CN116666853A - 一种锂电池组防护结构及锂电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池保护技术领域，具体是涉及一种锂电池组防护结构及锂电池组，防护结构包括散热架和多个锂电池组，散热架上设置有温度传感器、冷却机构和多个防爆机构，冷却机构包括多个散热组件，防爆机构均包括防爆槽、保护架和支撑组件；通过防爆机构的设置，使得锂电池组因温度过高发生膨胀或者燃烧时，通过支撑组件的滑动，使得锂电池组和保护架失去支撑组件的支撑，由此保护架和锂电池组会在重力的作用下往防爆槽内滑动，通过防爆槽对于故障的锂电池组进行单独的隔离，能使得温度故障的锂电池组拉开其与剩余正常工作的锂电池组之间的距离，避免其因为燃烧导致所有锂电池组的损坏，减少安全隐患发生的同时还能减少损失。

Description

一种锂电池组防护结构及锂电池组
技术领域
本发明涉及电池保护技术领域，具体是涉及一种锂电池组防护结构及锂电池组。
背景技术
锂电池，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。在现有技术中当多组锂电池长时间工作时，电池内部会产生过高的温度，如果温度长时间居高不下的话，很容易使电池变老化，严重还会导致电池发生爆炸，引发安全隐患。
中国专利CN111313124B公开了一种锂电池高温防护结构及锂电池，包括导热模块、锂电池、正极导电板、负极导电板和驱动散热系统，导热模块包括正面导热管、导热槽、流动管、背面导热管、背面流动管、背面导热管支架、底面导热腔、底面阻流板、垂直阻流板、垂直阻流板这固定板和导热球，此该专利通过设置的导热模块和导热槽的设置，使得锂电池的热量传递到导热槽中，通过冷却液使温度传递到散热排内，从而实现降温的效果。
中国专利CN115084719B还提到了一种锂电池高温防护结构及锂电池，包括导热模块以及呈矩形陈列设置在导热模块上的若干组锂电池组，还包括若干个降温机构和循环水供水机构，降温机构包括降温盒体和两个换热组件，此专利通过降温机构能够加快冷却液的流动速度对热量进行快速散热，从而提高散热效率，提高了锂电池本体的使用寿命，但是考虑到锂电池组在实际使用的过程中具有受热膨胀的可能，且在锂电池组发生燃烧时，其旁侧并联的多个锂电池组均会受损，引发安全隐患的同时损失也较大。
发明内容
针对上述问题，提供一种锂电池组防护结构及锂电池组，通过防爆机构的设置，使得锂电池组因温度过高发生膨胀或者燃烧时，通过支撑组件的滑动，使得锂电池组和保护架失去支撑组件的支撑，由此保护架和锂电池组会在重力的作用下往防爆槽内滑动，通过防爆槽对于故障的锂电池组进行单独的隔离，能使得温度故障的锂电池组拉开其与剩余正常工作的锂电池组之间的距离，避免其因为燃烧导致所有锂电池组的损坏，减少安全隐患发生的同时还能减少损失。
为解决现有技术问题，一种锂电池组防护结构，包括散热架和沿散热架长度方向等距排列的多个锂电池组，散热架上设置有温度传感器、冷却机构和多个防爆机构，温度传感器位于散热架的顶部的中央；
冷却机构包括多个散热组件，每个锂电池组的两侧均设置有散热组件，且两个相邻的锂电池组之间共用一个散热组件；
防爆机构的数量与锂电池组的数量相同且一一对应，每个防爆机构均包括防爆槽、保护架和支撑组件；
防爆槽位于散热架的下方；
支撑组件能水平方向的滑动的位于防爆槽的顶部；
保护架套设于锂电池组的外侧，保护架位于支撑组件上，保护架被支撑组件固定在防爆槽的顶部，当支撑组件滑动时，保护架失去支撑组件的支撑会落在防爆槽内。
优选的，支撑组件包括两个支撑块，防爆槽的顶部设置有两个滑槽，且两个滑槽位于防爆槽的长度方向的两端上，两个支撑块呈镜像对称状态分别位于两个滑槽上，且两个支撑块能沿水平方向滑动，且两个支撑块保护架的底部两侧均设置有与支撑块相互匹配的插槽。
优选的，防爆机构上还设置有辅助保护架往防爆槽内滑动的下压组件，两个支撑块均与下压组件传动连接，下压组件位于防爆槽的正上方，且下压组件能沿散热架的高度方向滑动。
优选的，下压组件包括滑板、两个安装板和两个导向杆，两个导向杆呈竖直状态分别位于防爆槽的长度方向的两端上，滑板套设于两个导向杆上，且滑板与两个导向杆滑动配合，两个安装板固定连接于滑板的下方，且两个安装板分别位于滑板的两端上，两个安装板上均设置有用于驱动支撑块的滑轨，支撑块上设置有与滑轨滑动配合的滑动杆，散热架上设置有用于避让安装板的避让槽。
