CN115954594A

CN115954594A - 一种电池包、电动车辆和防拉弧方法

Info

Publication number: CN115954594A
Application number: CN202211369244.8A
Authority: CN
Inventors: 孙士杰; 王书洋; 孙焕丽; 陈雷; 浦培平
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2023-04-11

Abstract

本发明是一种电池包、电动车辆和防拉弧方法。包括防爆阀、下箱体、电池模组、防火隔离板、密封胶条、高压连接线、防火板、防火板固定支架、电池上盖和电池管理系统；电池模组固定在电池箱体内部；电池模组包括左侧模组和右侧模组；左侧模组和右侧模组通过高压连接线连接；高压连接线与电池管理系统连接；防火隔离板固定在电池模组上；防火隔离板和电池上盖之间设置密封胶条；防爆阀固定在下箱体上；防火板固定支架固定在下箱体上；防火板设置在电池上盖的下方，固定在防火板固定支架上。本发明通过在电池包内设计耐高温且绝缘的隔离板，阻止在热失控情况下电芯之间形成回路，避免产生高压拉弧问题，延缓电池热扩散，提高电池安全性。

Description

一种电池包、电动车辆和防拉弧方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体的说是一种电池包、电动车辆和防拉弧方法。

背景技术

电池发生热失控时，绝缘防护容易被破坏，加上喷出的导电粉尘，电池包污染等级升高，容易发生高压拉弧问题。现有电池包无热失控防拉弧功能，当发生热失控时，模组绝缘在高温火焰的烘烤下迅速失效，此时会形成高压回路，并产生拉弧现象，拉弧会造成热失控的迅速扩散，并将火焰迅速传播到电池包外，危及车内人员安全。

发明内容

本发明提供了一种电池包、电动车辆和防拉弧方法，通过在电池包内设计耐高温且绝缘的隔离板，阻止在热失控情况下电芯之间形成回路，避免产生高压拉弧问题，延缓电池热扩散，提高电池安全性，达到保护车内乘员安全的目的。

本发明技术方案结合附图说明如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种电池包，包括第一防爆阀1、下箱体2、电池模组3、第一防火隔离板4、第二防火隔离板5、第一密封胶条6、第二密封胶条7、高压连接线8、第二防爆阀9、防火板10、防火板固定支架11、电池上盖12和电池管理系统；所述电池上盖12和下箱体2构成了电池箱体；所述电池模组3固定在电池箱体内部；所述电池模组3包括左侧模组和右侧模组；所述左侧模组和右侧模组通过高压连接线8连接；所述高压连接线8与电池管理系统连接；所述第一防火隔离板4固定在左侧模组上；所述第二防火隔离板5固定在右侧模组上；所述第一防火隔离板4和第二防火隔离板5和电池上盖12之间设置有第二密封胶条7和第一密封胶条6；所述第一防爆阀1和第二防爆阀9对称固定在下箱体2上；所述防火板固定支架11固定在下箱体2上；所述防火板10设置在电池上盖12的下方，固定在防火板固定支架11上。

进一步地，所述左侧模组和右侧模组之间设置有间隙。

进一步地，所述第一防爆阀1和第二防爆阀9设置在间隙中间。

进一步地，所述第一防火隔离板4和第二防火隔离板5结构相同，均包括垂直板和水平板；所述垂直板固定在左侧模板和右侧模板的侧面。

进一步地，所述垂直板的上端设置有排气孔401。

进一步地，所述左侧模组的排气孔401和右侧模组的排气孔401错位排列。

进一步地，所述排气孔401的排气流量m应满足：m＞Q/Δt；所述排气孔401的气流速度v应满足：v＞m/A；其中，Q为电芯的热失控排气量；Δt为排气时间限制；A为排气孔401的面积；所述排气孔401的面积A应满足如下关系：A＞Q/Δt/v。

