CN110739424A - 一种电池箱和一种电池箱热失控监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池箱和一种电池箱热失控监控方法，电池箱包括：上箱体、下箱体和电池组，所述上箱体和所述下箱体相互配合形成容置所述电池组的密封腔；所述上箱体的顶部形成有气体导出装置，所述气体导出装置包括：主体导出槽，在所述上箱体相对设置的第一端和第二端之间延伸，所述主体导出槽的底部与所述电池组的顶部相抵接；与所述主体导出槽相连的第一分支导出槽；设于所述第二端的泄压阀。通过在上箱体设置气体导出装置，利用文丘里效应，快速导出电池箱内部的高温气流，恢复箱体的压强，提高了电池总成的安全性。

Description

一种电池箱和一种电池箱热失控监控方法

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种电池箱和一种电池箱热失控监控方法。

背景技术

由于汽车工业引发的全世界范围内的能源问题与环境问题，使研发新能源汽车成为当今世界的紧迫任务，新能源汽车是解决汽车交通所面临的能源与环境问题的有效途径，在新能源动力汽车中，电池系统是整个动力驱动中重要的一部分，所以电池系统性能的好坏直接决定了整个系统的性能，而近年来，电动汽车对动力电池的性能提出了较高的要求，需满足高的能量密度，提供大功率的充电和放电，随着电池电量的不断提高，电池数目逐渐增多，导致电池箱体的体积也越来越大，电池箱体内部电池使用工况复杂，势必会产生较大的发热量，也容易导致电池箱的热失控。因此，对电池箱的箱体的快速散热和箱体内高温气体的快速排出有了很高的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种电池箱和一种电池箱热失控监控方法，以解决上述现有技术缺陷中的至少一个。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：本发明提供了一种电池箱，所述电池箱包括：上箱体、下箱体和电池组，所述上箱体和所述下箱体相互配合形成容置所述电池组的密封腔；

所述上箱体的顶部形成有气体导出装置，所述气体导出装置包括：

主体导出槽，在所述上箱体相对设置的第一端和第二端之间延伸，所述主体导出槽包括沿所述第一端至所述第二端的方向依次相连的主体导出段、渐缩段、喉部和导出段，所述主体导出槽的底部与所述电池组的顶部相抵接；

与所述主体导出槽相连的第一分支导出槽，所述第一分支导出槽从所述喉部向外延伸；

设于所述第二端的泄压阀，与所述主体导出槽的导出段相连。

进一步的，所述喉部设有第一传感器，所述第一传感器用于采集所述喉部的以下数据中的至少一个：第一温度数据、第一烟雾数据或第一压力数据。

进一步的，所述第一分支导出槽包括分别设于所述喉部两侧的两个第一槽体，所述第一槽体呈L型；

和/或，所述气体导出装置还包括第二分支导出槽，所述第二分支导出槽从所述主体导出段向外延伸。

进一步的，所述气体导出装置还包括第三分支导出槽，所述第三分支导出槽从所述第二分支导出槽的主体向外延伸；

和/或，所述第二分支导出槽包括多个均匀分布于所述主体导出段的两侧的第二槽体。

进一步的，所述第三分支导出槽包括多个均匀分布于所述第二分支导出槽的主体的两侧的第三槽体。

进一步的，所述电池箱还包括：呼吸阀和密封件，所述密封件设于所述上箱体和所述下箱体之间。

进一步的，所述密封件包括设于所述上箱体的密封圈，所述密封圈环设于所述上箱体底部。

进一步的，所述泄压阀为弹簧式泄压阀或杠杆式泄压阀。

本发明还提供了一种电池箱热失控监控方法，用于上述所述电池箱，所述方法包括：

获取喉部的第一数据信息，所述第一数据信息包括第一压力数据、第一温度数据或第一烟雾浓度中的至少一个数据；

根据所述第一数据信息确定危险等级；

根据所述危险等级采取对应的处理策略，以发出警报提醒。

进一步的，所述根据所述危险等级采取对应的处理策略包括：

根据所述危险等级，确定与所述危险等级的缓冲时间；

根据所述缓冲时间内危险等级的变化情况，判断是否发出警报提醒。

本发明实施例一种电池箱的有益效果包括：通过在上箱体设置气体导出装置，当电池箱体短时间内产生大量热量时，利用文丘里效应，对电池箱内部的高温气流进行整合与引导，进而将箱体内的高温气体快速导出至电池箱体外，迅速恢复箱体的压强，提高了电池总成的安全性。

