CN114597519B - 一种动力电池包及其热管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动力电池包，包括外箱体、内箱体、电池模组、热管理装置、电消防装置和上盖板，内箱体置于外箱体内部，内箱体设有隔板形成多个容纳腔，容纳腔内放置有电池模组，每个电池模组均设有电消防装置；电池模组之间采用隔板相互隔离，使其温度互不干涉。本发明还提供一种动力电池包热管理系统，包括热管理模块和电消防模块。本发明的动力电池包的电消防装置在电池包内的局部电池发生热失控初期及时检测异常情况，然后利用电消防系统对其装载的阻燃单元进行阻燃并降温，当热失控继续蔓延电池发生起火时，采用阻燃单元与灭火单元同时工作将起火点的明火进行扑灭，同时并持续输入阻燃剂，防止电池发生火灾造成安全事故。

Description

一种动力电池包及其热管理系统
技术领域
本发明涉及汽车电池技术领域，尤其涉及一种动力电池包及其热管理系统。
背景技术
近年来，随着政策的导向以及消费者环保意识的增强，新能源汽车越来越普及。相较于传统汽车，消费者对新能源汽车的续航和安全比较关注，而新能源汽车的续航主要取决于电池的容量和充电速度，而电池的性能受环境温度影响较大，而且温度对电池的安全也有着较大影响，在狭小封闭空间和处于汽车底部的安装位置决定了电池包一旦发生局部热失控进而引发火灾时，难以从外部及时、有效的扑灭明火，所以电消防系统能对安全起到重要作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是设计一种同时具备热管理功能和电消防功能的动力电池包及其热管理系统，解决现有的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的动力电池包包括外箱体、内箱体、电池模组、热管理装置、电消防装置和上盖板，所述内箱体置于外箱体内部，所述内箱体设有隔板形成多个容纳腔，容纳腔内放置有电池模组，每个电池模组均设有电消防装置；电池模组之间采用隔板相互隔离，使其温度互不干涉；
所述热管理装置包括液冷主管道和液冷副管道，所述液冷主管道的两侧分别设有液冷副管道，所述液冷主管道沿轴向间隔设置有多组支路管道，所述支路管道沿冷主管道的径向两侧对称布置，同侧的支路管道通过对应电池模组的液冷通道后连接同一液冷副管道，所述液冷主管道与每个支路管道的连接处设有可控流量阀，电池模组上设有温度传感器，根据各个电池模组的温度调节冷却液流速，保证各电池模组的温度一致性，冷却液采用50％的乙二醇水溶液；
所述电消防装置包括控制单元、阻燃单元和灭火单元，所述控制单元连接电源；所述阻燃单元包括感温传感器、阻燃喷头和阻燃剂存储罐，所述感温传感器、阻燃喷头和阻燃剂存储罐均与控制单元电性连接；所述感温传感器设置在电池模组上，所述阻燃喷头设置于对应电池模组上方的上盖板内侧处，所述阻燃喷头通过高压管道与阻燃剂存储罐连接，所述阻燃剂存储罐的出口处设有第一发生装置；所述灭火单元包括感光传感器和灭火包，所述感光传感器和灭火包均与控制单元电性连接；所述感光传感器设置于电池模组所述容纳腔的内壁，所述灭火包设置于对应电池模组上方的上盖板内部，所述灭火包设有第二发生装置。所述感温传感器和感光传感器可以设置有多个，提升电消防装置的灵敏性，所述阻燃喷头和灭火包可以设置有多个，且阻燃喷头和灭火包间隔设置，提升电消防装置的有效性。
进一步的，所述电池模组包括多个电池单元，所述电池单元包括电池单体，所述电池单体两侧均设有相变材料，相邻两个电池单元之间设有铝板，所述铝板底部连接液冷通道。
进一步的，每个支路管道与液冷副管道的连接处设有单向阀，所述单向阀流向为从支路管道流向液冷副管道，防止其他支路管道流出的冷却液回流。
进一步的，所述阻燃单元的阻燃剂为液态二氧化碳，所述液态二氧化碳存储于阻燃剂存储罐中，所述第一发生装置的控制阀为高压电磁气体阀，所述阻燃剂存储罐设置在外箱体外部。
进一步的，所述内箱体安装有平衡阀，保证内箱体内气压的稳定。
