CN103208656B - 电池组系统及其漏液检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池组系统，包括数个电池单体、封闭液和包含封闭液的电池箱，电池单体浸泡在封闭液中，电池箱由箱体与盖板组成，封闭液为阻燃、绝缘、比重小于电解液并且与电解液不溶的液体，箱体上设置一个封闭液出口和一个封闭液入口，出口经过循环泵和液体分离装置与入口连接在一起形成一条循环通道，液体分离装置内设置检测部件，当电池的那元中发生电解液泄漏时，混杂有电解液的封闭液流经液体分离装置时被检测部件检出，并且检测部件给出反馈信号。采用本发明提供的方案之后，可以将漏出的电解液封闭在阻燃的封闭液内，防止电解液与空气接触，燃烧发生危险；在第一时间内检测到电池箱内电池单体是否有漏液，并且发出警告，提高电池箱体的安全性。

Description

电池组系统及其漏液检测方法
技术领域
本发明涉及一种电池组系统。
背景技术
目前电池驱动的电动汽车，电动大巴正在逐步的取代传统的汽车和巴士。电池单体是电动汽车上的主要储能装置，电池箱作为装载电池单体的装置，是电动汽车的关键部件，直接影响电池单体的性能从而影响电动汽车的性能。锂离子动力电池因其优异的功率输出特性和寿命长等优点，目前在电动汽车中锂离子动力电池得到良好的应用。
电池单体作为电动汽车上主要的储能装置，一般由多个电池串并联形成，电池由于自身存在的缺陷或者安装固定结构的不合理，在经过一段时间的使用后，可能会有漏液的失效发生，漏出的电解液是一种易燃有机材料，电解液暴露在空气中极易被火花或者是静电放电点燃，从而降低电池包的安全性，给整车带来危险。
现有的做法都是通过气体检测来完成。检测原理一般是，由于电池箱内是一个相对密闭的空间，当电池组发生电解液泄漏时往往会形成一些气体释放出去，此时就可以利用气体检测器来检测这些气体，若检测器检测到了这些气体说明发生了电池组泄漏事故，但是这种检测方法存在一些缺陷：1、气体检测器相对昂贵，而且在气体浓度较低的时候检测效果并不好；2、气体检测器是在电池箱内气体达到一定浓度是才能有效工作，此时电解液已经泄漏较多，且由于易燃的电解液是暴露在空气中，就有可能发生起火燃烧的的事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种更安全的电池组系统。
为达上述目的，本发明提供了一种电池组系统，包括数个电池单体、封闭液和包含封闭液的电池箱，电池单体浸泡在封闭液中，电池箱由箱体与盖板组成，电池组内设置电气连接部件，封闭液为阻燃、绝缘、比重小于电解液并且与电解液不溶的液体，箱体上设置一个封闭液出口和一个封闭液入口，封闭液出口通过循环通道与封闭液入口连接在一起形成一条通路，循环通道上还设置液体分离装置和循环泵，液体分离装置连接检测装置；电气连接部件侵入封闭液中。
作为优选，所述检测装置包括至少一个检测部件。
作为另一种实施方式，所述检测装置还包括反应装置，而液体分离装置、反应装置、检测部件顺序连接。这种方式适用于将电解液经液体分离装置分离后，进入反应装置与其他物质进行化学反应，而根据反应产物进行检测的情形。
当电池单元中发生电解液泄漏时，混杂有电解液的封闭液流经液体分离装置时被检测部件检出，并且检测部件给出反馈信号。
液体分离装置是一种能够将电解液从封闭液中分离的装置，利用电解液比封闭液密度大且不相容的原理制成。
电气连接部件包括继电器、连接铜片、集流体和/或其他连接电池组的部件。
电气连接部件浸入封闭液中，是为防止电气连接部件工作产生的电弧引燃箱内易燃部件，故浸入封闭液中。
作为优选，所述循环通道上还设置热交换装置。热交换装置可以对电池组进行散热或者加热。热交换装置主要是由热交换片组成。
作为优选，所述封闭液选自硅油和变压器油之中的一种或两种。更稳定的阻燃性能和绝缘性能使得这两种材料成为优选材料。
作为优选，所述检测部件选自电导率传感器、PH传感器、氟离子选择性电极和液面折射传感器之中的一种或数种。只要是接触电解液能够给出反馈的传感器都可以。
作为优选，所述电池单体为倒置放置，电池单体为电极端朝底面倒置放置。电池组在充放电过程中，温度最高的部位是极耳或者集流体，倒置放置电池单体可以使用尽可能少的封闭液达到完全将极耳浸入封闭液的目的，有效节约封闭液的用量，同时也能够满足散热需求。
