CN112038528A - 一种电池箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池箱，所述电池箱包括箱体和多个电池单元，箱体具有密闭的混合气体容纳腔和密闭的电池容纳腔；混合气体容纳腔位于电池容纳腔的一侧；电池单元设置在电池容纳腔内，所述电池单元包括安全阀；混合气体容纳腔具有进气孔和排气孔；所述进气孔与安全阀连通，排气孔与箱体外大气连通；排气孔设置有防水防爆透气装置。本发明提供的电池箱在电池单元热失控时能够有导向的排出易燃和助燃混合气体，将火焰和其它电池单元隔离，延缓连锁热失控速度，为逃生和救火赢得宝贵的时间。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车技术和电池储能技术领域，特别涉及一种电池箱。
背景技术
随着锂电池的广泛应用及多起电池起火造成重大的财产损失和人身伤亡事故，使得锂电池的安全问题成为全社会关注的焦点，锂电池储能容量大，高温、碰撞、过度充电、短路、老化等多种情况都可能导致锂电池热失控进而起火爆炸，因此在整个锂电池的生命周期，都需要考虑火情控制措施。锂电池在充放电及放置过程中，产生C2H4、C2H6、CH4、CO、H2等气体，溢出电芯的气体被密闭在防护等级是IP67的箱体内累积，达到爆炸浓度极限后，极易遇着火源引起爆炸。目前常用的电池箱通常只具有一个内腔，电池单元热失控时，易燃气体在电池箱内部剧烈燃烧，燃烧产生的热量对其它电池单元直接接触加热，从而造成连锁反应，产生更剧烈的燃烧和爆炸。因此，如何减缓电池热失控的剧烈程度，降低连锁反应发生的概率，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为克服现有技术存在的电池热失控时火焰直接接触电池本体，易造成连锁反应等问题，本发明提供了一种电池箱，电池箱包括箱体和多个电池单元，箱体具有密闭的混合气体容纳腔和密闭的电池容纳腔；混合气体容纳腔位于电池容纳腔的一侧；电池单元设置在电池容纳腔内，电池单元包括安全阀；混合气体容纳腔具有进气孔和排气孔；进气孔与安全阀连通，排气孔与箱体外大气连通；排气孔设置有防水防爆透气装置。
基于上述技术方案，电池单元热失控时通过安全阀排出的易燃物质和助燃物质被限制在混合气体容纳腔内，燃烧时产生的火焰不会直接接触其他电池单元。火焰与电池单元隔离能够降低热量扩散速度，减缓热失控的剧烈程度。同时可避免引燃其它电池单元产生连锁反应。
优选地，电池箱还包括与混合气体容纳腔连通的流体进出管道，流体进出管道与大气直接连通或与其他排气系统连通。
基于上述优选的技术方案，电池单元热失控时释放的混合气体能够有导向的排出，可避免电池箱内部压力过大发生爆炸。混合气体燃烧时，火焰通过流体进出管道喷射可避免直接引燃车身，为逃生争取时间。
优选地，流体进出管道与混合气体容纳腔上部连接高点处设置有电池箱防爆透气阀。
基于上述优选的技术方案，混合气体容纳腔在常温常压下保持封闭，满足车用电池箱防水防尘要求，同时，电池单元溢出的和空气相比低密度的可燃气体通过防爆透气阀溢出箱体，避免累积。
优选地，混合气体容纳腔与进气孔连接处设置有中空的密封垫。
基于上述优选的技术方案，可防止混合气体泄露后直接接触电池单元。
优选地，箱体包括上壳体、下壳体，上壳体具有朝下设置的下开口，下开口的边沿向外延伸出下边框，下壳体具有朝上设置的上开口，上开口的边沿向外延伸出上边框，上边框和下边框通过螺栓固定连接，上边框和下边框连接处设置有密封圈，箱体包括至少一个连接件，连接件用于固定箱体。
基于上述优选的技术方案，常温常压下电池箱为全封闭式结构能够满足车用电池箱防尘防水的需求。
优选地，箱体包括隔板，隔板平行设置于箱体的中间，隔板一面与箱体围成混合气体容纳腔，隔板另一面与箱体围成电池容纳腔。
优选地，隔板开有多个沉孔，沉孔与安全阀一一对应并连通。
优选地，混合气体容纳腔为管状结构，管侧壁上设有进气孔。
优选地，混合气体容纳腔包括两个独立的腔体，分别与多个排气孔连通。
