CN107275715A - 一种空冷式锂离子电池组阻燃结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，包括多个电芯组件，每个电芯组件的外侧均设有蜂窝状的隔热板，所述隔热板内设有固定块以固定电芯组件，固定块上设有温度传感器检测电芯的温度。顶盖固定在隔热板之上，上面设有烟雾传感器检测电池包内的烟雾浓度，同时还布置了3个固定杆以限制电芯的移动，并通过排烟口与顶部风道相连。此外蜂窝状隔热板下方的底部风道，通过底板与其连通。本发明相对于现有的技术结构，整体安全性得到了很大的提高，结构更加紧凑，同时不会造成电芯之间出现相互引燃的情况，而且对于后期更换维护也非常的方便。

Description

一种空冷式锂离子电池组阻燃结构
技术领域
本发明涉及锂离子电池组的安全设计，具体是一种空气冷却式锂离子电池组的阻燃结构。
背景技术
锂离子电池由于其高电压、高比能量、长循环寿命、对环境无污染等卓越性能，在电动汽车上的应用愈加广泛，并逐步成为代表未来发展方向的绿色能源电池。锂离子动力电池的比能量高，所以存在着较大的安全隐患。因此，高容量及动力型锂离子电池商业化推广的主要制约因素就是安全性问题。
电动车中的多个电池单体通过串、并联组合即形成了电池模组，作为其动力来源。而电池单体在滥用条件下(如过热、过充、过放、短路、振动、挤压等)，很容易出现出现着火、爆炸等危险情况。个别电芯的着火并不会发生重大安全事故，但在电池模组中失控电池会加热周边电池，造成周边电池失控的连锁反应。电池包失控后的火焰很难控制，几乎所有的灭火剂都无法完全扑灭电池失控的火焰。
鉴于以上分析，从电池包结构上考虑如何有效的阻止电池失控的传播是有必要的。
发明内容
针对背景技术中提出的问题，本发明的目的在于设计提供一种空冷式锂离子电池组阻燃结构的技术方案，其同时具有防止电池组过热和电池组失控阻燃的效果，使用安全可靠，适用于任何动力电池，特别适用于汽车电池等大型电池组上。
一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于，包括多个电芯组件（2），每个电芯组件（2）的外侧均设有蜂窝状的隔热板（1），所述隔热板（1）内设有温度传感器（9）和烟雾传感器（6）以及固定块（3），顶盖（4）固定在隔热板（1）之上，并通过排烟口（5）与第一风道（10）相连，此外隔热板下方通过底板（8）与第二风道（11）相连，底板（8）采用栅栏结构；顶盖（4）上部开有排烟口（5），与风道相连，使得失控火焰能及时排走；底部设有的第二风道（11），一端封闭，空气于另一端进入，经过蜂窝状隔热板与电芯系统之间的间隙，于顶部第一风道（10）流出；固定块（3）上安装的温度传感器（9），监测电芯的温度；装有烟雾传感器（6）监测电池包内的烟雾浓度；当温度传感器（9）和烟雾传感器（6）同时检测到异常时，立即提醒车主电池包发生问题。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：所述隔热板上设置有三个固定块，长度为3mm，限制电池水平面上的自由度，并确保空气可以从固定块的间隙流过。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：所述固定块以中心点为基准呈正三角形布置，使得相邻蜂窝结构中固定块之间的热传导距离最大，以减少各个蜂窝结构中的电池通过固定块传递的热量。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：所述隔热板上厚度为1mm，相互连接形成蜂窝状。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：所述隔热板材料为陶瓷纤维，热导率小于0.3W/m·K，耐温强度高于1000℃。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：电池组下面用栅栏结构的底板进行封闭，使得空气可以进入电池箱体，形成强制对流对流，进行电池的冷却。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：固定块上安装有温度传感器，检测电芯的温度。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：顶盖采用过盈配合与电池组相连，有利于电芯的更换。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：顶盖上设有3根固定销，限制电芯的上下自由度。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：顶盖上装有烟雾传感器，检测电池包内的烟雾浓度。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：顶盖上部开有排烟口，与风道相连，使得失控火焰能及时排走。所述密封箱顶部的排烟口向外延伸一段，防止失控火焰的回流，有利于热量的导向。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：底部设有箱体，右端封闭，空气与左端进入，经过蜂窝状隔热板于电芯系统之间的间隙，于顶部风道流出。
所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：当温度传感器和烟雾传感器同时检测到异常时，立即提醒车主电池包发生问题。
附图说明
图1为本发明一种空冷式锂离子电池组阻燃结构的结构示意图。
图中：1-蜂窝状隔热板、2-电芯、3-固定块、4-顶盖、5-排烟口、6-烟雾传感器、7-固定杆、8-底板、9-温度传感器、10-第一风道、11-第二风道。
图2：单体电芯
图3：电池模组
图4：中心电池温度
图5：周边电池温度
具体实施方式
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：
如图所示，该空冷式锂离子电池阻燃防爆电池箱，包括多个电芯组件（2），每个电芯组件（2）的外侧均设有蜂窝状的隔热板（1），所述隔热板（1）内设有固定块（3）以固定电芯组件（2），固定块（3）上设有温度传感器（9）检测电芯的温度。顶盖（4）固定在隔热板（1）之上，上面设有烟雾传感器（6）检测电池包内的烟雾浓度，同时还布置了3个固定杆（7）以限制电芯（2）的移动，并通过排烟口（5）与顶部第一风道（10）相连。此外蜂窝状隔热板（1）下方的底部第二风道（11），通过底板（8）与其连通。
本发明一种电池模组空气冷却及防爆阻燃结构的工作原理是：汽车在正常行驶过程中，流动的空气会进入到底部第二风道（11），从电芯（2）与隔热板（1）之间的间隙中穿过，于顶部第一风道（10）流出，从而实现冷却的效果。当电池组中某个单体电池因某种滥用情况发生起火爆炸，此时电池内部压力会快速增高并超过安全值，电池正极处的泄压阀打开，火焰向上喷出。由于蜂窝状隔热板（1）的阻隔作用，电芯燃烧产生的火焰不会波及到周围电芯，并且会沿着排烟口（5）流入顶部的第一风道（10）中，而且受底部的第二风道（11）进风的影响，火焰会加速排泄，减少失控电芯向周围电芯的热量传递，从而达到阻止失控传播的作用。从图4以及图5的模拟结果可以看到，当中心电池失控时，温度可达450℃，而距离中间电芯最近的电池最高温度仅65℃，远远低于引发电芯热失控的温度（150℃），座椅该系统可有效阻止失控的传播。
当模组中某一电池发生失控，产生火焰时，温度传感器（9）和烟雾传感器（6）会立即检测到异常，马上提醒车主靠边停车。

