CN115911622B

CN115911622B - 一种电池包、用电装置和电池包的热失控检测与控制方法

Info

Publication number: CN115911622B
Application number: CN202211104992.3A
Authority: CN
Inventors: 邓江南; 程振醒; 戴湘军; 杜俊丰; 金佺良; 於洪将
Original assignee: Jiangsu Zenergy Battery Technologies Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Zenergy Battery Technologies Co Ltd
Priority date: 2022-09-09
Filing date: 2022-09-09
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2042-09-09
Also published as: CN115911622A

Abstract

本发明公开了一种电池包、用电装置和电池包的热失控检测与控制方法，涉及电池技术领域。该电池包包括电池包本体、检测装置、排气装置和控制***；检测装置用于检测电池包本体的工作参数；排气装置设置于电池包本体，包括排气通道和排气组件，排气通道具有位于电池包本体内的进气口和能与外界连通的排气口，排气组件设置于排气口处，用于加速排气通道内的气体排出；控制***与检测装置和排气组件均电连接，被配置为在工作参数偏离预设值时控制排气组件运行。该电池包利用控制***控制排气组件加速排气通道的排气，能实现快速排气泄压，能阻止热失控扩散，降低***和起火几率，提高安全性能。

Description

一种电池包、用电装置和电池包的热失控检测与控制方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池包、用电装置和电池包的热失控检测与控制方法。

背景技术

现有技术中，电池包内的电芯热失控时，容易影响电池包内的其他电芯的热稳定性，甚至容易出现电池包的***和起火现象，安全性能低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能快速排气泄压的电池包、用电装置和电池包的热失控检测与控制方法，其能够阻止热失控扩散，降低***和起火几率，提高电池包工作的安全性能。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种电池包，包括：

电池包本体；

检测装置，设置于电池包本体内，用于检测电池包本体的工作参数；

排气装置，设置于电池包本体，包括排气通道和排气组件，排气通道具有位于电池包本体内的进气口和能与外界连通的排气口，排气组件设置于排气口处，用于加速排气通道内的气体排出；

控制***，与检测装置和排气组件均电连接，被配置为在工作参数偏离预设值时控制排气组件运行。

在可选的实施方式中，排气组件包括第一驱动件和排气风扇，排气风扇包括排气壳和设置于排气壳内的风扇，排气壳具有入风口和出风口，入风口与排气口连通，第一驱动件设置于排气壳，且与风扇传动连接，用于驱动风扇转动；

控制***与第一驱动件电连接，控制***被配置为在工作参数偏离预设值时控制第一驱动件驱动风扇运行。

在可选的实施方式中，排气组件还包括设置于出风口处的防水透气板。

在可选的实施方式中，排气组件还包括第二驱动件，第二驱动件与防水透气板传动连接，用于驱动防水透气板遮挡出风口或敞开出风口；

控制***与第二驱动件电连接，控制***被配置为在工作参数偏离预设值时控制第二驱动件驱动防水透气板运行以敞开出风口。

在可选的实施方式中，排气组件还包括与排气壳连接的收纳壳，收纳壳设置于出风口处，收纳壳具有收纳腔，收纳壳与出风口相对的位置上开设有敞口；

第二驱动件设置于排气壳或收纳壳；防水透气板活动地设置于收纳壳，且具有阻挡位置和避让位置；当防水透气板位于阻挡位置时，防水透气板阻挡于敞口与出风口之间，且防水透气板遮挡出风口；当防水透气板位于避让位置时，防水透气板远离敞口且缩回收纳腔内，出风口与敞口连通形成出风通路。

在可选的实施方式中，电池包本体包括箱体和设置于箱体内的电池模组，电池模组包括壳体和设置于壳体内的电芯，检测装置设置于壳体内：

检测装置包括温度传感器，温度传感器设置于壳体内，用于检测电芯的温度参数，控制***被配置为在温度参数高于第一预设值时控制排气组件运行；

和/或，

检测装置包括气体传感器，气体传感器用于设置于壳体内，用于检测壳体内的挥发气体浓度参数；控制***被配置为在第一类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第二预设值，或者，在第二类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第三预设值，或者，在第三类挥发气体的挥发气体浓度参数小于第四预设值，或者，在第四类挥发气体的挥发气体浓度参数小于第五预设值，或者，在第五类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第六预设值时控制排气组件运行；其中，第一类挥发气体包括CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₂H₆、C₃H₈、C₃H₆、C₃H₄、i-C₄H₁₀、n-C₄H₁₀、I-C₄H₈、N-C₄H₈、C₄H₆、trans-C₄H₈、cis-C₄H₁₀、1,3-C₄H₆、H₂；第二类挥发气体包括CO₂；第三类挥发气体包括O₂；第四类挥发气体包括N₂；第五类挥发气体包括CO；

和/或，

检测装置包括气压传感器，气压传感器用于设置于壳体内，用于检测壳体内的压强参数；控制***被配置为在压强参数与初始值压强的参数差大于第七预设值时控制排气组件运行；

和/或，

检测装置包括烟雾传感器，烟雾传感器用于设置于壳体内，用于检测壳体内的烟雾浓度参数；控制***被配置为在烟雾浓度参数超过第八预设值时控制排气组件运行；

和/或，

检测装置包括电压检测电路，用于与电芯的极柱耦接，用于检测电芯的电压参数；控制***被配置为在电压参数下降至超过第九预设值时控制排气组件运行。

在可选的实施方式中，电池包本体包括箱体和设置于箱体内的电芯：

检测装置包括温度传感器，温度传感器设置于箱体内，用于检测电芯的温度参数，控制***被配置为在温度参数高于第一预设值时控制排气组件运行；

和/或，

检测装置包括气体传感器，气体传感器用于设置于箱体内，用于检测箱体内的挥发气体浓度参数；控制***被配置为在第一类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第二预设值，或者，在第二类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第三预设值，或者，在第三类挥发气体的挥发气体浓度参数小于第四预设值，或者，在第四类挥发气体的挥发气体浓度参数小于第五预设值，或者，在第五类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第六预设值时控制排气组件运行；其中，第一类挥发气体包括CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₂H₆、C₃H₈、C₃H₆、C₃H₄、i-C₄H₁₀、n-C₄H₁₀、I-C₄H₈、N-C₄H₈、C₄H₆、trans-C₄H₈、cis-C₄H₁₀、1,3-C₄H₆、H₂；第二类挥发气体包括CO₂；第三类挥发气体包括O₂；第四类挥发气体包括N₂；第五类挥发气体包括CO；

