CN114597518B - 一种电池热失控的触发装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种电池热失控的触发装置，涉及储能器件技术领域。电池热失控的触发装置，包括磁控组件、受控组件和电池包壳体；该电池热失控的触发装置所述磁控组件包括磁场强度调节机构、电源和励磁机构，所述磁场强度调节机构、所述电源和所述励磁机构的电路串联，所述励磁机构包括第一励磁件和第二励磁件；所述受控组件包括穿刺机构，所述穿刺机构和待测电池设置在所述电池包壳体的内部，所述穿刺机构设置在所述待测电池的电池隔膜；所述电池包壳体设置在所述第一励磁件和所述第二励磁件之间。该电池热失控的触发装置可以实现提升电池热失控测试的准确性的技术效果。

Description

一种电池热失控的触发装置
技术领域
本申请涉及储能器件技术领域，具体而言，涉及一种电池热失控的触发装置。
背景技术
电池(Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。
现有技术中，对电动汽车的动力电池需要进行热失控测试，触发动力电池的热失控一般有针刺触发、过充电触发、加热触发等方式。其中，针刺触发是以钢针贯穿电池，以钢针作为载体，破坏电池的隔膜，造成正负极的短路，触发电池发生热失控；过充电触发是以充电超过电池额定容量后继续充电的方式造成电池内部材料结构的塌陷和损坏，引起电芯热失控；加热触发是通过外部热源(电加热片)对电池持续加热，直至隔膜熔解，电芯发生热失控。但是，针刺触发的方式在钢针在穿刺电芯时会挤压电芯，导致电池内部结构变形；其次钢针作为导体，刺入电池内部会加剧电芯的内短路；此外钢针一般布置由电池包外刺入，会破坏电池包的气密性。过充电触发的方式在过充会破坏电芯正负极活性材料结构；此外过充会对电芯额外注入能量，加剧热失控效果。加热触发的方式需要在电池模组布置加热片，破坏了电池原有结构；此外加热相应的也会为触发电芯注入额外热量，影响测试结果准确性。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种电池热失控的触发装置，可以实现提升电池热失控测试的准确性的技术效果。
本申请实施例提供了一种电池热失控的触发装置，包括磁控组件、受控组件和电池包壳体；
所述磁控组件包括磁场强度调节机构、电源和励磁机构，所述磁场强度调节机构、所述电源和所述励磁机构的电路串联，所述励磁机构包括第一励磁件和第二励磁件；
所述受控组件包括穿刺机构，所述穿刺机构和待测电池设置在所述电池包壳体的内部，所述穿刺机构设置在所述待测电池的电池隔膜；
所述电池包壳体设置在所述第一励磁件和所述第二励磁件之间。
在上述实现过程中，该电池热失控的触发装置通过磁场强度调节机构调节、控制磁场方向和磁场强度，受控组件在磁场作用下发生位移，通过穿刺机构破坏待测电池的电池隔膜，造成正负极的短路，从而实现触发待测电池中电池模组或电芯的热失控，其中穿刺机构的穿刺速度和穿刺深度可通过调节磁场强度进行控制；从而，该电池热失控的触发装置实现在封闭的电池包壳体中且不破坏电池包壳体的气密性和不引入额外能量(热量)的条件下，触发电池热失控，实现提升电池热失控测试的准确性的技术效果。
进一步地，所述磁场强度调节机构包括阻值调节机构，所述阻值调节机构的一端连接所述电源，所述阻值调节机构的另一端连接所述第一励磁件。
在上述实现过程中，通过阻值调节机构调节整个电路的电阻值，进而调节电路的电流大小，实现调节由励磁机构产生的磁场的强度。
进一步地，所述阻值调节机构为滑动变阻器。
在上述实现过程中，滑动变阻器是电路元件，它可以通过来改变自身的电阻，从而起到控制电路的作用。
进一步地，所述受控组件还包括磁场驱动件，所述磁场驱动件与所述穿刺机构固定安装，所述穿刺机构用于刺穿所述待测电池的电池隔膜。
在上述实现过程中，磁场驱动件在磁场的作用下发生位移，从而带动穿刺机构。
进一步地，所述磁场驱动件为永磁体。
进一步地，所述第一励磁件包括第一绕组线圈和第一芯体，所述第一绕组线圈环绕所述第一芯体。
在上述实现过程中，通过第一绕组线圈环绕第一芯体，根据第一绕组线圈的圈数可调节磁场强度，根据第一芯体的放置位置可调节磁场方向。
进一步地，所述第二励磁件包括第二绕组线圈和第二芯体，所述第二绕组线圈环绕所述第二芯体，所述第一芯体和所述第二芯体平行。
在上述实现过程中，第一励磁件和第二励磁件共同作用，通过第二绕组线圈环绕第二芯体，根据第二绕组线圈的圈数可调节磁场强度，根据第二芯体的放置位置可调节磁场方向。
进一步地，所述电源为直流电源。
进一步地，所述电池包壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体通过螺栓连接。
在上述实现过程中，第一壳体和第二壳体通过螺栓进行固定，方便进行拆卸和安装。
进一步地，所述触发装置还包括开关机构，所述开关机构串联在所述磁场强度调节机构、所述电源和所述励磁机构的电路。
