[发明专利]一种锂离子电池电动汽车安全防护方法

说明书

本发明是一种锂离子电池电动汽车的安全防护方法，其主要包括二级响应模式。一级响应为锂离子电池异常产热升温时的快速降温，二级响应为锂离子电池热失控时的高效灭火及降温。一级和二级响应采用相同的硬件设计，主要包括泵组、喷头、冷媒、温度传感器、CO传感器和控制单元等。本方法基于锂离子电池电动汽车的电池包设计，其可针对锂离子电池热失控的孕育和发展过程中的不同特征，通过热失控前的降温、热失控时的灭火及灭火后的降温，多位一体，对电池安全进行多层次、全方位的防护。

技术领域

本发明属安全技术领域，涉及电动汽车安全防护方法，特别是包含一种可对电动汽车转配的锂离子电池热失控实现二级响应的安全防护方法。

背景技术

近年来，随着全球气候变暖，雾霾天气等环境问题的出现，各国对新能源行业的需求量越来越大。而锂离子电池凭借其能量密度大，自放电率低等优良性能，成为新能源行业的佼佼者。现阶段，我国的锂离子电池及锂离子电动汽车的年常量均呈现出逐年上升趋势。但由于锂离子电池的特殊性质，当锂离子电池处于滥用状态时，其极易形成积热条件，促使电池内部发生不可逆转的分解反应，在短时间内释放出大量热量及可燃气体，一旦可燃气体被引燃，电池温度呈现出指数增长，即认为电池发生热失控。现阶段，电动汽车火灾事故呈现出逐年上升趋势，因此，电动汽车内装配的锂离子电池安全防护问题是一个亟待解决的技术难题。在锂离子电动汽车上配置高效智能的安全防护策略对电动汽车的安全高效运行具有重要意义。

目前，锂离子电池电动汽车的安全防护策略大多集中于被动防护方面，而主动防护策略较少。现阶段存在的锂离子电池安全防护策略主要有以下不足：(1)现有锂离子电池安全防护策略大多在电池热失控后动作，无法有效预防或抑制热失控的发生。(2)现有的安全防护方法中多以扑灭明火为目标，未考虑明火扑灭后电池表面仍然较高温度的特点。即电池明火熄灭后，同一模组的未热失控电池间仍存在热失控传播的可能性。(3)现有锂离子电池安全防护策略中灭火系统大多只针对单一的电池模组，电池明火极易扩散至临近正常工作的模组。

本发明针对锂离子电池热失控的特点，提出了一种更为智能化、系统化和高效化的安全防护方法，即本安全防护方法具备两级响应，可实现在电池异常产热时快速外部降温干预；在电池热失控时快速熄灭明火，以及在明火熄灭后快速降温的多位一体化安全防护设计。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种锂离子电动汽车的安全防护方法，在锂离子电池热失控的孕育和发展过程中，通过实施热失控前的降温、热失控时的灭火及灭火后的降温等多种响应策略，对电池安全进行多层次、全方位的防护。本发明解决的问题是：提出一种锂离子电池电动汽车安全防护方法，在电池热失控前期异常产热时提前进行干预，通过冷媒带走电池热量，预防电池热失控的产生。进一步，当电池热失控发生时，灭火介质通过喷头释放到着火点，快速熄灭电池明火。最后，电池明火被熄灭后，再次释放冷媒，带走灭火后电池产生的热量，防止热失控在同一模组不同电池间乃至不同模组间的传播。

为了解决上述问题并实现上述目的，本发明的技术方案为：一种锂离子电池电动汽车的安全防护方法。本安全防护方法主要包括两级响应机制，分别为一级响应：锂离子电池异常产热时的快速降温；二级响应：锂离子电池热失控时的高效灭火及快速降温。

一级响应为锂离子电池异常产热时的快速降温。对于电池管理系统，其工作范围的上限为60℃，一旦电池温度超过电池管理系统的上限，电池管理系统会降低功率或关闭。因此，一级响应主要针对的是异常产热的电池。一级响应功能的实现主要依靠泵、喷头、冷媒、温度传感器、控制单元等硬件装置。

进一步的，泵的选型应根据冷媒的释放压力要求与喷头雾化要求共同确定。泵出口压力的计算应根据下式(1)：

P＝H·ρ   (1)

其中，H为水泵的扬程，m；P为出口压力，Pa；ρ为冷媒的密度，kg/m³。

进一步的，喷头应选用雾化喷头。