和/或，

检测装置包括气压传感器，气压传感器用于设置于箱体内，用于检测箱体内的压强参数；控制***被配置为在压强参数与初始值压强的参数差大于第七预设值时控制排气组件运行；

和/或，

检测装置包括烟雾传感器，烟雾传感器用于设置于箱体内，用于检测箱体内的烟雾浓度参数；控制***被配置为在烟雾浓度参数超过第八预设值时控制排气组件运行；

和/或，

在可选的实施方式中，控制***包括电池包本体的电池管理***。

在可选的实施方式中，还包括电源，电源与控制***、排气组件及检测装置均电连接，且控制***被配置为在工作参数偏离预设值时控制电源为排气组件通电，以使排气组件能运行。

在可选的实施方式中，电池包本体包括箱体和设置于箱体内的电池模组，箱体上开设有连通孔；排气通道开设进气口的一端设置于电池模组内，排气通道开设排气口的一端伸出至电池模组外，且延伸至连通孔处或从连通孔伸出；

或者，

电池包本体包括箱体和设置于箱体内的电芯，箱体上开设有连通孔；排气通道开设进气口的一端设置于箱体内，排气通道开设排气口的一端延伸至连通孔处或从连通孔伸出。

在可选的实施方式中，电池包本体包括箱体和设置于箱体内的多个电池模组，每个电池模组均对应设置有至少一个排气装置以及对应设置至少一个检测装置。

在可选的实施方式中，电池包本体包括箱体和设置于箱体内的电池模组；电池模组包括壳体和堆叠设置于壳体内的多个电芯，排气通道开设进气口的一端设置于壳体内，排气通道开设排气口的一端伸出至壳体外，且延伸至连通孔处或从连通孔伸出；每个电芯的防爆阀均与进气口相对且间隔设置。

在可选的实施方式中，壳体包括底板，底板具有凹陷槽，排气通道设置于凹陷槽内，进气口开设于排气通道的上表面，排气通道的上表面低于凹陷槽的槽口设置；

每个电芯的防爆阀均朝向底板设置，每个电芯设置防爆阀的一侧均支撑于底板，以使防爆阀与进气口相对且间隔设置。

在可选的实施方式中，防爆阀向远离底板的方向凹陷于电芯的端面，或，防爆阀与电芯的端面齐平。

在可选的实施方式中，排气通道上间隔开设有与多个防爆阀一一相对的多个进气口；或者，排气通道上开设有沿多个电芯的堆叠方向延伸的长条状的进气口，每个防爆阀均与进气口相对。

在可选的实施方式中，每个电芯远离防爆阀的一侧设置有正极柱和负极柱。

在可选的实施方式中，底板内还开设有冷却腔；或者，底板支撑电芯的一侧设置有冷却管道。

在可选的实施方式中，底板内开设有冷却腔，且冷却腔包括第一腔道和第二腔道，第一腔道和第二腔道通过连接管连通设置，且第一腔道和第二腔道分别位于排气通道的两侧；第一腔道上设置有进液口，第二腔道上设置有出液口。

第二方面，本发明提供一种用电装置，包括：

用电机构；

前述实施方式中任一项的电池包，电池包用于为用电机构供电。

第三方面，本发明提供一种前述实施方式中任一项的电池包的热失控检测与控制方法，包括：

获取电池包本体的工作参数；

判断工作参数是否偏离预设值；

控制排气组件在工作参数偏离预设值时运行。

本发明的实施例至少具备以下优点或有益效果：

本发明的实施例提供了一种电池包，其包括电池包本体、检测装置、排气装置和控制***；检测装置设置于电池包本体内，用于检测电池包本体的工作参数；排气装置设置于电池包本体，包括排气通道和排气组件，排气通道具有位于电池包本体内的进气口和能与外界连通的排气口，排气组件设置于排气口处，用于加速排气通道内的气体排出；控制***与检测装置和排气组件均电连接，被配置为在工作参数偏离预设值时控制排气组件运行。该电池包利用控制***控制排气组件加速排气通道的排气，能实现快速排气泄压，能阻止热失控扩散，降低***和起火几率，以提高安全性能。

本发明的实施例还提供了一种用电装置，其通过上述的电池包供电。因而，也具有安全性能高的优点。

本发明的实施例还提供了一种电池包的热失控检测与控制方法，能利用控制***控制排气组件加速排气通道的排气，能实现快速排气泄压，能阻止热失控扩散，降低***和起火几率，以提高安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的实施例提供的电池包的电气原理图一；