基于上述优选的技术方案，通过分组使得一组电池单元热失控时，另一组电池单元可完全隔离，减缓热量扩散速度，为救援争取时间。
优选地，所述流体进出管道设置在所述混合气体容纳腔上部。
基于上述优选的技术方案，利于排出易燃的高温蒸汽。
本发明的有益效果为，与现有技术相比，本发明提供的电池箱在电池单元热失控时，能够将电池单元泄放的易燃物质和助燃物质与其它电池单元本体隔离，火焰被限制在混合气体容纳腔内可避免直接接触其它电池单元。热传递速度降低，能够有效减缓热失控的剧烈程度，降低其它电池单元被引燃产生连锁反应的可能性。
附图说明
图1为本发明一种优选实施方式的电池箱示意图。
图2为图1所示电池箱的仰视结构示意图。
图3为图1中箱体的截面示意图。
图中，1、箱体；11、上壳体；111、下边框；12、下壳体；121、上边框；13、隔板；14、电池容纳腔；15、混合气体容纳腔；151、沉孔；152、密封垫；16、连接件；2、流体进出管道；21、电池箱防爆透气阀；3、电池单元；31、安全阀。
具体实施方式
下面结合说明书附图内容对本发明具体提供的几种电池箱进行解释和说明。
现有的电池箱在电池单元热失控时，火焰在电池箱内部剧烈燃烧，燃烧产生的热量对其它电池单元加热，从而造成连锁反应，产生更剧烈的燃烧和爆炸；针对上述问题，本发明公开了一种电池箱，如图1所示，包括箱体1和多个电池单元3。如图3所示，箱体1优选为密闭的长方体。箱体1具有密闭的混合气体容纳腔15和密闭的电池容纳腔，混合气体容纳腔15可设置在不同方位，优选设置在电池容纳腔14一侧或者上方，有利于接通安全阀31。混合气体容纳腔15用于将电池单元3泄放的易燃物质和助燃物质与其它电池单元隔离。易燃物质和助燃物质包括碳氢化合物、氧气和电解液等。电池单元3包括安全阀31。安全阀31优选为防爆透气阀或泄压阀。混合气体容纳腔151具有进气孔和排气孔。进气孔与电池单元壳体围成的密封腔连通。所述进气孔与安全阀31连通，所述排气孔与箱体外大气连通，优选通过一一对应的沉孔151连通。排气孔设置有防爆透气膜。在常温常压下防爆透气膜保持密封。在电池单元热失控时，防爆透气膜破裂，安全阀31能够及时排气释放压力、避免爆炸。混合气体容纳腔15可以具有不同的数量，优选为两个独立的腔体，通过分组使得一组电池单元热失控时，另一组电池单元可完全隔离，减缓热量扩散速度，为救援争取时间。混合气体容纳腔15可以有不同的形状，如管状，管壁上开有和泄压阀对应进气孔，进气孔和泄压阀间装有中空的密封垫。混合气体容纳腔15优选通过隔板13分割而成，隔板平行设置于箱体的中间，隔板上表面与箱体围成混合气体容纳腔，隔板下表面与箱体围成电池容纳腔。隔板13可选用不同的材料制成，优选为金属材质，防水且耐高温。隔板优选开有沉孔，沉孔与排气孔一一对应连通。混合气体容纳腔15优选设置在电池容纳腔14上方。电池单元热失控时排出的碳氢化合物、氧气和电解液被限制在混合气体容纳腔15内。燃烧时产生的火焰被限制在混合气体容纳腔15内，不会直接接触其它电池单元，可减缓热失控剧烈程度同时避免引燃其它电池单元。箱体1具有电池容纳腔14。电池容纳腔14可以具有不同的数量。电池容纳腔14用于安放电池单元及检测线束。电池单元发生放热反应时，电池单元和检测线束都能够避免火焰直接接触得到保护。电池容纳腔14优选为两个，部分电池单元3起火时可与另一部分电池单元3完全隔离。优选地，电池箱还包括与混合气体容纳腔15连通的流体进出管道2，流体进出管道2与大气直接连通，流体进出管道2上设置有电池箱防爆透气阀21。流体进出管道2优选设置在电池容纳腔14上方，利于排出高温蒸汽。电池单元热失控时释放的混合气体能够有导向的排出，可避免电池箱内部压力过大发生爆炸。混合气体燃烧时，火焰通过流体进出管道2喷射可避免直接引燃车身，为逃生争取时间。如图2所示，混合气体容纳腔15与安全阀31连接处设置有中空的密封垫152，可防止混合气体泄露后直接接触其它电池单元。电池箱防爆透气阀21优选通过膨体聚四氟乙烯微孔膜制成，膨体聚四氟乙烯微孔膜具有良好的防水透气性能，可避免电池箱进水导致短路同时可排除混合气体。