CN204230324U - 一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动汽车电池高强度耐高温阻燃防护装置，包括遮盖电池组的防护罩或者防护板，所述防护罩的壳壁或者防护板为叠层结构，所述叠层结构是指由碳纤维网胎与碳布，或者碳纤维网胎与碳纤维无纬布交替铺陈至少两层的结构。所述防护装置具有高强度、高导热、高烧蚀热、低烧蚀率、抗热冲击和超热环境下的高强度，能够承受碰撞强应力和爆炸冲击，可以抑制燃烧扩展，甚至使其自熄，有效避免因电池起火或爆炸对人员造成的伤害。

Description

一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置

技术领域

本实用新型涉及一种电动汽车动力防护装置，具体的涉及一种由碳/碳复合材料组成的电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置。

背景技术

汽车尾气排放污染、气候的变暖加快推广了电动汽车的使用及普及。随着环境污染和能源危机加剧，世界各国的电动汽车研究方兴未艾，电动汽车代表着未来汽车产业发展的方向。

电动汽车的电池安全问题一直是核心问题，新能源电动汽车的燃烧已在各国多家企业出现，对人身安全构成严重的隐患，引起了强烈关注。在电池，尤其是运用较多的锂电池，使用时间一长，在电池充、放电时容易鼓包，若再度充电和使用，则会发生爆炸威胁。另一方面，电动汽车的电池组相对较大，一般安装在汽车前舱、后备舱或者汽车地板下方的电池容纳仓，当汽车前后发生碰撞时，由于外力作用造成电池托盘严重变形会导致部分动力电池破损与短路，引燃动力电池中易燃物质，引发汽车燃烧。且锂电池被硬物穿刺时，其内部的锂离子会直接与空气中的氧产生化学反应，同样会出现剧烈燃烧。各汽车厂商的安全方案主要侧重在提高电池管理系统来保证电池充电、放电过程时的安全。对于第二种电池安全威胁，部分厂商采用了加强车身的硬碰硬防护，采用高强度铝合金、超高强度钢、防弹复合材料等的方法。但这些方法现实中仍然难以完全杜绝电动汽车电池燃烧造成的安全事故。

中国专利ZL200920052740.4，提出了一种锂电池防爆袋，为一种扁形的纤维布袋，具有纵横向抗拉强度高、耐温好和阻燃等优点。另外，中国专利ZL21310503145.9，提出了一种立体电池防爆袋，主要是针对前一专利防爆袋为扁形，不适用于立体锂电池保护而改进的。这两种防爆袋均采用复合纤维布缝制而成，只适用于电池在静态充电意外燃烧或爆炸时，有效隔绝电池盒空气的接触，达到灭火的目的。但是，它不具有良好的导热性，不能将电池使用过程中的热量及时散发，而且玻璃纤维布在汽车碰撞过程中承受强应力容易发生撕裂，因而并不适合于电动汽车上电池的防火防爆。中国专利ZL201110443278.2提出了一种电池包防火防爆装置及其防火防爆方法，其装置包括储存阻燃材料的储存阻燃材料及其阀门和与阀门连通的输送管，能够在电池包将要爆炸的瞬间主动抑制其爆炸起火，或在爆炸起火后及时对电池包进行灭火处理，保证电池包的安全。然而它同样缺乏良好的散热和足够强度，而且其结构复杂，占用空间大，难以应用到电动汽车电池的实际工作环境中。目前，各种公开出版物和市面上尚未见到适用于在发生电动汽车电池起火后用于防止电池燃烧、爆炸急速扩展到车箱内的产品出现。

发明内容

本实用新型目的是克服现有技术的不足，提供一种电动汽车电池的叠层结构防护罩或者防护板，所述叠层结构是指由碳纤维网胎1与碳布2，或者碳纤维网胎1与碳纤维无纬布7交替铺陈至少两层的结构。该防护装置具有高强度和耐高温及阻燃效果，即使在超热环境下仍可保持有高强度，抗碰撞和爆炸冲击，可有效防治电池组因碰撞起火或爆炸，以及电池组爆炸后有效抑制燃烧的蔓延，减少电池组事故对人员的伤害，且装置结构简单，安装方便，适于工业化生产。