图2为本发明的实施例提供的电池包的电气原理图二；

图3为本发明的实施例提供的电池模组的结构示意图；

图4为本发明的实施例提供的电池模组的分解示意图；

图5为本发明的实施例提供的电池模组的局部结构示意图一；

图6为图5的I处的局部放大图；

图7为本发明的实施例提供的电池模组的局部结构示意图二；

图8为本发明的实施例提供的电池模组的局部剖面示意图一；

图9为本发明的实施例提供的电池模组的局部剖面示意图二；

图10为图9的II处的局部放大图；

图11为本发明的实施例提供的电池包的电芯的结构示意图；

图12为本发明的实施例提供的电池包的热失控检测与控制方法的流程示意图。

图标：100-电池包；101-电池包本体；102-箱体；103-电芯；104-电池模组；105-壳体；106-底板；107-侧板；108-端板；109-顶板；111-正极柱；112-负极柱；113-防爆阀；114-排气装置；115-排气通道；116-排气组件；117-底板上表面；118-进气口；119-电池管理***；120-排气风扇；121-排气壳；123-出风口；124-防水透气板；125-收纳壳；126-收纳腔；127-敞口；128-排气口；129-风扇；130-温度传感器；131-气体传感器；132-气压传感器；133-烟雾传感器；134-电压检测电路；135-电源；136-凹陷槽；137-槽口；138-第一腔道；139-第二腔道；141-连接管；142-进液接头；143-出液接头；144-CCS组件；145-线束隔离板；146-FPC件；147-连接排。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

相关技术中，电池包内的电芯热失控时，容易影响电池包内的其他电芯的热稳定性，甚至容易出现电池包的***和起火现象，安全性能低。有鉴于此，本实施例提供了一种能快速排气泄压的电池包、用电装置和电池包的热失控检测与控制方法，其能够阻止热失控扩散，降低***和起火几率，提高电池包工作的安全性能。下面对该电池包的结构以及热失控检测与控制方法进行详细地描述。

图1为本实施例提供的电池包100的电气原理图一；图2为本实施例提供的电池包100的电气原理图二；图3为本实施例提供的电池模组104的结构示意图；图4为本实施例提供的电池模组104的分解示意图。请参阅图1至图4，本实施例提供了一种电池包100，该电池包100包括电池包本体101、检测装置、排气装置114以及电池管理***119。

电池包本体101包括箱体102和设置于箱体102内的电池模组104。箱体102为长方体框架结构，箱体102的底部能用于支撑电池模组104，箱体102的侧壁上开设有连通箱体102内外的连通孔。电池模组104的数量为一个或多个，示例性地，箱体102内设置有多个电池模组104，每个电池模组104均包括壳体105和堆叠设置于壳体105内的多个电芯103。其中，壳体105包括顶板109、底板106、两个侧板107以及两个端板108，两个端板108沿图4中的ab方向间隔设置，两个侧板107沿图2中的cd方向间隔设置于两个端板108之间，两个端板108和两个侧板107围成上下具有开口的结构，顶板109设置于上方的开口处，底板106设置于下方的开口处，且顶板109和底板106在图2中的ef方向(ab方向、cd方向以及ef方向两两垂直设置，其他实施例中，也可以互呈夹角设置)上间隔设置。多个电芯103沿ab方向堆叠设置于底板106，由底板106支撑。同时，每个电池模组104均可设置一个CCS组件144，CCS组件144包括线束隔离板145、连接排147和FPC件146，线束隔离板145设置于电芯103的极柱端，用于支撑连接排147和FPC件146，连接排147的数量为多个，多个连接排147用于连接电池模组104内多个电芯103的极柱，以实现多个电芯103的串联或并联，FPC件146与每个连接排147均电连接，以实现电芯103的电压的参数采集。当然，在其他实施例中，箱体102内的多个电芯103还可以直接堆叠形成电池包本体101，省去电池模组104中间结构；同时，电池模组104也可以根据需求省略侧板107，此时电芯103通过扎带束紧即可，本实施例均不做限定。

检测装置设置于电池包本体101内，用于检测电池包本体101的工作参数。示例性地，每个电池模组104均设置有至少一个检测装置，每个检测装置均包括温度传感器130、气体传感器131、气压传感器132、烟雾传感器133以及电压检测电路134。其中，温度传感器130、气体传感器131、气压传感器132、烟雾传感器133以及电压检测电路134均设置于电池模组104的壳体105内，且每个电池模组104均设置有温度传感器130、气体传感器131、气压传感器132、烟雾传感器133以及电压检测电路134。由于每个电池模组104均设置有至少一个检测装置，因而可获得每个电池模组104的工作参数，以能减少热失控问题的出现，减缓热失控的扩散，提高整个电池包100的安全性。

同时，温度传感器130的数量与每个电池模组104内的电芯103的数量匹配，且每个温度传感器130与对应的电芯103的极耳耦接，或与极柱耦接，或设置于壳体105设置极柱的壁体上，以用于检测电芯103的温度参数。气体传感器131用于检测壳体105内的挥发气体浓度参数，气体传感器131的数量可为多个，多个气体传感器131可分别用于检测不同种类的挥发气体。气压传感器132设置于壳体105内，用于检测电池模组104的壳体105内的压强参数。烟雾传感器133设置于壳体105内，用于检测壳体105内的烟雾浓度参数。电压检测电路134与电池包100内的电芯103的极柱耦接，用于检测电芯103的电压参数。温度传感器130与电压检测电路134的检测数据均通过每个电池模组104的FPC件146输出。

在其他实施例中，检测装置也可以设置为包括温度传感器130、气体传感器131、气压传感器132、烟雾传感器133以及电压检测电路134中的至少一者；另外，当电池包100以无模组的形式构成时，电池包100直接由多个电芯103堆叠形成，此时温度传感器130、气体传感器131、气压传感器132、烟雾传感器133以及电压检测电路134均设置于箱体102内，用于检测箱体102内的参数特征，本实施例不做限定。

排气装置114设置于电池包本体101，且每个电池模组104均设置有至少一个排气装置114，示例性地，每个电池模组104均设置有一个排气装置114。排气装置114包括排气通道115和排气组件116。其中，排气通道115呈管状结构，排气通道115具有进气口118和排气口128。其中，设置进气口118的一端位于电池模组104的壳体105内，设置排气口128的一端设置于电池模组104的壳体105外，且延伸至电池包100的箱体102的连通孔处，或直接通过连通孔伸出电池包100的箱体102外。这样设置，使得每个电池模组104均能通过排气通道115向电池包100箱体102外进行排气泄压作业，从而能保证电池包100的安全性能。同时，每个电池模组104的排气装置114的排气口128处均设置有排气组件116，用于加速排气通道115内的气体排出，以保证排气效率，提高排气泄压的效率和质量，进一步地保证电池包100的安全性。当然，在其他无中间模组的电池包100中，排气通道115可直接设置于电池包100的箱体102内，且开设排气口128的一端延伸至连通孔处或直接从连通孔伸出即可。并且，无论采用有电池模组104还是无电池模组104的电池包100，在本实施例中，在连通孔处均需要对排气通道115的周向与连通孔的内孔壁之间进行密封处理，以防止泄气情况出现。

