CN110660945A - 一种防止热失控蔓延的电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止热失控蔓延的电池组，包括电池箱体、设置在电池箱体内的若干个电池包，每个电池包对应设置有一个灭火冷却机构，所述灭火冷却机构包括装有灭火剂的储藏盒、与储藏盒连接的排气管、设置在排气管排液口的低熔点金属密封塞、以及设置在电池包上的导热片，导热片与低熔点金属密封塞导热连接。本发明提供的防止热失控蔓延的电池组，当灭火剂从排气管的出口端排出，喷洒在电池包上，快速有效地对电池包进行灭火冷却降温，等到储藏盒中的灭火剂完全排出后，电池包浸泡在灭火剂中，充分吸收电池包的热量从而杜绝电池包热失控的进一步恶化和蔓延，避免电池包发生起火爆炸，提高汽车的安全性能。

Description

一种防止热失控蔓延的电池组
技术领域
本发明涉及汽车电池技术，特别涉及一种防止热失控蔓延的电池组。
背景技术
动力电池通常作为电动汽车的能量来源，但是近年来愈发多的电动汽车发生自燃现象，主要是因为电池组其中一个电池包中的单体电池过热或者受到外力破损从而热失控，接着对其它电池包产生影响，导致热失控蔓延，整个过程非常迅速、轻则会出现电池包漏液、冒烟、严重则会导致电池组起火、爆炸，造成车辆自燃，严重威胁到人身安全，或者引燃附近其他车辆，出现二次事故。
导致动力电池发生热失控的原因主要包括(1)电池外部电路短路触发热失控(2)过充电触发热失控(3)电池内的材料发出内短路触发热失控(4)电池受到机械式损坏触发热失控。电池包中某个电池单体一旦发生热失控后，与其相邻的电池单体也会迅速升温，电池单体内部的物质会剧烈反应分解，产生枝晶或分解产生氧气。此时电池包内部具有可燃物、阻燃剂、温度这三种条件下，电池包就容易发生起火爆炸，继而蔓延到相邻的电池包中，造成更严重的后果。目前的车辆通常会加装电池热管理系统，对电池包进行风冷散热降温，但是并不能有效阻止电池包发生热失控，从而不是遏制电池包的热失控恶化和蔓延；如果是外部电路发生问题时，热管理系统会失效，只能任由动力电池发生热失控了，造成严重的安全事故。
所以，汽车市场上亟需一种防止热失控蔓延的电池组，在电池包发生热失控的初期对热失控进行灭火冷却遏制，防止热失控情况进一步恶化和蔓延。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种防止热失控蔓延的电池组，旨在在电池包发生热失控的初期对热失控进行灭火冷却遏制，防止热失控情况进一步恶化和蔓延。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种防止热失控蔓延的电池组，包括电池箱体、设置在电池箱体内的若干个电池包，每个电池包对应设置有一个灭火冷却机构，所述灭火冷却机构包括装有灭火剂的储藏盒、与储藏盒连接的排气管、设置在排气管排液口的低熔点金属密封塞、以及设置在电池包上的导热片，导热片与低熔点金属密封塞导热连接，所述低熔点金属密封塞用于阻隔灭火剂从排气管排出。
所述低熔点金属密封塞的熔点为90℃～100℃。
所述电池箱体包括用于装载电池包的底壳和盖在电池包上的盖体，所述储藏盒设置在电池包的上方。
所述导热片通过石墨烯涂层与电池包的顶部连接，所述导热片沿电池包中的电池单体堆叠方向延伸。
所述灭火剂为S型气溶胶灭火剂。
所述防止热失控蔓延的电池组还包括一个泄压装置，所述泄压装置包括至少设置在盖体外缘的两个凸耳，底壳外壁上设置有与所述凸耳数量相等且一一对应的支撑块，每个凸耳分别设置有一个通孔；每个支撑块分别设有一个螺纹孔；每个凸耳的通孔处分别自上而下穿过一根螺杆，每根螺杆的底端分别拧入对应的那个支撑块的螺纹孔中；每根螺杆位于凸耳上方的那一段分别套有一根第一弹簧，每根第一弹簧的底端与对应的凸耳的上表面相抵。
每根螺杆向下伸出支撑块处分别设置有一个螺母，每个螺母的上表面与对应的那个支撑块的下表面相抵。
每个所述电池包的底部和四周设置有缓冲层，这些缓冲层均位于底壳和电池包之间。
