CN112002958A - 电池包的喷淋降温系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池包冷却技术领域，具体涉及一种电池包的喷淋降温系统，包括：储液装置，用于存储喷淋液；喷淋装置，对电池模组喷淋降温；供液管，用于连接所述储液装置和喷淋装置；液体驱动装置，设于所述供液管上；所述储液装置高于所述喷淋装置；还包括自流管，所述自流管与所述液体驱动装置并联。本方案通过增设自流管，为喷淋液增加了供给通道。当液体驱动装置失效时，本方案的喷淋液能够通过自流管进入喷淋装置中，保证喷淋装置正常工作，安全性好。并且本方案仅仅依靠喷淋液自身重力就能为喷淋装置供给喷淋液，无需增设动力源，成本低。能够保证储液装置中的喷淋液全部流入喷淋装置中，喷淋降温的效果好。

Description

电池包的喷淋降温系统

技术领域

本发明涉及电池包冷却技术领域，具体涉及电池包的喷淋降温系统。

背景技术

目前电动车安全性事故频繁发生，其中，引起电动车安全事故的其中一大因素是电池的自燃。电池模组发生热失控时释放高温热流，该高温热流泄露后与空气接触时容易发生燃烧，给乘客及驾驶员人身安全带来严重危害。

因此，目前的动力电池通常会增加消防喷淋系统，当电池单元出现热失控时，该消防喷淋系统会往电池包中喷射阻燃物对电池单元进行喷淋降温。

在现有电池包中，喷淋系统需要设置类似水泵、高压罐等动力源。但是当水泵因堵塞、损坏或者高压管的压力泄露，导致动力源失效时，储液装置无法为喷淋系统供给喷淋液，导致喷淋系统不能够对热失控的电池模组喷淋降温，无法有效应对热失控问题，导致电池包的安全性能差。

另外，现有车辆的冷却回路均是完全密封设置的，当冷却回路内部压力过大时，通过冷却水壶的泄压盖进行泄压。但是，当冷却回路内部的压力较小时，因受外界气压影响，喷淋装置不能连续向外喷淋液体，喷淋降温的效果差。

发明内容

针对上述因液体驱动装置失效，导致喷淋装置无法正常工作的问题，本发明提供了一种电池包的喷淋降温系统,通过将储液装置高于喷淋装置设置，并增设与液体驱动装置并联的自流管路连接喷淋装置，在液体驱动装置失效时，也能够保证喷淋装置正常工作，安全性好。

本发明的方案如下：

一种电池包的喷淋降温系统，包括：

储液装置，用于存储喷淋液；

喷淋装置，用于对电池模组进行喷淋降温；

供液管，用于连接所述储液装置和喷淋装置；

液体驱动装置，设于所述供液管上，驱动所述储液装置中的喷淋液进入所述喷淋装置；

所述储液装置高于所述喷淋装置；

还包括自流管，所述自流管与所述液体驱动装置并联。

优选的，所述供液管还连接至用于冷却电池模组的冷却装置的一端；所述冷却装置的另一端通过回流管与所述储液装置连通。

优选的，所述喷淋装置与所述供液管的连接处设有回路切换装置，回路切换装置用于控制所述供液管择一连通所述冷却装置或所述喷淋装置。

优选的，所述喷淋装置包括受热形成开口的喷淋管。

优选的，所述储液装置包括具有防水透气功能的盖体。

优选的，所述盖体上开设有若干透气孔，所述透气孔通过防水透气膜密封。

优选的，所述储液装置还连接蓄水槽。

优选的，所述蓄水槽的槽口处设有开关阀，所述开关阀控制液体单向流入所述蓄水槽。

优选的，所述蓄水槽通过密封管连通所述储液装置；所述密封管为U型管。

优选的，所述开关阀包括由弹性材料制成的第一阀膜和第二阀膜；所述第一阀膜和所述第二阀膜均包括自由端；所述第一阀膜和所述第二阀膜的所述自由端朝所述蓄水槽内部弯曲，并在弯曲处相抵。