控制***选择为电池包本体101自带的电池管理***119，也即电池包100原有的BMS***，电池管理***119与检测装置电连接，用于在工作参数偏离预设值时控制排气组件116运行。电池管理***119内集成有获取模块、判断模块以及执行模块，能通过获取模块实现接收检测装置的信号，并通过判断模块判断信号中指示的工作参数是否偏离预设值，最后能通过执行模块控制排气组件116运行以实现排气泄压。利用电池包100原有的BMS***实现控制过程，能节约成本。也即，该电池包100利用原有的电池管理***119控制排气组件116加速排气通道115的排气，能在节约成本的前提下实现快速排气泄压，能阻止热失控扩散，降低***和起火几率，以提高安全性能。当然，在其他实施例中，在成本允许的条件下，控制***也可以选择为相对电池包100独立的单片机、可编程逻辑控制器或电脑等，本实施例不做限定。

请再次参阅图1与图2，在本实施例中，电池管理***119被配置为在温度参数高于第一预设值时控制排气组件116运行。电池管理***119被配置为在电压参数下降至超过第九预设值时控制排气组件116运行。温度传感器130和电压检测电路134的检测数据可通过FPC件输出，因而通常而言，温度和电压的检测数据可以同时反馈至电池管理***119，以便于电池管理***119根据检测值进行判断和控制，以减小出现波动误判的几率。

其中，示例性地，根据GB38031热失控相关文件，当温度参数指的是温度值时，第一预设值具体可设置为60℃，当温度参数指的是温升速率(dT/dt)时，第一预设值具体可设置为1℃/s，且以持续3s以上的温升速率稳定高于1℃/s时为准。也即，当电池管理***119的判断参数判断到对应的电芯103的温度高于60℃或者3秒以上温升速率稳定在1℃/s时则需要通过执行模块控制排气组件116运行以进行排气泄压。由于电芯103的温度是热失控最直接的指示，因而通过温度传感器130对电芯103的温度进行监测，能有效地阻止热失控的发生，保证电池包100的安全性。

同时，由于电芯103热失控的反应是电压急剧下降，因而第九预设值具体可选择为初始电压的25％，当然也可以扩大范围例如选择为初始电压的50％。也即，当电芯103的电压下降到初始电压的25％以下时则可通过执行模块控制排气组件116运行，以进行排气泄压。

同理，电池管理***119被配置为在第一类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第二预设值，或者，在第二类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第三预设值，或者，在第三类挥发气体的挥发气体浓度参数小于第四预设值，或者，在第四类挥发气体的挥发气体浓度参数小于第五预设值，或者，在第五类挥发气体的挥发气体浓度参数大于第六预设值时控制排气组件116运行。根据不同气体种类的不同，每个气体可对应选择一个气体传感器131，多个气体传感器131可遍布电池模组104的壳体105内的各个位置。

并且，第一类挥发气体具体包括CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₂H₆、C₃H₈、C₃H₆、C₃H₄、i-C₄H₁₀、n-C₄H₁₀、I-C₄H₈、N-C₄H₈、C₄H₆、trans-C₄H₈、cis-C₄H₁₀、1,3-C₄H₆、H₂，由于这类气体为高危气体，其存在可能导致电池包100***或起火，因而第二预设值可设置为0浓度，也即电池管理***119的判断模块若判断到此类气体存在则通过执行模块向排气组件116发送触动信号。第二类挥发气体包括CO₂，二氧化碳的浓度过高也使得电池包100安全性降低，因而第三预设值具体可选择为初始值的5％，也即当电池管理***119的判断模块判断壳体105内的二氧化碳浓度高于初始值的5％即可通过执行模块控制排气组件116运行。第三类挥发气体包括O₂，氧气含量过低也能指示热失控，因而第四预设值具体可选择为5％，也即在壳体105内的氧气浓度在壳体105内气体中占比小于5％时电池管理***119则通过执行模块控制排气组件116运行。第四类挥发气体包括N₂，氮气的含量过低会影响电池包100的安全性，因而第五预设值具体可选择为初始值的5％，也即当电池管理***119的判断模块判断壳体105内氮气的浓度小于初始浓度的5％则通过执行模块控制排气组件116运行。第五类挥发气体包括CO，一氧化碳的浓度过高指示电芯103具有失控风险，因而此时第六预设值具体可选择为初始值的1％，也即当电池管理***119的判断模块判断壳体105内的一氧化碳的浓度大于初始值的1％则通过执行模块控制排气组件116运行，以进行排气泄压。

上述各类预设值的数值标准按照实验和国标结合进行测算得到，在实际使用过程中，除了第一类具有危险性的挥发性气体而言，第二类、第三类、第四类以及第五类挥发性气体的预设值可以根据需求和环境调节进行调整，本实施例不再赘述。

同理，电池管理***119被配置为在压强参数与初始值压强的参数差大于第七预设值时控制排气组件116运行。当电池包100的壳体105内压强增大时，说明电池模组104壳体105内的温度可能高于箱体102外的温度，此时可能壳体105内出现了电芯103热失控的情况。因而，本实施例中，可将第七预设值设置为3kPa，使得电池管理***119被配置的判断模块判断压强参数与初始值压强的参数差大于3kPa时能通过执行模块控制排气组件116运行，以进行排气泄压。

