CN111129371A - 一种电动汽车动力电池热失控的防护装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种电动汽车动力电池热失控的防护装置，电池模组外设有电池壳体，所述电池模组由电芯构成，所述电池壳体侧面设有防爆阀，所述电池壳体的顶部内部固定有防火盖，所述防火盖与电池壳体直接设有防护夹层。本发明能够最大程度的预防热失控的发生，当热失控发生时，最大程度的防止热扩散，并通过预警系统监测动力电池内部各种参数，在火灾发生前，给人员发出警报，留出逃生时间。

Description

一种电动汽车动力电池热失控的防护装置和方法
技术领域
本发明涉及电动汽车动力电池领域，具体涉及一种电动汽车动力电池热失 控的防护装置及预警。
背景技术
2018年，国家对新能源汽车补贴政策在续航里程和能量密度两个方面作出 调整，鼓励高续航里程和高能量密度。各企业为争取高补贴，选择高能量密度 动力电池。但目前有电动汽车发生起火爆炸事件的报道，使电动汽车的安全性 又一次受到消费者质疑，也为新能源车企敲响警钟。不能盲目追求高能量密度， 开发出安全稳定的动力电池才是亟待解决的关键问题。
电动汽车着火大部分是因为某个单体电池发生热失控后，发生热扩散，导 致其余单体接连发生热失控，进而发生着火，爆炸。热失控目前是研究最多但 进展并不显著的一个课题。部分学者及新能源从业人员认为动力电池燃烧是必 然的，将研究的重心放在着火以后，如何救火灭火。但对于动力电池安全防护， 最核心的研究应是做好电池的热失控及热扩散的前期控制，以预防为主，后期 处理为辅。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种动力电池热失控的保护装置，能够 在热失控发生时，最大程度的防止热扩散，并通过预警系统监测动力电池内部 各种参数，在火灾发生前，给人员发出警报，留出逃生时间。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电动汽车动力电池热 失控的防护装置，电池模组外设有电池壳体，所述电池模组由电芯构成，所述 电池壳体侧面设有防爆阀，所述电池壳体的顶部内部固定有防火盖，所述防火 盖与电池壳体直接设有防护夹层。
所述防护夹层为隔热毯或灭火毯，所述防火盖与电池模组之间设有气流通 道，所述防火盖的下表面设有网格状的凸出结构。
所述电池模组外设有模组包裹层，所述电芯之间设有隔片，所述电芯之间 的连接线外设有连线包裹层。
所述模组包裹层、隔片和连线包裹层均为云母板/纸构成。
所述电池模组的侧面与电池壳体内壁直接也具有气流通道，所述气流通道 内固定有过滤器和冷却装置，所述过滤器的出气口连通冷却装置的进气口，所 述冷却装置的出气口连通防爆阀。
所述气流通道内固定有烟雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器，所述 烟雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器输出感应信号至车辆的BMS，所述 BMS连接汽车组合仪表。
基于所述电动汽车动力电池热失控的防护装置的防护方法，车辆上电后， BMS实时获取烟雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器的信号，当任意传感器 的信号值超过设定阈值则通过汽车组合仪表报警。
本发明能够最大程度的预防热失控的发生，当热失控发生时，最大程度的 防止热扩散，并通过预警系统监测动力电池内部各种参数，在火灾发生前，给 人员发出警报，留出逃生时间。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为电动汽车动力电池热失控的防护装置结构示意图；
图2为图1中模组包裹层结构示意图；
图3为电动汽车动力电池热失控的防护方法流程图；
上述图中的标记均为：1、防火盖；2、防护夹层；3、气流通道；4、模组包裹 层；5、防火隔片；6、连线包裹层；7、过滤器；8、冷却装置；9、防爆阀。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的 各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工 作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技 术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
电动汽车动力电池热失控的防护装置从电池包、模组、电芯三个维度提出 防护措施，预防热失控及热扩散的发生。在热失控发生引起热扩散之前，提前 发出预警，减少人员伤害。
当电池包中一个电芯发生热失控时，首先铝塑膜电极处破口，有气体释放 出来。如果短时间内气体增加很快，导致模组内的压强增大，模组的防爆阀9 二次打开，位于模组外侧的阻燃耐火隔热板打开，产生的烟或者火焰按照气流 通道3引导能量、气流分散扩散，向两侧疏导。经过过滤器7，将固体颗粒过滤 掉，进入冷凝器，然后气体进入冷却装置8，降温后到达防爆阀9，达到降温、 疏导和泄压的作用，延迟或者阻碍热失控的发生。另外由于动力电池包上壳体 拥有隔热毯和防火盖1，避免了热量集中朝上，直接向乘员舱进行蔓延。上述描 述中标准容升结构如附图1，具体结构如下：
