失控风险的控制方法，电池包本实施例中的电池包，控制方法包括：电池管理系统通过电池包内电芯上的温度传感器实时采集每个电芯的温度，当其中一个电芯温度达到第一设定值或者温升速率达到第二设定值时，判定该电芯热失控，则电池管理系统控制该热失控电芯所对应的电磁单向阀开启，使电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能从集流板的集流通道中的电池单向阀穿过隔热板排入导流板的腔体中，并使喷发物产生的高温气体经排气通道排出，同时控制泵和三通阀开启，使上盖水冷板中的冷却水流入电池水冷板的冷却回路中，形成循环流动。
47.本实施例中，第一设定值为电芯温度t≥80℃，第二设定值为温升速率dt/dt≥1℃/s。两个设定值满足其一，电池管理系统即会控制对应的电磁单向阀，以及泵和三通阀开启，实现了对电池包电芯的双重保护，完全有效避免了偶有其中一个监测失效的情况，大大提高了电池包的安全性能。
48.其中，电芯热失控会发生高温喷发物的温度在180℃左右，在电池管理系统中将判定电芯热失控的条件设为电芯温度t≥80℃或者温升速率dt/dt≥1℃/s，并使电池管理系统控制该热失控电芯所对应的电磁单向阀开启，起到了提前预防作用，完全有效保证了电芯热失控产生的高温喷发物顺利排入导流板中，不对其他电芯或零部件产生不利影响，同时控制泵和三通阀开启，保证了电芯在实际热失控前，电池水冷板和上盖水冷板中的冷却水就形成循环流动，实现了对电芯的循环冷却，也可达到提前预防电芯热失控的效果，完全有效保证了电池包内电芯和电池包外周围零部件的安全。
49.本发明的电池包，首先，通过将电池包上盖从内到外设成依次相连的集流板、隔热板和导流板，并在集流板对应电池模组上的电芯防爆阀设置集流通道，当电芯热失控时，电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能够通过集流板的集流通道中的电磁单向阀并穿过隔热板排入到导流板内，从而保证了热失控电芯的高温喷发物的顺利排出，避免了高温喷发物对周围正常电芯的危害，且高温喷发物可存储在导流板的腔体中，进一步避免了高温喷发物对电池包外周围零部件的危害，同时，在集流板和导流板之间设置隔热板，使得热失控的高温喷发物与电芯之间形成空间上的隔离，有效阻止了热失控电芯的高温喷发物对正常电芯的热量传递，提高了电池包内和电池包外的安全性；其次，通过在集流板上设置多个集流通道，以对应连通多个电芯防爆阀，并在隔热板上设置多个于集流通道对应的通孔，当某个或几个电芯热失控时，使该电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能单独通过集流板上的集流通道、通孔排入到腔体中，从而保证了每个热失控电芯的高温喷发物能单独顺利排出，避免了
高温喷发物对周围正常电芯的危害，且高温喷发物可存储在腔体中，进一步避免了高温喷发物对电池包外周围零部件的危害；其三，通过设置与腔体相连通的排气通道，并将排气通道弯折成多个通道段，从而延长了排气通道，进一步避免了电芯热失控时，排入到腔体中的喷发物通过排气通道排出，对周围零部件产生危害；同时还延长了高温气体与上盖水冷板进行冷热交换的时间，避免了从排气通道排出的气体温度过高，对周围零部件产生危害。
50.本发明的降低电池包热失控风险的控制方法，通过电池管理系统对电池包内电芯上的温度传感器实时采集每个电芯的温度，并在电池管理系统中设置电芯温度达到第一设定值或者温升速率达到第二设定值，满足其一即判定电芯热失控，此时，电池管理系统会控制该热失控电芯所对应的电磁单向阀开启，使电芯防爆阀喷出的热失控喷发物能及时从集流板的集流通道排入导流板内，并使喷发物产生的高温气体经排气通道排出，同时控制泵和三通阀开启，使上盖水冷板中的冷却水流入电池水冷板的冷却回路中，形成循环流动。从而均可提前预防电芯实际的热失控，有效保证了电池包内电芯和电池包外周围零部件的安全，在汽车动力电池技术领域，具有推广应用价值。
51.以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。