CN112891786A - 一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置 - Google Patents

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纪常伟
张知足
汪硕峰
王兵
戚朋飞
张守芹
刘杨熠
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    • A62C35/10—Containers destroyed or opened by flames or heat

Abstract

本发明提供了一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及快速精确灭火装置，包括一个灭火剂箱，箱体上表面有内嵌有一个灭火剂入口和出口阀，可以添加灭火剂或者更换不同的灭火剂，并保证电池包上盖的平整性。箱体下表面有单向阀，单向阀的出口处填装有的感温绝缘填料在感知到导热丝传递的最高温度后，如果达到热失控的临界温度就会熔化，进而释放出灭火剂箱内的灭火剂对即将热失控的电池单体进行精准的降温或灭火，减小了灭火剂箱的体积，并通过热绝缘电池隔板阻止该热失控电池单体蔓延至其它电池单体。单向阀与感温绝缘填料之间的感温线路将热失控信号传递至电动车内部的火灾报警器，提醒驾乘人员及时撤离，无需加装火灾报警器，降低了成本。

Description

一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置
技术领域
本发明涉及锂离子电池的安全防护技术领域，具体是一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置。
背景技术
锂离子电池由于具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长、环境污染小、无记忆性、能源储存、转换和使用成本低等优点，已经在电动汽车领域逐步得到了推广应用，并展现出了广阔的应用前景。
伴随着电动汽车续航里程的逐步提升，电芯的数量不断增多，电芯排布方式也在不断的变化。由于充电桩大多采用高倍率快充技术，以及电动汽车百公里提速时间的缩短和长时间高速行驶电流较大，导致模组内部的产热量在短时间内急剧增多，还会引发一系列的副反应，进而产生烟气、火焰、爆炸等危险现象。因为模组内部电芯排列比较紧凑，车体的撞击以及单个电芯产生的热失控在极短的时间内会发生热蔓延并传递至周围的电芯，从而引发整个模组和电池包的热失控。而电池热失控时一般伴随有剧烈毒性的烟气和火焰，且热失控在短时间内完成，驾乘人员难以迅速逃离，从而给驾乘人员带来人身伤害和财产损失。但是，目前常用的外置灭火装置的灭火剂很难喷入到IP67密封级别的电池箱内，为此，设计了一种内置式灭火装置，且尽量简化灭火装置的结构和执行流程，从而提高其响应速度。由于电池失控期间，很可能造成BMS的失效，所以采用物理方法触发灭火。
鉴于以上分析，针对电动汽车锂离子电池热失控发生及传播均在极短的时间内完成、灭火难且研究较少的现状，设计一种可以及时识别锂离子电池高温状况及快速精准灭火的装置，减弱或者遏止热失控的传播，保障驾乘人员的安全。
发明内容
针对背景技术中提出的问题，本发明的目的在于设计并提供一种可以单纯依靠物理方式及时识别锂离子电池高温状况及快速精准灭火的装置，可以及时将电池失控预警信号传递给车载报警装置，并安装于电动汽车电池包内。
一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，包括灭火剂箱(1)，灭火剂入口和出口(2)，固定销(3)，单向阀(4)，感温绝缘填料(5)，电池隔板(6)，感温线路(8)，导热丝(9)。
所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：灭火剂箱(1)是一个长方形腔体，内部储存有液态灭火剂，放置于电池包顶部。电池包是一个大箱子图中没画，因为不属于这个装置的一部分
所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：灭火剂入口和出口(2)内嵌于灭火剂箱(1)的上表面，用于添加灭火剂或者更换不同的灭火剂。