在上述实现过程中，通过开关机构控制电路通断，控制由励磁机构产生的磁场开启及关闭。
本申请公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请公开的上述技术即可得知。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的电池热失控的触发装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的受控组件的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的电池包壳体的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
本申请实施例提供的一种电池热失控的触发装置，可以应用于动力电池的热失控测试；该电池热失控的触发装置通过磁场强度调节机构调节、控制磁场方向和磁场强度，受控组件在磁场作用下发生位移，通过穿刺机构破坏待测电池的电池隔膜，造成正负极的短路，从而实现触发待测电池中电池模组或电芯的热失控，其中穿刺机构的穿刺速度和穿刺深度可通过调节磁场强度进行控制；从而，该电池热失控的触发装置实现在封闭的电池包壳体中且不破坏电池包壳体的气密性和不引入额外能量(热量)的条件下，触发电池热失控，实现提升电池热失控测试的准确性的技术效果。
请参见图1和图2，图1为本申请实施例提供的电池热失控的触发装置的结构示意图，图2为本申请实施例提供的受控组件的结构示意图；该电池热失控的触发装置包括磁控组件100、受控组件200和电池包壳体300。
示例性地，磁控组件100包括磁场强度调节机构110、电源120和励磁机构130，磁场强度调节机构110、电源120和励磁机构130的电路串联，励磁机构130包括第一励磁件131和第二励磁件132。
示例性地，磁场强度调节机构110可以调节流通励磁机构130的电流大小，从而调节励磁机构130产生的磁场强度；电源120可以为磁控组件100提供励磁时所需的电流；励磁机构130在电流的作用下产生相应的磁场，通过控制电流的大小以调节磁场强度，调节励磁机构130的位置可以控制磁场方向。
示例性地，受控组件200包括穿刺机构210，穿刺机构210和待测电池设置在电池包壳体300的内部，穿刺机构210安装在待测电池的电池隔膜。
示例性地，电池包壳体300设置在第一励磁件131和第二励磁件132之间。
示例性地，电池包壳体300的内部设置穿刺机构210和待测电池，并将电池包壳体300设置在第一励磁件131和第二励磁件132之间；从而，在第一励磁件131和第二励磁件132产生的磁场作用下，电池包壳体300的内部的穿刺机构210发生位移，穿刺机构210破坏待测电池的电池隔膜，造成待测电池的正负极短路，进而触发待测电池中电池模组或电芯的热失控。
在一些实施方式中，该电池热失控的触发装置通过磁场强度调节机构110调节、控制磁场方向和磁场强度，受控组件200在磁场作用下发生位移，通过穿刺机构210破坏待测电池的电池隔膜，造成正负极的短路，从而实现触发待测电池中电池模组或电芯的热失控，其中穿刺机构210的穿刺速度和穿刺深度可通过调节磁场强度进行控制；从而，该电池热失控的触发装置实现在封闭的电池包壳体中且不破坏电池包壳体300的气密性和不引入额外能量(热量)的条件下，触发电池热失控，实现提升电池热失控测试的准确性的技术效果。
在一些实施方式中，穿刺机构210可以是电芯或电池模组外部刺入(外置式结构)，也可以是电芯或模组内部的穿刺机构(内置式结构)，此处不作限定。
示例性地，触发装置还包括开关机构400，开关机构400串联在磁场强度调节机构110、电源120和励磁机构130的电路。
示例性地，通过开关机构400控制电路通断，控制由励磁机构130产生的磁场开启及关闭。
示例性地，磁场强度调节机构110包括阻值调节机构，阻值调节机构的一端连接电源，阻值调节机构的另一端连接第一励磁件。
示例性地，通过阻值调节机构调节整个电路的电阻值，进而调节电路的电流大小，实现调节由励磁机构130产生的磁场的强度。
示例性地，阻值调节机构为滑动变阻器。
示例性地，滑动变阻器是电路元件，它可以通过来改变自身的电阻，从而起到控制电路的作用。
示例性地，受控组件200还包括磁场驱动件220，磁场驱动件220与穿刺机构210固定安装，穿刺机构210用于刺穿待测电池的电池隔膜。
示例性地，磁场驱动件220在磁场的作用下发生位移，从而带动穿刺机构210。
示例性地，磁场驱动件220为永磁体。
示例性地，永磁体(permanent magnet)，即永久性磁铁，可以是天然产物，又称天然磁石，也可以由人工制造(最强的磁铁是钕铁硼磁铁)，具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。又称永磁材料、硬磁材料。应用中，永磁体工作于深度磁饱和和充磁后磁滞回线的第二象限退磁部分。永磁体应具有尽可能高的矫顽力Hc、剩磁Br与最大磁能积(BH)m，以保证储存最大的磁能及稳定的磁性。