本实用新型的技术方案是：

一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置，包括遮盖电池组的防护罩或者防护板，所述防护罩的壳壁3或者防护板为叠层结构，所述叠层结构是指由碳纤维网胎1与碳布2，或者碳纤维网胎1与碳纤维无纬布7交替铺陈至少两层的结构。

进一步，优选的，所述防护罩为中空矩形罩体，其笼罩在电池组上。

进一步的，为便于安装固定防护罩，所述防护罩底部还设有用以固定的结构。

更进一步，优选的，上述固定结构为固定耳，其上设有定位孔，用于螺栓固定防护罩。

进一步，该装置还包括汽车地板，所述电池组位于汽车地板下的容纳仓内，为便于防护板的安装，防止其移位，所述防护板与汽车地板面形状一致并紧贴在汽车地板上，用以隔开电池组与车厢。

进一步的，优选的，为便于固定防护板，使其紧贴在汽车地板上，所述防护板设有与汽车地板相配合的孔洞、凹槽或凸起结构，且其覆盖整个汽车的前、后地板区域。

更进一步的，优选的，为更好的固定防护板，所述防护板和汽车地板上还分别设有相互配合的卡合结构，用以卡合固定防护板。

本实用新型的优点是：

本实用新型的电动汽车电池防护装置与现有技术相比具有以下有益效果，

(1)所述防护装置具有碳/碳复合材料的高烧蚀率、低烧蚀率、抗热冲击和超热环境下的高强度等优点，可以承受碰撞事故过程的强应力，避免电池组因碰撞冲击产生变形或引起燃烧，对电池组有保护作用；此外如电池组发生燃烧或者爆炸，防护装置在较高温度下仍可承受热冲击或爆炸冲击，且可吸收大量热量，能够有效抑制燃烧的蔓延，避免了由此对车厢内人员的造成伤害，使得车内人员拥有足够的逃生时间来脱离危险现场或等待消防队员的救援，避免造成重大的人身安全事故。

(2)所述防护装置具有良好导热性，可以将电池组在正常工作条件下散发的热量及时的排放出去，防护装置的导热层大面积整体覆盖在电池组之上，因而对不同区域的温度不均匀也具有一定的调节作用，可以避免电池组系统温度过高或温度分布不均匀，保证电池的功率和能量的正常发挥，延长其使用寿命。

(3)所述防护罩或者防护板，只需直接罩在电池组或者铺设在汽车地板上，并结合相应的固定结构加以固定，结构简单，安装方便，适于工业生产。

(4)所述防护装置对于电动汽车电池安全另辟蹊径，在现有的加强电池管理系统技术和车身强度加固方案以外，加强了难以杜绝的电池起火爆炸事故发生后的安全防护和补救措施，进一步提高了电动汽车的安全性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型实施例1中防护罩结构示意图

其中1-碳纤维网胎2-碳布3-防护罩的壳壁4-防护罩的中空部分；

图2为本实用新型实施例2中防护板局部结构示意图

其中5为图3中的放大部位6为防护板纵向截面；

图3为图2中5对应部位的放大图

其中1-碳纤维网胎7-碳纤维无纬布。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：

一种电动汽车电池高强度耐高温阻燃防护装置，包括遮盖电池组的防护罩，所述防护罩的壳壁3为叠层结构，所述叠层结构由碳纤维网胎1和碳布2交替铺陈5层的结构。本例中该防护罩为一面开口的中空矩体罩体，其结构如图1所示，当电动汽车的电池组布置在汽车前舱、后舱或地板下方容纳仓内时，防护罩平放罩在汽车电池组之上，为便于防护罩的固定，其下部开口处设有一体成型有固定耳(图中未画出)，固定耳上设有定位孔，可用螺栓穿过该定位孔将防护罩固定在电池组安装板上，其中防护罩的中空部分4大小与电池组体积相吻合，将其整体笼罩，且防护罩的壳壁3(即导热层)与电池组大面积接触。