作为优选，所述电池单体的底面固定在盖板上。使得电池组固定地更稳固。
作为优选，所述电池箱底部设置支撑架，架空电池单体。使得电池单体的极耳不接触电池箱底面且不被支撑架压到，使得电池组在倒置设置的时候固定更可靠。
锂离子电池是利用有机电解液作为传导介质的，若电解液接触到空气中的氧气加上电池组放电时产生的高温就很容易燃烧起火，本发明的技术方案能够将泄漏的电解液封闭在封闭液中使其隔绝与空气的接触，则即使在高温环境下也不可能燃烧，充分保证了安全性。
作为优选，所述电池单体包括数个片状电池单体，且每两块片状电池单体之间有一个隔离部件。设置隔离部件有利于隔开电池单体增加封闭液的流动，使得泄漏的电解液更容易沉降下来，柱形电池以及其他类型电池都适合此装置。
作为优选，所述隔离部件为经线与纬线不在同一平面上的编织网。编织网隔开的电池单体之间的空隙更大，更易使得液体流通，经线为隔离部件上竖向的线，纬线为隔离部件上横向的线。
本发明还提供一种利检测电池组电解液泄露的方法，当电池箱内的电池单体发生电解液泄漏时，电解液被分离到循环通道上设置的液体分离装置内，检测装置检测分离出的电解液。
采用本发明提供的方案之后，可以将漏出的电解液封闭在阻然的封闭液内，防止电解液与空气接触，燃烧发生危险；电池倒置在电池箱内，封闭液需求量少，增强散热效果，节约成本，减轻电池包的重量；电气部件浸入到封闭液中，可以避免电气部件与空气接触而老化或者发生燃烧；在第一时间内检测到电池箱内电池单体是否有漏液，并且发出警告，提高电池箱的安全性。
附图说明
图1是电池组示意图。
图2是电池箱爆炸图。
图3是电池单体与电气连接部件结合示意图。
图4是电池单体结合支撑架的结构示意图。
图5是装载电池单体的电池箱侧视图。
图6是电池单体结合隔离部件示意图。
其中，1、电池单体，11、电极，2、封闭液，3、电池箱，31、盖板，32、箱体，34、封闭液出口，35、封闭液入口，4、液体分离装置，5、检测部件，6、隔离部件，7、散热鳍，71、散热风扇，8、循环泵，9、循环通道，10、支撑架，12、电气连接部件。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例1
如图1所示的结构，电池箱3由电池箱体32和电池箱盖31组成，箱体32内放置有片状电池，数个片状电池互相堆叠在一起组成一个电池单体1，相邻的每两块电池单体1之间夹持一块隔离部件6，本方案中隔离部件6使用一块塑料编织网，是一种采用经纬线不在一个平面的塑料织网作为隔离部件6，它能很好的隔开电池单体1，并且能够加速封闭液2的循环，使得电解液更容易流通到封闭液2中，金属织网也可以作为隔离部件6，但是会影响整个系统的绝缘能力，而且易被电解液腐蚀，效果并不好，使用其他绝缘性能优异的编织网也可以，将连接外部电路的电气连接部件12放置入封闭液中，电池组中所有的电气连接部件12都侵入封闭液2中。
在电池单体1的电极11面套上支撑架10，然后倒扣入电池箱3内，此时电池单体1的电极11朝下放置，支撑架10支撑住整个电池单体，箱内的封闭液2可以从支撑架10的空隙中穿过。
电池箱3的两个侧面开有两个孔，封闭液出口34和封闭液入口35，使用循环通道9将两个口连接成一条通路，通路上设置了液体分离装置4和热交换装置，热交换装置由散热鳍7和散热风扇71组成，电池箱3、液体分离装置4、散热鳍7是一个密封的整体系统，封闭液2在这个通路中循环，在帮助电池组散热的同时，把电池单体1泄漏的电解液检测出来。
通路中带有热量的封闭液经过散热鳍7之后把热量传导到散热鳍7上，散热风扇71再把散热鳍7上的热量散发，散热效果显著；液体分离装置4的底部设置了一个检测部件5，检测部件5为电导率传感器、PH传感器、氟离子选择性电极、液面折射传感器，液体分离装置4分离出电解液，电解液由于比重的关系会沉降到检测部件5上，本方案中采用电导率传感器，由于电解液是电的良导体而且硅油是电的不良导体，当电解液泄漏之后会随着硅油的循环而沉淀在液体分离装置4中，电导率传感器会检测到电阻值变小，当测量到的电阻值小于某一阈值时，电导率传感器向整车控制系统发出报警信号，并且通过显示设备显示出来，使驾驶员在第一时间内知道电池是否有问题，从而及时地进行维修和更换，降低危险发生的可能性。
