CN115632209B - 一种动力电池热失控冲击防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池热失控冲击防护装置，包括电池壳，还包括：横板，所述横板水平滑动安装在电池壳靠近底部的侧壁；多组平行且呈间隔设置的电池本体，多组所述电池本体均安装在横板的顶部，且每个所述电池本体的顶部均设置有防爆阀；隔板，固定安装在电池壳靠近上方的内壁，并将所述电池壳分为上下两个腔室。本发明通过设置触发组件，当一个或者多个电池本体出现热失控状态时，触发组件带动电池本体上移，使其顶部的部分穿破防护薄板伸入隔板上方的腔室内，此时电池本体热失控且防爆阀开启后喷出的高温高压气流以及火焰会喷入隔板上方的腔室内，从而与其他电池本体的电芯分隔开，以降低喷射的火焰对其他电池本体的影响。

Description

一种动力电池热失控冲击防护装置

技术领域

本发明涉及动力电池防护技术领域，具体为一种动力电池热失控冲击防护装置。

背景技术

动力电池系统安全性问题主要分为3个层次，即“演变”、“触发”和“扩展”。“演变”是指动力电池安全性事故发生之前，故障可能经历了长期的演化过程。“触发" 是“演变”过程的转折点，也可以是突发情况破坏了动力电池系统，并导致安全性事故。一般在进入触发阶段之后，锂离子动力电池内部的能量将会在瞬间集中释放，此过程不可逆且不可控,也称之为热失控。

热失控后的电池发生剧烈升温，并且产生冒烟、起火甚至爆炸等现象。因此动力电池在热失控“触发”发生后，应防止热失控“扩展”的发生，以减小破坏的扩散。

如中国专利公开号CN105742755A，公开了一种用于电池系统散热及防止热失控传播的复合板，其通过高导热系统的材料来进行导热，以降低局部区域的高温，从而达到利用温度传导降温的目的，但是电芯在热失控时，破坏程度更高的更多是喷出的火焰以及其产生的热辐射，因此该方案虽然可以将大量热量快速传导出去，但是不能承受热失控时产生的高温高压喷射火焰，从而导致解决方案具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力电池热失控冲击防护装置，以解决上述现有技术中存在的至少一个技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动力电池热失控冲击防护装置，包括电池壳，还包括：

横板，所述横板水平滑动安装在电池壳靠近底部的侧壁；

多组平行且呈间隔设置的电池本体，多组所述电池本体均安装在横板的顶部，且每个所述电池本体的顶部均设置有防爆阀；

隔板，固定安装在电池壳靠近上方的内壁，并将所述电池壳分为上下两个腔室，所述隔板的顶部且对应电池本体的位置设置为防护薄板；

触发组件，当其中一个或多个电池本体热失控时，触发组件带动电池本体上移，并穿破防护薄板伸入隔板上方的腔室内；

灭火组件，设置在位于隔板上方的腔室内，用于压制和消除防爆阀上喷射的火焰。

优选的，所述触发组件包括匚型框，所述电池本体安装在匚型框的框内，所述电池壳的内壁开设有竖槽，所述竖槽内开设有圆槽，且圆槽内转动安装有圆块，所述圆块的外壁开设有宽度与圆块相同的槽，所述匚型框的侧壁固定有滑块，且所述滑块插入圆块上的槽内，并与其滑动连接，所述匚型框的底部固定有弹性伸缩杆，且弹性伸缩杆的底端与横板转动连接，初始状态下，所述电池本体处于倾斜状态，且所述弹性伸缩杆处于正常伸缩状态，所述匚型框与横板之间连接有连接件，当温度超过预设值时，连接件会自动熔断；

所述触发组件还包括用于驱动横板水平滑动的驱动组件，且驱动组件通过温控进行控制。

优选的，所述连接件包括固定在匚型框底部的连接线，所述连接线的底端通过连接块与横板固定连接，当所述连接块温度超过预设值时，所述连接块融化并解除对连接线的固定作用。

优选的，所述驱动组件包括安装在横板与电池壳侧壁的伸缩缸和用于检测电池壳内温度的温度传感器，且当温度传感器检测到电池壳内温度超过预设值时控制伸缩缸启动。

优选的，位于所述横板下方的电池壳侧壁开设有进气口，且所述进气口内安装有用于向电池壳内进气的进气扇，相邻两个匚型框之间的横板顶部开设有通风槽；

位于所述隔板与电池本体之间的电池壳内壁竖直滑动安装有升降板，所述升降板上开设有与防护薄板对应的插槽，且所述插槽可供电池本体穿过，所述匚型框的外壁设置有凸起，当所述电池本体穿过插槽后会通过凸起带动升降板上移；

