[發(fā)明專利]一種鋰離子電池電動汽車安全防護方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911109652.8
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110828935B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王青松;劉昱君;付衛(wèi)東;趙星;劉同宇;張江偉;段強領(lǐng);楊光華;孫金華;劉朝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);鄭州宇通客車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/635;H01M10/6567;A62C3/16
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

本發(fā)明是一種鋰離子電池電動汽車的安全防護方法，其主要包括二級響應(yīng)模式。一級響應(yīng)為鋰離子電池異常產(chǎn)熱升溫時的快速降溫，二級響應(yīng)為鋰離子電池?zé)崾Э貢r的高效滅火及降溫。一級和二級響應(yīng)采用相同的硬件設(shè)計，主要包括泵組、噴頭、冷媒、溫度傳感器、CO傳感器和控制單元等。本方法基于鋰離子電池電動汽車的電池包設(shè)計，其可針對鋰離子電池?zé)崾Э氐脑杏桶l(fā)展過程中的不同特征，通過熱失控前的降溫、熱失控時的滅火及滅火后的降溫，多位一體，對電池安全進行多層次、全方位的防護。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及電動汽車安全防護方法，特別是包含一種可對電動汽車轉(zhuǎn)配的鋰離子電池?zé)崾Э貙崿F(xiàn)二級響應(yīng)的安全防護方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著全球氣候變暖，霧霾天氣等環(huán)境問題的出現(xiàn)，各國對新能源行業(yè)的需求量越來越大。而鋰離子電池憑借其能量密度大，自放電率低等優(yōu)良性能，成為新能源行業(yè)的佼佼者。現(xiàn)階段，我國的鋰離子電池及鋰離子電動汽車的年常量均呈現(xiàn)出逐年上升趨勢。但由于鋰離子電池的特殊性質(zhì)，當(dāng)鋰離子電池處于濫用狀態(tài)時，其極易形成積熱條件，促使電池內(nèi)部發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的分解反應(yīng)，在短時間內(nèi)釋放出大量熱量及可燃?xì)怏w，一旦可燃?xì)怏w被引燃，電池溫度呈現(xiàn)出指數(shù)增長，即認(rèn)為電池發(fā)生熱失控。現(xiàn)階段，電動汽車火災(zāi)事故呈現(xiàn)出逐年上升趨勢，因此，電動汽車內(nèi)裝配的鋰離子電池安全防護問題是一個亟待解決的技術(shù)難題。在鋰離子電動汽車上配置高效智能的安全防護策略對電動汽車的安全高效運行具有重要意義。

目前，鋰離子電池電動汽車的安全防護策略大多集中于被動防護方面，而主動防護策略較少。現(xiàn)階段存在的鋰離子電池安全防護策略主要有以下不足：(1)現(xiàn)有鋰離子電池安全防護策略大多在電池?zé)崾Э睾髣幼鳎瑹o法有效預(yù)防或抑制熱失控的發(fā)生。(2)現(xiàn)有的安全防護方法中多以撲滅明火為目標(biāo)，未考慮明火撲滅后電池表面仍然較高溫度的特點。即電池明火熄滅后，同一模組的未熱失控電池間仍存在熱失控傳播的可能性。(3)現(xiàn)有鋰離子電池安全防護策略中滅火系統(tǒng)大多只針對單一的電池模組，電池明火極易擴散至臨近正常工作的模組。

本發(fā)明針對鋰離子電池?zé)崾Э氐奶攸c，提出了一種更為智能化、系統(tǒng)化和高效化的安全防護方法，即本安全防護方法具備兩級響應(yīng)，可實現(xiàn)在電池異常產(chǎn)熱時快速外部降溫干預(yù)；在電池?zé)崾Э貢r快速熄滅明火，以及在明火熄滅后快速降溫的多位一體化安全防護設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種鋰離子電動汽車的安全防護方法，在鋰離子電池?zé)崾Э氐脑杏桶l(fā)展過程中，通過實施熱失控前的降溫、熱失控時的滅火及滅火后的降溫等多種響應(yīng)策略，對電池安全進行多層次、全方位的防護。本發(fā)明解決的問題是：提出一種鋰離子電池電動汽車安全防護方法，在電池?zé)崾Э厍捌诋惓．a(chǎn)熱時提前進行干預(yù)，通過冷媒帶走電池?zé)崃浚A(yù)防電池?zé)崾Э氐漠a(chǎn)生。進一步，當(dāng)電池?zé)崾Э匕l(fā)生時，滅火介質(zhì)通過噴頭釋放到著火點，快速熄滅電池明火。最后，電池明火被熄滅后，再次釋放冷媒，帶走滅火后電池產(chǎn)生的熱量，防止熱失控在同一模組不同電池間乃至不同模組間的傳播。

為了解決上述問題并實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鋰離子電池電動汽車的安全防護方法。本安全防護方法主要包括兩級響應(yīng)機制，分別為一級響應(yīng)：鋰離子電池異常產(chǎn)熱時的快速降溫；二級響應(yīng)：鋰離子電池?zé)崾Э貢r的高效滅火及快速降溫。

一級響應(yīng)為鋰離子電池異常產(chǎn)熱時的快速降溫。對于電池管理系統(tǒng)，其工作范圍的上限為60℃，一旦電池溫度超過電池管理系統(tǒng)的上限，電池管理系統(tǒng)會降低功率或關(guān)閉。因此，一級響應(yīng)主要針對的是異常產(chǎn)熱的電池。一級響應(yīng)功能的實現(xiàn)主要依靠泵、噴頭、冷媒、溫度傳感器、控制單元等硬件裝置。

進一步的，泵的選型應(yīng)根據(jù)冷媒的釋放壓力要求與噴頭霧化要求共同確定。泵出口壓力的計算應(yīng)根據(jù)下式(1)：

P＝H·ρ???(1)

其中，H為水泵的揚程，m；P為出口壓力，Pa；ρ為冷媒的密度，kg/m³。

進一步的，噴頭應(yīng)選用霧化噴頭。