有益效果：
本发明提供的防止热失控蔓延的电池组，与现有技术相比，当电池包发生热失控时，电池包内部会产生大量的热量，超过电池组包正常工作温度，使电池包的表面温度也会迅速发热产生高温，电池包通过导热片将热量传递给低熔点金属密封塞，当低熔点金属密封塞经过吸收热量达到其熔点后，低熔点金属密封塞在短时间内发生融化，同时储藏盒灭火剂的气体压力将排气管出口端的低熔点金属密封塞顶出，然后灭火剂从排气管的出口端排出，喷放在电池包上，使整个电池箱体充满灭火剂，快速有效地对电池包进行灭火冷却降温。等到储藏盒中的灭火剂完全排出后，电池包被灭火剂覆盖中，充分吸收电池包的热量从而杜绝电池包热失控的进一步恶化和蔓延，避免电池包进一步发生起火爆炸，提高汽车的安全性能。较佳的是，由于该灭火冷却机构并不涉及任何电路控制，即使汽车外部电路发生短路，也不会影响灭火冷却机构对热失控电池包的有效触发性，保证灭火冷却机构的可行性。
附图说明
图1为本发明提供的防止热失控蔓延的电池组的结构示意图。
图2为本发明提供的防止热失控蔓延的电池组中，灭火冷却机构的结构示意图。
图3为本发明提供的防止热失控蔓延的电池组中，泄压装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种防止热失控蔓延的电池组，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图1-图3，本发明提供的防止热失控蔓延的电池组，包括电池箱体1、设置在电池箱体内的若干个电池包2，每个电池包对应设置有一个灭火冷却机构3，所述灭火冷却机构3包括装有灭火剂的储藏盒31、与储藏盒连接的排气管32、设置在排气管排液口的低熔点金属密封塞33、以及设置在电池包上的导热片34，导热片34与低熔点金属密封塞33导热连接，所述低熔点金属密封塞用于阻隔灭火剂从排气管排出。
本实施例中，只是示意性地画出3个电池包，并没有对电池包的数量进行限定，相邻两个电池包通过与底壳一体成型的隔板隔开，减少相邻电池包之间的影响。
当电池包发生热失控时，电池包内部会产生大量的热量，超过电池组包正常工作温度(-20℃～60℃)，使电池包的表面温度也会迅速发热产生高温，电池包通过导热片将热量传递给低熔点金属密封塞，当低熔点金属密封塞经过吸收热量达到其熔点后，低熔点金属密封塞在短时间内发生融化，同时储藏盒灭火剂的气体压力将排气管出口端的低熔点金属密封塞顶出，然后灭火剂从排气管的出口端排出，喷放在电池包上，使整个电池箱体充满灭火剂，快速有效地对电池包进行灭火冷却降温。等到储藏盒中的灭火剂完全排出后，电池包被灭火剂覆盖中，充分吸收电池包的热量从而杜绝电池包热失控的进一步恶化和蔓延，避免电池包进一步发生起火爆炸，提高汽车的安全性能。较佳的是，由于该灭火冷却机构并不涉及任何电路控制，即使汽车外部电路发生短路，也不会影响灭火冷却机构对热失控电池包的有效触发性，保证灭火冷却机构的可行性。
需要说明的是，由于电池单体的保护膜在90℃左右会开始溶解，一旦保护膜开始溶解，工作以外的自生热过程就此开启，电池进入了热失控预备阶段。在这个短暂的时间窗口内，如果不能有效降低电池温度，热失控就会发生。所以选取所述低熔点金属密封塞的熔点为90℃～100℃，该低熔点金属密封塞的材料可以为某种纯金属或合金。为了便于采购，本实施例中的低熔点金属密封塞优选为一种由含量为52％的Bi,40％的Pb，8％的Cd组成的低熔点合金熔体材料制成，其熔点为92％。
当然，如果电池包的热失控过快，在低熔点金属密封塞未融化下已经发生起火爆炸，这时电池箱体内的高温也能低熔点金属密封塞发生融化，使灭火剂喷出进行冷却灭火，防止热失控的进一步恶化和蔓延。
具体的，所述电池箱体1包括用于装载电池包的底壳1.1和盖在电池包上的盖体1.2。所述储藏盒的外部设置有支臂1.3，所述底壳上设置有与支臂相适配的卡槽31.1，储藏盒通过支臂和卡槽安装在底壳上，并使所述储藏盒设置在电池包的上方。
