CN112402840A - 电池包的灭火控制方法 - Google Patents

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郭盛昌
魏立群
肖人漳
何建
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Abstract

本公开属于电池包技术领域，具体涉及一种电池包的灭火控制方法，该电池包包括：电池模组、BMS控制***、冷却***以及喷淋***；所述冷却***具有供冷却液循环流动的冷却回路；所述喷淋***与所述冷却回路连接；该控制方法包括：所述BMS控制***检测到热失控信号时，在所述喷淋***下游的所述冷却回路上阻止冷却液循环流动。采用本技术方案，在发生热失控时，通过在喷淋管下游的冷却回路上阻止冷却液循环。在喷淋过程中，冷却液不会在冷却回路上分流，保证喷淋效果。

Description

电池包的灭火控制方法
技术领域
本公开涉及电池包技术领域，具体涉及一种电池包的灭火控制方法。
背景技术
目前电动车安全性事故频繁发生，其中，引起电动车安全事故的其中一大因素是电池包的自燃。因此，目前的电池包通常会增加喷淋***，当电池模组发生热失控时，该喷淋***会朝电池模组喷淋阻燃物对电池模组喷淋灭火。
由于传统的喷淋***需要设置独立的灭火剂用的存储罐，而存储罐需要占用较大的安装空间，将消防喷淋***移植到不同车型上时，有较大的局限性。
为解决上述问题，现有技术利用电池包中的冷却液作喷淋液，省去了储存罐安装，以满足安装需求。但是，利用冷却液喷淋电池模组时，冷却液会出现分流，导致喷淋效果差。因此，目前急需研发一种灭火控制方法，以改善喷淋***的喷淋效果。
发明内容
本公开提供了一种电池包的灭火控制方法，在发生热失控时，在喷淋管下游的冷却回路上阻止冷却液循环，在喷淋过程中，冷却液不会在冷却回路上分流，保证喷淋效果。
本公开的方案如下：
电池包的灭火控制方法，该电池包包括：电池模组、BMS控制***、冷却***以及喷淋***；所述冷却***具有供冷却液循环流动的冷却回路；所述喷淋***与所述冷却回路连接；
该控制方法包括：
所述BMS控制***检测到热失控信号时，在所述喷淋***下游的所述冷却回路上阻止冷却液循环流动。
进一步，所述喷淋***下游的所述冷却回路上设有开关阀；所述BMS控制***检测到热失控信号时，控制所述开关阀关闭，以阻止冷却液循环流动。
进一步，所述喷淋***包括用于喷淋冷却液的喷淋管；所述喷淋管被热失控产生的火焰烧穿，形成喷淋开口。
进一步，还包括在BMS控制***中预设标定，根据该标定调整所述喷淋***的喷淋量。
一些实施例中，所述标定为冷却液流速阈值；所述冷却***包括设于所述冷却回路上的水泵和流速计；所述水泵和流速计均设于所述喷淋***的上游，且与所述BMS控制***电连接；
当冷却液的流速大于所述阈值时，BMS控制***降低所述水泵的功率；
当冷却液的流速小于所述阈值时，BMS控制***增加所述水泵的功率。
一些实施例中，所述冷却***包括设于所述冷却回路上的水泵；所述标定为热失控的扩散时间；
当BMS控制***检测到热失控信号时，所述BMS控制***发送指令提高所述水泵的功率，所述水泵按照标定的时长运行，进行一次喷淋灭火操作，所述喷淋灭火操作能够重复进行，直至热失控现象消失；
当BMS控制***未再次检测到热失控信号时，所述BMS控制***发送指令使所述水泵停止运行。
进一步，在BMS控制***中预设所述热失控的扩散时间的方法，包括收集所述电池包热失控产生的电压差值、烟雾浓度差值、压力差值和温度差值中的至少一种信号差值，以及信号差值对应的持续时间值，并根据所述信号差值和所述时间值获取所述扩散时间。
进一步，所述BMS控制***通过烟雾传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器、压力传感器中的至少一种传感器，检测所述电池包的热失控信号。