本发明实施例还提供了一种电池箱热失控监控方法，包括：获取喉部的第一数据信息，与对应的预设阈值比较，判断危险等级，根据危险等级采取对应的处理策略，以发出警报提醒。通过以上方法，一旦发生热失控，能更快的将数据传至电池管理系统中，使得电池管理系统传能快速响应热失控，并通过对应的响应策略来发出警报，在显示面板上进行危险提示。

附图说明

图1是本发明实施例的电池箱的爆炸结构示意图。

图2是本发明实施例的电池箱的侧面结构示意图。

图3是本发明实施例的电池箱中上箱体的结构示意图。

图4是本发明实施例的上箱体的第一俯视结构示意图。

图5是本发明实施例的上箱体的第二俯视结构示意图。

图6是本发明实施例的一种电池箱热失控监控方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

请参阅图1，图1展示了本发明实施例的电池箱的爆炸结构示意图。电池箱包括从上到下依次设置的上箱体1、电池组3和下箱体2，上箱体1和下箱体2相互配合形成正好容纳电池组3的密封腔。上箱体1的顶部设有气体导出装置，结合图1和图3，气体导出装置包括：

主体导出槽100，在上箱体1相对设置的第一端A和第二端B之间延伸，主体导出槽100包括沿第一端A至第二端B的方向依次相连的主体导出段AC、渐缩段CD、喉部DE和导出段EB，主体导出槽100的底部与电池组3的顶部相抵接；与主体导出槽100相连的第一分支导出槽200，第一分支导出槽从喉部DE向外延伸；设于第二端B的泄压阀300，与主体导出槽100的导出段EB相连。

具体的，气体导出装置是由上箱体1的顶部向上凸起形成的，电池组3安装于下箱体2内，通过上箱体1密封后，电池组3和下箱体2竖直设置的挡板M一起与上箱体1的顶部相抵接，使得主体导出槽100的底部与电池组3和挡板M的顶部抵接，对气体导出装置向上凸起预留的空间的下表面进行封闭，封闭主体导出槽100的底部。当然也可以不用设置下箱体1的挡板M，直接通过电池组3与上箱体1的顶部相抵，使得主体导出槽100的底部与所述电池组的顶部抵接，封闭主体导出槽100的底部。当电池箱内短时间内产生大量的热量，特别是电池箱内发生热失控时，高温气体聚集在箱体顶部，箱体内的压强增大，通过上箱体1顶部设置的气体导出装置，且封闭后，气体沿着主体导出槽100向泄压阀300处排出，当超过了泄压阀300的预设泄压值，泄压阀300自动被弹开，高温气体排出。当渐缩段CD和喉部DE的截面面积减少时，气体流速将增大，喉部DE处压强降低，且小于第一分支导出槽200的压强，此时气体导出装置利用文丘里效应，可将主体导出槽100和第一分支导出槽200处的气体快速吸入到喉部DE，并通过泄压阀300快速排出箱体外。

渐缩段CD和喉部DE可以根据箱体的容积大小，进行优化设计，可调整喉部DE处所形成的真空度，进而可以设置气体导出速度。根据伯努利原理：

P+1/2ρv²+ρgh＝C

其中，式中P为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量。

电池箱上箱体1的主体导出槽100和第一分支导出槽200的形状、槽深和位置可根据电池箱体结构进行变形，以实现不同导气速率和结构强度。

本发明实施例通过在电池箱的上箱体设置气体导出装置与电池组相抵接，能够在电池箱体产生大量热量，短时间内压强迅速增大的情况下，利用文丘里效应迅速排出高温气体，保持箱体内部压强，起到快速的降温作用，且气体导出装置能够根据箱体的大小进行调整，气体导出速度也能进行相应的调整。当电池在热失控时，能够提供更长的逃生时间。

本发明实施例中的文丘里效应是指：当气体(或液体)在流道中流动时，在流道的最窄处，动态压力(速度头)达到最大值，静态压力(静息压力)达到最小值，气体(或液体)的速度因为涌流横截面面积减小而上升。整个涌流都要在同一时间内经历流道缩小的过程，因而压力也在同一时间减小，进而产生压力差，这个压力差可以用于给气体(或液体)提供一个外在吸力。对于理想流体(气体或者液体)，其压力差可以通过伯努利方程获得。