优选的，滑轨分为竖直段和驱动段，竖直段与导向杆的轴线方向平行，驱动段位于竖直段的下方且与其连通，驱动段呈倾斜状态设置，当滑动杆在竖直段内滑动时，支撑块保持不动，当滑动杆在驱动段内滑动时，支撑块会沿滑槽方向滑动。
优选的，散热架的上方设置有顶板，顶板上设置有多个用于带动下压组件沿导向杆移动的驱动组件，驱动组件的数量与锂电池组的数量相同且一一对应，每个驱动组件均包括安装座和设置于安装座上的容器，容器内设置有受热膨胀的阻燃材料，两个导向杆的顶部均设置有弹性件，弹性件的两端分别与滑板和顶板固定连接，弹性件用于拉动下压组件使其位于顶板的下方。
优选的，防爆槽上还设置有多个呈矩形整列排布的透气孔，散热架上的其中一端上设置有风扇组件。
优选的，保护架为阻燃材料设置，保护架上设置有与锂电池组相互匹配的安装槽，安装槽的侧壁上设置有与透气孔相互匹配的档条。
优选的，散热组件包括换热板和多个散热片，换热板呈竖直状态位于顶板和散热架之间，多个散热片沿换热板的高度方向等距的位于两个换热板之间。
一种锂电池组，包括上述一种锂电池组防护结构。
本发明相比较于现有技术的有益效果是：
本发明通过防爆机构的设置，使得锂电池组因温度过高发生膨胀或者燃烧时，通过支撑组件的滑动，使得锂电池组和保护架失去支撑组件的支撑，由此保护架和锂电池组会在重力的作用下往防爆槽内滑动，通过防爆槽对于故障的锂电池组进行单独的隔离，能使得温度故障的锂电池组拉开其与剩余正常工作的锂电池组之间的距离，避免其因为燃烧导致所有锂电池组的损坏，减少安全隐患发生的同时还能减少损失。
附图说明
图1是一种锂电池组防护结构的立体结构示意图一。
图2是一种锂电池组防护结构的立体结构示意图二。
图3是一种锂电池组防护结构中防爆机构和散热组件的立体结构示意图。
图4是图3中A处的放大图。
图5是一种锂电池组防护结构中保护架和锂电池组的立体结构示意图。
图6是一种锂电池组防护结构中下压组件的立体结构示意图。
图7是图6中B处的放大图。
图8是一种锂电池组防护结构中顶板和驱动组件的立体结构示意图。
图9是一种锂电池组防护结构中保护架的立体结构示意图。
图10是一种锂电池组防护结构中散热架的立体结构示意图。
图中标号为：
1-散热架；11-温度传感器；12-冷却机构；121-散热组件；1211-换热板；1212-散热片；13-顶板；131-驱动组件；1311-安装座；1312-容器；14-风扇组件；2-防爆机构；21-支撑组件；211-支撑块；2111-滑动杆；212-滑槽；22-保护架；221-锂电池组；222-插槽；223-安装槽；224-档条；23-防爆槽；231-透气孔；24-下压组件；241-滑板；242-安装板；2421-滑轨；24211-竖直段；24212-驱动段；243-导向杆；2431-弹性件；244-避让槽。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1至图5、图9和图10所示：一种锂电池组防护结构，包括散热架1和沿散热架1长度方向等距排列的多个锂电池组221，散热架1上设置有温度传感器11、冷却机构12和多个防爆机构2，温度传感器11位于散热架1的顶部的中央；
冷却机构12包括多个散热组件121，每个锂电池组221的两侧均设置有散热组件121，且两个相邻的锂电池组221之间共用一个散热组件121；
防爆机构2的数量与锂电池组221的数量相同且一一对应，每个防爆机构2均包括防爆槽23、保护架22和支撑组件21；
防爆槽23位于散热架1的下方；
支撑组件21能水平方向的滑动的位于防爆槽23的顶部；
保护架22套设于锂电池组221的外侧，保护架22位于支撑组件21上，保护架22被支撑组件21固定在防爆槽23的顶部，当支撑组件21滑动时，保护架22失去支撑组件21的支撑会落在防爆槽23内。
通过温度传感器11对于散热架1上的多个锂电池组221进行温度监控，在锂电池组221件使用的过程中温度过高时能及时通过后端的控制器对于锂电池组221进行断电，防止因致锂电池组221温度过高导致发生膨胀，从而引起燃烧，造成安全隐患。
同时在锂电池组221使用时温度过高时通过冷却机构12的散热组件121对于锂电池组221进行散热，每个锂电池组221的两侧均设置有散热组件121，且两个相邻的锂电池组221之间共用一个散热组件121的设置，更加合理利用空间，提高锂电池组221的携带量。当锂电池组221因温度过高发生膨胀或者燃烧时，通过启动支撑组件21，使得保护架22内的锂电池组221失去支撑组件21的支撑，由此保护架22和锂电池组221会在重力的作用下往防爆槽23内滑动，通过防爆槽23的设置，能使得温度过高的锂电池组221能拉长其与其他锂电池组221之间的距离，避免其因为燃烧导致所有锂电池组221的损坏，减少安全隐患发生的同时还能减少损失。