同理，电池管理***119被配置为在烟雾浓度参数超过第八预设值时控制排气组件116运行。烟雾传感器133可选择为光电式烟雾传感器133，通过将光信号转化为电信号以指示电池模组104的壳体105内的烟雾浓度。无论烟雾传感器133的种类如何，当壳体105内烟雾浓度超过一定程度时则标识电芯103存在热失控问题。因而，在本实施例中，第八预设值具体可选择为1000PPM，也即当烟雾浓度参数超过1000PPM时可通过执行模块控制排气组件116运行，以进行排气泄压。

需要说明的是，在本实施例中，还可以根据需求设置电源135，电源135为UPS电源135，其与电池管理***119、检测装置以及排气组件116均电连接，用于为各个装置进行供电，以保证各个装置能高效协作以实现泄压作业，保证电池包100的安全性。

同时，还需要说明的是，在本实施例中，电池管理***119被配置为在工作参数偏离预设值时控制电源135为排气组件116通电，以使排气组件116能运行。也即，电池管理***119的执行模块对排气组件116的控制是基于电源135是否为排气组件116供电，当判断模块判断任一个传感器检测的工作参数偏离预设值时，执行模块则控制电源135为排气组件116供电，以使得排气组件116能间接地被控制进行排气泄压作业。通过这样设置，使得排气泄压作业的稳定性更高。

图5为本实施例提供的电池模组104的局部结构示意图一；图6为图5的I处的局部放大图；图7为本实施例提供的电池模组104的局部结构示意图二；图8为本实施例提供的电池模组104的局部剖面示意图一；图9为本实施例提供的电池模组104的局部剖面示意图二；图10为图9的II处的局部放大图；图11为本实施例提供的电池包100的电芯103的结构示意图。请参阅图4至图11，在本实施例中，排气通道115具体设置于电池模组104的底板106，在其他实施例中，也可以设置于侧板107或端板108。同时，每个电芯103设置防爆阀113的一端支撑于底板106上，且每个电芯103的防爆阀113均与进气口118相对且间隔设置。

一方面，通过这样设置，使得进气口118还能直接收集电芯103热失控时喷射出的熔融物质，能保证排气泄压的及时性、可靠性以及稳定性，以提高电池模组104和电池包100的安全性。另一方面，由于防爆阀113与进气口118是相对且间隔设置的，使得进气口118还与壳体105内的其他空间连通管，使得电芯103即使未出现热失控，但检测装置中任一个传感器检测到的工作参数偏离预设值也同样可通过排气组件116的运行进行排气泄压，从而能进一步地提高电池模组104的安全性。也即，在本实施例中，排气装置114不仅能在电芯103热失控时进行泄压，还能在电芯103热失控前进行预警，以从根源上减少电池包100热失控的问题出现。

详细地，在本实施例中，底板106的中部位置开设有凹陷槽136，排气通道115设置于凹陷槽136内，进气口118开设于排气通道115的上表面，排气通道115的上表面低于凹陷槽136的槽口137设置，也即底板上表面117(用于支撑电芯103的表面)与排气通道115的上表面间隔设置。通过凹陷槽136的设置，使得防爆阀113与进气口118相对且间隔设置，且使得堆叠设置的电芯103并非封闭进气口118，使得电芯103未热失控时，排气通道115也能及时地进行排气泄压作业，能充分保证电池模组104和电池包100的安全性。

作为可选的方案，在本实施例中，防爆阀113向远离底板106的方向凹陷于电芯103的端面，当然，在其他实施例中，防爆阀113也可以设置为与电芯103的端面齐平。通过这样设置，使得防爆阀113与进气口118之间具有如图10所示的间距d，使得排气管道能与壳体105内的空间连通，以保证排气泄压作业的正常进行。

进一步地，在本实施例中，凹陷槽136的延伸方向为多个电芯103的堆叠方向，排气管道在凹陷槽136内也沿多个电芯103的堆叠方向延伸。同时，排气通道115上间隔开设有与多个防爆阀113一一相对的多个进气口118，以使得每个进气口118均能收集对应的防爆阀113喷出的熔融物质，以能进一步地提高电池模组104的安全性。当然，在其他实施例中，进气口118的数量也可以设置为一个，此时进气口118为沿电芯103堆叠方向延伸开设的长条状的孔，其能与每个电池模组104的多个防爆阀113相对且间隔设置，本实施例不再赘述。

更进一步地，在本实施例中，每个电芯103远离防爆阀113的一侧设置有正极柱111和负极柱112。也即，正极柱111和负极柱112均位于电芯103的上端，此时CCS组件144则对应设置于电芯103的上端，防爆阀113位于电芯103的下端。这样设置，能实现电热分离，能减少防爆阀113进行泄压时或者排气装置114进行排气泄压时对CCS组件144、正极柱111和负极柱112的影响，能保证CCS组件144、正极柱111以及负极柱112的安全性和可靠性。当然，在其他实施例中，正极柱111和负极柱112还可以分别设置于电芯103未设置防爆阀113的两侧，本实施例不做限定。

请再次参阅图6与图8，在本实施例中，底板106内还开设有冷却腔。冷却腔能通入冷却液，以能对电芯103的底部进行冷却，以提高电芯103的散热性能，保证电芯103的安全性，以提高电池模组104和电池包100的安全性。当然，在其他实施例中，还可以在侧板107或端板108接集成冷却结构；或者，可以在底板106支撑电芯103的一侧设置有冷却管道，或者在侧板107或端板108靠近电芯103的一侧设置冷却管道，以保证冷却和降温效果，本实施例均不做限定。