将连接电池组的电气连接部件12也固定在电池箱3内部，并且浸没入封闭液2中，封闭液2为硅油，硅油是一种的绝缘，阻燃，密度在0.95kg/L左右的液体，而电解液的密度在1.5kg/L左右，而且硅油和电解液是两种不能互溶或者反应的液体。
实施例2
如图1所示的结构，电池箱3由电池箱体32和电池箱盖31组成，箱体32内放置有片状电池，数个片状电池互相堆叠在一起组成一个电池单体1，相邻的每两块电池单体1之间夹持一块隔离部件6，本方案中隔离部件6使用一块塑料编织网，是一种采用经纬线不在一个平面的塑料织网作为隔离部件6，它能很好的隔开电池单体1，并且能够加速封闭液2的循环，使得电解液更容易流通到封闭液2中，金属织网也可以作为隔离部件6，但是会影响整个系统的绝缘能力，而且易被电解液腐蚀，效果并不好，使用其他绝缘性能优异的编织网也可以，将连接外部电路的电气连接部件12放置入封闭液中，电池组中所有的电气连接部件12都侵入封闭液2中。
封闭液2为硅油，硅油是一种的绝缘，阻燃，密度在0.95kg/L左右的液体，而电解液的密度在1.5kg/L左右，而且硅油和电解液是两种不能互溶或者反应的液体。
在电池单体1的电极11面套上支撑架10，然后倒扣入电池箱3内，此时电池单体1的电极11朝下放置，支撑架10支撑住整个电池单体，箱内的封闭液2可以从支撑架10的空隙中穿过。
电池箱3的两个侧面开有两个孔，封闭液出口34和封闭液入口35，使用循环通道9将两个口连接成一条通路，通路上设置了液体分离装置4和热交换装置，热交换装置由散热鳍7和散热风扇71组成，电池箱3、液体分离装置4、散热鳍7是一个密封的整体系统，封闭液2在这个通路中循环。
通路中带有热量的封闭液经过散热鳍7之后把热量传导到散热鳍7上，散热风扇71再把散热鳍7上的热量散发，液体分离装置4利用电解液的比重大于封闭液且不互溶的原理分离出电解液，最终泄漏出的电解液会集中在液体分离装置4中，将液体分离装置4中收集的电解液引出，并且与水发生反应后测量其PH值，若检测结果为酸性，则表明反生了电解液泄漏，并且通过显示设备显示，使驾驶员在第一时间内知道电池是否有问题，从而及时地进行维修和更换，降低危险发生的可能性。
将连接电池组的电气连接部件12也固定在电池箱3内部，并且浸没入封闭液2中，封闭液2为硅油，硅油是一种的绝缘，阻燃，密度在0.95kg/L左右的液体，而电解液的密度在1.5kg/L左右，而且硅油和电解液是两种不能互溶或者反应的液体。

Claims (10)

1.一种电池组系统，包括数个电池单体、封闭液和包含封闭液的电池箱，电池单体浸泡在封闭液中，电池箱由箱体与盖板组成，电池组内设置电气连接部件，其特征在于：封闭液为阻燃、绝缘、比重小于电解液并且与电解液不溶的液体，箱体上设置一个封闭液出口和一个封闭液入口，封闭液出口通过循环通道与封闭液入口连接在一起形成一条通路，循环通道上还设置液体分离装置和循环泵，液体分离装置连接检测装置；电气连接部件侵入封闭液中,所述电池单体为倒置放置，所述电池箱底部设置支撑架，架空电池单体。
2.根据权利要求1所述的电池组系统，其特征在于：所述检测装置包括至少一个检测部件。
3.根据权利要求2所述的电池组系统，其特征在于：所述检测装置还包括反应装置，液体分离装置、反应装置、检测部件顺序连接。
4.根据权利要求1所述的电池组系统，其特征在于：所述循环通道上还设置热交换装置。
5.根据权利要求1所述的电池组系统，其特征在于：所述封闭液选自硅油和变压器油之中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的电池组系统，其特征在于：所述检测部件选自电导率传感器、PH传感器、氟离子选择性电极和液面折射传感器之中的一种或数种。
7.根据权利要求1所述的电池组系统，其特征在于：所述电池单体的底面固定在盖板上。
8.根据权利要求7所述的电池组系统，其特征在于：所述电池单体包括数个片状电池单体，且每两块片状电池单体之间有一个隔离部件。
9.根据权利要求8所述的电池组系统，其特征在于：所述隔离部件为经线与纬线不在同一平面上的编织网。
10.包括权利要求1至9任一所述电池组系统的电池组漏液检测方法，其特征在于：当电池箱内的电池单体发生电解液泄漏时，电解液被分离到循环通道上设置的液体分离装置内，检测装置检测分离出的电解液。
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