Claims (8)

1.一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于，包括多个电芯组件(2)，每个电芯组件(2)的外侧均设有蜂窝状的隔热板(1)，所述隔热板(1)内设有温度传感器(9)和烟雾传感器(6)以及固定块(3)，顶盖(4)固定在隔热板(1)之上，并通过排烟口(5)与第一风道(10)相连，此外隔热板下方通过底板(8)与第二风道(11)相连，底板(8)采用栅栏结构；顶盖(4)上部开有排烟口(5)，与风道相连，使得失控火焰能及时排走；底部设有的第二风道(11)，一端封闭，空气于另一端进入，经过蜂窝状隔热板与电芯系统之间的间隙，于顶部第一风道(10)流出；固定块(3)上安装的温度传感器(9)，监测电芯的温度；装有烟雾传感器(6)监测电池包内的烟雾浓度；当温度传感器(9)和烟雾传感器(6)同时检测到异常时，立即提醒车主电池包发生问题。
2.所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：所述隔热板上设置的三个固定块，长度为3mm，限制电池水平面上的自由度，并确保空气从固定块的间隙流过。
3.所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：所述固定块以中心点为基准呈正三角形布置，使得相邻蜂窝结构中固定块之间的热传导距离最大，以减少各个蜂窝结构中的电池通过固定块传递的热量。
4.所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：所述隔热板(1)上厚度为1mm，相互连接形成蜂窝状。
5.所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：所述隔热板(1)材料为陶瓷纤维，热导率小于0.3W/m·K，耐温强度高于1000℃。
6.所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：顶盖(4)采用过盈配合与蜂窝状隔热板(1)相连。
7.所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：顶盖(4)上设有3根固定杆(7)，限制电芯(2)的上下自由度。
8.所述的一种空冷式锂离子电池组阻燃结构，其特征在于：排烟口(5)向外延伸一段，防止失控火焰的回流。
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