请参阅图3和图4，在喉部DE处设置第一传感器800，第一传感器800可以设为集成传感器，能够采集喉部DE处的第一数据信息，第一数据信息包括第一压力数据、第一温度数据或第一烟雾数据中的至少一个数据，由于气体导出装置在气体排出时能产生文丘里效应，使得喉部DE处的温度、压力和烟雾浓度是整个箱体变化最快的地方，因此，喉部DE是对箱体的温度、压力和烟雾浓度的变化最为敏感的地方，第一传感器800采集到的第一数据信息能够快速准确的体现箱体内的压力、温度或烟雾浓度的至少一个的变化。一旦电池箱体内的电池发生热失控的时候，能更快的将数据传至通信连接的BMS电池管理系统中，使得电池管理系统传能快速响应热失控，并通过对应的响应策略来发出警报，并在显示面板上进行危险提示。例如，行业规定电池箱体热失控前5分钟需要进行提醒。通过上述设置能够快速获取压力、温度和/或烟雾数据，提早响应时间，能够提前更长时间来提醒，能够保证安全性。

请参阅图3和图4，为了能够加快气体排出时间，可以增大第一分支导出槽200的容积，即调整第一分支导出槽200的深度或者面积。进一步的，第一分支导出槽200包括分设于喉部DE两侧的第一槽体210和220，第一槽体210和220呈L型。通过在两侧设置第一槽体210和220，能够增大气体排出通道的容积，同时将第一槽体210和220设置成L型，能够增大第一分支导出槽200覆盖电池箱体的范围，加快引导气体排出的速度。

请参阅图3和图4，为了能让箱体内的高温气体尽快排出，进一步的，气体导出装置还包括第二分支导出槽400，第二分支导出槽400从主体导出段AC向外延伸。第二分支导出槽包括多个均匀分布于主体导出段的两侧的第二槽体410～480。通过在两侧设置第一槽体210和220，能够增大气体排出通道的容积，同时将第一槽体210和220设置成L型，能够使得第一分支导出槽200覆盖电池箱体的范围更广，加快引导气体排出的速度。

请参阅图5，为了能让箱体内的高温气体尽快排出，进一步的，气体导出装置还包括第三分支导出槽500，第三分支导出槽500从第二分支导出槽400的主体向外延伸。第三分支导出槽500包括多个均匀分布于第二分支导出槽410的主体的两侧的第三槽体510～520。

请参阅图2，为了平衡电池箱体内部气压，并保持箱体内部腔体干燥，避免冷凝结霜，进一步的，电池箱还设有呼吸阀600，呼吸阀600可以设于箱体的任何位置，但最好与泄压阀300相对设置，能够快速恢复箱体压强。

具体的，当电池箱内的压力在呼吸阀600的控制操作压力范围之内时，呼吸阀600不工作，保持电池箱的密闭性；当电池箱内的温度非常高，使电池箱上部气体空间的压力升高，达到呼吸阀的操作正压时，压力阀被顶开，气体从呼吸阀呼出口逸出(可以和气体导出装置同时排气)，使电池箱内压力不再继续增高；当电池箱内的气体通过气体导出装置迅速排出，导致电池箱内出现负压时，电池箱外的空气将顶开呼吸阀600的负压阀盘，进入电池箱内，以平衡电池箱内的气压。

请参阅图2，为了加强电池箱体的密封，进一步的，电池箱还在上箱体1和下箱体2之间设置密封件700，比如环设于上箱体1底部的密封圈。当然密封件还可以设于下箱体2上。

进一步的，泄压阀300可以为弹簧式泄压阀或杠杆式泄压阀。不同容量的箱体可以采用不同预设泄压值的泄压阀。

本发明实施例还提供了一种上述电池箱热失控监控方法，电池箱体的喉部设有第一传感器800，第一传感器800与电池的管理系统通信连接，电池管理系统与显示面板通信连接，请参阅图6，具体的监控方法包括以下步骤：

步骤100：获取喉部的第一数据信息，第一数据信息包括第一压力数据、第一温度数据或第一烟雾浓度数据中的至少。

具体的，请参阅图3和图4，在喉部DE设置第一传感器800，获取第一传感器800采集的喉部的第一数据信息，包括第一压力数据、第一温度数据或第一烟雾浓度数据中的至少一个数据。由于气体导出装置在气体排出时能产生文丘里效应，使得喉部DE处的温度、压力和烟雾浓度是整个箱体变化最快的地方，因此，喉部DE是对箱体的温度、压力和烟雾浓度的变化最为敏感的地方，第一传感器800采集到的第一数据信息能够快速准确的体现箱体内的压力、温度或烟雾浓度的至少一个的变化。一旦电池箱体内的电池发生热失控的时候，能更快的将数据传至通信连接的BMS电池管理系统中，使得电池管理系统传能快速响应热失控。