详细地，冷却腔包括第一腔道138和第二腔道139，第一腔道138和第二腔道139通过连接管141连通设置，且第一腔道138和第二腔道139分别位于排气通道115的两侧。其中，第一腔道138上设置有进液口，进液口处设置有进液接头142，能输入冷却液，第二腔道139上设置有出液口，出液口处设置有出液接头143，能输出冷却液，以实现冷却液的循环。一方面，通过位于排气管道两侧的第一腔道138和第二腔道139的设置，能保证冷却效果，也能对排气通道115进行降温，延长排气通道115的使用寿命；另一方面，冷却和排气均利用底板106原有结构，能节省成本，减小占用空间，减轻重量，保证电池模组104的能量密度。

需要说明的是，在本实施例中，冷却腔的腔道数量可根据需求进行增加或减少，腔道之间可互相连通，也可以互不相通，本实施例不做限定。

还需要说明的是，在本实施例中，在无中间模组的电池包100中，电池包100直接由堆叠设置的多个电芯103构成，此时排气管道和冷却腔均可设置于电池包100的箱体102的底部结构上，能保证冷却作业以及排气泄压作业的正常进行即可，本实施例不再赘述。

请再次参阅图4至图8，为了保证排气泄压的效率，在本实施例中，排气组件116具体包括第一驱动件(未示出)和排气风扇120。排气风扇120包括排气壳121和设置于排气壳121内的风扇129。排气壳121大致为圆筒状，排气壳121的外尺寸与电池包100箱体102的连通孔的内尺寸适配，排气壳121设置于连通孔处，且与连通孔密封连接，同时排气壳121具有入风口和出风口123，入风口与排气管道的排气口128连通，第一驱动件设置于排气壳121，且与风扇129传动连接，用于驱动风扇129转动。电池管理***119与第一驱动件电连接，电池管理***119被配置为在工作参数偏离预设值时控制第一驱动件驱动风扇129运行。也即，当电池管理***119的判断模块判断检测装置内任一个传感器检测到的工作参数偏离预设值时，则可通过执行模块控制第一驱动件驱动风扇129转动，以加速气体流动，以实现快速排气泄压，以保证泄压效果和质量。

需要说明的是，在本实施例中，第一驱动件可为电机，风扇129可以为轴流风扇129，也可以为贯流风扇129，也可以为离心风扇129，能提供加速气流运动的作用即可，本实施例不做限定。同时，在本实施例中，风扇129组件中的风扇129为具有叶片的风扇129，在其他实施例中，也可以采用午夜片的风扇129，本实施例同样不做限定。

作为可选的方案，请再次参阅图7，在本实施例中，排气组件116还包括设置于出风口123处的防水透气板124。防水透气板124能提供防水透气功能，其不影响气流的流动，但能实现防水功能，能阻止外界的水汽通过排气管道进入电池模组104内部，能提高电池模组104内部的电芯103的安全性和可靠性。

进一步可选地，在本实施例中，排气组件116还包括第二驱动件，第二驱动件可以为电机，也可以为气缸等驱动结构。第二驱动件与防水透气板124传动连接，用于驱动防水透气板124遮挡出风口123或敞开出风口123。电池管理***119与第二驱动件电连接，电池管理***119被配置为在工作参数偏离预设值时控制第二驱动件驱动防水透气板124运行以敞开出风口123。也即，当电池管理***119的判断模块判断检测装置内任一个传感器检测到的工作参数偏离预设值时，则可通过执行模块控制第一驱动件驱动风扇129转动，同时控制第二驱动件驱动防水透气板124敞开出风口123，以加速气体流动，以实现快速排气泄压，以保证泄压效果和质量。

详细地，请再次参阅图8，在本实施例中，排气组件116还包括与排气壳121连接的收纳壳125，收纳壳125还可与箱体102连接，连接方式均可以为通过螺钉等紧固件紧固连接，也可以为快拆连接，例如插接、卡接，也可以为粘结。收纳壳125设置于出风口123处，收纳壳125具有收纳腔126，收纳壳125与出风口123相对的位置上开设有敞口127。第二驱动件设置于排气壳121或收纳壳125。防水透气板124活动地设置于收纳壳125，且具有阻挡位置和避让位置；当防水透气板124位于阻挡位置时，防水透气板124阻挡于敞口127与出风口123之间，且防水透气板124遮挡出风口123；当防水透气板124位于避让位置时，防水透气板124远离敞口127且缩回收纳腔126内，出风口123与敞口127连通形成出风通路。通过这样设置，使得防水透气板124位于避让位置时，能被收纳壳125收纳，能减少损坏情况的出现，能提高使用寿命。同时，收纳壳125还可以与箱体102连接，这样设置，使得收纳壳125的稳定性能得到提高，从而使得排气管道的稳定性得到提高，进而使得排气泄压作业的稳定性与可靠性得到保证，因而能提高排气泄压效率与质量。

需要说明的是，在本实施例中，防水透气板124相对收纳壳125运动的方式可以选择为滑动，此时收纳壳125上下表面可设置滑轨，防水透气板124的上下端能与滑轨插接。或者，防水透气板124相对收纳壳125运动的方式可为转动，此时防水透气板124通过枢接轴与收纳壳125枢接，本实施例均不做限定。

还需要说明的是，在本实施例中，风扇129的连接导线、第一驱动件的连接导线、第二驱动件的连接导线均尽量布设于排气通道115的外侧，若不得已需要设置于排气通道115的内侧，其表层可设置高温防火层，材料可以选择为PPC、XLPE、PFA等耐高温和防火的材料，以保证排气泄压作业的质量，延长各装置和结构的使用寿命。

本发明的实施例还提供了一种用电装置，其包括用电机构，以及上述的电池包100。用电机构可选择为车辆、船舶、航天器等机构。用电机构可通过上述的电池包100进行供电。因而，其也具有安全性能高的优点。

图12为本实施例提供的电池包100的热失控检测与控制方法的流程示意图。请参阅图12，本实施例还提供了一种电池包100的热失控检测与控制方法，其包括：S1：获取电池包本体101的工作参数；S2：判断工作参数是否偏离预设值；S3：控制排气组件116在工作参数偏离预设值时运行。