进一步的，所述上盖板设有多个横向管槽，所述横向管槽两端不连通，所述横向管槽内设有灭火包。横向管槽两端不连通可以确保各个电池模组之间的灭火单元互不干扰，灭火包设置有独立的第二发生装置保证其单独工作，所述第二发生装置采用微型电启动干粉灭火喷头控制。横向管槽两端不连通的方式可以是在每个横向管槽内部设置阻隔片，阻隔片可以是1个或2个，阻隔片为1个时设置在横向管槽中间，阻隔片为2个时为各自设置在横向管槽距离开口一定距离的内部，以能够容纳灭火包且能使其正常工作即可，也可以在上盖板中间设置阻隔条，沿阻隔条两侧分别设置横向管槽。
本发明还提供一种动力电池包热管理系统，适用于前述动力电池包，包括热管理模块，电池包工作后，热管理模块运行方式如下：
S1：启动温度传感器，测得温度T；
S2：判断T值大小：
S21：若T＜TL，则运行热管理模块，启动水泵，根据温度调节水泵压力，同时调节可控流量阀，通过控制冷却液流速保证各电池模组的温度一致，启动热泵空调模块对冷却液加热，冷却液由液冷主管道流经支路管道对电池模组进行加热；再对此时的实时温度T1进行判断，若T1＞TN，则关闭热管理模块停止加热，若T1≤TN，则返回S1；
S22：若TL≤T≤TH，则无需运行热管理模块；
S23：若T＞TH，则运行热管理模块，启动水泵，根据温度调节水泵压力，同时调节可控流量阀，通过控制冷却液流速保证各电池模组的温度一致，冷却液流经由液冷主管道流经支路管道对电池模组进行散热；再对此时的实时温度T2进行判断，若T2≤TH，则关闭热管理模块停止散热，若T2＞TH，则返回S1；
其中，TL、TN和TH为系统设定的值，且TL＜TN＜TH，TL为需要对电池包加热的临界温度，TN为判断电池包加热是否停止的临界温度，TH为需要对电池包散热的临界温度，即当温度传感器采集的温度T＜TL时，则运行热管理模块的加热模式，加热到T1＞TN时关闭热管理模块停止加热；当TL≤T≤TH时，则无需运行热管理模块；当TL＞TH，则运行热管理模块的散热模式，散热到T2≤TH，则关闭热管理模块停止散热。
进一步的，运行S2时，当符合S22中TL≤T≤TH的情况时，还包括如下流程：判断电池包运行是否发热，若发热，则进入S23，若不发热，则无需运行热管理模块。
进一步的，TL＝10℃，TN＝20℃，TH＝30℃。
进一步的，还包括电消防模块，运行方式如下：
S1：判断温度传感器采集的温度是否超过阈值：
S11：当温度超过阈值时，电池模组发生热失控，感温传感器工作，同时判断感光传感器是否工作；
若感光传感器不工作，则启动阻燃单元，阻燃剂对热失控的电池模组进行阻燃并降温；
若感光传感器工作，则同时启动阻燃单元和灭火单元，阻燃剂对热失控的电池模组进行阻燃并降温，灭火包对着火点进行灭火；
S3：判断温度是否低于阈值：
若温度低于阈值，则结束；若温度不低于阈值，则返回步骤S11。
本发明还提供一种新能源汽车，包括前述动力电池，动力电池运行前述热管理系统。
本发明的有益效果：
本发明的动力电池包的电消防装置在电池包内的局部电池发生热失控初期及时检测异常情况，然后利用电消防系统对其装载的阻燃单元进行阻燃并降温，当热失控继续蔓延电池发生起火时，采用阻燃单元与灭火单元同时工作将起火点的明火进行扑灭，同时并持续输入阻燃剂，防止电池发生火灾造成安全事故。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
图1为本发明的动力电池包的结构示意图；
图2为本发明的动力电池包的电消防装置结构示意图；
图3为本发明的动力电池包的热管理装置与电池模组设置示意图；
图4为本发明的动力电池包的热管理装置的结构示意图；
图5为本发明的动力电池包的电池单元的结构示意图
图6为本发明的动力电池包的上盖板结构示意图；
图7为本发明的电池包热管理系统的热管理模块运行流程图；
图8为本发明的电池包热管理系统的电消防模块运行流程图。
具体实施方式