由于现有带喷淋系统的电池包只能够通过液体驱动装置为喷淋装置供给喷淋液，当液体驱动装置因堵、损坏等原因失效时，喷淋装置无法正常工作，无法应对电池模组的热失控。与现有仅带喷淋系统的电池包相比，本方案通过增设与液体驱动装置并联的自流管，增加了喷淋液供给通道。当液体驱动装置失效时，本方案的喷淋液能够通过自流管进入喷淋装置中，保证喷淋装置正常工作，安全性好。并且本方案的结构简单，仅仅依靠喷淋液自身重力就能为喷淋装置供给喷淋液，无需增设动力源，成本低。另外，将储液装置设置在高处，能够保证储液装置中的喷淋液全部流入喷淋装置中，喷淋降温的效果好。

附图说明

图1为实施例一中的喷淋降温系统的结构示意图；

图2为储液装置连接补水装置的结构示意图；

图3为盖体的结构示意图；

图4为盖体的剖面结构示意图。

图5为实施例二中的喷淋降温系统的结构示意图；

图6为实施例补水装置的结构示意图；

图7为实施例一至实施例三中储液装置安装位置的结构示意图。

图中，储液装置1、水壶本体101、盖体102、透气孔111、放置槽112、挡肩113、独立储液装置103、喷淋装置2、电池模组3、自流管4、供液管5、液体驱动装置6、冷却装置7、回流管8、加热器9、热交换器10、回流切换装置11、补水装置12、蓄水槽121、开关阀122、第一阀膜123、第二阀膜124、抵接块125、密封管126、箱体13。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一

如图1所示，一种电池包的喷淋降温系统，包括储存喷淋液的储液装置1、用于对电池模组3喷淋降温的喷淋装置2、连接储液装置1和喷淋装置2的供液管5、将喷淋液驱动至喷淋装置2中的液体驱动装置6。其中，液体驱动装置2设于供液管5上，储液装置1高于喷淋装置2设置，储液装置1能够通过与驱动装置并联的自流管4为喷淋装置2提供喷淋液。

将储液装置1高于喷淋装置2设置，储液装置1中的喷淋液具有重力势能，当液体驱动装置6正常工作时，储液装置1中的喷淋液在液体驱动装置6和自身重力的作用下进入喷淋装置2中，为热失控的电池模组3喷淋降温。当液体驱动装置6因堵塞或损坏等原因失效时，储液装置1中的喷淋液能够在自身重力的作用下，从自流管4进入喷淋装置2中，保证喷淋装置2能够有效应对热失控的电池模组3，安全性好。并且能够保证储液装置1中的喷淋液全部流入其下方的喷淋装置2中，对热失控的电池模组3喷淋降温，降温效果好。

在本实施例中，储液装置1中的喷淋液还用作冷却液，对箱体13内的电池模组3进行热交换冷却。储液装置1通过供液管5连接至冷却装置7，冷却装置7再通过回流管8连接至储液装置1，形成循环的冷却回路。自流管4的两端均连通供液管5，与液体驱动装置6形成并联。储液装置1中的喷淋液能够在液体驱动装置6的作用下，先经过供液管5流入冷却装置7和/或喷淋装置2，然后再经过回流管8返回储液装置1中；喷淋液也能够在自身重力的作用下，经过自流管4流入冷却装置7和/或喷淋装置2，保证在液体驱动装置6失效时，喷淋装置2依然能够喷淋降温。

本实施例中将喷淋液用作冷却液，只需要设置一个储液装置1，即可满足电池模组3的冷却和喷淋降温的需求，占用空间小。并且可直接将现有的冷却液箱用作储液装置1，并在无喷淋装置2的汽车上增加喷淋装置2，使无喷淋装置2的汽车具备喷淋降温的功能，可移植性高。

可选择的，在喷淋装置2和供液管5的连接处安装回路切换装置。回路切换装置控制供液管5接通冷却或喷淋装置2，以保证喷淋液能够单独对电池模组3进行冷却或者喷淋降温的操作，避免在冷却或喷淋降温过程中出现分流的情况，冷却或者喷淋降温的效果更佳。回路切换装置可选用三通阀或者分别设置在喷淋装置2和液冷板进口处的两通阀等常见阀门。