所述升降板一侧的顶部固定有固定板，且所述固定板与电池壳的内壁贴合，所述固定板贯穿隔板，并与其贯穿处滑动连接，所述电池壳的外壁开设有排气口，所述固定板上开设有与排气口对应的孔，且孔内安装有用于由电池壳向外排气的排气扇。

优选的，所述电池壳对应防护薄板的内顶部安装有可被烧穿的包装囊，且所述包装囊内盛放有阻燃物质，所述包装囊上连接有与外界连通的细管；

所述排气口向上延伸开设，且当所述固定板滑动到隔板上方时，所述排气扇与排气口仍保持连通。

优选的，所述电池壳靠近进气口的内壁竖直滑动安装有挡板，所述挡板与横板之间共同转动安装有连杆。

优选的，所述电池壳的内底部安装有充满惰性气体或阻燃气体的气囊，所述挡板的外壁固定有扎针。

优选的，所述隔板的顶部和底部均设置有防火隔热层。

优选的，所述进气口和排气口内均安装有防尘网。

优选的，所述防火隔热层采用阻燃耐高温硅泡棉。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过设置触发组件，当一个或者多个电池本体出现热失控状态时，触发组件带动电池本体上移，使其顶部的部分穿破防护薄板伸入隔板上方的腔室内，此时电池本体热失控且防爆阀开启后喷出的高温高压气流以及火焰会喷入隔板上方的腔室内，从而与其他电池本体的电芯分隔开，以降低喷射的火焰对其他电池本体的影响。

附图说明

图1为本发明电池壳的立体图一；

图2为本发明电池壳的立体图二；

图3为本发明的左视图；

图4为本发明图3中沿A-A的剖视图及局部透视图；

图5为本发明图4视角的剖视立体图；

图6为本发明的半剖立体图；

图7为本发明的正面剖视图；

图8为本发明图7视角的剖视立体图。

图中：1、电池壳；2、进气口；3、排气口；4、横板；5、通风槽；6、匚型框；7、电池本体；8、连接线；9、连接块；10、竖槽；11、圆块；12、滑块；13、升降板；14、插槽；15、防爆阀；16、隔板；17、防护薄板；18、包装囊；19、连通管；20、固定板；21、伸缩缸；22、挡板；23、连杆；24、扎针；25、气囊；26、排气扇；27、弹性伸缩杆。

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，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1至图8，本发明提供一种技术方案：一种动力电池热失控冲击防护装置，包括电池壳1，还包括：

横板4，横板4水平滑动安装在电池壳1靠近底部的侧壁；

多组平行且呈间隔设置的电池本体7，多组电池本体7均安装在横板4的顶部，且每个电池本体7的顶部均设置有防爆阀15；

隔板16，固定安装在电池壳1靠近上方的内壁，并将电池壳1分为上下两个腔室，隔板16的顶部且对应电池本体7的位置设置为防护薄板17；

触发组件，当其中一个或多个电池本体7热失控时，触发组件带动电池本体7上移，并穿破防护薄板17伸入隔板16上方的腔室内；

灭火组件，设置在位于隔板16上方的腔室内，用于压制和消除防爆阀15上喷射的火焰。

在本实施例中，当一个或者多个电池本体7出现热失控状态时，触发组件带动电池本体7上移，使其顶部的部分穿破防护薄板17伸入隔板16上方的腔室内，此时电池本体7热失控且防爆阀15开启后喷出的高温高压气流以及火焰会喷入隔板16上方的腔室内，从而与其他电池本体7的电芯分隔开，以降低喷射的火焰对其他电池本体7的影响；

并且隔板16上还可以设置高强度云母板以及防火隔热层等，进一步提高隔板16的分隔作用；

与此同时，隔板16上方腔室内的灭火组件对防爆阀15喷出的火焰进行压制以及消除，以达到消除火势的目的，进一步降低喷射火焰对其他电池本体7的热辐射影响，降低了热失控扩散的风险，从而对其他电池本体7的电芯起到防护作用。