结合图1-图6，本发明的动力电池包包括外箱体8、内箱体12、电池模组6、热管理装置、电消防装置和上盖板5，所述内箱体12置于外箱体8内部，所述内箱体12设有隔板形成多个容纳腔，容纳腔内放置有电池模组6，每个电池模组6均设有电消防装置；电池模组6之间采用隔板相互隔离，使其温度互不干涉，外箱体8和内箱体12之间设有缓冲材料；
所述热管理装置包括液冷主管道11和液冷副管道10，所述液冷主管道11的两侧分别设有液冷副管道10，所述液冷主管道11沿轴向间隔设置有多组支路管道13，所述支路管道13沿冷主管道11的径向两侧对称布置，同侧的支路管道13通过对应电池模组6的液冷通道4后连接同一液冷副管道10，所述液冷主管道11与每个支路管道13的连接处设有可控流量阀14，电池模组6上设有温度传感器，根据各个电池模组6的温度调节冷却液流速，保证各电池模组6的温度一致性，冷却液采用50％的乙二醇水溶液；
所述电消防装置包括控制单元19、阻燃单元和灭火单元，所述控制单元19连接电源20；所述阻燃单元包括感温传感器21、阻燃喷头18和阻燃剂存储罐25，所述感温传感器21、阻燃喷头18和阻燃剂存储罐25均与控制单元19电性连接；所述感温传感器21设置在电池模组6上，所述阻燃喷头18设置于对应电池模组6上方的上盖板5内侧处，所述阻燃喷头18通过高压管道22与阻燃剂存储罐25连接，所述阻燃剂存储罐25的出口处设有第一发生装置23；所述灭火单元包括感光传感器24和灭火包17，所述感光传感器24和灭火包17均与控制单元19电性连接；所述感光传感器24设置于电池模组6所述容纳腔的内壁，容纳腔的内壁具体指隔板或者内箱体12内壁，所述灭火包17设置于对应电池模组6上方的上盖板5内部，所述灭火包17设有第二发生装置26。所述感温传感器21和感光传感器24可以设置有多个，提升电消防装置的灵敏性，所述阻燃喷头18和灭火包17可以设置有多个，且阻燃喷头18和灭火包17间隔设置，提升电消防装置的有效性。本实施例中，每个电池模组6设置3-4个灭火包17，灭火包17为氮气干粉灭火包。
本实施例优选地，所述电池模组6包括多个电池单元，所述电池单元包括电池单体1，所述电池单体1两侧均设有相变材料2，相邻两个电池单元之间设有铝板3，所述铝板3底部连接液冷通道4。
本实施例优选地，每个支路管道13与液冷副管道10的连接处设有单向阀15，所述单向阀15流向为从支路管道13流向液冷副管道10，防止其他支路管道13流出的冷却液回流。
本实施例优选地，所述阻燃单元的阻燃剂为液态二氧化碳，所述液态二氧化碳存储于阻燃剂存储罐25中，所述第一发生装置23的控制阀为高压电磁气体阀，所述阻燃剂存储罐25设置在外箱体8外部。
本实施例优选地，所述内箱体12安装有平衡阀16，保证内箱体12内气压的稳定。
本实施例优选地，所述上盖板5设有多个横向管槽9，所述横向管槽9两端不连通，所述横向管槽9内设有灭火包17。横向管槽9两端不连通可以确保各个电池模组6之间的灭火单元互不干扰，灭火包17设置有独立的第二发生装置26保证其单独工作，所述第二发生装置26采用微型电启动干粉灭火喷头控制。本实施例中，上盖板5中间设置阻隔条7，沿阻隔条7两侧分别设置横向管槽9。横向管槽9两端不连通的方式还可以是在每个横向管槽9内部设置阻隔片，阻隔片可以是1个或2个，阻隔片为1个时设置在横向管槽9中间，阻隔片为2个时为各自设置在横向管槽9距离开口一定距离的内部，以能够容纳灭火包17且能使其正常工作即可。
结合图7和图8，本发明还提供一种动力电池包热管理系统，适用于前述动力电池包，包括热管理模块，电池包工作后，热管理模块运行方式如下：
S1：启动温度传感器，测得温度T；
S2：判断T值大小：
S21：若T＜TL，则运行热管理模块，启动水泵，根据温度调节水泵压力，同时调节可控流量阀14，通过控制冷却液流速保证各电池模组6的温度一致，启动热泵空调系统对冷却液加热，冷却液由液冷主管道11流经支路管道13对电池模组6进行加热；再对此时的实时温度T1进行判断，若T1＞TN，则关闭热管理模块停止加热，若T1≤TN，则返回S1；
S22：若TL≤T≤TH，则无需运行热管理模块；