电动汽车动力电池的电池模组外设有电池壳体，电池模组由多个电芯依次 排列构成，在电池壳体的顶部内部固定有防火盖1，防火盖1与电池模组之间设 有气流通道3，拥有合理设计的气流通道3，在热失控发生时，引导能量、气流 分散扩散，避免热量集中朝上向乘员舱进行蔓延，增加乘客逃生时间。
防火盖1与电池壳体直接设有防护夹层2，防护夹层2为隔热毯或灭火毯， 并且防火盖1的下表面设有网格状的凸出结构，具有更好的隔火防窜的作用， 防火盖1材质上一般使用隔热阻燃性材料，从而达到防火、耐火烧、绝缘的目 的。
电池模组外设有模组包裹层4，即模组间增加隔热、阻燃的组隔层，减小热 扩散的难度，电芯之间设有隔片，电芯之间的连接线外设有连线包裹层6，模组 内的电芯防护，首先在电芯与电芯间增加隔热、阻燃防护，然后根据尺寸、形 状及特点定专业的隔热板等，在不影响其他性能的基础上，增大热扩散的难度。 模组包裹层4、隔片和连线包裹层6均为云母板/纸构成。云母是一种耐高温、 绝缘性能好、介电强度高、机械性能好、阻燃防火且防腐的动力电池热失控的 绝佳材料，1mm厚的金云母板可承受5分钟1400℃火焰冲击，且不击穿，如果 是圆柱电芯，可以制作特殊形状特殊工艺的防护。
电池壳体侧面设有防爆阀9，电池模组的侧面与电池壳体内壁直接也具有气 流通道3，气流通道3内固定有过滤器7和冷却装置8，过滤器7的出气口连通 冷却装置8的进气口，冷却装置8的出气口连通防爆阀9。
气流通道3内固定有烟雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器，所述烟 雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器输出感应信号至车辆的BMS，所述BMS 连接汽车组合仪表。
基于上述电动汽车动力电池热失控的防护装置的防护方法，车辆上电后， BMS实时获取烟雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器的信号，当任意传感器 的信号值超过设定阈值则通过汽车组合仪表报警。
当动力电池发生热失控之前，会首先产生气体，发生热失控时，产生大量 喷射物，这些都会通过气流通道3首先被电池包内的各种传感器感知到。且一 旦发生热失控，发生热失控的电芯电压会瞬间变为0V，温度突然增高，电流或 者电阻会异常。将这些采集到的信号(电压、温度、压强、气体浓度、烟雾浓 度、热监控探头等)传输到BMS，再传输到电动汽车组合仪表中。当有热失控发 生时，信号事件发生前5分钟，发出蜂鸣提示，人员立即离开车辆。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上 述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性 的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在 本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动汽车动力电池热失控的防护装置，电池模组外设有电池壳体，所述电池模组由电芯构成，所述电池壳体侧面设有防爆阀，其特征在于：所述电池壳体的顶部内部固定有防火盖，所述防火盖与电池壳体直接设有防护夹层。
2.根据权利要求1所述的电动汽车动力电池热失控的防护装置，其特征在于：所述防护夹层为隔热毯或灭火毯，所述防火盖与电池模组之间设有气流通道，所述防火盖的下表面设有网格状的凸出结构。
3.根据权利要求1或2所述的电动汽车动力电池热失控的防护装置，其特征在于：所述电池模组外设有模组包裹层，所述电芯之间设有隔片，所述电芯之间的连接线外设有连线包裹层。
4.根据权利要求3所述的电动汽车动力电池热失控的防护装置，其特征在于：所述模组包裹层、隔片和连线包裹层均为云母板/纸构成。
5.根据权利要求1或4所述的电动汽车动力电池热失控的防护装置，其特征在于：所述电池模组的侧面与电池壳体内壁直接也具有气流通道，所述气流通道内固定有过滤器和冷却装置，所述过滤器的出气口连通冷却装置的进气口，所述冷却装置的出气口连通防爆阀。
6.根据权利要求5所述的电动汽车动力电池热失控的防护装置，其特征在于：所述气流通道内固定有烟雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器，所述烟雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器输出感应信号至车辆的BMS，所述BMS连接汽车组合仪表。
7.基于权利要求1-6中任一所述电动汽车动力电池热失控的防护装置的防护方法，其特征在于：车辆上电后，BMS实时获取烟雾传感器、压力传感器和可燃气体传感器的信号，当任意传感器的信号值超过设定阈值则通过汽车组合仪表报警。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200508

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