CN113782910A - 一种动力电池包的热流泄放装置、方法、动力电池包和车辆 - Google Patents

一种动力电池包的热流泄放装置、方法、动力电池包和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池包的热流泄放装置、方法、动力电池包和车辆，属于动力电池安全技术领域，包括用于放置至少四个电池模组的电池下箱体，所述电池下箱体的四周均设有冷却通道，所述冷却通道外侧设置有防爆阀，两个相邻的所述电池模组之间设置有隔梁，所述隔梁通过内部设有导流通道与冷却通道相连通，所述导流通道一侧设有导流槽，所述导流槽内置有导流板，所述导流板上设有厚度削弱区。本发明公开了一种动力电池包的热流泄放装置、方法、动力电池包和车辆，设计了二级泄放系统，实现电池箱在热失控时的快速排气，从而延缓电池包系统内热失控的扩散，保护车内乘员安全，最大限度降低损失。

Description

一种动力电池包的热流泄放装置、方法、动力电池包和车辆
技术领域
本发明公开了一种动力电池包的热流泄放装置、方法、动力电池包和车辆，属于动力电池安全技术领域。
背景技术
随着电动车保有量的增加，热失控事故日益频发。电动车安全问题已经成为社会关注的热点。锂电池在短路、过充过放、温度超限以及机械破坏等情况下，存在发生热失控的风险。随着电芯能量密度的不断提升，锂电池热失控的危险性也在不断增加。车用动力电池包是一个相对密闭的空间，单个电芯热失控会释放出大量的热量，继而引发电池包内其他电芯的连锁热失控。
目前的动力电池产品仅在电池包内部设置防火板等阻燃装置，以延缓明火向动力电池包外的扩散速度，但无法阻止热失控在电池包内的蔓延。因此，亟需提出动力电池包的热流泄放装置，来解决现有技术中的上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有动力电池产品无法阻止热失控在电池包内的蔓延问题，提出一种动力电池包的热流泄放装置、方法、动力电池包和车辆。
本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
一种动力电池包的热流泄放装置，包括用于放置至少四个电池模组的电池下箱体，所述电池下箱体的四周均设有冷却通道，所述冷却通道外侧设置有防爆阀，两个相邻的所述电池模组之间设置有隔梁，所述隔梁通过内部设有导流通道与冷却通道相连通，所述导流通道一侧设有导流槽，所述导流槽内置有导流板，所述导流板上设有厚度削弱区。
优选的是，所述厚度削弱区包括均匀分布的多个且与电池模组的电芯泄压阀相对应。
优选的是，所述电池模组包括至少两个电池单体，相邻两个所述电池单体之间设置有隔热垫。
优选的是，所述厚度削弱区呈圆形、椭圆形或多边形。
优选的是，所述防爆阀为两个对称布置在电池下箱体外部一侧。
优选的是，所述隔梁采用十字交叉式且与电池下箱体内侧垂直布置。
优选的是，还包括设置在电池下箱体上的感应传感器，所述压力传感器、电池模组分别与车载BMS电池系统电性连接。
一种动力电池包的热流泄放方法，包括：
步骤S10，所述车载BMS电池系统获取动力电池参数，所述动力电池参数至少包括：电池包压力、压力变化率和电芯温度等；
步骤S20，判断所述动力电池参数至少两项数据是否超出设定阈值：
是，感应传感器生成报警指令发送给车载BMS电池系统执行下一步骤；
否，重复步骤S10；
步骤S30，所述车载BMS电池系统获取报警指令生成报警提示发送给车载显示屏，同时冷却通道的高温气体当达到防爆阀的开启阈值时，防爆阀打开将高温气体排出到电池包外。
一种动力电池包，包括电池上盖和如上所述的动力电池包的热流泄放装置，所述电池上盖扣合在电池下箱体上。
一种车辆，包括车辆本体和如上所述的动力电池包。
本发明相对于现有而言具有的有益效果：