S23：若T＞TH，则运行热管理模块，启动水泵，根据温度调节水泵压力，同时调节可控流量阀14，通过控制冷却液流速保证各电池模组6的温度一致，冷却液流经由液冷主管道11流经支路管道13对电池模组6进行散热；再对此时的实时温度T2进行判断，若T2≤TH，则关闭热管理模块停止散热，若T2＞TH，则返回S1；
其中，TL、TN和TH为系统设定的值，且TL＜TN＜TH，TL为需要对电池包加热的临界温度，TN为判断电池包加热是否停止的临界温度，TH为需要对电池包散热的临界温度，即当温度传感器采集的温度T＜TL时，则运行热管理模块的加热模式，加热到T1＞TN时关闭热管理模块停止加热；当TL≤T≤TH时，则无需运行热管理模块；当TL＞TH，则运行热管理模块的散热模式，散热到T2≤TH，则关闭热管理模块停止散热。
本实施例优选地，运行S2时，当符合S22中TL≤T≤TH的情况时，还包括如下流程：判断电池包运行是否发热，若发热，则进入S23，若不发热，则无需运行热管理模块。
本实施例优选地，TL＝10℃，TN＝20℃，TH＝30℃。
本实施例优选地，还包括电消防模块，运行方式如下：
S1：判断温度传感器采集的温度是否超过阈值：
S11：当温度超过阈值时，电池模组6发生热失控，感温传感器21工作，同时判断感光传感器24是否工作；
若感光传感器24不工作，则启动阻燃单元，阻燃剂对热失控的电池模组6进行阻燃并降温；
若感光传感器24工作，则同时启动阻燃单元和灭火单元，阻燃剂对热失控的电池模组6进行阻燃并降温，灭火包17对着火点进行灭火；
S3：判断温度是否低于阈值：
若温度低于阈值，则结束；若温度不低于阈值，则返回步骤S11。
本发明还提供一种新能源汽车，包括前述动力电池，动力电池运行前述热管理系统。
电池模组6的液冷管道4以并联的形式组成电池包内部的热管理结构，冷却液经液冷主管道11流向各支路管道13，在各支路处完成模组的散热后流出汇合于液冷副管道10，液冷副管道10将吸热后的冷却液流出电池箱体外与热泵空调及散热器相连接进行散热，散热后的冷却液经水泵加压完成散热循环。
电池包热管理的控制方案为当电池模组6的温度传感装置检测到电池模组6温度升高或降低时，此时根据各个电池模组6温度的不同调节各支路通道可控流量阀14的开度，从而调节电池模组6液冷通道冷却液流速，使得在合理的温度范围内工作，可缩小电池模组6间的温度差以确保电池包整体工作温度在合理范围内。流出电池模组6的冷却液经液冷副管道10流出电池箱体外与空调系统和散热器连接进行散热或预热。同时根据温度传感器检测到电池包整体温度降低或升高的速度对冷却液泵进行压力调节，调节液冷主管道11内的压力。
电池包热管理的散热过程为当电池正在充/放电时，各电池单体1的热量开始积累，电池的两侧覆盖相变材料2进行吸收电池产生的热量传递给液冷通道，经冷却液循环，从而将热量带出完成电池模组6的降温。在正常工作条件下，水冷通道不工作，相变材料2的潜热只用于控制电池温度。当电池温度超过相变材料2的最佳工作温度时温，液冷系统开始工作，将液冷通道内的冷却液引入液冷主管道11，由液冷主管道11将冷却液分散到各支路管道13中，循环流动，带走各电池模组6表面的热量，从而提高了电池包整体的温度均匀性。
所述电池包热管理的加热过程为在冬天等极端环境运行的情况下，汽车充/放电时，电池包的温度过低不能满足要求，需要对电池包内各电池模组6进行预热，利用热泵空调产生的余热将液冷管道进行加热，水泵将加热后的液体引入液冷主管道11中，由支路管道13将加热后的液体分散到各电池模组6中，利用铝板3的导热特性将热量传到相变材料2中，进而传到电池单体1表面，对电池单体1进行预热。
电消防系统的工作过程为当电池模组6发生温度过高引起热失控或者因热失控起火时，能够及时准确的检测到电池模组6的异常工作情况并向外传递相应信号。在热管理系统不能正常工作或者发生剧烈碰撞电池受损时，局部异常的单体电池1可能会发生热失控使得温度急剧升高甚至导致起火。探测报警单元需要根据电池热失控的特点，以及是否起火，选用合适方案进行阻燃灭火。在热失控或者因热失控起火时控制单元及时切断电池包的高低压电源保护乘客及电池的安全。