示例性地，第一励磁件131包括第一绕组线圈和第一芯体，第一绕组线圈环绕第一芯体。
示例性地，通过第一绕组线圈环绕第一芯体，根据第一绕组线圈的圈数可调节磁场强度，根据第一芯体的放置位置可调节磁场方向。
示例性地，第二励磁件132包括第二绕组线圈和第二芯体，第二绕组线圈环绕第二芯体，第一芯体和第二芯体平行。
示例性地，第一励磁件131和第二励磁件132共同作用，通过第二绕组线圈环绕第二芯体，根据第二绕组线圈的圈数可调节磁场强度，根据第二芯体的放置位置可调节磁场方向。
示例性地，电源120为直流电源。
请参见图3，图3为本申请实施例提供的电池包壳体的结构示意图。
示例性地，电池包壳体300包括第一壳体310和第二壳体320，第一壳体310和第二壳体320通过螺栓连接。
示例性地，第一壳体310和第二壳体320通过螺栓进行固定，方便进行拆卸和安装。
在一些实施场景中，结合图1至图3，本申请实施例提供的电池热失控的触发装置，电池包壳体300外的磁控组件100通过磁强强度调节机构110控制磁场方向和磁场强度，电池包壳体300内用于触发热失控的受控组件200在磁场作用下发生位移，通过穿刺机构210破坏待测电池的电池隔膜，实现触发电池热失控，其中穿刺速度和穿刺深度可通过调节磁场强度进行控制。从而，通过磁控方式在封闭的电池系统中实现“隔空打物”，在不破坏电池包气密性和不引入额外能量(热量)的条件下，触发电池热失控。
在本申请所有实施例中，“大”、“小”是相对而言的，“多”、“少”是相对而言的，“上”、“下”是相对而言的，对此类相对用语的表述方式，本申请实施例不再多加赘述。
应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在本实施例中”、“本申请实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在本申请的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应与权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池热失控的触发装置，其特征在于，包括磁控组件、受控组件和电池包壳体；
所述磁控组件包括磁场强度调节机构、电源和励磁机构，所述磁场强度调节机构、所述电源和所述励磁机构的电路串联，所述励磁机构包括第一励磁件和第二励磁件；
所述受控组件包括穿刺机构，所述穿刺机构和待测电池设置在所述电池包壳体的内部，所述穿刺机构设置在所述待测电池的电池隔膜；
所述电池包壳体设置在所述第一励磁件和所述第二励磁件之间。
2.根据权利要求1所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述磁场强度调节机构包括阻值调节机构，所述阻值调节机构的一端连接所述电源，所述阻值调节机构的另一端连接所述第一励磁件。
3.根据权利要求2所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述阻值调节机构为滑动变阻器。
4.根据权利要求1所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述受控组件还包括磁场驱动件，所述磁场驱动件与所述穿刺机构固定安装，所述穿刺机构用于刺穿所述待测电池的电池隔膜。
5.根据权利要求4所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述磁场驱动件为永磁体。
6.根据权利要求1所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述第一励磁件包括第一绕组线圈和第一芯体，所述第一绕组线圈环绕所述第一芯体。
7.根据权利要求6所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述第二励磁件包括第二绕组线圈和第二芯体，所述第二绕组线圈环绕所述第二芯体，所述第一芯体和所述第二芯体平行。
8.根据权利要求1所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述电源为直流电源。
9.根据权利要求1所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述电池包壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体通过螺栓连接。
10.根据权利要求1所述的电池热失控的触发装置，其特征在于，所述触发装置还包括开关机构，所述开关机构串联在所述磁场强度调节机构、所述电源和所述励磁机构的电路。
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