步骤200：根据第一数据信息确定危险等级。

具体的，电池管理系统设有与上述第一数据信息中的各个数据一一对应的预设阈值，将获取的数据与预设阈值进行比较。一旦第一压力数据、第一温度数据或第一烟雾数据中有数据超过了对应的预设阈值，判定电池箱可能发生热失控的危险等级。例如：超过数据数量越多，危险等级越高；又例如：根据数据的重要性程度设置不同比重，根据超过预设阈值的数据和其对应的比重，进行危险等级判定。

步骤300：根据危险等级采取对应的处理策略，以发出警报提醒。

具体的，危险等级越高，响应警报的缓冲时间越长。比如，危险等级五级，缓冲时间1s；危险等级三级，缓冲时间0.5s；危险等级一级，缓冲时间忽略不计。当缓冲时间内危险等级逐渐提高，则立刻发出警报和显示最后的危险等级；当缓冲时间内危险等级不变，则缓冲时间达到，发出警报和显示危险等级；当缓冲时间内危险等级下降或解除，则解除危险警报。通过缓冲时间能够进一步的对采集的数据进行监控，提高检测的准确性。

喉部相对于箱体内其他位置来说，对箱体内的压力、温度和/或烟雾浓度变化是最敏感的，因此，第一数据信息最能快速反映箱体内的压力、温度或烟雾浓度至少一个的变化，电池管理系统也能快速准确的通过对应的策略来发出警报提醒。从而使得电池管理系统应对电池箱的热失控更加灵敏和准确，能够及早作出警报提醒，保证了人员的安全性。本发明实施例的电池箱热失控监控方法，通过箱体的气体导出结构和喉部处设置第一传感器，能够快速准确的采集箱体内的压力、温度和烟雾浓度的变化数据。一旦电池箱体内的电池发生热失控的时候，能更快的将数据传至通信连接的电池管理系统中，使得电池管理系统传能快速响应热失控，并通过对应的响应策略来发出警报，在显示面板上进行危险提示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池箱，其特征在于，所述电池箱包括：上箱体、下箱体和电池组，所述上箱体和所述下箱体相互配合形成容置所述电池组的密封腔；

所述上箱体的顶部形成有气体导出装置，所述气体导出装置包括：

主体导出槽，在所述上箱体相对设置的第一端和第二端之间延伸，所述主体导出槽包括沿所述第一端至所述第二端的方向依次相连的主体导出段、渐缩段、喉部和导出段，所述主体导出槽的底部与所述电池组的顶部相抵接；

与所述主体导出槽相连的第一分支导出槽，所述第一分支导出槽从所述喉部向外延伸；

设于所述第二端的泄压阀，与所述主体导出槽的导出段相连。

2.如权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述喉部设有第一传感器，所述第一传感器用于采集所述喉部的以下数据中的至少一个：第一温度数据、第一烟雾浓度数据或第一压力数据。

3.如权利要求1或2所述的电池箱，其特征在于，所述第一分支导出槽包括分别设于所述喉部两侧的两个第一槽体，所述第一槽体呈L型；

和/或，所述气体导出装置还包括第二分支导出槽，所述第二分支导出槽从所述主体导出段向外延伸。

4.如权利要求3所述的电池箱，其特征在于，所述气体导出装置还包括第三分支导出槽，所述第三分支导出槽从所述第二分支导出槽的主体向外延伸；

和/或，所述第二分支导出槽包括多个均匀分布于所述主体导出段的两侧的第二槽体。

5.如权利要求4所述的电池箱，其特征在于，

所述第三分支导出槽包括多个均匀分布于所述第二分支导出槽的主体的两侧的第三槽体。

6.如权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述电池箱还包括：呼吸阀和密封件，所述密封件设于所述上箱体和所述下箱体之间。

7.如权利要求6所述的电池箱，其特征在于，所述密封件包括设于所述上箱体的密封圈，所述密封圈环设于所述上箱体底部。

8.如权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述泄压阀为弹簧式泄压阀或杠杆式泄压阀。

9.一种电池箱热失控监控方法，其特征在于，用于权利要求1-8任一所述电池箱，所述方法包括：

获取喉部的第一数据信息，所述第一数据信息包括第一压力数据、第一温度数据或第一烟雾浓度中的至少一个数据；

根据所述第一数据信息确定危险等级；

根据所述危险等级采取对应的处理策略，以发出警报提醒。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据所述危险等级采取对应的处理策略包括：

根据所述危险等级，确定与所述危险等级的缓冲时间；

根据所述缓冲时间内危险等级的变化情况，判断是否发出警报提醒。

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