如图2至图7和图9所示：支撑组件21包括两个支撑块211，防爆槽23的顶部设置有两个滑槽212，且两个滑槽212位于防爆槽23的长度方向的两端上，两个支撑块211呈镜像对称状态分别位于两个滑槽212上，且两个支撑块211能沿水平方向滑动，且两个支撑块211保护架22的底部两侧均设置有与支撑块211相互匹配的插槽222。
在初始状态下，两个支撑块211均位于滑槽212上靠近防爆槽23中央的一侧，此时两个支撑块211插在保护架22的插槽222内，由此使得保护架22能稳定的位于散热架1上，由此使得多个锂电池组221能在散热架1上稳定的工作，当启动支撑组件21后，两个支撑块211能沿滑槽212往远离防爆槽23的一侧进行滑动，使得支撑块211从保护架22的插槽222内移出，由此使得保护架22失去支撑，保护架22会带动锂电池组221在重力的作用下落在防爆槽23内，通过防爆槽23使得受热膨胀或者燃烧的锂电池组221远离其他任正常工作的锂电池组221，使得故障的锂电池组221被有效地隔离，避免其因为燃烧导致所有锂电池组221的损坏，减少安全隐患发生。
如图2至图7所示：防爆机构2上还设置有辅助保护架22往防爆槽23内滑动的下压组件24，两个支撑块211均与下压组件24传动连接，下压组件24位于防爆槽23的正上方，且下压组件24能沿散热架1的高度方向滑动。
在保护架22受重力的作用下落的过程中，可能因为锂电池组221的膨胀使得保护架22变形，由此会导致保护架22卡死在防爆槽23的顶部，通过下压组件24的设置，使得下压组件24能通过沿散热架1的高度方向滑动的同时带动两个支撑块211移动，同时通过其往下滑动的势能辅助带动保护架22的移动，放置保护架22因为锂电组的膨胀而导致卡死在防爆槽23的顶部，提高防爆机构2运行的稳定性，有助于减少安全隐患发生。
如图2至图7所示：下压组件24包括滑板241、两个安装板242和两个导向杆243，两个导向杆243呈竖直状态分别位于防爆槽23的长度方向的两端上，滑板241套设于两个导向杆243上，且滑板241与两个导向杆243滑动配合，两个安装板242固定连接于滑板241的下方，且两个安装板242分别位于滑板241的两端上，两个安装板242上均设置有用于驱动支撑块211的滑轨2421，支撑块211上设置有与滑轨2421滑动配合的滑动杆2111，散热架1上设置有用于避让安装板242的避让槽244。
通过启动下压组件24会使得滑板241沿两个导向杆243的轴线方向进行滑动，由此带动滑板241下方的安装板242，安装板242带动滑轨2421的移动，通过滑轨2421带动支撑块211上的滑动杆2111的移动，由此使得支撑块211能沿滑槽212进行滑动。当下压组件24往下滑动时能带动支撑块211远离保护架22，当下压组件24复位时能带动支撑块211靠近保护架22，通过此种方式方便锂电池组221安装。通过避让槽244的设置，使得安装板242在穿过散热架1往下滑动的过程中不会受阻，提高防爆机构2运行的稳定性，由此减少安全隐患发生。
如图5至图7所示：滑轨2421分为竖直段24211和驱动段24212，竖直段24211与导向杆243的轴线方向平行，驱动段24212位于竖直段24211的下方且与其连通，驱动段24212呈倾斜状态设置，当滑动杆2111在竖直段24211内滑动时，支撑块211保持不动，当滑动杆2111在驱动段24212内滑动时，支撑块211会沿滑槽212方向滑动。
由于支撑块211的滑动距离较小，为了不影响下压组件24对于保护架22的下压效果，在滑板241沿导向杆243往防爆槽23滑动时，滑板241会带动安装板242，安装板242会带动滑轨2421，使得滑轨2421上的驱动段24212首先带动支撑块211上的滑动杆2111，使得支撑块211往远离防爆槽23中心一侧的方向滑动，由此使得保护架22能在重力的作用下往防爆槽23内滑动。当支撑块211的滑动距离移动到位后，支撑块211上的滑动杆2111会进入竖直段24211，从而使得安装板242继续滑动，且保持支撑块211的位置保持不变，提高防爆机构2的稳定性。