进一步的，所述导热片34通过石墨烯涂层与电池包2的顶部连接，所述导热片34沿电池包2中的电池单体堆叠方向延伸。通过这样设置，导热片与电池包的导热性能好，导热片能够与每个电池单体对应的电池包表面区域进行热量吸收，从而使所有电池单体中的某一个或多个发生热失控就能进行传热检测。
优选的，所述灭火剂为所述灭火剂为S型气溶胶灭火剂。S型气溶胶灭火剂喷防物质中的成分主要为氮气、少量二氧化碳、金属氧化物固体微粒等，均为无毒物质，对汽车的电路无二次损坏。
具体的，请参阅图3，所述防热失控蔓延的电池组还包括一个泄压装置5，所述泄压装置包括至少设置在盖体外缘的两个凸耳51，底壳外壁上设置有与所述凸耳数量相等且一一对应的支撑块52，每个凸耳分别设置有一个通孔53；每个支撑块52分别设有一个螺纹孔54；每个凸耳的通孔处分别自上而下穿过一根螺杆55，每根螺杆的底端分别拧入对应的那个支撑块的螺纹孔中；每根螺杆位于凸耳上方的那一段分别套有一根弹簧56，每根弹簧的底端与对应的凸耳的上表面相抵。
通过调节每根螺杆的高度来调节每根弹簧的压缩量，使得弹簧向盖体施加向下的压力，保证正常使用状态下，盖体不会被轻易地掀起。当由于电池包内发生热失控时，电池箱体内会产生大量有毒气体，造成电池箱体内的气压骤增，容易使电池箱体爆开，当气体压力克服盖体自重以及每根弹簧向下施加的压力从而将盖体向上冲出，从而使电池箱体泄压，保证电池箱体内部的气压稳定，避免电池箱体发生爆破触发其他电池包的损坏，降低电池包发生热失控产生的影响。
每根螺杆向下伸出支撑块处分别设置有一个螺母57，每个螺母的上表面与对应的那个支撑块的下表面相抵。通过设置螺母，提高了螺杆与支撑块的连接强度。
优选的，每个所述电池包的底部和四周设置有缓冲层6，这些缓冲层均位于底壳和电池包之间。所述缓冲层优选采用泡沫金属，缓冲和隔热性能好；通过设置缓冲层可以吸收电池包发生热失控形变量，减少对相邻的电池包造成的机械性冲击影响，保证相邻电池包不会因此发生损毁继而引发热失控。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种防止热失控蔓延的电池组，包括电池箱体、设置在电池箱体内的若干个电池包，其特征在于，每个电池包对应设置有一个灭火冷却机构，所述灭火冷却机构包括装有灭火剂的储藏盒、与储藏盒连接的排气管、设置在排气管排液口的低熔点金属密封塞、以及设置在电池包上的导热片，导热片与低熔点金属密封塞导热连接，所述低熔点金属密封塞用于阻隔灭火剂从排气管排出。
2.根据权利要求1所述的防止热失控蔓延的电池组，其特征在于，所述低熔点金属密封塞的熔点为90℃～100℃。
3.根据权利要求1所述的防止热失控蔓延的电池组，其特征在于，所述电池箱体包括用于装载电池包的底壳和盖在电池包上的盖体，所述储藏盒设置在电池包的上方。
4.根据权利要求1所述的防止热失控蔓延的电池组，其特征在于，所述导热片通过石墨烯涂层与电池包的顶部连接，所述导热片沿电池包中的电池单体堆叠方向延伸。
5.根据权利要求1所述的防止热失控蔓延的电池组，其特征在于，所述灭火剂为S型气溶胶灭火剂。
6.根据权利要求1所述的防止热失控蔓延的电池组，其特征在于，还包括一个泄压装置，所述泄压装置包括至少设置在盖体外缘的两个凸耳，底壳外壁上设置有与所述凸耳数量相等且一一对应的支撑块，每个凸耳分别设置有一个通孔；个支撑块分别设有一个螺纹孔；每个凸耳的通孔处分别自上而下穿过一根螺杆，每根螺杆的底端分别拧入对应的那个支撑块的螺纹孔中；每根螺杆位于凸耳上方的那一段分别套有一根第一弹簧，每根第一弹簧的底端与对应的凸耳的上表面相抵。
7.根据权利要求2所述的防止热失控蔓延的电池组，其特征在于，每根螺杆向下伸出支撑块处分别设置有一个螺母，每个螺母的上表面与对应的那个支撑块的下表面相抵。
8.根据权利要求2所述的防止热失控蔓延的电池组，其特征在于，每个所述电池包的底部和四周设置有缓冲层，这些缓冲层均位于底壳和电池包之间。
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