在其中一个较为优选的实施例中，触发组件包括匚型框6，电池本体7安装在匚型框6的框内，电池壳1的内壁开设有竖槽10，竖槽10内开设有圆槽，且圆槽内转动安装有圆块11，圆块11的外壁开设有宽度与圆块11相同的槽，匚型框6的侧壁固定有滑块12，且滑块12插入圆块11上的槽内，并与其滑动连接，匚型框6的底部固定有弹性伸缩杆27，且弹性伸缩杆27的底端与横板4转动连接，初始状态下，电池本体7处于倾斜状态，且弹性伸缩杆27处于正常伸缩状态，匚型框6与横板4之间连接有连接件，当温度超过预设值时，连接件会自动熔断；

触发组件还包括用于驱动横板4水平滑动的驱动组件，且驱动组件通过温控进行控制。

在本实施例中，当电池本体7出现热失控时，电池壳1内的温度会急剧上升，此时利用温控来控制驱动组件启动，并驱动横板4水平移动，具体可参看图4-5；

当横板4向左水平移动时，横板4会带动弹性伸缩杆27和匚型框6一起转动，并以圆块11为圆心转动，弹性伸缩杆27在转动的过程中被压缩，开始积攒弹性势能；

而与此同时滑块12也会带动圆块11转动，直至匚型框6和电池本体7转动至竖直状态，此时圆块11上的槽与竖槽10重合连通，此时滑块12则可以滑动至竖槽10内；

值得一提的是，在连接件的连接作用下，电池本体7此时会处于竖直且静止的状态，由之前内容可知，当弹性伸缩杆27收缩的同时，匚型框6的底部也与横板4和连接件距离靠近，因此出现热失控的电池本体7则会对连接件进行热量的传递，并将连接件熔断，在失去连接件的连接作用后，弹性伸缩杆27的弹性势能则会顶着匚型框6和电池本体7一起向上滑动，从而使电池本体7的顶部及防爆阀15冲破上方的防护薄板17，进而完成其伸入另一腔室的过程。

综上，利用上述触发方式，可以使各个电池本体7之间的驱动互不影响，并且各个电池本体7出现热失控后也进一步降低相互之间的影响。

在其中一个较为优选的实施例中，连接件包括固定在匚型框6底部的连接线8，连接线8的底端通过连接块9与横板4固定连接，当连接块9温度超过预设值时，连接块9融化并解除对连接线8的固定作用。

具体可参看图4，通过连接块9对连接线8起到初始的固定作用，其中连接块9优选为锡，这样连接线8可以采用与电池本体7连接的电线，通过连接块9将电线之间连接，这样在利用连接块9固定的同时还可以对电池本体7进行电连接，然后当连接块9融化后，使连接线8断开，将出现热失控的电池本体7进行断开处理，防止继续使用而加剧其热失控的扩散，提高了安全性。

在其中一个较为优选的实施例中，驱动组件包括安装在横板4与电池壳1侧壁的伸缩缸21和用于检测电池壳1内温度的温度传感器，且当温度传感器检测到电池壳1内温度超过预设值时控制伸缩缸21启动。

驱动组件可参看图4，利用温度传感器来控制伸缩缸21进行伸缩，从而带动横板4水平移动。

在其中一个较为优选的实施例中，位于横板4下方的电池壳1侧壁开设有进气口2，且进气口2内安装有用于向电池壳1内进气的进气扇，相邻两个匚型框6之间的横板4顶部开设有通风槽5；

位于隔板16与电池本体7之间的电池壳1内壁竖直滑动安装有升降板13，升降板13上开设有与防护薄板17对应的插槽14，且插槽14可供电池本体7穿过，匚型框6的外壁设置有凸起，当电池本体7穿过插槽14后会通过凸起带动升降板13上移；

升降板13一侧的顶部固定有固定板20，且固定板20与电池壳1的内壁贴合，固定板20贯穿隔板16，并与其贯穿处滑动连接，电池壳1的外壁开设有排气口3，固定板20上开设有与排气口3对应的孔，且孔内安装有用于由电池壳1向外排气的排气扇26。

在本实施例中，以上述实施例为基础，即电池本体7在正常的使用状态下，参看图4-5，此时在进气扇和排气扇26的作用下，可以使空气沿图4中箭头的方向流动，增加空气的流速，从而提高对电池本体7的散热效果；