如图1至图3、图5、图8和图10所示：散热架1的上方设置有顶板13，顶板13上设置有多个用于带动下压组件24沿导向杆243移动的驱动组件131，驱动组件131的数量与锂电池组221的数量相同且一一对应，每个驱动组件131均包括安装座1311和设置于安装座1311上的容器1312，容器1312内设置有受热膨胀的阻燃材料，两个导向杆243的顶部均设置有弹性件2431，弹性件2431的两端分别与滑板241和顶板13固定连接，弹性件2431用于拉动下压组件24使其位于顶板13的下方。
通过驱动组件131的设置，在温度传感器11监测到锂电池组221发热达到阈值时，会将电信号发送给后端的控制器，通过控制器打开容器1312，使得容器1312内能受热受热膨胀的阻燃材料能放出，阻燃材料在现有技术中引用较多，再次不一一赘述，在容器1312打开后，阻燃材料受热迅速膨胀，通过材料的膨胀带动下压组件24沿导向杆243滑动，由此通过下压组件24带动两个支撑块211滑动，并使得位于支撑块211上的保护架22会往防爆槽23内移动。通过阻燃材料的设置，其能驱动下压组件24的同时还具有对发热膨胀的锂电组具有降温的作用，为锂电池组221进入防爆槽23的过程争取时间，同时防止其对于防爆槽23两侧散热组件121和锂电池组221的损坏，在锂电池组221进入防爆槽23内后，阻燃材料在防爆槽23和散热架1之间能形成保护屏障，减少安全事故的发生，避免故障的锂电池组221影响其旁侧剩余的其他锂电池组221，提高锂电池组221回收的可能性，减少损失。
如1至图4所示：防爆槽23上还设置有多个呈矩形整列排布的透气孔231，散热架1上的其中一端上设置有风扇组件14。
通过透气孔231和风扇组件14的设置，使得防爆槽23在不使用的过程中，能通过启动风扇组件14对于散热架1底部进行散热，气流能从防爆槽23的透气孔231内流动，由此减少位于防爆槽23的上方多个锂电池组221的热量，进一步减少锂电池组221发热膨胀燃烧的可能性，减少安全事故的发生，使得防爆槽23既能用于隔绝锂电池组221且能对锂电池组221进行散热处理。
如图5和图9所示：保护架22为阻燃材料设置，保护架22上设置有与锂电池组221相互匹配的安装槽223，安装槽223的侧壁上设置有与透气孔231相互匹配的档条224。
通过保护架22为阻燃材料的设置，使得保护架22在锂电池组221第一时间受热膨胀时能起到防止其膨胀速度过快的作用。安装槽223的设置，便于锂电池组221与保护架22之间的安装，减轻工作人员的压力，档条224的设置有助于在故障的锂电池组221进入防爆槽23内后，其能通过遮挡透气孔231，减少空气进入防爆槽23内的可能性，由此能降低锂电池组221燃烧的条件，起到阻燃的目的，且由于保护架22的阻燃材料的设置，使得锂电池组221在膨胀后会带动保护架22变形，使得保护架22上的档条224能更好的阻隔空气进入防爆槽23内，进一步起到阻燃的目的，减少安全事故的发生。
如图1至图3和图10所示：散热组件121包括换热板1211和多个散热片1212，换热板1211呈竖直状态位于顶板13和散热架1之间，多个散热片1212沿换热板1211的高度方向等距的位于两个换热板1211之间。
通过换热板1211的设置，使得防爆槽23两侧的散热组件121将防爆槽23上方分隔为一个区间，由此有助于容器1312内的阻燃材料沿两个散热组件121之间的区间向滑板241释放压力，有助于下压组件24滑动的稳定性。多个散热片1212的设置有助于空气的流通，便于换热板1211的散热，多个散热片1212内还能设置冷却管，通过水冷对于散热片1212进行进一步的散热，提高散热的效率。
如图1至图10所示：一种锂电池组，包括上述一种锂电池组防护结构。
以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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 (10)

1.一种锂电池组防护结构，包括散热架(1)和沿散热架(1)长度方向等距排列的多个锂电池组(221)，其特征在于，散热架(1)上设置有温度传感器(11)、冷却机构(12)和多个防爆机构(2)，温度传感器(11)位于散热架(1)的顶部的中央；
冷却机构(12)包括多个散热组件(121)，每个锂电池组(221)的两侧均设置有散热组件(121)，且两个相邻的锂电池组(221)之间共用一个散热组件(121)；
防爆机构(2)的数量与锂电池组(221)的数量相同且一一对应，每个防爆机构(2)均包括防爆槽(23)、保护架(22)和支撑组件(21)；
防爆槽(23)位于散热架(1)的下方；
支撑组件(21)能水平方向的滑动的位于防爆槽(23)的顶部；