电消防系统的控制单元的作用主要是接收感温传感器21和感光传感器23的信号，依照系统设置的阈值进行比对，判断电池模组6是否出现热失控或起火并采取本实施例优选地措施。与此同时，控制单元应能根据给定的算法，决定有关发生装置的阈值的开启/关闭以及开启的持续时间。根据实际实验测得电池热失控时温度变化、是否起火以及温度的分布规律，对探测器进行标定并采用单片机进行编程。
电消防系统的工作方案有两种：一是当电池包发生热失控情况下温度传感器检测温度超过正常阈值，但尚未发生起火现象，此时启动阻燃单元，控制单元中的单片机接受指令并启动第一发生装置23，阻燃剂进入电池箱体内对热失控电池模组6进行阻燃并降温，在热失控模组温度低于热失控阈值时电消防系统停止工作；二是当电池包发生热失控并起火的情况下温度传感器检测温度超过正常阈值此时启动阻燃单元和灭火单元，控制单元中的单片机接受指令并启动第一发生装置23和第二发生装置26。灭火剂喷入电池模组6中，并持续输入阻燃剂，对电池模组6进行降温，在热失控电池模组6温度低于热失控阈值时电消防系统停止工作。第一发生装置23为高压电磁气体阀，第二发生装置26为微型电启动干粉灭火喷头。
本发明的动力电池包的电消防装置在电池包内的局部电池发生热失控初期及时检测异常情况，然后利用电消防系统对其装载的阻燃单元进行阻燃并降温，当热失控继续蔓延电池发生起火时，采用阻燃单元与灭火单元同时工作将起火点的明火进行扑灭，同时并持续输入阻燃剂，防止电池发生火灾造成安全事故。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种动力电池包，其特征在于：包括外箱体（8）、内箱体（12）、电池模组（6）、热管理装置、电消防装置和上盖板（5），所述内箱体（12）置于外箱体（8）内部，所述内箱体（12）设有隔板形成多个容纳腔，容纳腔内放置有电池模组（6），每个电池模组（6）均设有电消防装置；
所述热管理装置包括液冷主管道（11）和液冷副管道（10），所述液冷主管道（11）的两侧分别设有液冷副管道（10），所述液冷主管道（11）沿轴向间隔设置有多组支路管道（13），所述支路管道（13）沿液冷主管道（11）的径向两侧对称布置，同侧的支路管道（13）通过对应电池模组（6）的液冷通道（4）后连接同一液冷副管道（10），所述液冷主管道（11）与每个支路管道（13）的连接处设有可控流量阀（14）；
所述电消防装置包括控制单元（19）、阻燃单元和灭火单元，所述控制单元（19）连接电源（20）；所述阻燃单元包括感温传感器（21）、阻燃喷头（18）和阻燃剂存储罐（25），所述感温传感器（21）、阻燃喷头（18）和阻燃剂存储罐（25）均与控制单元（19）电性连接；所述感温传感器（21）设置在电池模组（6）上，所述阻燃喷头（18）设置于对应电池模组（6）上方的上盖板（5）内侧处，所述阻燃喷头（18）通过高压管道（22）与阻燃剂存储罐（25）连接，所述阻燃剂存储罐（25）的出口处设有第一发生装置（23）；所述灭火单元包括感光传感器（24）和灭火包（17），所述感光传感器（24）和灭火包（17）均与控制单元（19）电性连接；所述感光传感器（24）设置于电池模组（6）所述容纳腔的内壁，所述灭火包（17）设置于对应电池模组（6）上方的上盖板（5）内部，所述灭火包（17）设有第二发生装置（26）；
动力电池包的热管理系统包括热管理模块，电池包工作后，热管理模块运行方式如下：
S1：启动温度传感器，测得温度T；
S2：判断T值大小：
S21：若T＜TL，则运行热管理模块，启动水泵，根据温度调节水泵压力，同时调节可控流量阀（14），通过控制冷却液流速保证各电池模组（6）的温度一致，启动热泵空调模块对冷却液加热，冷却液由液冷主管道（11）流经支路管道（13）对电池模组（6）进行加热；再对此时的实时温度T1进行判断，若T1＞TN，则关闭热管理模块停止加热，若T1≤TN，则返回S1；
S22：若TL≤ T≤TH，则无需运行热管理模块；