优选地，箱体1包括上壳体11、下壳体12，上壳体11具有朝下设置的下开口，下开口的边沿向外延伸出下边框111，下壳体12具有朝上设置的上开口，上开口的边沿向外延伸出上边框121，上边框121和下边框111通过螺栓固定连接，上边框121和下边框111连接处设置有密封圈，连接件16用于固定箱体1。箱体1在常温常压下为全封闭式结构，可达到车用电池箱基本的防尘防水要求。箱体1优选包括至少一个连接件16。箱体1通过连接件16可固定设置，防止震动导致电池单元热失控。锂电池热失控是随着温度逐步升级的，产生的易燃物质和助燃物质也是随着温度逐步升级的。在130～175℃之间，阳极和电解液的反应，产生大量的热和易燃的碳氢化合物，该反应在于155℃达到最大放热峰，放热量为1134J/g。在249～312℃之间，于288℃达到最大放热峰，放热量为ll79J/g。阴极释放的氧气与锂化阳极反应。在较高的温度下，阴极开始分解并释放氧气。因此，电池单元热失控时避免热量快速扩散能够有效减缓热失控的剧烈程度。本发明提供的电池箱在电池单元热失控时将易燃物质和助燃物质限制在混合气体容纳腔15内，能够避免火焰直接接触其它电池单元。可避免热量快速扩散能够有效减缓热失控的剧烈程度，避免其它电池单元被引燃产生连锁反应。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池箱，其特征在于，所述电池箱包括箱体(1)和多个电池单元(3)，所述箱体(1)具有密闭的混合气体容纳腔(15)和密闭的电池容纳腔(14)；所述混合气体容纳腔(15)位于所述电池容纳腔(14)的一侧；所述电池单元(3)设置在所述电池容纳腔(14)内，所述电池单元(3)包括安全阀(31)；所述混合气体容纳腔(15)具有进气孔和排气孔；所述进气孔与安全阀(31)连通，所述排气孔与箱体外大气连通；所述排气孔设置有防水防爆透气装置。
2.根据权利要求1所述的电池箱，其特征在于，所述电池箱还包括与混合气体容纳腔(15)连通的流体进出管道(2)，所述流体进出管道(2)与大气直接连通或与其他排气系统连通。
3.根据权利要求2所述的一种电池箱，其特征在于，所述流体进出管道(2)与所述混合气体容纳腔(15)连接高点处设置有电池箱防爆透气阀(21)。
4.根据权利要求3所述的一种电池箱，其特征在于，所述混合气体容纳腔(15)与所述进气孔连接处设置有中空的密封垫(152)。
5.根据权利要求1-4所述的一种电池箱，其特征在于，所述箱体(1)包括上壳体(11)、下壳体(12)，所述上壳体(11)具有朝下设置的下开口，下开口的边沿向外延伸出下边框(111)，所述下壳体(12)具有朝上设置的上开口，上开口的边沿向外延伸出上边框(121)，所述上边框(121)和所述下边框(111)通过螺栓固定连接，所述上边框(121)和所述下边框(111)连接处设置有密封圈，所述箱体(1)包括至少一个连接件(16)，所述连接件(16)用于固定所述箱体(1)。
6.根据权利要求5所述的一种电池箱，其特征在于，所述箱体(1)包括隔板(13)，所述隔板(13)平行设置于所述箱体(1)的中间，隔板(13)上表面与所述箱体(1)围成所述混合气体容纳腔(15)，隔板(13)下表面与所述箱体(1)围成所述电池容纳腔(14)。
7.根据权利要求6所述的一种电池箱，其特征在于，所述隔板(13)开有多个沉孔，所述沉孔与所述安全阀(31)一一对应并连通。
8.根据权利要求6所述的一种电池箱，其特征在于，所述混合气体容纳腔(15)为管状结构，管侧壁上设有进气孔。
9.根据权利要求1-6任一项所述的一种电池箱，其特征在于，所述混合气体容纳腔(15)包括两个独立的腔体，分别与多个所述排气孔连通。
10.根据权利要9所述的一种电池箱，其特征在于，所述流体进出管道(2)设置在所述混合气体容纳腔(15)上部。
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