CN212085091U - 带有灭火管路的电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池包技术领域，具体涉及一种带有灭火管路的电池包，包括电池单元、存储冷却液的冷却液箱、使所述冷却液流动的驱动装置以及冷却所述电池单元的冷却回路，所述冷却液箱与所述冷却回路连通；其特征在于：还包括与冷却回路连通的灭火管路；所述灭火管路包括易熔断的喷淋管；所述喷淋管在所述电池单元上方延伸。采用本实用新型的技术方案，在电池包原有的冷却回路上增设易熔断的喷淋管，能够精确定位到热失控的电池单元处进行定点灭火，结构紧凑，且灭火效果更优，同时可以避免热失控报警器误报造成的电池损失。

Description

带有灭火管路的电池包

技术领域

本实用新型涉及电池包技术领域，具体涉及一种带有灭火管路的电池包。

背景技术

在动力电池包工作中，会因触点放电电流瞬间增大、线路短路、电芯短路等问题导致内部线路和电子元件温度升高出现自燃。电池单元发生热失效时释放高温热流，该高温热流泄漏后与空气接触时容易发生燃烧，且热流扩散到相邻电池单元时导致电池包燃烧，给乘客及驾驶员人身安全带来严重危害。

因此，动力电池上会增设可喷淋阻燃流体的喷淋系统，以应对电池单元的热失控。现有的喷淋系统均是直接增设独立的喷淋系统，其中包括承装阻燃流体的存储罐，但是存储罐需要占用较大的安装空间，多数车辆无法留出位置放置存储罐。

另外，为了提高灭火的精确性，喷淋系统通过采用多个带阀的喷头对准每个电池单元，当出现热失控时，通过传感器锁定热失控的电池单元，针对电池单元定点灭火。然而现有的定点灭火的方案结构复杂，且成本高；并且如果遇到误报热失控信号时，喷头会直接喷出阻燃液体，导致电池报废。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种带有灭火管路的电池包，在电池包原有的冷却回路上增设易熔断的喷淋管，能够精确定位到热失控的电池单元处进行定点灭火，结构简单，成本低；且灭火效果好，同时可以避免因误报导致电池报废的问题。

本实用新型的方案如下：

一种带有灭火管路的电池包，包括电池单元、存储冷却液的冷却液箱、使所述冷却液流动的驱动装置以及冷却所述电池单元的冷却回路，所述冷却液箱与所述冷却回路连通；其特征在于：还包括与冷却回路连通的灭火管路；所述灭火管路包括易熔断的喷淋管；所述喷淋管在所述电池单元上方延伸。

优选的，所述喷淋管一端供冷却液流入，所述喷淋管的另一端封口。

优选的，所述喷淋管为一根蛇形弯管；喷淋管的弯曲部分延伸至电池单元上方。

优选的，所述喷淋管为并列设置的多根，所述灭火管路还包括连接所述冷却回路和多根所述喷淋管的集流管。

优选的，所述喷淋管为扁管。

优选的，所述喷淋管内部设有纵向的加强筋。

优选的，所述冷却回路包括设于所述电池单元底部的液冷板、连接所述冷却液箱和所述冷液板用的进水管和出水管；所述灭火管路连接至所述进水管上。

优选的，还包括用于封装所述电池单元的箱体；所述灭火管路与所述进水管的连接处设置在所述箱体内部。

优选的，所述电池单元上方的所述箱体顶部内侧涂有耐高温和耐热冲击涂层，所述涂层为非吸水性防火材料。

优选的，所述电池单元间填充有隔热材料，所述隔热材料具有吸水性。

与现有技术相比，本方案的优点在于：

1、通过直接在电池包的原有液冷系统上设置灭火管路，利用冷却液箱中的冷却液对热失控的电池进行灭火，结构简单、重量轻、成本低。

2、省去了单独布置存储灭火剂用的存储罐，无需改动原有电池包的安装空间，可移植到不同车型上，易于推广。

3、利用热失控的电池单元捕捉上方的易熔断的喷淋管实现精准定位，实现定点灭火，灭火效果好。并且与采用带阀与喷头配合的方案相比，无需另外设置检测电池单元位置的感应器，控制简单，使用方便，能够大幅降低成本。