S23：若T＞TH，则运行热管理模块，启动水泵，根据温度调节水泵压力，同时调节可控流量阀（14），通过控制冷却液流速保证各电池模组（6）的温度一致，冷却液流经由液冷主管道（11）流经支路管道（13）对电池模组（6）进行散热；再对此时的实时温度T2进行判断，若T2≤TH，则关闭热管理模块停止散热，若T2＞TH，则返回S1；
其中，TL、 TN和TH为系统设定的值，且TL＜ TN＜ TH，TL为需要对电池包加热的临界温度，TN为判断电池包加热是否停止的临界温度，TH为需要对电池包散热的临界温度。
2.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于：所述电池模组（6）包括多个电池单元，所述电池单元包括电池单体（1），所述电池单体（1）两侧均设有相变材料（2），相邻两个电池单元之间设有铝板（3），所述铝板（3）底部连接液冷通道（4）。
3.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于：每个支路管道（13）与液冷副管道（10）的连接处设有单向阀（15），所述单向阀（15）流向为从支路管道（13）流向液冷副管道（10）。
4.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于：所述阻燃单元的阻燃剂为液态二氧化碳，所述液态二氧化碳存储于阻燃剂存储罐（25）中，所述阻燃剂存储罐（25）设置在外箱体（8）外部。
5.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于：所述内箱体（12）安装有平衡阀（16）。
6.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于：所述上盖板（5）设有多个横向管槽（9），所述横向管槽（9）两端不连通，所述横向管槽（9）内设有灭火包（17）。
7. 根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于：运行S2时，当符合S22中TL≤ T≤TH的情况时，还包括如下流程：判断电池包运行是否发热，若发热，则进入S23，若不发热，则无需运行热管理模块。
8.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于：TL=10℃，TN=20℃，TH=30℃。
9.根据权利要求1所述的动力电池包，其特征在于：还包括电消防模块，运行方式如下：
S1：判断温度传感器采集的温度是否超过阈值：
S11：当温度超过阈值时，电池模组（6）发生热失控，感温传感器（21）工作，同时判断感光传感器（24）是否工作；
若感光传感器（24）不工作，则启动阻燃单元，阻燃剂对热失控的电池模组（6）进行阻燃并降温；
若感光传感器（24）工作，则同时启动阻燃单元和灭火单元，阻燃剂对热失控的电池模组（6）进行阻燃并降温，灭火包（17）对着火点进行灭火；
S3：判断温度是否低于阈值：
若温度低于阈值，则结束；若温度不低于阈值，则返回步骤S11。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115867007B (zh) * 2023-03-03 2023-05-09 广州锐速智能科技股份有限公司 一种用于储能的大功率igbt电源液冷装置及方法
CN116722273B (zh) * 2023-08-01 2023-10-31 西安奇点能源股份有限公司 一种相变直冷式电池包
CN117080661A (zh) * 2023-08-29 2023-11-17 广州星翼智慧能源技术有限公司 一种储能集装箱系统
CN117458042B (zh) * 2023-12-25 2024-05-14 长春众升科技发展有限公司 一种用于新能源汽车的电池放置仓

