[发明专利]一种锂离子电池系统安全保护装置及保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池系统安全防护领域，特别是涉及一种锂离子电池系统安全保护装置及保护方法。

背景技术

近年来，随着电动汽车市场的繁荣，动力电池在市场和政策的双重推力下已经取得长足的发展，但动力电池系统的安全性能一直是其发展的重要的制约因素。尽管通过各种方法对动力电池系统安全性能进行改进，但相关成果和进展与期望值相距较远。

电动汽车其安全性能关系到乘客的人身安全和财产安全，而电动汽车中电池系统安全又尤为关键。一旦电池系统出现热失控的状况，轻则造成财产损失，重则导致人员伤亡。

现有的自然冷却、风冷以及液冷技术手段只是降低热失控机率，而系统内部温控式小型灭火器只是在热失控发生后减少风险扩散，这些技术手段都存在一定缺陷和不足。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种锂离子电池系统安全保护装置及保护方法，进行电池包的无氧环境营造，提升保护效果，并在热失控发生后有效控制热失控状况。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种锂离子电池系统安全保护装置，包括：电池系统和保护组件，所述电池系统包括处理器、温度传感器、电池箱外壳和电池包，所述电池包和温度传感器分别设置在电池箱外壳内，所述温度传感器与处理器线性连接以实时监测电池包的温度，所述保护组件包括泄压阀、惰性气体储存罐、管道和数个压力传感器，所述泄压阀设置在电池箱外壳一侧，所述管道排布在电池箱外壳中且与惰性气体储存罐相连通，所述数个压力传感器设置在电池箱外壳中且与处理器线性连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述电池包阵列分布在电池箱外壳内。

在本发明一个较佳实施例中，所述管道上设置有位于电池包的极耳汇出处的出气口。

在本发明一个较佳实施例中，所述数个压力传感器阵列分布在电池箱外壳中。

在本发明一个较佳实施例中，所述惰性气体储存罐上设置有与处理器线性连接的电磁阀，所述电磁阀与管道相连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述惰性气体储存罐设置在电池箱外壳的内部或者外部。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种锂离子电池系统的保护方法，包括以下步骤：

将电池包组装在电池箱外壳中，进行电池箱外壳的密封，将泄压阀打开，通过外部气泵将内部空气抽出，抽到内部压力为aKp，停止抽气， a＜大气压；

关闭气泵后通过泄压阀向电池箱外壳内部注入惰性气体，惰性气体采用氩气，直至壳体内部压力为bKp，停止注入气体，以上两步循环3次，b＞大气压；

由于电池箱外壳内部并不完全是一个密闭空间，内部气体总会向外逸出，从而使得内部气压下降，一旦气压与大气压一致，内部气体会与外部空气实现交换，从而使得内部也进入空气，因此当电池箱外壳内部气压达到一个数值c时，b＞c＞大气压，内部的压力传感器会将压力信号传递给处理器，通过处理器处理相关数据后，打开电磁阀，将惰性气体储存罐内惰性气体通过管道传递到电池包极耳汇出处的出气口，用来弥补气体逸出的损失；

当惰性气体储存罐释放的氩气使得电池箱外壳内部压力重新达到bKp时，此时压力传感器将信号传递给处理器，关闭电磁阀；

当电池包出现热失控时，电池箱外壳内的温度会大幅上升，内部压力也会大幅提高，通过温度传感器以及压力传感器将温度信号和压力信号传递给处理器，发出报警信号，通知乘客离开；

由于热失控初始，此时热失控都是在一种无氧或者少氧的状态下，避免快速扩散开，如果出现电池包的电芯内部燃烧，当内部压力达到d值时，d＞b，首先泄压阀优先破开，内部高温气体逸出，与外部实现气体交换，保证电池箱外壳不出现爆炸的风险；

与此同时，压力信号以及温度信号传递给处理器，经过数据处理后，电磁阀打开，通过管道将惰性气体传递到电池包附近，使得电池包附近被惰性气体包围起到隔绝空气的作用，直至热失控得到人为控制后，整套系统方能停止工作。

本发明的有益效果是：本发明指出的一种锂离子电池系统安全保护装置及保护方法，通过一种简洁方便的手段将电池箱外壳内部的有氧环境置换为无氧或者少氧环境，通过电池箱外壳自身高密闭性以及内部压力平衡装置确保电池箱外壳内部的无氧环境稳定性，在无氧或者少氧条件下避免电池系统内部出现大规模热失控状况，同时在热失控发生后通过主动释放惰性气体隔绝电池系统与外部氧环境接触有效控制热失控状况，确保车内乘客在有效的时间脱离危险。

附图说明