如图2所示，本实施例中的储液装置1包括盛装喷淋液的水壶本体101和设置在水壶本体101上的盖体102。在水壶本体101的上部开设回流口与回流管8连接，在水壶本体101底部开设出水口连接供液管5。

由于整个喷淋系统周围环境的温差较大，喷淋系统极易受到外界高温的影响，导致内部压强出现波动。本实施例中的盖体102具有防水透气功能，使储液装置1内部与外界连通。储液装置1内部的压强始终与外界大气压相同，压强稳定。

如图3和图4所示，本实施例中的盖体102上开设有若干透气孔111，并通过防水透气膜将透气孔111堵封，使整个盖体102具有防水透气功能。盖体102的开口端通过螺纹与水壶本体101旋接。透气孔111阵列的在侧壁上，并且透气孔111靠近盖体102的封闭端。在对应透气孔111的内侧壁上开设有环形的放置槽112，用于放置防水透气膜。放置槽112与盖体102的开口端之间形成挡肩113，防止盖体102旋入过深。

当电池模组3正常工作时，整个喷淋系统处于高温环境中，喷淋系统内部的气体和液体极易受热发生膨胀，导致内部气压升高。为防止因喷淋系统内部压强过大，导致管道脱落甚至损坏，本实施例中的喷淋系统能够通过盖体102向外泄压。

当电池模组3出现热失控时，储液装置1中的喷淋液在液体驱动装置6的动力、大气压强和自身重力的共同作用下，从储液装置1流入喷淋装置2中。另外，由于现有技术中的储液装置1完全密封，当喷淋液流出储液装置1后，其内部压强减小，在储液装置1的内外形成压力差，阻碍喷淋液流出储液装置1，影响喷淋降温的效果。采用本实施例中的盖体102后，储液装置1中的气压始终与外界气压相同，储液装置1中的气压稳定，喷淋液能够顺畅进入喷淋装置2中，喷淋效果好。

本实施例中的液体驱动装置6优选水泵；水泵设置在供液管5上，且位于供液管5的最低点，使水泵中始终充满冷却液，避免因气体存留在水泵中，保证供液速度。在本实施例中的冷却装置优选液冷板；液冷板设置在电池模组3的下方，冷却效果好。在冷却回路的回流管8上还设有加热器9和热交换器10；加热器9和热交换器10使喷淋液维持电池模组3的正常工作温度，防止电池模组3过热或者过冷。

本实施例中的喷淋装置2优选用受热形成开口的喷淋管。电池模组3热失控产生热量使喷淋管形成开口，喷淋液从开口中喷出，对热失控的电池模组3进行喷淋降温。选用受热形成开口的喷淋管的结构简单，并且实现喷淋降温需要检测信号的反馈和熔断喷淋管两个执行条件，即使收到误的检测信号时，喷淋管中依旧不会有喷淋液喷出，能够避免因检测失误报导致电池包报废的问题。也可以选用带有喷头的现有喷淋装置2，通过控制喷淋管上的喷头对热失控的电芯进行喷淋降温。

当电池模组3正常工作时，回路切换装置关闭喷淋装置2的流入端，只接通供液管5和液冷板，此时只有电池冷却回路工作。储液装置1中的喷淋液在水泵的驱动下经过供液管5流入液冷板中；或者在大气压强和自身重力作用下先经自流管4后再从供液管5流入液冷板中，对电池模组3进行冷却；液冷板中的喷淋液在液体驱动装置6的作用下，再依次经过加热器9和热交换器10后，回流至储液装置1中，实现循环冷却。

当电池模组3发生热失控时，回路切换装置关闭液冷板的流入端，使供液管5和喷淋装置2保持连通，此时只有喷淋管工作。储液装置1中的喷淋液在水泵的驱动下经过供液管5流入液冷板中，或者在大气压强和自身重力的作用下先经自流管4后，再从供液管5流入喷淋装置2中，对电池模组3进行喷淋降温，防止电池模组3的热失控现象蔓延。