本方案与现有技术相比，BMS控制***能够通过开关阀阻止冷却液在冷却回路中循环，使冷却液滞留在喷淋***和冷却***中。水箱中的冷却液能够全部流向喷淋开口处，避免在喷淋过程中出现分流，保证喷淋效果。并且，冷却回路和喷淋***只能够通过喷淋开口处泄压，保证喷淋的冷却液具有较大压强，灭火效果更佳。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图；
图2为实施例一的冷却***和喷淋***的结构示意图；
图3为第一集液槽和第二集液槽的结构示意图；
图4为实施例二的结构示意图；
图5为实施例二的冷却***和喷淋***的结构示意图；
图6为实施例三的冷却***和喷淋***的结构示意图。
图中，电池模块1、上层电池模组2、下层电池模组3、箱体4、水箱5、水泵6、冷却管7、第一集流管8、第二集流管9、散热管10、喷淋管11、第三集流管12、开关阀13、供液管14、回流管15、流速计16、液冷板17、第四集流管18、喷淋开关19、第一集液槽20、隔板201、侧围202、第二集液槽21、挡板211。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
实施例一
现有电池包中的冷却液在冷却回路中循环，在喷淋灭火过程中，部分冷却液会分流至冷却回路，并回流到水箱5中，无法有效应对电池模组的热失控现象。并且，在喷淋过程中，冷却液的流速会影响喷淋效果。冷却液流速较小时，会导致喷淋强度不足，无法有效灭火；冷却液流速较大时，冷却液流失过快，无法持久灭火。因此，需要针对上述问题提供一种新的电池包喷淋控制方法。
如图1所示，一种电池包，包括BMS控制***、上层电池模组2、下层电池模组3、冷却***和喷淋***。上层电池模组2和下层电池模组3均包括多个电池模块1。
如图2所示，冷却***包括供冷却液循环流动的冷却回路、储存冷却液的水箱5和为冷却液提供动力的动力装置；动力装置优选用水泵6。
冷却回路包括贴合在箱体4底部的散热管10，以及设于上层电池模组2和下层电池模组3之间的冷却管7。
由于下层电池模组3直接与箱体4发生热交换，散热管10通过冷却箱体4间接冷却下层电池模组3。散热管10通过供液管14连接至水箱5，水泵6安装在供液管14上。
冷却回路还包括第一集流管8、第二集流管9；第一集流管8和第二集流管9之间通过多根并列的冷却管7连接。每根冷却管7的顶部对上层电池模组2的每行/列电池模块1进行散热冷却；每根冷却管7的底部对应下层电池模组3的每行/列电池模块1的防爆阀，冷却管7至少正对防爆阀的部分受热后容易形成开口。多根冷却管7的一端连接至第一集流管8，第一集流管8将冷却液分流至多根冷却管7中；多根冷却管7的另一端连接至第二集流管9，第二集流管9将冷却液汇流。第一集流管8与散热管10连接，供冷却液流入；第二集流管9通过回流管15使冷却液回流至水箱5。在回水管上设有开关阀13与BMS控制***电连接。本实施例中，受热形成开口是指冷却管7在热失控环境下容易被从防爆阀喷出的火焰烧穿，在冷却管7上形成喷淋开口；本实施例中的开关阀13为电磁阀。
喷淋***包括用于喷淋电池模组的多根喷淋管11以及用于连接多根喷淋管11的集流管。在本实施例中，上层电池模组2上方设有多根并列的喷淋管11，每根喷淋管11相对于上层电池模组2的每行/列电池模块1的防爆阀设置，喷淋管11至少正对防爆阀的部分受热后容易形成开口。多根喷淋管11的一端并列连接在第三集流管12上；喷淋管11的另一端堵封。第三集流管12与第一集流管8连接，供冷却液流入喷淋管11。
在本实施例中，由于冷却管7位于下层模组的上方，且冷却管7受热后能够形成喷淋开口，本实施例中的冷却管7兼作喷淋管11，对下层电池模组3喷淋灭火。
当电池包正常运行时，开关阀13常开，BMS控制***根据电池模组的温度，通过调节水泵6的功率控制冷却液的流速，为冷却***供给冷却液。水箱5中的冷却液经供液管14、散热管10进入第一集流管8；第一集流管8中的一部分冷却液依次经冷却管7、第二集流管9和回流管15流回水箱5；另一部分冷却液经第三集流管12流入喷淋管11，并滞留在喷淋管11中。流经散热管10的冷却液通过对箱体4降温，间接冷却下层电池模组3；流经冷却管7的冷却液直接冷却上层电池模组2。