详细地，在步骤S1中，获取步骤由电池管理***119的获取模块完成，获取模块获取检测装置中各个传感器的检测信号。在步骤S2中，判断步骤由电池管理***119的判断模块完成，当获取模块获取信号后，判断模块则将这些信号进行处理和判断，以判断工作参数是否偏离预设值。在步骤S3中，控制步骤由电池管理***119的执行模块完成，当判断工作参数偏离预设值时，则通过执行模块控制电源135为排气组件116供电，使得排气组件116中的风扇129能转动，使得排气组件116的防水透气板124能敞开，从而便于进行排气泄压作业。在上述步骤中，工作参数与预设值的对比与前述记载一致，此处不再赘述。

通过这样设置，能利用原有的电池管理***119控制排气组件116加速排气通道115的排气，能在节约成本的前提下实现快速排气泄压，能阻止热失控扩散，降低***和起火几率，以提高安全性能。

下面对本发明的实施例提供的电池包100的热失控检测与控制流程以及有益效果进行详细地介绍：

当电池管理***119的判断模块判断检测装置中的温度传感器130、气体传感器131、气压传感器132、烟雾传感器133以及电压检测电路134任一个的检测值偏离预设值时，电池管理***119的执行模块可控制电源135为排气组件116通电，使得第一驱动件能驱动风扇129转动，使得第二驱动件能驱动防水透气板124敞开出风口123，从而能进行排气泄压作业。

在上述过程中，该电池包100利用原有的电池管理***119控制排气组件116加速排气通道115的排气，能在节约成本的前提下实现快速排气泄压，能阻止热失控扩散，降低***和起火几率，以提高安全性能。

综上所述，本发明的实施例提供了一种能快速排气泄压的电池包100、用电装置和电池包100的热失控检测与控制方法，其能够阻止热失控扩散，降低***和起火几率，提高电池包100工作的安全性能。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种电池包，其特征在于，包括：

电池包本体；

检测装置，设置于所述电池包本体内，用于检测所述电池包本体的工作参数；

排气装置，设置于所述电池包本体，包括排气通道和排气组件，所述排气通道具有位于所述电池包本体内的进气口和能与外界连通的排气口，所述排气组件设置于所述排气口处，用于加速所述排气通道内的气体排出；

控制***，与所述检测装置和所述排气组件均电连接，被配置为在所述工作参数偏离预设值时控制所述排气组件运行；

所述排气组件包括第一驱动件和排气风扇，所述排气风扇包括排气壳和设置于所述排气壳内的风扇，所述排气壳具有入风口和出风口，所述入风口与所述排气口连通，所述第一驱动件设置于所述排气壳，且与所述风扇传动连接，用于驱动所述风扇转动；

所述控制***与所述第一驱动件电连接，所述控制***被配置为在所述工作参数偏离所述预设值时控制所述第一驱动件驱动所述风扇运行；

所述排气组件还包括设置于所述出风口处的防水透气板；

所述排气组件还包括第二驱动件，所述第二驱动件与所述防水透气板传动连接，用于驱动所述防水透气板遮挡所述出风口或敞开所述出风口；

所述控制***与所述第二驱动件电连接，所述控制***被配置为在所述工作参数偏离所述预设值时控制所述第二驱动件驱动所述防水透气板运行以敞开所述出风口。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于：

所述排气组件还包括与所述排气壳连接的收纳壳，所述收纳壳设置于所述出风口处，所述收纳壳具有收纳腔，所述收纳壳与所述出风口相对的位置上开设有敞口；

所述第二驱动件设置于所述排气壳或所述收纳壳；所述防水透气板活动地设置于所述收纳壳，且具有阻挡位置和避让位置；当所述防水透气板位于所述阻挡位置时，所述防水透气板阻挡于所述敞口与所述出风口之间，且所述防水透气板遮挡所述出风口；当所述防水透气板位于所述避让位置时，所述防水透气板远离所述敞口且缩回所述收纳腔内，所述出风口与所述敞口连通形成出风通路。

3.根据权利要求1或2所述的电池包，其特征在于，所述电池包本体包括箱体和设置于所述箱体内的电池模组，所述电池模组包括壳体和设置于所述壳体内的电芯，所述检测装置设置于所述壳体内：

所述检测装置包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述壳体内，用于检测所述电芯的温度参数，所述控制***被配置为在所述温度参数高于第一预设值时控制所述排气组件运行；

和/或，

所述检测装置包括气体传感器，所述气体传感器用于设置于所述壳体内，用于检测所述壳体内的挥发气体浓度参数；所述控制***被配置为在第一类挥发气体的所述挥发气体浓度参数大于第二预设值，或者，在第二类挥发气体的所述挥发气体浓度参数大于第三预设值，或者，在第三类挥发气体的所述挥发气体浓度参数小于第四预设值，或者，在第四类挥发气体的所述挥发气体浓度参数小于第五预设值，或者，在第五类挥发气体的所述挥发气体浓度参数大于第六预设值时控制所述排气组件运行；其中，所述第一类挥发气体包括CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₂H₆、C₃H₈、C₃H₆、C₃H₄、i-C₄H₁₀、n-C₄H₁₀、I-C₄H₈、N-C₄H₈、C₄H₆、trans-C₄H₈、cis-C₄H₁₀、1,3-C₄H₆、H₂；所述第二类挥发气体包括CO₂；所述第三类挥发气体包括O₂；所述第四类挥发气体包括N₂；所述第五类挥发气体包括CO；

和/或，

所述检测装置包括气压传感器，所述气压传感器用于设置于所述壳体内，用于检测所述壳体内的压强参数；所述控制***被配置为在所述压强参数与初始值压强的参数差大于第七预设值时控制所述排气组件运行；