第二方面，本发明实施例提供了一种电动车辆，包括车辆本体一种电池包。

第三方面，本发明实施例提供了一种电池包的防拉弧方法，包括：

电芯发生热失控时，第一防爆阀1和第二防爆阀9打开，向上喷出高温气体和导电粉尘；通过防火板10抵抗高压气体和导电粉尘的冲击；

高压气体和导电粉尘在高度方向上受到阻挡后，延平面的方向流动；受到防火板10和第一密封胶条6、第二密封胶条7的阻挡，高压气体和导电粉尘无法进入到对侧，火焰也被第一防火隔离板4、第二防火隔离板5和第一密封胶条6、第二密封胶条7阻挡，因此对侧的电池模组3的绝缘防护不会受到燃烧火焰的破坏；

高压气体和导电粉尘受到第一防火隔离板4、第二防火隔离板5的阻挡后，会从第一防火隔离板4、第二防火隔离板5上的导气孔401进入到第一防火隔离板4、第二防火隔离板5形成的导气通道内；

当导气通道内的高压气体不断增多，达到第一防爆阀1和第二防爆阀9开启阈值后，第一防爆阀1和第二防爆阀9会打开，将高压气体，导电粉尘排出到电池包外。

本发明的有益效果为：

1)通过本发明所述一种电池包的结构可以设计火焰传播方向，解决高压拉弧问题，具有可靠性高，具有成本低等优点；

2)本发明中第一防火隔离板、第二防火隔离板的材质均为云母板，其具有绝缘、隔热、耐冲击的特性；

3)本发明中的防火板会压紧压紧密封条，使左右两侧模组在发生热失控时高压气体和到店颗粒无法流通，以防止产生高温拉弧现象；

4)本发明中第一防火隔离板、第二防火隔离板均设计有排气孔，用于热失控过程中的排气；

5)本发明中排气孔采用错位设计，减少对侧模组收到热失控产生的火焰、高压气体和导电粉尘的影响；

6)本发明中第一防爆阀和第二防爆阀设置有开启阈值，达到防爆阀阈值后，防爆阀会打开，将高压气体、到店粉尘等排出到电池包外。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对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发明的某些实施例，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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖视示意图；

图3为第一防火隔离板中导气孔的结构示意图；

图4为第一防火隔离板和第二防火隔离板的结构示意图；

图5为本发明的部分结构示意图。

图中：

1、第一防爆阀；

2、下箱体；

3、电池模组；

4、第一防火隔离板；

401、排气孔；

5、第二防火隔离板；

6、第一密封胶条；

7、第二密封胶条；

8、高压连接线；

9、第二防爆阀；

10、防火板；

11、防火板固定支架；

12、电池上盖。

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。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例一

参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种电池包，包括第一防爆阀1、下箱体2、电池模组3、第一防火隔离板4、第二防火隔离板5、第一密封胶条6、第二密封胶条7、高压连接线8、第二防爆阀9、防火板10、防火板固定支架11、电池上盖12和电池管理系统。

所述电池上盖12和下箱体2构成了电池箱体所述电池模组3固定在电池箱体内部。

所述电池模组3包括左侧模组和右侧模组；所述左侧模组和右侧模组之间留有间隙，形成中间通道。

所述左侧模组和右侧模组通过高压连接线8连接；所述高压连接线8与电池管理系统连接。

所述第一防火隔离板4固定在左侧模组上；所述第二防火隔离板5固定在右侧模组上。

所述第一防火隔离板4和第二防火隔离板5和电池上盖12之间设置有第二密封胶条7和第一密封胶条6；所述防火板会压紧第一密封胶条6和第二密封胶条7，是左右两侧电池模组3在发生热失控时高压气体和导电颗粒无法流通，以防止产生高温拉弧现象。

参阅图3和图4，所述第一防火隔离板4和第二防火隔离板5结构相同，均包括垂直板和水平板；所述垂直板固定在左侧模板和右侧模板的侧面。

所述垂直板的上端设置有排气孔401，用于热失控过程中的排气；

所述左侧模组的排气孔401和右侧模组的排气孔401采用错位涉及，减少对侧模组收到热失控产生的火焰、高压气流和导电粉尘的影响。

所述排气孔401的排气流量m应满足：m＞Q/Δt；所述排气孔401的气流速度v应满足：v＞m/A；其中，Q为电芯的热失控排气量；Δt为排气时间限制；A为排气孔401的面积；所述排气孔401的面积A应满足如下关系：A＞Q/Δt/v。

