CN113908471A - 动力电池装置 - Google Patents

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CN113908471A CN202111257610.6A CN202111257610A CN113908471A CN 113908471 A CN113908471 A CN 113908471A CN 202111257610 A CN202111257610 A CN 202111257610A CN 113908471 A CN113908471 A CN 113908471A
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Abstract

本发明公开了一种动力电池装置，包括封闭壳体、补气装置及抑制剂瓶。补气装置包括高压气瓶、减压组件、单向平衡阀及依次连通高压气瓶、减压组件、单向平衡阀及封闭壳体的补气管路。高压气瓶内装有保护气体，单向平衡阀允许保护气体进入封闭壳体，并在单向平衡阀的作用下达到平衡。一旦封闭壳体内的保护气体发生泄漏，高压气瓶内的保护气体可立即补充至封闭壳体内，从而使得封闭壳体内始终维持保护气体的氛围。保护气体能够有效地隔绝空气，从而阻断燃烧的必要条件。如此，当电池模组发生热失控时也不会立即发生燃烧。而且，抑制剂瓶还能向封闭壳体内注入抑制剂，从而进一步吸热降温。因此，上述动力电池装置的热失控抑制效果得到提升。

Description

动力电池装置
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，特别是涉及一种动力电池装置。
背景技术
随着环境问题逐渐严峻、化石能源日渐紧张，新能源汽车已成为一种趋势。新能源汽车的动力电池具有容量大、能量密度高等特点，近年来，关于电动汽车动力电池热自燃、起火爆炸现象层出不穷，使得电池热失控成为备受关注的话题。
动力电池一般为锂离子电池，其热失控后将释放出大量的热量与可燃气体，最终使得电池破裂并剧烈燃烧。特别是电动汽车的动力电池，其电池包内集成有数量众多的电池单体。在其中任一个的电池单体热失控后都会波及周边电池，甚至引起剧烈的爆炸。
目前，大多数动力电池主要采用喷洒灭火剂来抑制热失控。但是，灭火剂的吸热及隔绝空气的能力有限，抑制效果较差。一旦电池发生较为剧烈的爆炸及连锁反应，灭火剂将会失效。
发明内容
基于此，有必要指针上述问题，提供一种具有较好的热失控抑制效果的动力电池装置。
一种动力电池装置，包括：
封闭壳体，所述封闭壳体内设置有电池模块；
补气机构，包括高压气瓶、减压组件、单向平衡阀及依次连通所述高压气瓶、所述减压组件、所述单向平衡阀及所述封闭壳体的补气管路，所述高压气瓶内装有保护气体，所述单向平衡阀允许所述保护气体经所述补气管路进入所述封闭壳体；及
抑制剂瓶，装有抑制剂，所述抑制剂瓶的出口与所述封闭壳体连通。
在其中一个实施例中，所述减压组件包括依次串联的节流阀、稳压腔及减压阀。
在其中一个实施例中，所述保护气体为氮气。
在其中一个实施例中，在所述减压组件与所述单向平衡阀之间还设置有单向阀，所述抑制剂瓶的出口与所述补气管路位于所述单向阀与所述单向平衡阀之间的部分连通。
在其中一个实施例中，所述抑制剂为全氟己酮。
在其中一个实施例中，还包括气体传感器，所述气体传感器设于所述封闭壳体内并能够检测所述封闭壳体内所述保护气体的浓度。
在其中一个实施例中，所述封闭壳体的外侧设置有沿曲线延伸的散热管，所述散热管的两端与所述封闭壳体连通。
在其中一个实施例中，所述散热管的一端设置有气泵。
上述动力电池装置，高压气瓶内的保护气体可经补气管路进入封闭壳体，并在单向平衡阀的作用下达到平衡。一旦封闭壳体内的保护气体发生泄漏，高压气瓶内的保护气体可立即补充至封闭壳体内，从而使得封闭壳体内始终维持保护气体的氛围。保护气体能够有效地隔绝空气，从而阻断燃烧的必要条件。如此，当电池模组发生热失控时也不会立即发生燃烧。而且，抑制剂瓶还能向封闭壳体内注入抑制剂，从而进一步吸热降温。因此，上述动力电池装置的热失控抑制效果得到提升。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中动力电池装置的模块示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1，本发明较佳实施例中的动力电池装置100包括封闭壳体110、补气机构120及抑制剂瓶130。
封闭壳体110用于容纳电池模组，电池模组一般由多个单体电池通过串联和/或并联的方式构成。封闭壳体110为密封结构，具有较强的防尘、防水性能，可达到IP68级别。
补气机构120包括高压气瓶121、减压组件122、单向平衡阀123及依次连通高压气瓶121、减压组件122、单向平衡阀123及封闭壳体110的补气管路。其中，高压气瓶121内装有保护气体。保护气体一般为惰性气体，可以是氮气、氦气等不能用于燃烧反应的气体。具体在本实施例中，保护气体为氮气。氮气在自然界中存量大，故获取简单、成本较低，且泄漏后不会对空气造成污染。