和/或，

所述检测装置包括烟雾传感器，所述烟雾传感器用于设置于所述壳体内，用于检测所述壳体内的烟雾浓度参数；所述控制***被配置为在所述烟雾浓度参数超过第八预设值时控制所述排气组件运行；

和/或，

所述检测装置包括电压检测电路，用于与所述电芯的极柱耦接，用于检测所述电芯的电压参数；所述控制***被配置为在所述电压参数下降至超过第九预设值时控制所述排气组件运行。

4.根据权利要求1或2所述的电池包，其特征在于，所述电池包本体包括箱体和设置于所述箱体内的电芯：

所述检测装置包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述箱体内，用于检测所述电芯的温度参数，所述控制***被配置为在所述温度参数高于第一预设值时控制所述排气组件运行；

和/或，

所述检测装置包括气体传感器，所述气体传感器用于设置于所述箱体内，用于检测所述箱体内的挥发气体浓度参数；所述控制***被配置为在第一类挥发气体的所述挥发气体浓度参数大于第二预设值，或者，在第二类挥发气体的所述挥发气体浓度参数大于第三预设值，或者，在第三类挥发气体的所述挥发气体浓度参数小于第四预设值，或者，在第四类挥发气体的所述挥发气体浓度参数小于第五预设值，或者，在第五类挥发气体的所述挥发气体浓度参数大于第六预设值时控制所述排气组件运行；其中，所述第一类挥发气体包括CH₄、C₂H₄、C₂H₂、C₂H₆、C₃H₈、C₃H₆、C₃H₄、i-C₄H₁₀、n-C₄H₁₀、I-C₄H₈、N-C₄H₈、C₄H₆、trans-C₄H₈、cis-C₄H₁₀、1,3-C₄H₆、H₂；所述第二类挥发气体包括CO₂；所述第三类挥发气体包括O₂；所述第四类挥发气体包括N₂；所述第五类挥发气体包括CO；

和/或，

所述检测装置包括气压传感器，所述气压传感器用于设置于所述箱体内，用于检测所述箱体内的压强参数；所述控制***被配置为在所述压强参数与初始值压强的参数差大于第七预设值时控制所述排气组件运行；

和/或，

所述检测装置包括烟雾传感器，所述烟雾传感器用于设置于所述箱体内，用于检测所述箱体内的烟雾浓度参数；所述控制***被配置为在所述烟雾浓度参数超过第八预设值时控制所述排气组件运行；

和/或，

5.根据权利要求1或2所述的电池包，其特征在于：

所述控制***包括所述电池包本体的电池管理***。

6.根据权利要求1或2述的电池包，其特征在于：

还包括电源，所述电源与所述控制***、所述排气组件及所述检测装置均电连接，且所述控制***被配置为在所述工作参数偏离预设值时控制所述电源为所述排气组件通电，以使所述排气组件能运行。

7.根据权利要求1或2所述的电池包，其特征在于：

所述电池包本体包括箱体和设置于所述箱体内的电池模组，所述箱体上开设有连通孔；所述排气通道开设所述进气口的一端设置于所述电池模组内，所述排气通道开设所述排气口的一端伸出至所述电池模组外，且延伸至所述连通孔处或从所述连通孔伸出；

或者，

所述电池包本体包括箱体和设置于所述箱体内的电芯，所述箱体上开设有连通孔；所述排气通道开设所述进气口的一端设置于所述箱体内，所述排气通道开设所述排气口的一端延伸至所述连通孔处或从所述连通孔伸出。

8.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于：

所述电池包本体包括箱体和设置于所述箱体内的多个电池模组，每个所述电池模组均对应设置有至少一个所述排气装置以及对应设置至少一个所述检测装置。

9.根据权利要求7所述的电池包，其特征在于：

所述电池包本体包括箱体和设置于所述箱体内的电池模组；所述电池模组包括壳体和堆叠设置于所述壳体内的多个电芯，所述排气通道开设所述进气口的一端设置于所述壳体内，所述排气通道开设所述排气口的一端伸出至所述壳体外，且延伸至所述连通孔处或从所述连通孔伸出；每个所述电芯的防爆阀均与所述进气口相对且间隔设置。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于：

所述壳体包括底板，所述底板具有凹陷槽，所述排气通道设置于所述凹陷槽内，所述进气口开设于所述排气通道的上表面，所述排气通道的上表面低于所述凹陷槽的槽口设置；

每个所述电芯的防爆阀均朝向所述底板设置，每个所述电芯设置所述防爆阀的一侧均支撑于所述底板，以使所述防爆阀与所述进气口相对且间隔设置。

11.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于：

所述防爆阀向远离所述底板的方向凹陷于所述电芯的端面，或，所述防爆阀与所述电芯的端面齐平。

12.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于：

所述排气通道上间隔开设有与多个所述防爆阀一一相对的多个所述进气口；或者，所述排气通道上开设有沿多个所述电芯的堆叠方向延伸的长条状的所述进气口，每个所述防爆阀均与所述进气口相对。

13.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于：

每个所述电芯远离所述防爆阀的一侧设置有正极柱和负极柱。

14.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于：

所述底板内还开设有冷却腔；或者，所述底板支撑所述电芯的一侧设置有冷却管道。

15.根据权利要求14所述的电池包，其特征在于：

所述底板内开设有所述冷却腔，且所述冷却腔包括第一腔道和第二腔道，所述第一腔道和所述第二腔道通过连接管连通设置，且所述第一腔道和所述第二腔道分别位于所述排气通道的两侧；所述第一腔道上设置有进液口，所述第二腔道上设置有出液口。

16.一种用电装置，其特征在于，包括：

用电机构；

权利要求1至15中任一项所述的电池包，所述电池包用于为所述用电机构供电。

17.一种权利要求1至15中任一项所述的电池包的热失控检测与控制方法，其特征在于，包括：

获取所述电池包本体的工作参数；

判断所述工作参数是否偏离预设值；

控制所述排气组件在所述工作参数偏离所述预设值时运行。