当BMS控制***检测到热失控信号时，BMS控制***关闭回流管15处的开关阀13，阻止冷却液循环流动。下层电池组产生的火焰经防爆阀喷出，灼烧冷却管7，使冷却管7上形成喷淋开口，冷却液从喷淋开口处对下层电池模组3喷淋灭火。上层电池模组2产生的火焰灼烧喷淋管11，使喷淋管11上形成喷淋开口，喷淋管11中的冷却液对上层电池模组2喷淋灭火。
在本实施例中，BMS控制***能够通过开关阀13阻止冷却液在冷却回路中循环，冷却液滞留在喷淋管11和冷却管7中，火焰灼烧喷淋管11和/或冷却管7时，不会因冷却液流动导致热量散失，保证喷淋管11和/或冷却管7容易形成开口。水箱5中的冷却液能够全部流向喷淋开口处，避免在喷淋过程中出现分流，保证喷淋效果。并且，冷却回路和喷淋***只能够通过喷淋开口处泄压，保证喷淋的冷却液具有较大压强，灭火效果更佳。
由于BMS控制***通过控制水泵6的功率来调节冷却液的流速，当电池包从正常工作状态变为热失控状态时，冷却液的流速为冷却电池模组时的流速。在喷淋过程中，若冷却液的流速过慢，会导致喷淋的冷却液无法抑制热失控现象，火焰无法熄灭；若冷却液的流速过快，会导致喷淋的冷却液严重浪费，无法持续灭火。
申请人对电池包进行大量喷淋灭火试验，得到能够有效灭火的喷淋数据，将喷淋数据换算成冷却液流速的阈值，并将该阈值预设入BMS控制***中，BMS控制***根据阈值调整冷却液的流速，保证喷淋效果。
在本实施例中，冷却回路上设有流速计16，流速计16与BMS控制***电连接，用于监测冷却液的流速。
开关阀13关闭后，BMS控制***通过流速计16检测冷却液的流速，当冷却液流速大于BMS控制***中预阈值时，BMS控制***发送指令降低水泵6的功率，以降低冷却液的供给速度。当冷却液的流速小于BMS控制***中预设的标定时，BMS控制***发送指令提高水泵6的功率，提高冷却液的供给速度，使冷却液的流速趋近BMS控制***中的预设值，保证喷淋的冷却液能够有效灭火。
在本实施例中，BMS控制***通过烟雾传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器、压力传感器中的至少一种传感器，用于检测电池包的热失控信号。
为保证开关阀13关闭冷却回路后，冷却液仍能够被泵送至喷淋管11和冷却管7，以及流速计16能够检测冷却液的流速，水泵6和流速计16均需要设置在喷淋管11和冷却管7的上游。在本实施例中，水泵6和流速计16均设置在供液管14上，保证水箱5能够持续为喷淋管11供给冷却液，以及BMS控制***能够检测冷却液的流速。
如图3所示，由于喷淋到电池模组上的冷却液会快速流失，冷却液的利用率较低，在本实施例中，上层模组的下方设有第一集液槽20，下层模组的下方形成第二集液槽21。第一集液槽20用于收集喷淋管11喷淋的冷却液，使上层模组的下部浸泡在收集的冷却液中，有助于上层电池模组2降温。第二集液槽21用于收集冷却管7喷淋的冷却液，使下层模组的下部浸泡在收集的冷却液中，有助于下层电池模组3降温。
在本实施例中，第一集液槽20包括设于冷却管7下方的隔板201和设于隔板201边缘的侧围202；隔板201相对于冷却管7的位置开设通孔，用于避让冷却管7，通孔利用易熔材质堵封。第一集液槽20通过支架抵靠在箱体4底部。在本实施例中，优选用铝箔胶带堵封通孔，方便火焰烧穿通孔上方的冷却管7。第二集液槽21由箱体4底部和设置在箱体4底部的挡板211构成，箱体4的部分底面构成第二集液槽21的底面，箱体4的部分侧壁和挡板211围成第二集液槽21的侧壁，结构简单。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于，如图4所示，本实施例中的电池包仅包括一层电池模组。本实施例中的电池包，包括BMS控制***、电池模组、冷却***和喷淋***。