当电池模组3热失控，且水泵因堵塞、损坏等原因失效时，回路切换装置保证供液管5连通喷淋装置2。储液装置1中的喷淋液能够在大气压强和自身重力的作用下，依次经过自流管4和供液管5后流入喷淋装置2中，能够有效对热失控的电池模组3进行降温灭火，保证电池模组3的安全性。

实施例二

在实施例一中，储液装置1中的喷淋液同时用作冷却液对电池模组3进行冷却。在汽车上设置独立的储液装置1时，储液装置1不再与电池包的冷却回路连接，储液装置1直接通过供液管5伸入电池箱体13内，为喷淋装置2供给喷淋液。

如图5所示，本实施例中的储液装置1为独立储液装置103，独立储液装置103通过供液管5直接连接喷淋装置2，在供液管5上安装液体驱动装置6，液体驱动装置6驱动储液装置1中的喷淋液进入喷淋装置2中。

本实施例中的喷淋装置2跟实施例一相同，可选用受热形成开口的喷淋管；也可以选用带喷头的喷淋管。液体驱动装置6也优选用实施例一中的水泵。水泵优选安装在供液管5的最低点，避免在水泵中产生气泡影响供液速度。

本实施例中的独立储液装置103同样高于喷淋装置2设置，独立储液装置103能够通过自流管4为喷淋装置2供液。本实施例中的自流管4两端均与供液管5连接，使供液管5与自流管4形成并联。

独立储液装置103也选用具有防水透气功能的盖体102密封，使独立储液装置103内部与外界气压连通。当电芯出现热失控时，独立储液装置103中的喷淋液在水泵的动力、大气压强和自身重力的共同作用下，从供液管5流入喷淋装置2中。

当水泵正常工作时，由于喷淋液经过自流管的压降大于经过水泵的压降，此时，喷淋液主要通过水泵泵入喷淋装置2中。当水泵因堵塞或损坏等原因失效时，喷淋液在大气压强和自身重力的作用下，经过自流管4流入喷淋装置2。保证喷淋装置2在水泵失效的的情况下能够正常工作，安全性好。

实施例三

本实施例中喷淋方式可设计成如实施例一中的冷却和喷淋共用喷淋液的形式，也可以设计成外接独立喷淋装置2的喷淋方式。本实施例中的储液装置1同样包括盛装喷淋液的水壶本体101和具有防水透气功能的盖体102。

如图2和图6所示，本实施例与实施例一或实施例二的不同之处在于，本实施例中的储液装置1连接补水装置12，通过补水装置12向储液装置1中补充喷淋液，保证有足够的喷淋液应对电池模组3的热失控现象。

并且电池模组3密封设置在箱体13内部，当电池包热失控现象严重时，仅仅依靠储液装置1中的喷淋液无法抑制火势，而外部的消防水也无法通过除喷淋管外的其他方式对电池模组3喷淋降温，容易引起整车燃烧、甚至爆炸等事故。因此，在本实施例中，消防水能够持续从补水装置12流入储液装置1中，再经过喷淋装置2对热失控的电池模组3持续喷淋降温，能够有效应对严重的热失控现象，避免热失控现象蔓延。

补水装置12包括蓄水槽121，蓄水槽121的底部通过密封管126与水壶本体101连通。在蓄水槽121的槽口处设置开关阀122，开关阀122只允许液体流入蓄水槽121中，避免蓄水槽121中的喷淋液外流。

本实施例中的开关阀122包括由弹性材料制成的第一阀膜123和第二阀膜124。第一阀膜123和第二阀膜124均包括固定端和自由端。第一阀膜123和第二阀膜124的固定端与槽口边缘固定；第一阀膜123和第二阀膜124的自由端向上拱起后朝蓄水槽121内部弯曲，并在弯曲处相互抵接。为保证抵接处的受力平衡，第一阀膜123和第二阀膜124沿抵接处形成对称结构。