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015120742A1 (zh) * 2014-02-13 2015-08-20 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种汽车电池的热管理与自动灭火系统
CN106816668A (zh) * 2017-03-22 2017-06-09 北京航盛新能科技有限公司 一种动力电池热失控降温灭火液冷装置、监控系统及方法
WO2018137374A1 (zh) * 2017-01-26 2018-08-02 合肥国轩高科动力能源有限公司 电池液冷装置和电池系统
RU2746427C1 (ru) * 2019-12-18 2021-04-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Способ терморегулирования для аккумуляторного накопителя энергии
CN113289289A (zh) * 2021-07-07 2021-08-24 傲普(上海)新能源有限公司 一种电池包洁净消防装置及其消防方法
CN113794026A (zh) * 2021-10-09 2021-12-14 刘光伟 一种新能源电动车动力电池组安全系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206148572U (zh) * 2016-09-21 2017-05-03 比亚迪股份有限公司 动力电池包
CN109568833A (zh) * 2019-01-10 2019-04-05 华南理工大学 一种动力电池包防复燃自动灭火装置与方法
CN212033081U (zh) * 2020-05-11 2020-11-27 恒大新能源技术(深圳)有限公司 电池箱体及车辆
EP3916885A1 (en) * 2020-05-25 2021-12-01 Chongqing Jinkang Power New Energy Co., Ltd. Battery pack
CN112156399A (zh) * 2020-07-22 2021-01-01 浙江蓝盾电工新材料科技有限公司 一种梯次预警与多次精准喷放锂电池储能单元消防系统
CN113750403B (zh) * 2021-08-19 2022-10-04 东风汽车集团股份有限公司 一种用于汽车动力电池的阻燃灭火系统和方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015120742A1 (zh) * 2014-02-13 2015-08-20 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种汽车电池的热管理与自动灭火系统
WO2018137374A1 (zh) * 2017-01-26 2018-08-02 合肥国轩高科动力能源有限公司 电池液冷装置和电池系统
CN106816668A (zh) * 2017-03-22 2017-06-09 北京航盛新能科技有限公司 一种动力电池热失控降温灭火液冷装置、监控系统及方法
RU2746427C1 (ru) * 2019-12-18 2021-04-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (Московский Политех) Способ терморегулирования для аккумуляторного накопителя энергии
CN113289289A (zh) * 2021-07-07 2021-08-24 傲普(上海)新能源有限公司 一种电池包洁净消防装置及其消防方法
CN113794026A (zh) * 2021-10-09 2021-12-14 刘光伟 一种新能源电动车动力电池组安全系统

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