高压气瓶121内的保护气体的气压较高，一般可达到10MPa，高压的保护气体经过减压组件122减压后，气压可降低至标准大气压附近，并通过单向平衡阀123进入封闭壳体110。在本实施例中，减压组件122包括依次串联的节流阀1221、稳压腔1222及减压阀1223。根据减压需求，稳压腔1222及减压阀1223的数量可设置为多个。譬如，图1所示的减压组件122包括三个稳压腔1222及两个减压阀1223，且稳压腔1222与减压阀1223交替设置。
单向平衡阀123只能允许保护气体由高压气瓶121一端流入封闭壳体110，而不能反向流动。当单向平衡阀123靠近减压组件122一侧的气压较高时，保护气体可经单向平衡阀123流向封闭壳体110，直至单向平衡阀123两侧的气压达到平衡状态。而当封闭壳体110发生泄漏并导致内部气压降低时，单向平衡阀123则立即开启，从而将保护气体及时补入封闭壳体110。
如此，封闭壳体110内能够始终维持保护气体的氛围，而保护气体能够有效地隔绝空气，从而阻断燃烧的必要条件。因此，即使电池模组发生热失控，也不会立即发生燃烧。
在本实施例中，动力电池装置100还包括气体传感器(图未示)，气体传感器设于封闭壳体110内并能够检测封闭壳体110内保护气体的浓度。气体传感器能够实现对封闭壳体110的动态监测，能够实时检测保护气体是否泄露，同时监测保护气体的浓度。
在本实施例中，封闭壳体110的外侧设置有沿曲线延伸的散热管111，散热管111的两端与封闭壳体110连通。
封闭壳体110由于密封性较好，故电池模组工作产生的热量不易散发，容易在封闭壳体110内累积而造成升温。设置散热管111后，封闭壳体110内的保护气体便能够在散热管111内进行循环，并通过散热管111与外界进行热交换，以将电池模组工作产生的热量及时带走，避免热量累积。散热管111一般沿S形曲线延伸，且可分为多层。
进一步的，在本实施例中，散热管111的一端设置有气泵(图未示)。气泵能够驱动气体沿散热管111流动，故能够加快散热管111内保护气体的循环速度，从而进一步提升散热效果。
抑制剂瓶130装有抑制剂，抑制剂瓶130的出口与封闭壳体110连通。当封闭壳体110内电池模组的热失控无法及时抑制时，抑制剂瓶130还能向封闭壳体110内喷洒抑制剂，从而进一步吸热降温。抑制剂瓶130出口可设置电磁阀，并在满足预设条件时开启。抑制剂可以是全氟己酮、七氟丙烷等。为了获得更好的抑制效果，本实施例中的抑制剂为全氟己酮。
在本实施例中，在减压组件122与单向平衡阀123之间还设置有单向阀140，抑制剂瓶130的出口与补气管路位于单向阀140与单向平衡阀123之间的部分连通。如此，抑制剂瓶130可与补气机构120共用部分管路，从而有利于简化结构。
上述动力电池装置100，高压气瓶121内的保护气体可经补气管路进入封闭壳体110，并在单向平衡阀123的作用下达到平衡。一旦封闭壳体110内的保护气体发生泄漏，高压气瓶121内的保护气体可立即补充至封闭壳体110内，从而使得封闭壳体110内始终维持保护气体的氛围。保护气体能够有效地隔绝空气，从而阻断燃烧的必要条件。如此，当电池模组发生热失控时也不会立即发生燃烧。而且，抑制剂瓶130还能向封闭壳体110内注入抑制剂，从而进一步吸热降温。因此，上述动力电池装置100的热失控抑制效果得到提升。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种动力电池装置，其特征在于，包括：
封闭壳体，所述封闭壳体内设置有电池模块；
补气机构，包括高压气瓶、减压组件、单向平衡阀及依次连通所述高压气瓶、所述减压组件、所述单向平衡阀及所述封闭壳体的补气管路，所述高压气瓶内装有保护气体，所述单向平衡阀允许所述保护气体经所述补气管路进入所述封闭壳体；及
抑制剂瓶，装有抑制剂，所述抑制剂瓶的出口与所述封闭壳体连通。
2.根据权利要求1所述的动力电池装置，其特征在于，所述减压组件包括依次串联的节流阀、稳压腔及减压阀。
3.根据权利要求1所述的动力电池装置，其特征在于，所述保护气体为氮气。
4.根据权利要求1所述的动力电池装置，其特征在于，在所述减压组件与所述单向平衡阀之间还设置有单向阀，所述抑制剂瓶的出口与所述补气管路位于所述单向阀与所述单向平衡阀之间的部分连通。
5.根据权利要求1所述的动力电池装置，其特征在于，所述抑制剂为全氟己酮。
6.根据权利要求1所述的动力电池装置，其特征在于，还包括气体传感器，所述气体传感器设于所述封闭壳体内并能够检测所述封闭壳体内所述保护气体的浓度。
7.根据权利要求1所述的动力电池装置，其特征在于，所述封闭壳体的外侧设置有沿曲线延伸的散热管，所述散热管的两端与所述封闭壳体连通。
8.根据权利要求7所述的动力电池装置，其特征在于，所述散热管的一端设置有气泵。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024041408A1 (zh) * 2022-08-24 2024-02-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池消防系统、电池及用电装置

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