本发明公开了一种动力电池包的热流泄放装置、方法、动力电池包和车辆，设计了二级泄放系统，实现电池箱在热失控时的快速排气，当电芯发生失控时喷出物冲破导流板的厚度削弱区，进入到隔梁的导流通道中，导流通道与电池箱体的冷却通道相通，高温气体当达到防爆阀的开启阈值时，防爆阀打开将高温气体排出到电池包外，从而延缓电池包系统内热失控的扩散，保护车内乘员安全，最大限度降低损失。
附图说明
图1是本发明一种动力电池包的热流泄放装置的结构示意图。
图2是本发明一种动力电池包的热流泄放装置的结构示意图。
图3是本发明一种动力电池包的热流泄放装置的部分结构示意图。
图4是本发明一种动力电池包的热流泄放装置中导流板的剖面图。
图5是一种延缓热扩散的快换式动力电池总成的电气连接示意图。
图6是本发明一种动力电池包的结构示意图。
其中，1-电池上盖，2-电池下箱体，21-冷却通道，3-防爆阀，4-电池模组，41-电池单体，42-隔热垫，5-隔梁，51-导流通道，6-导流板，61-厚度削弱区。
具体实施方式
以下根据附图1-6对本发明做进一步说明：
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种动力电池包的热流泄放装置，包括：电池下箱体2、防爆阀3、电池模组4、隔梁5和导流板6，接下来将逐一介绍上述提到的部件的具体结构和连接方式。
电池下箱体2的容纳腔内至少安装四个电池模组4，本实施例为4个电池模组4，4个电池模组4均匀对称布置在电池下箱体2内，每个电池模组4包括至少两个电芯41，相邻两个电芯41之间安装有隔热垫42，通过调整电芯41的数量，可以实现不同长度的模组方案设计，隔热垫42是一种非金属材料，包括但不限于气凝胶、橡胶等，模组膨胀时可以吸收较大能量而被压缩，保证模组的正常膨胀。
两个相邻的所述电池模组4之间通过有隔梁5隔开，如图3所示，电池下箱体2的四周均设有冷却通道21，冷却通道21外侧设置有防爆阀3，隔梁5采用十字交叉式且与电池下箱体2内侧垂直布置，隔梁5通过内部设有导流通道51与冷却通道21相连通，隔梁5的形状根据电池模组3的数量和分布不同，呈现不同形状。电池下箱体2和隔梁5的材料包含但不限于铝合金、钛合金、铁合金等高强度易成型材料，隔梁5起到了支撑的作用，从而可以实现电池模组4的固定安全，减轻了电池下箱体2的重量，实现电池包的轻量化设计。
如图2所示，导流通道51一侧设有导流槽，导流槽内粘接有导流板6，其材质为云母板，均有绝缘、隔热、抗冲击等特性。导流板6上设有均匀分布的多个厚度削弱区61，厚度削弱区61呈圆形、椭圆形或多边形，本实施例厚度削弱区61采用长方形，图4为导流板削弱结构的剖面图，导流板总体厚度为L2，厚度削弱区61厚度为L1，且削弱结构正对电芯泄压阀，以保证电池热失控打开泄压阀的冲击力足以冲破L1，相邻的电芯41电芯泄压阀呈90度交错布置。厚度削弱区61的数量与电芯个数相同，导流板总体厚度L2计算公式为
Figure BDA0003232797680000051
其中A为电芯的容积，N为排气系数，其主要受电芯化学体系的影响，如三元电芯则N取2，如是磷酸铁锂电芯则N取1。
削弱部位厚度的计算公式为：
Figure BDA0003232797680000052
在电池下箱体2内的通过螺栓固定有感应传感器，如图5所示，压力传感器、电池模组3分别与车载BMS电池系统电性连接。
上面介绍完动力电池包的热流泄放装置的组成以及相互之间的连接关系，下面将介绍一下其泄放方法，包括：
步骤S10，车载BMS电池系统获取动力电池参数，所述动力电池参数至少包括：电池包压力、压力变化率、电芯温度、温度变化率、电芯电压和电压变化率等，电池正常工作时冷却液在电池冷却板2内流动。
步骤S20，判断动力电池参数至少两项数据是否超出设定阈值，包括判断：电池包压力是否超过阈值P1；压力变化率是否超过阈值dP1；电芯温度是否超过阈值T1；温度变化率是否超过阈值dT1；电芯电压是否超过阈值V1以及电压变化率是否超过dV1：