而且由于电池本体7处于倾斜的状态，因此空气从电池本体7之间通过时，可以增大电池本体7的迎风面从而进一步提高散热效果；

然后当电池本体7出现热失控时，有上述内容可知，电池本体7和匚型框6会转动至竖直状态，并且出现热失控的单个电池本体7和匚型框6会上移，其电池本体7会先穿过插槽14，并通过凸起带动升降板13上移，将升降板13与隔板16相贴合，而升降板13上的固定板20也会随之上移，移动至隔板16上方的腔体内，并且升降板13的上升还会将排气口3进行封闭，这样在电池本体7出现热失控后，还可以对隔板16下方腔体的排气口3进行封闭。

在其中一个较为优选的实施例中，电池壳1对应防护薄板17的内顶部安装有可被烧穿的包装囊18，且包装囊18内盛放有阻燃物质，包装囊18上连接有与外界连通的细管；

排气口3向上延伸开设，且当固定板20滑动到隔板16上方时，排气扇26与排气口3仍保持连通。

由上述内容可知，当热失控的电池本体7伸入隔板16上方的空腔内后，防爆阀15喷出的高温高压气体以及喷射火焰则会包装囊18烧穿，使其内部的阻燃物质落下至电池本体7上，并将防爆阀15进行包裹，从而隔绝掉防爆阀15的氧气，从而达到阻燃灭火的作用，阻燃物质可以采用粉状物质，也可以采用石蜡等物质，而且在使用石蜡时，由于没有芯线，因此石蜡较难容易燃烧，而容易为液态，在防爆阀15上形成一个蜡层，也可以起到隔绝氧气灭火的作用；

而且由于排气口3的延长开设，因此在排气扇26的排气作用下，可以及时将腔内的高温高压气体排出，防止气压的累积而造成爆炸影响，同时还可以及时将热量排出。

然后直至包装囊18中的阻燃物质完全掉落后，将与其连接的细管漏出，而此时细管的连通，可以使排气扇26在排气时空气流通，进一步提高了通风散热的效果，而且如果采用石蜡的话还可以对其快速降温，以促使其形成蜡层。

在其中一个较为优选的实施例中，电池壳1靠近进气口2的内壁竖直滑动安装有挡板22，挡板22与横板4之间共同转动安装有连杆23。

在本实施例中，横板4水平移动的同时通过连杆23带动挡板22下移，将进气口2进行封闭，由之前内容可知，排气口3也会封闭，因此隔板16下方的腔体内则会形成密闭的空间，以避免氧气等助燃气体或者其他可燃气体的涌入，起到隔绝空气的作用，这样即使电池本体7的热失控较为严重时，也可以通过隔绝氧气的方式来避免其燃烧。

在其中一个较为优选的实施例中，电池壳1的内底部安装有充满惰性气体或阻燃气体的气囊25，挡板22的外壁固定有扎针24。

当挡板22下移的同时会通过扎针24将下方的气囊25扎破，将其内部的惰性气体或阻燃气体释放，以稀释腔室内氧气的浓度，进一步起到阻燃的现象。

在其中一个较为优选的实施例中，隔板16的顶部和底部均设置有防火隔热层。

在其中一个较为优选的实施例中，进气口2和排气口3内均安装有防尘网。

在其中一个较为优选的实施例中，所述防火隔热层采用阻燃耐高温硅泡棉。

本实施例中使用的标准零件可以从市场上直接购买，而根据说明书和附图的记载的非标准结构部件，也可以直根据现有的技术常识毫无疑义的加工得到，同时各个零部件的连接方式采用现有技术中成熟的常规手段，而机械、零件及设备均采用现有技术中常规的型号，故在此不再作出具体叙述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种动力电池热失控冲击防护装置，包括电池壳（1），其特征在于，还包括：

横板（4），所述横板（4）水平滑动安装在电池壳（1）靠近底部的侧壁；

多组平行且呈间隔设置的电池本体（7），多组所述电池本体（7）均安装在横板（4）的顶部，且每个所述电池本体（7）的顶部均设置有防爆阀（15）；

隔板（16），固定安装在电池壳（1）靠近上方的内壁，并将所述电池壳（1）分为上下两个腔室，所述隔板（16）的顶部且对应电池本体（7）的位置设置为防护薄板（17）；