本例中上述叠层结构的防护罩抗弯强度为110MPa，弯曲模量为25GPa，抗压强度为160MPa，导热系数为32W/(m·K)，其室温强度可以保持到2500℃，对热应力不敏感，一旦裂纹产生，不会像石墨和陶瓷那样严重的力学性能损失。在发生碰撞时，可承受较大的冲击力，保护罩在其内部的电池组，避免其因碰撞冲击产生变形或引起燃烧，且防护罩的壳壁3导热性能好、热膨胀系数低、比热容高，即使在电池发生燃烧或者爆炸时，亦可承受较大的热冲击或爆炸冲击，吸收燃烧、爆炸过程中产生的大量能量，有足够的强度来抵抗外力而不破损，在事故发生后电池起火爆炸时能够及时抑制燃烧扩展，甚至自熄，使得车内人员拥有足够的逃生时间来脱离危险现场或等待消防队员的救援，有效避免因电池起火或爆炸对人员造成的伤害。

此外上述防护罩还具有碳纤维网胎1与碳布2的良好的导热性，可以将电池组在正常工作条件下散发的热量及时的排放出去，由于防护罩的壳壁3大面积整体覆盖在电池组之上，因而对不同区域的温度不均匀也具有一定的调节作用，可以避免电池组系统温度过高或温度分布不均匀，保证电池的功率和能量的正常发挥，延长电池组的使用寿命。

毋庸置疑地，上述所列举的一面开口的中空矩体防护罩只是针对矩体结构的电池组，由于电动汽车的差别和使用的需要，可将电池防护装置制成其他适应实际电动汽车中电池组尺寸的形状，故而不局限于本图示列举的实现方式。

实施例2

一种电动汽车电池高强度超高温阻燃防护装置，包括汽车地板，汽车电池组位于汽车地板下的容纳仓内，还包括遮盖在电池组上用以隔开电池组与车厢的防护板，所述防护板为叠层结构，所述叠层结构由碳纤维网胎1和碳纤维无纬布7交替铺陈4层的结构。防护板与汽车地板面形状一致，并紧贴在汽车地板之上，覆盖整个汽车前、后地板区域，为便于防护板的安装，使其紧贴在地板上，防护板上设有与汽车地板相配合的空洞、凹槽、凸起等结构。如图2所示为防护板局部结构示意图，6为防护板沿纵向对称线切开的截面。5为截面6上的一部位，碳纤维网胎1和碳纤维无纬布7的叠层结构见图3中5对应位置的放大图。为更好的固定防护板，防护板和汽车地板上还设有相互配合的卡合结构，防护板与汽车地板对准位置后卡合固定。

本例中上述叠层结构的防护板抗弯强度为320MPa，弯曲模量为60GPa，抗压强度为300MPa，导热系数为59W/(m·K)，其室温强度可以保持到2500℃。所述的防护板同样具有上述实施例1中所述的耐高温、导热性好、高强度抗冲击以及阻燃等特性，可对电动汽车车厢进行保护。

毋庸置疑地，由于电动汽车的差别和使用的需要，可将电池高强度超高温阻燃防护装置制成其他适应实际电动汽车中地板尺寸的形状，或者带有必要的孔洞和凹槽等结构，故而不局限于本图示列举的实现方式。

当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置，包括遮盖电池组的防护罩或者防护板，其特征在于，所述防护罩的壳壁(3)或者防护板为叠层结构，所述叠层结构是指由碳纤维网胎(1)与碳布(2)，或者碳纤维网胎(1)与碳纤维无纬布(7)交替铺陈至少两层的结构。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置，其特征在于，所述防护罩为中空矩形罩体，其笼罩在电池组上。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置，其特征在于，还包括汽车地板，所述电池组位于汽车地板下的容纳仓内，所述防护板与汽车地板面形状一致并紧贴在汽车地板上，用以隔开电池组与车厢。

4.根据权利要求1或2所述的一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置，其特征在于，所述防护罩底部还设有固定结构。

5.根据权利要求4所述的一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置，其特征在于，所述固定结构为固定耳，其上设有定位孔，用于螺栓固定防护罩。

6.根据权利要求3所述的一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置，其特征在于，所述防护板还设有与汽车地板相配合的孔洞、凹槽或凸起结构，且其覆盖整个汽车的前、后地板区域。

7.根据权利要求3或6所述的一种电动汽车电池的高强度耐高温阻燃防护装置，其特征在于，所述防护板和汽车地板上还分别设有相互配合的卡合结构，用以卡合固定防护板。