所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：固定销(3)均匀的置于灭火剂箱(1)上表面边缘的侧壁上表面上，不需要额外的固定件。
所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：单向阀(4)内嵌于灭火剂箱(1)的下表面上与各电池单体对应布置的孔内，用来释放灭火剂。
所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：当某一电池单体异常高温或者着火时，内嵌于单向阀(4)内的感温绝缘填料(5)即可熔化并通过单向阀(4)释放出灭火剂箱(1)内的灭火剂以消灭安全隐患。
所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：每6块电池被电池隔板(6)所包围组成一个电池模块而非串联成电池模组，电池隔板(6)用来阻止模块内产生的热量或火势发生蔓延。
所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：电池(7)的三个侧面分别布置有导热丝(9)，可以将电池的最高温度传向感温绝缘填料(5)使其熔化以释放出灭火剂进行精确灭火。
所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：单向阀上的感温绝缘填料(5)在感知到较高温度后会通过感温线路(8)将信号传递给电动汽车内的报警器，通过触发报警器报警来提醒驾乘人员及时逃离。
本发明与现有技术相比可以在IP67密封级别的电池箱内进行灭火或者消灭火灾隐患。该装置单纯依靠物理方式而不依赖于电控系统进行控制，能够及时精准的发现热失控状况，进而切断发生热失控的电池在电池包内的热蔓延，并及时精准的进行降温或者灭火处理。还可以更换不同的灭火剂，体积小，从而节省了空间；并具有防护各电池单体遭受机械冲击的效果，且不影响电池包的密封性。装置构造简洁、设计和制造成本低，各个单向阀可以独立工作，保证灭火剂只能单向流出；各电池单体发生热失控着火时如果有电解液喷出和烟雾产生不会流入灭火剂箱内(1)，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为导热丝与软包电池各表面的粘接图。
图3为单向阀与感温绝缘填料和感温线路的连接示意图。
图4为降温或者灭火的技术方案图。
图中：1-灭火剂箱、2-灭火剂入口和出口、3-固定销、4-单向阀、5-感温绝缘填料、6-电池隔板、7-电池、8-感温线路、9-导热丝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
如图1所示，该识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，包括灭火剂箱(1)，灭火剂箱(1)为一个厚度为15mm的长方形腔体，腔体的长度和宽度根据各个车型的电池包尺寸而定，采用厚度为2mm的304钢板搭建而成，用来储存液态灭火剂并置于电池包内各电池模块的正上方，可耐受1200℃的高温，并削弱外部机械冲击对箱体的压力冲击。
灭火剂箱(1)侧壁的上表面均匀设有大量的固定销(3)与电池包上盖紧密连接，横向间隔5cm，纵向间隔3cm，确保其自身的重力不会对下方的各电池单体产生压力，减少触发电池热失控的影响因素。
灭火剂箱(1)的上表面设有灭火剂入口和出口(2)，内径2cm，用以添加灭火剂或者更换不同的灭火剂，其采用凹嵌式设计，可以保证电池包上盖的平整性。
灭火剂箱(1)的下表面上根据各个模组内电池单体的排布情况来排布单向阀(4)，内径1cm。单向阀(4)的出口处填装有由低密度聚乙烯材料制成的感温绝缘填料(5)。感温绝缘填料(5)在感知到电池(7)三个侧面上由导热性较高的纯铜制成的导热丝(9)传递的最高温度后，如果传递的最高温度达到热失控的临界温度就会熔化进而释放出灭火剂箱(1)内的灭火剂，对即将热失控的电池单体进行精准的降温或灭火，从而减小灭火剂的携带量和灭火剂箱(1)的体积。
电池隔板(6)采用隔热材料聚苯乙烯泡沫塑料板制成，用来切断发生热失控的电池在电池包内的热蔓延。同时，连接在单向阀(4)与感温绝缘填料(5)之间的感温线路(8)会将热失控信号传递至电动车内部的火灾报警器，提醒驾乘人员及时撤离。