保护架(22)套设于锂电池组(221)的外侧，保护架(22)位于支撑组件(21)上，保护架(22)被支撑组件(21)固定在防爆槽(23)的顶部，当支撑组件(21)滑动时，保护架(22)失去支撑组件(21)的支撑会落在防爆槽(23)内。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池组防护结构，其特征在于，支撑组件(21)包括两个支撑块(211)，防爆槽(23)的顶部设置有两个滑槽(212)，且两个滑槽(212)位于防爆槽(23)的长度方向的两端上，两个支撑块(211)呈镜像对称状态分别位于两个滑槽(212)上，且两个支撑块(211)能沿水平方向滑动，且两个支撑块(211)保护架(22)的底部两侧均设置有与支撑块(211)相互匹配的插槽(222)。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池组防护结构，其特征在于，防爆机构(2)上还设置有辅助保护架(22)往防爆槽(23)内滑动的下压组件(24)，两个支撑块(211)均与下压组件(24)传动连接，下压组件(24)位于防爆槽(23)的正上方，且下压组件(24)能沿散热架(1)的高度方向滑动。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池组防护结构，其特征在于，下压组件(24)包括滑板(241)、两个安装板(242)和两个导向杆(243)，两个导向杆(243)呈竖直状态分别位于防爆槽(23)的长度方向的两端上，滑板(241)套设于两个导向杆(243)上，且滑板(241)与两个导向杆(243)滑动配合，两个安装板(242)固定连接于滑板(241)的下方，且两个安装板(242)分别位于滑板(241)的两端上，两个安装板(242)上均设置有用于驱动支撑块(211)的滑轨(2421)，支撑块(211)上设置有与滑轨(2421)滑动配合的滑动杆(2111)，散热架(1)上设置有用于避让安装板(242)的避让槽(244)。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池组防护结构，其特征在于，滑轨(2421)分为竖直段(24211)和驱动段(24212)，竖直段(24211)与导向杆(243)的轴线方向平行，驱动段(24212)位于竖直段(24211)的下方且与其连通，驱动段(24212)呈倾斜状态设置，当滑动杆(2111)在竖直段(24211)内滑动时，支撑块(211)保持不动，当滑动杆(2111)在驱动段(24212)内滑动时，支撑块(211)会沿滑槽(212)方向滑动。
6.根据权利要求4所述的一种锂电池组防护结构，其特征在于，散热架(1)的上方设置有顶板(13)，顶板(13)上设置有多个用于带动下压组件(24)沿导向杆(243)移动的驱动组件(131)，驱动组件(131)的数量与锂电池组(221)的数量相同且一一对应，每个驱动组件(131)均包括安装座(1311)和设置于安装座(1311)上的容器(1312)，容器(1312)内设置有受热膨胀的阻燃材料，两个导向杆(243)的顶部均设置有弹性件(2431)，弹性件(2431)的两端分别与滑板(241)和顶板(13)固定连接，弹性件(2431)用于拉动下压组件(24)使其位于顶板(13)的下方。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种锂电池组防护结构，其特征在于，防爆槽(23)上还设置有多个呈矩形整列排布的透气孔(231)，散热架(1)上的其中一端上设置有风扇组件(14)。
8.根据权利要求7所述的一种锂电池组防护结构，其特征在于，保护架(22)为阻燃材料设置，保护架(22)上设置有与锂电池组(221)相互匹配的安装槽(223)，安装槽(223)的侧壁上设置有与透气孔(231)相互匹配的档条(224)。
9.根据权利要求6所述的一种锂电池组防护结构，其特征在于，散热组件(121)包括换热板(1211)和多个散热片(1212)，换热板(1211)呈竖直状态位于顶板(13)和散热架(1)之间，多个散热片(1212)沿换热板(1211)的高度方向等距的位于两个换热板(1211)之间。
10.一种锂电池组，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的一种锂电池组防护结构。
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