所述防火板固定支架11固定在下箱体2上；所述防火板10设置在电池上盖12的下方，通过螺栓固定在防火板固定支架11上，防火板10压紧第二密封胶条7和第一密封胶条6，利用第二密封胶条7和第一密封胶条6和第一防火隔离板4和第二防火隔离板5阻挡火焰传播到对侧模组。根据第二密封胶条7和第一密封胶条6的压力应变曲线，可以设计第二密封胶条7和第一密封胶条6的厚度，第二密封胶条7和第一密封胶条6的压缩量应满足密封要求。

所述防火板10和第一防火隔离板4和第二防火隔离板5的材质均为云母板，其具有绝缘、隔热、耐冲击的特性；所述防火板10可以保护电池上盖12，避免电池上盖12在热失控的冲击力下发生破裂，导致电池包外的氧气进入电池包内，加剧电芯的燃烧。

所述第一防爆阀1和第二防爆阀9对称固定在下箱体2上，设置在左侧模组和右侧模组之间的中间通道上，并且设置有开启阈值；当中间通道内的高压气体不断增多，达到第一防爆阀1和第二防爆阀9的开启阈值后，第一防爆阀1和第二防爆阀9会打开，将高压气体，导电粉尘等排出到电池包外。

本实施例提供的一种电池包的涉及方法如下：

步骤一、根据电连接形式，设计热失控火焰传播方向，可以确定第一防火隔离板4和第二防火隔离板5的位置，火焰传播方向上相近的电池模组3和电芯之间不应有大于10V电压；

步骤二、确定电芯的热失控排气量Q，排气时间限制，排气孔401的气流速度v等；

步骤三、根据电芯的热失控排气量Q，排气时间限制Δt，排气孔401的气流速度v，确定防火隔离板排气面积A；

步骤四、确定第一防火隔离板4和第二防火隔离板5的Z向位置，设计第一密封胶条6第二密封胶条7的厚度，设计第一密封胶条6第二密封胶条7的压缩量；其中，根据第一密封胶条6第二密封胶条7的压力应变曲线设计第一密封胶条6第二密封胶条7的厚度；根据密封要求设计第一密封胶条6第二密封胶条7的压缩量；

步骤五、确定第一防火隔离板4和第二防火隔离板5的位置，并在下箱体2上设计防火板支架11的位置；

步骤六、确定整包防爆阀的数量和位置，完成防拉弧设计。

实施例二

本发明实施例提供了一种电动车辆，包括车辆本体和一种电池包；所述电池包安装在车辆本体上；具备实施例以所述电池包的电动车辆可以使解决高压拉弧问题，使电动车辆更加的安全可靠。

实施例三

本发明实施例提供了一种电池包的防拉弧方法，包括：

电芯发生热失控时，第一防爆阀1和第二防爆阀9打开，向上喷出高温气体和导电粉尘；通过防火板10抵抗高压气体和导电粉尘的冲击，且第一防火隔离板4和第二防火隔离板5具有隔热绝缘的特性，可以保护电池上盖12，避免电池上盖12在热失控的冲击力下发生破裂，导致电池包外的氧气进入电池包内，加剧电芯的燃烧。

高压气体和导电粉尘在高度方向上受到阻挡后，延平面的方向流动；受到防火板10和第一密封胶条6、第二密封胶条7的阻挡，高压气体和导电粉尘无法进入到对侧，火焰也被第一防火隔离板4、第二防火隔离板5和第一密封胶条6、第二密封胶条7阻挡，因此对侧的电池模组3的绝缘防护不会受到燃烧火焰的破坏，不会产生高压拉弧问题；

高压气体和导电粉尘受到第一防火隔离板4、第二防火隔离板5的阻挡后，会从第一防火隔离板4、第二防火隔离板5上的导气孔401进入到第一防火隔离板4、第二防火隔离板5形成的导气通道内，左右两侧隔离板上的透气孔401采用错位设计，这样可以最大程度上的减少，高压气体、导电粉尘和火焰对对侧模组造成影响，从而避免高压拉弧问题。