电池模组包括多个电池模块1。冷却******包括供冷却液循环流动的冷却回路、储存冷却液的水箱5和为冷却液提供动力的动力装置；本实施例中的动力装置优选用水泵6；
在本实施例中，冷却回路包括设于电池模组下方的液冷板17，液冷板17分别通过供液管14和回流管15连接至水箱5。
如图5所示，本实施例中的喷淋***包括多根并列的喷淋管11和连接喷淋管11的第四集流管18。每根喷淋管11相对于电池模组的每行/列电池模块1的防爆阀设置，喷淋管11至少正对防爆阀的部分受热后容易形成开口。多根喷淋管11的一端连接在第四集流管18上，供冷却液流入；多根喷淋管11的另一端堵封。第四集流管18连接至液冷板17的上游。
在本实施例中，水泵6安装在供液管14上，回流管15上安装开关阀13，开关阀13与BMS控制***电连接。BMS控制***通过控制开关阀13防止冷却液回流至水箱5，阻止冷却液循环流动。
在本实施例中，当电池包正常运行时，开关阀13常开，BMS控制***根据电芯的温度，控制水泵6的功率，为冷却回路泵送不同流速的冷却液。满足电池模组的不同降温需求。水箱5中的冷却液一部分流经液冷板17后回流至水箱5中，另一部分滞留在喷淋管11中。
当BMS控制***检测到热失控信号时，BMS控制***关闭回流管15处的开关阀13，阻止冷却液循环流动，使冷却液滞留于冷却回路中。热失控产生的火焰经防爆阀向上方喷射，将喷淋管11烧穿，使喷淋管11上形成喷淋开口，冷却液通过喷淋开口对电池模组喷淋灭火。
关闭开关阀13后，冷却液停止流动，火焰灼烧喷淋管11时，不会因冷却液流动导致热量散失，保证喷淋管11容易形成开口。同时，水箱5中的冷却液能够全部流向喷淋开口处，避免在喷淋过程中出现分流，保证喷淋效果。并且，整个冷却回路和喷淋***只能够通过喷淋开口处泄压，保证喷淋的冷却液具有较大压强，灭火效果更佳。
由于BMS控制***通过控制水泵6的功率来调节冷却液的流速，当电池包从正常状态转换到热失控状态时，冷却液的流速为冷却电池模组时的流速。在喷淋过程中，冷却液流速过慢，会导致冷却液无法抑制热失控现象，火焰无法熄灭；冷却液的流速过快，会导致冷却液严重浪费，无法持续灭火。因此，为了实现对冷却液的精准控制，保证灭火效果，需要控制冷却液的流速调节喷淋速度。在本实施例中，通过增设流速计16，使流速计16与BMS控制***电连接。
开关阀13关闭后，BMS控制***通过流速计16检测冷却液的流速，当冷却液流速大于BMS控制***中的阈值时，BMS控制***发送指令降低水泵6的功率，以降低冷却液的供给速度。当冷却液的流速小于BMS控制***中的阈值时，BMS控制***发送指令提高水泵6的功率，提高冷却液的供给速度，从而实现精准控制流速。
在本实施例中，BMS控制***通过烟雾传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器、压力传感器中的至少一种传感器，检测电池包的热失控信号。
为保证开关阀13阻断冷却液循环后，冷却液仍能够被泵送至喷淋管11，以及流速计16能够检测冷却液的流速。水泵6和流速计16均需要设置在喷淋管11的上游。在本实施例中，水泵6和流速计16均设置在供液管14上，保证水箱5能够持续为喷淋管11供给冷却液，以及BMS控制***能够检测冷却液的流速。
本实施例也具有集液槽，由于本实施例中只有一层电池模组，容纳电池模组的箱体4即可用作集液槽，用于收集喷淋管11喷淋的冷却液，使电池模组的下部浸泡在收集的冷却液中，对电池模组降温，提高冷却液的利用率。
如图6所示，可选择的设置在喷淋管11上设有喷淋开关19，喷淋开关19为电磁阀，BMS控制***与喷淋开关19电连接。BMS控制***检测到热失控信号后，通过开启喷淋开关19，使喷淋管11形成喷淋开口。冷却液通过喷淋开口对电池模组喷淋灭火。
实施例三
与实施例一和实施例二的不同之处在于，本实施例中省去了供液管上的流速计，以降低喷淋***的成本。