该装置运行的一种技术方案如图4所示，首先，感温绝缘填料(5)通过电池(7)的2个侧面和上盖上贴敷的导热丝(9)传递的2个侧面的温度t1和t2以及上盖的温度t3判断出3个温度中的最大值Tmax是否达到其熔点t4，如果达到熔点t4，感温绝缘填料(5)立即熔化，输出报警信号给车载报警器触发其报警，并调动对应位置的单向阀喷出灭火剂；然后判断最高温度是否依然高于感温绝缘填料(5)的熔点t4，如果高于t4就返回执行第一步，往复循环，否则就关闭单向阀，灭火结束。如果第二步开始就达不到感温绝缘填料(5)的熔点t4就无需执行灭火步骤，直接结束，否则就执行另一循环。
当添加或者更换感温绝缘填料和灭火剂时，按照如下步骤操作：
(1)检查整个装置的各个部件密封情况，报警线路是否损坏以及各位置是否有裂纹等安全隐患；
(2)将电池包上盖拆开，拿出灭火剂箱(1)，去除掉已经熔化的感温绝缘填料(5)，再将新的感温绝缘填料(5)添加上去；如果需要全部更换不同的感温绝缘填料(5)则将全部的感温绝缘填料(5)去除，再加装新的合规的感温绝缘填料(5)即可；
(3)将电池包拆开，如果需要添加灭火剂直接拧开灭火剂入口和出口(2)的盖子，将灭火剂加入即可；如果需要更换灭火剂则通过一个吸管直接吸取出来或者将灭火剂倾倒出来即可。
(4)更换感温绝缘填料(5)，添加或者更换灭火剂完成后，将灭火剂箱(1)放到原位置，把电池包上盖盖上，并按照相应的密封等级进行密封处理。
(5)检查安装完成的电池包的各个部件密封情况，报警线路是否损坏以及各位置是否有裂纹等安全隐患，外观是否有变化，如果有损坏进行相应的处理即可。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：包括灭火剂箱(1)，灭火剂入口和出口(2)，固定销(3)，单向阀(4)，感温绝缘填料(5)，电池隔板(6)，感温线路(8)以及导热丝(9)；
灭火剂入口和出口(2)内嵌于灭火剂箱(1)的上表面，用于添加灭火剂或者更换不同的灭火剂；
单向阀(4)内嵌于灭火剂箱(1)的下表面上与各电池单体对应布置的孔内；当某一电池单体异常高温或者着火时，内嵌于单向阀(4)内的感温绝缘填料(5)熔化并通过单向阀(4)释放出灭火剂箱(1)内的灭火剂以消灭安全隐患；单向阀上的感温绝缘填料(5)在感知到较高温度后会通过感温线路(8)将信号传递给电动汽车内的报警器，通过触发报警器报警来提醒驾乘人员及时逃离。
2.根据权利要求1所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：灭火剂箱(1)是一个长方形腔体，内部储存有液态灭火剂。
3.根据权利要求1所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：固定销(3)均匀的置于灭火剂箱(1)上表面上。
4.根据权利要求1所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：每6块电池被电池隔板(6)所包围组成一个电池模块，电池隔板(6)用来阻止模块内产生的热量或火势发生蔓延。
5.根据权利要求1所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：电池(7)的三个侧面分别布置有导热丝(9)，将电池的最高温度传向感温绝缘填料(5)使其熔化以释放出灭火剂进行精确灭火。
6.根据权利要求1所述的一种识别电动汽车锂离子电池高温状况及精准灭火装置，其特征在于：当添加或者更换感温绝缘填料和灭火剂时，按照如下步骤操作：
(1)检查整个装置密封情况，报警线路是否损坏以及是否有裂纹；
(2)拿出灭火剂箱(1)，去除掉已经融化的感温绝缘填料(5)，再将新的感温绝缘填料(5)添加上去；如果需要全部更换不同的感温绝缘填料(5)则将全部的感温绝缘填料(5)去除，再加装新的合规的感温绝缘填料(5)即可；
(3)如果需要添加灭火剂直接拧开灭火剂入口和出口(2)的盖子，将灭火剂加入即可；如果需要更换灭火剂则通过一个吸管直接吸取出来或者将灭火剂倾倒出来即可；
(4)更换感温绝缘填料(5)，添加或者更换灭火剂完成后，将灭火剂箱(1)放到原位置，把电池包上盖盖上，并进行密封处理。
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