当导气通道内的高压气体不断增多，达到第一防爆阀1和第二防爆阀9开启阈值后，第一防爆阀1和第二防爆阀9会打开，将高压气体，导电粉尘排出到电池包外,使高压气体与电池模组3隔开，延缓热扩散。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种电池包，其特征在于，包括第一防爆阀(1)、下箱体(2)、电池模组(3)、第一防火隔离板(4)、第二防火隔离板(5)、第一密封胶条(6)、第二密封胶条(7)、高压连接线(8)、第二防爆阀(9)、防火板(10)、防火板固定支架(11)、电池上盖(12)和电池管理系统；所述电池上盖(12)和下箱体(2)构成了电池箱体；所述电池模组(3)固定在电池箱体内部；所述电池模组(3)包括左侧模组和右侧模组；所述左侧模组和右侧模组通过高压连接线(8)连接；所述高压连接线(8)与电池管理系统连接；所述第一防火隔离板(4)固定在左侧模组上；所述第二防火隔离板(5)固定在右侧模组上；所述第一防火隔离板(4)和第二防火隔离板(5)和电池上盖(12)之间设置有第二密封胶条(7)和第一密封胶条(6)；所述第一防爆阀(1)和第二防爆阀(9)对称固定在下箱体(2)上；所述防火板固定支架(11)固定在下箱体(2)上；所述防火板(10)设置在电池上盖(12)的下方，固定在防火板固定支架(11)上。

2.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于，所述左侧模组和右侧模组之间设置有间隙。

3.根据权利要求2所述的一种电池包，其特征在于，所述第一防爆阀(1)和第二防爆阀(9)设置在间隙中间。

4.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于，所述第一防火隔离板(4)和第二防火隔离板(5)结构相同，均包括垂直板和水平板；所述垂直板固定在左侧模板和右侧模板的侧面。

5.根据权利要求4所述的一种电池包，其特征在于，所述垂直板的上端设置有排气孔(401)。

6.根据权利要求5所述的一种电池包，其特征在于，所述左侧模组的排气孔(401)和右侧模组的排气孔(401)错位排列。

7.根据权利要求5所述的一种电池包，其特征在于，所述排气孔(401)的排气流量m应满足：m＞Q/Δt；所述排气孔(401)的气流速度v应满足：v＞m/A；其中，Q为电芯的热失控排气量；Δt为排气时间限制；A为排气孔(401)的面积；所述排气孔(401)的面积A应满足如下关系：A＞Q/Δt/v。

8.根据权利要求1所述的一种电池包，其特征在于，所述第一防火隔离板(4)、第二防火隔离板(5)和防火板(10)均为云母板。

9.一种电动车辆，其体征在于，包括车辆本体和如权利要求1-8任一项所述的一种电池包。

10.一种电池包的防拉弧方法，其特征在于，包括：

电芯发生热失控时，第一防爆阀(1)和第二防爆阀(9)打开，向上喷出高温气体和导电粉尘；通过防火板(10)抵抗高压气体和导电粉尘的冲击；

高压气体和导电粉尘在高度方向上受到阻挡后，延平面的方向流动；受到防火板(10)和第一密封胶条(6)、第二密封胶条(7)的阻挡，高压气体和导电粉尘无法进入到对侧，火焰也被第一防火隔离板(4)、第二防火隔离板(5)和第一密封胶条(6)、第二密封胶条(7)阻挡，因此对侧的电池模组(3)的绝缘防护不会受到燃烧火焰的破坏；

高压气体和导电粉尘受到第一防火隔离板(4)、第二防火隔离板(5)的阻挡后，会从第一防火隔离板(4)、第二防火隔离板(5)上的导气孔(401)进入到第一防火隔离板(4)、第二防火隔离板(5)形成的导气通道内；

当导气通道内的高压气体不断增多，达到第一防爆阀(1)和第二防爆阀(9)开启阈值后，第一防爆阀(1)和第二防爆阀(9)会打开，将高压气体，导电粉尘排出到电池包外。