由于第一阀膜123和第二阀膜124由弹性材料制成，第一阀膜123和第二阀膜124的自由端在抵接处相互挤压，将槽口密封。当向蓄水槽121内供水时，第一阀膜123和第二阀膜124的上表面受到压力，朝向蓄水槽121内部移动，可将第一阀膜123和第二阀膜124的自由端推向侧壁，在第一阀膜123和第二阀膜124的原抵接处形成开口，供液体流入蓄水槽121中。

若液体逆流，第一阀膜123和第二阀膜124的下表面受力，推动两个阀膜的自由端朝蓄水槽121外部移动，由于第一阀膜123和第二阀膜124在弯曲处相抵，两个阀膜自由端向外移动时，会导致抵接处的挤压效果增强，进一步加强槽口处的密闭性能，实现单向流通的效果，从而避免蓄水槽121中的液体外流。并且在补充液体时，可直接将消防水的管道从开关阀122上方伸入蓄水槽121内，操作方便。

为保证第一阀膜123和第二阀膜124抵接处的密闭性，本实施例中优选用橡胶，能够在保证弹性的同时，还能保证抵接处的密封性能。在两个阀膜的自由端上还形成有条状的抵接块125，两个阀膜通过抵接块125抵紧，以增加两者的接触面积。

本实施例中的蓄水槽121不低于水壶本体101，连接蓄水槽121和水壶本体101的密封管126呈U型结构，蓄水槽121中的喷淋液经过U型的密封管126后流入水壶本体101，蓄水槽121中的杂质可沉淀在密封管126的底部。避免过多的杂质进入水泵中，有助于减轻水泵的堵塞的问题，并且密封管126与水壶本体101的上部连接，U型的密封管126在蓄水槽121和水壶本体101之间形成过渡段，具有防止喷淋液回流的效果。

如图7所示，可将实施例一至实施例三中的储液装置1设置在汽车的前舱内，保证储液装置1高于喷淋装置2的同时，在前舱中有较多的空间放置储液装置1，避免改动底盘和其他车身结构。补水装置12同样设置在汽车前舱内，为储液装置1补水时，只需要掀开引擎盖，然后将消防水管插入蓄水槽121中即可完成补水，操作方便。

可选择的，在前舱的侧壁上开设加水口，使加水口通过连通至补水装置12，消防水管能够从加水口伸入补水装置12的蓄水槽121中，在不打开引擎盖的情况下，即可完成储液装置1的补水操作。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种电池包的喷淋降温系统，包括：

储液装置，用于存储喷淋液；

喷淋装置，用于对电池模组进行喷淋降温；

供液管，用于连接所述储液装置和喷淋装置；

液体驱动装置，设于所述供液管上，驱动所述储液装置中的喷淋液进入所述喷淋装置；

其特征在于，

所述储液装置高于所述喷淋装置；

还包括自流管，所述自流管与所述液体驱动装置并联。

2.根据权利要求1所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述供液管还连接至用于冷却电池模组的冷却装置的一端；所述冷却装置的另一端通过回流管与所述储液装置连通。

3.根据权利要求2所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述喷淋装置与所述供液管的连接处设有回路切换装置，回路切换装置用于控制所述供液管择一连通所述冷却装置或所述喷淋装置。

4.根据权利要求3所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述喷淋装置包括受热形成开口的喷淋管。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述储液装置包括具有防水透气功能的盖体。

6.根据权利要求5所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述盖体上开设有若干透气孔，所述透气孔通过防水透气膜密封。

7.根据权利要求6所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述储液装置还连接蓄水槽。

8.根据权利要求7所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述蓄水槽的槽口处设有开关阀，所述开关阀控制液体单向流入所述蓄水槽。

9.根据权利要求8所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述蓄水槽通过密封管连通所述储液装置；所述密封管为U型管。

10.根据权利要求9所述的电池包的喷淋降温系统，其特征在于：所述开关阀包括由弹性材料制成的第一阀膜和第二阀膜；所述第一阀膜和所述第二阀膜均包括自由端；所述第一阀膜和所述第二阀膜的所述自由端朝所述蓄水槽内部弯曲，并在弯曲处相抵。

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