触发组件，当其中一个或多个电池本体（7）热失控时，触发组件带动电池本体（7）上移，并穿破防护薄板（17）伸入隔板（16）上方的腔室内；

灭火组件，设置在位于隔板（16）上方的腔室内，用于压制和消除防爆阀（15）上喷射的火焰。

2.根据权利要求1所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述触发组件包括匚型框（6），所述电池本体（7）安装在匚型框（6）的框内，所述电池壳（1）的内壁开设有竖槽（10），所述竖槽（10）内开设有圆槽，且圆槽内转动安装有圆块（11），所述圆块（11）的外壁开设有宽度与圆块（11）相同的槽，所述匚型框（6）的侧壁固定有滑块（12），且所述滑块（12）插入圆块（11）上的槽内，并与其滑动连接，所述匚型框（6）的底部固定有弹性伸缩杆（27），且弹性伸缩杆（27）的底端与横板（4）转动连接，初始状态下，所述电池本体（7）处于倾斜状态，且所述弹性伸缩杆（27）处于正常伸缩状态，所述匚型框（6）与横板（4）之间连接有连接件，当温度超过预设值时，连接件会自动熔断；

当横板（4）向左水平移动时，横板（4）会带动弹性伸缩杆（27）和匚型框（6）一起转动，并以圆块（11）为圆心转动，弹性伸缩杆（27）在转动的过程中被压缩，开始积攒弹性势能；而与此同时滑块（12）也会带动圆块（11）转动，直至匚型框（6）和电池本体（7）转动至竖直状态，此时圆块（11）上的槽与竖槽（10）重合连通，此时滑块（12）则可以滑动至竖槽（10）内；在失去连接件的连接作用后，弹性伸缩杆（27）的弹性势能则会顶着匚型框（6）和电池本体（7）一起向上滑动，从而使电池本体（7）的顶部及防爆阀（15）冲破上方的防护薄板（17），进而完成其伸入另一腔室的过程；

所述触发组件还包括用于驱动横板（4）水平滑动的驱动组件，且驱动组件通过温控进行控制。

3.根据权利要求2所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述连接件包括固定在匚型框（6）底部的连接线（8），所述连接线（8）的底端通过连接块（9）与横板（4）固定连接，当所述连接块（9）温度超过预设值时，所述连接块（9）融化并解除对连接线（8）的固定作用。

4.根据权利要求2所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述驱动组件包括安装在横板（4）与电池壳（1）侧壁的伸缩缸（21）和用于检测电池壳（1）内温度的温度传感器，且当温度传感器检测到电池壳（1）内温度超过预设值时控制伸缩缸（21）启动。

5.根据权利要求2-4任一项所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：位于所述横板（4）下方的电池壳（1）侧壁开设有进气口（2），且所述进气口（2）内安装有用于向电池壳（1）内进气的进气扇，相邻两个匚型框（6）之间的横板（4）顶部开设有通风槽（5）；

位于所述隔板（16）与电池本体（7）之间的电池壳（1）内壁竖直滑动安装有升降板（13），所述升降板（13）上开设有与防护薄板（17）对应的插槽（14），且所述插槽（14）可供电池本体（7）穿过，所述匚型框（6）的外壁设置有凸起，当所述电池本体（7）穿过插槽（14）后会通过凸起带动升降板（13）上移；

所述升降板（13）一侧的顶部固定有固定板（20），且所述固定板（20）与电池壳（1）的内壁贴合，所述固定板（20）贯穿隔板（16），并与其贯穿处滑动连接，所述电池壳（1）的外壁开设有排气口（3），所述固定板（20）上开设有与排气口（3）对应的孔，且孔内安装有用于由电池壳（1）向外排气的排气扇（26）。

6.根据权利要求5所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述电池壳（1）对应防护薄板（17）的内顶部安装有可被烧穿的包装囊（18），且所述包装囊（18）内盛放有阻燃物质，所述包装囊（18）上连接有与外界连通的细管；

所述排气口（3）向上延伸开设，且当所述固定板（20）滑动到隔板（16）上方时，所述排气扇（26）与排气口（3）仍保持连通。

7.根据权利要求5所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述电池壳（1）靠近进气口（2）的内壁竖直滑动安装有挡板（22），所述挡板（22）与横板（4）之间共同转动安装有连杆（23）。

8.根据权利要求7所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述电池壳（1）的内底部安装有充满惰性气体或阻燃气体的气囊（25），所述挡板（22）的外壁固定有扎针（24）。

9.根据权利要求1所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述隔板（16）的顶部和底部均设置有防火隔热层。

10.根据权利要求5所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述进气口（2）和排气口（3）内均安装有防尘网。

11.根据权利要求9所述的动力电池热失控冲击防护装置，其特征在于：所述防火隔热层采用阻燃耐高温硅泡棉。

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