在本实施例中，发明人在单个电池模块上设置喷淋***，并采用加热或针刺、过充等方式使单颗电芯发生热失控，并记录电池包内出现的电压差值、烟雾浓度差值、压力差值和温度差值中的至少一种信号差值，以及每次信号差值对应的持续时间值，得到热失控的扩散速度和对应的扩散时间。
在本实施例中，将每次扩散过程对应的扩散时间作为标定，预设入BMS控制***。当BMS控制***检测到热失控信号时，BMS控制***发送指令提高水泵6的功率，水泵6按照标定的时长运行，对电池包进行一次喷淋灭火操作。
当前一次喷淋灭火操作无法抑制热失控现象时，BMS控制***会持续检测到热失控信号，BMS控制***发送指令再次提高水泵6的功率，重复喷淋灭火操作，直至热失控现象消失。
当BMS控制***未再次检测到热失控信号时，BMS控制***发送指令使水泵6停止运行。
在本实施例中，BMS控制***通过水泵6控制每次喷淋的时间并持续增加冷却液的流速，直至喷淋的冷却液完全抑制电池包的热失控现象，喷淋效果好。
在本实施例中，BMS控制***通过烟雾传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器、压力传感器中的至少一种传感器，用于检测电池包的热失控产生的信号差值。
本公开并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本公开并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (8)

1.电池包的灭火控制方法，该电池包包括：电池模组、BMS控制***、冷却***以及喷淋***；所述冷却***具有供冷却液循环流动的冷却回路；所述喷淋***与所述冷却回路连接；
其特征在于，该控制方法包括：
所述BMS控制***检测到热失控信号时，在所述喷淋***下游的所述冷却回路上阻止冷却液循环流动。
2.根据权利要求1所述的电池包的灭火控制方法，其特征在于：所述喷淋***下游的所述冷却回路上设有开关阀；所述BMS控制***检测到热失控信号时，控制所述开关阀关闭，以阻止冷却液循环流动。
3.根据权利要求2所述的电池包的灭火控制方法，其特征在于：所述喷淋***包括用于喷淋冷却液的喷淋管；所述喷淋管被热失控产生的火焰烧穿，形成喷淋开口。
4.根据权利要求3所述的电池包的灭火控制方法，其特征在于：还包括在BMS控制***中预设标定，根据该标定调整所述喷淋***的喷淋量。
5.根据权利要求4所述的电池包的灭火控制方法，其特征在于：所述标定为冷却液流速阈值；所述冷却***包括设于所述冷却回路上的水泵和流速计；所述水泵和流速计均设于所述喷淋***的上游，且与所述BMS控制***电连接；
当冷却液的流速大于所述阈值时，BMS控制***降低所述水泵的功率；
当冷却液的流速小于所述阈值时，BMS控制***增加所述水泵的功率。
6.根据权利要求4所述的电池包的灭火控制方法，其特征在于：所述冷却***包括设于所述冷却回路上的水泵；所述标定为热失控的扩散时间；
当BMS控制***检测到热失控信号时，所述BMS控制***发送指令提高所述水泵的功率，所述水泵按照标定的时长运行，进行一次喷淋灭火操作，所述喷淋灭火操作能够重复进行，直至热失控现象消失；
当BMS控制***未再次检测到热失控信号时，所述BMS控制***发送指令使所述水泵停止运行。
7.根据权利要求6所述的电池包的灭火控制方法，其特征在于：在BMS控制***中预设所述热失控的扩散时间的方法，包括收集所述电池包热失控产生的电压差值、烟雾浓度差值、压力差值和温度差值中的至少一种信号差值，以及信号差值对应的时间值，并根据所述信号差值和所述时间值获取所述扩散时间。
8.根据权利要求5-7任一项所述的电池包的灭火控制方法，其特征在于：所述BMS控制***通过烟雾传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器、压力传感器中的至少一种传感器，检测所述电池包的热失控信号。
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