判断上动力电池参数至少两项数据超出设定阈值时，也就是在此时，电池热失控，电芯泄压阀喷出高温气体的冲击力冲破厚度削弱区61，也就是将一级泄放部冲破，感应传感器生成报警指令发送给车载BMS电池系统执行下一步骤；
否则，重复步骤S10，重复获取动力电池参数。
步骤S30，车载BMS电池系统获取报警指令生成报警提示发送给车载显示屏，同时高温气体进入导流通道51中，由于导流通道51与冷却通道21相连通，高温气体进入冷却通道21中冷却通道21的高温气体当达到防爆阀3也就是二级泄放部的开启阈值时，防爆阀打开将高温气体排出到电池包外，从而延缓电池包系统内热失控的扩散，保护车内乘员安全，最大限度降低损失。
在基于第一实施例的基础上还公开第二实施例和第三实施例，第二实施例为一种动力电池包，如图6所示，包括电池上盖1和第一实施例所述的动力电池包的热流泄放装置，电池上盖1扣合在电池下箱体2上，电池上盖1四角处通过螺栓固定在电池下箱体2上。第三实施例为一种车辆，包括车辆本体和第二实施例所述的动力电池包。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种动力电池包的热流泄放装置，其特征在于，包括用于放置至少四个电池模组(4)的电池下箱体(2)，所述电池下箱体(2)的四周均设有冷却通道(21)，所述冷却通道(21)外侧设置有防爆阀(3)，两个相邻的所述电池模组(4)之间设置有隔梁(5)，所述隔梁(5)通过内部设有导流通道(51)与冷却通道(21)相连通，所述导流通道(51)一侧设有导流槽，所述导流槽内置有导流板(6)，所述导流板(6)上设有厚度削弱区(61)。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池包的热流泄放装置，其特征在于，所述厚度削弱区(61)包括均匀分布的多个且与电池模组(4)的电芯泄压阀相对应。
3.根据权利要求1或2所述的一种动力电池包的热流泄放装置，其特征在于，所述电池模组(4)包括至少两个电池单体(41)，相邻两个所述电池单体(41)之间设置有隔热垫(42)。
4.根据权利要求3所述的一种动力电池包的热流泄放装置，其特征在于，所述厚度削弱区(61)呈圆形、椭圆形或多边形。
5.根据权利要求4所述的一种动力电池包的热流泄放装置，其特征在于，所述防爆阀(3)为两个对称布置在电池下箱体(2)外部一侧。
6.根据权利要求4或5所述的一种动力电池包的热流泄放装置，其特征在于，所述隔梁(5)采用十字交叉式且与电池下箱体(2)内侧垂直布置。
7.根据权利要求6所述的一种动力电池包的热流泄放装置，其特征在于，还包括设置在电池下箱体(2)上的感应传感器，所述压力传感器、电池模组(3)分别与车载BMS电池系统电性连接。
8.一种动力电池包的热流泄放方法，其特征在于，包括：
步骤S10，所述车载BMS电池系统获取动力电池参数，所述动力电池参数至少包括：电池包压力、压力变化率和电芯温度等；
步骤S20，判断所述动力电池参数至少两项数据是否超出设定阈值：
是，感应传感器生成报警指令发送给车载BMS电池系统执行下一步骤；
否，重复步骤S10；
步骤S30，所述车载BMS电池系统获取报警指令生成报警提示发送给车载显示屏，同时冷却通道(21)的高温气体当达到防爆阀(3)的开启阈值时，防爆阀打开将高温气体排出到电池包外。
9.一种动力电池包，其特征在于，包括电池上盖(1)和如权利要求1-7任一项所述的动力电池包的热流泄放装置，所述电池上盖(1)扣合在电池下箱体(2)上。
10.一种车辆，其特征在于，包括车辆本体和如权利要求9所述的动力电池包。
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GR01 Patent grant
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