4、由于灭火操作需要同时具备检测信号的反馈和熔断喷淋管两个执行条件，当检测系统误报信息时，喷淋管中不会有冷却液喷出，能够避免因检测系统误报导致电池包报废的问题。

附图说明

图1为实施例一中的单头堵死的喷淋管的结构示意图；

图2为实施例一中的两端开口的喷淋管的结构示意图；

图3为实施例二中的带有灭火管路的电池包的结构示意图；

图4为实施例二中的箱体内部的冷却回路和灭火管路的结构示意图；

图5为图4卸下电池单元后的结构示意图。

图6为实施例二中的两端开口的喷淋管的结构示意图。

图7为喷淋管断面的结构示意图。

图中，电池单元1、液冷板2、进水管3、出水管4、灭火管路5、集流管 51、喷淋管52、电池控制单元6、三通接头7、水泵8、冷却液箱9、箱体10、加强筋11。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一

如图1所示，一种带有灭火管路5的电池包,包括多个阵列的电池单元1、封装电池单元1用的箱体10、存储冷却液的冷却液箱9、控制冷却液流动的驱动装置和电池控制单元6；冷却液箱9上连接有冷却电池单元1用的冷却回路；在冷却回路上连通有可喷淋冷却液的灭火管路5；灭火管路5包括易熔断的喷淋管52；喷淋管52从电池单元1的正上方越过，冷却液箱9中的冷却液能够沿喷淋管52从上方流经电池单元1。其中，驱动装置为水泵8。

灭火管路5包括易熔断的喷淋管52，本方案中的易熔断是指喷淋管52的熔点低于1500℃。当电池单元1发生热失控时，高温气体通过电池单元1上设置的防爆阀喷出，与设置在防爆阀上方的喷淋管52接触，使喷淋管52的接触位置发生熔断，形成熔断开口，冷却液箱9中的冷却液可沿着喷淋管52的熔断开口喷淋到电池单元1上方，对电池单元1进行定点灭火处理。

在图1的喷淋管52为一根蛇形弯管，喷淋管52的迂回弯曲部能够从每个电池单元1的正上方跨过，保证每个发生热失控的电池单元1，均能够捕捉到其上方的喷淋管52。并且喷淋管52的一端供冷却液流入，另一端封口，形成单头堵死状，使冷却液滞留在喷淋管52中，当喷淋管52熔断时，喷淋管52 中冷却液能够立刻向外喷出，响应快。

采用单头堵死的一根蛇形弯管作喷淋管52，喷淋管52通过三通接头7接到冷却回路上，三通接头7的上游连接冷却液箱9，下游分别连接冷却回路和灭火管路5。当电池处于正常状态时，冷却回路中的冷却液会流入灭火管路5，并滞留在灭火管路5上的喷淋管52中。当电池控制单元6控制冷却回路工作时，水泵8驱动冷却液在冷却液箱9和冷却回路中循环；冷却液在流经三通接头7 时，由于灭火管路5中已经存留有冷却液体，并且灭火管路5上单头堵死的喷淋管52结构使灭火管中的冷却液滞留在其中，因此能够避免循环的冷却液被灭火管路分流，冷却效果好。当电池控制单元6检测到热失控时，冷却液在水泵 8的作用下循环流动，电池单元1喷出的高温气流与喷淋管52接触产生熔断开口，熔断开口使原本闭合的冷却回路和灭火管路5出现倾泻口，冷却液经过喷淋管52的蛇形迂回的弯曲部流动到熔断开口处，然后通过熔断开口向外喷出，应对电池单元1的热失控。

如图2所示，蛇形的喷淋管52的两端均可为开口结构。冷却液从喷淋管 52的一端流入，然后从上方流经电池单元1后，再回流至冷却回路中。但是，采用两端开口的喷淋管52方案，在冷却液循环流动的过程中，由于冷却回路5 上的喷淋管52两端均为开口结构，冷却液可在喷淋管52中流动；流经三通接头7的冷却液会分流到冷却回路5中，导致电池单元1的冷却效果减弱。因此，本实施例中的喷淋管52优选用单头堵死结构。

上述的灭火喷淋操作需要同时具备检测信号的反馈和熔断喷淋管52两个执行条件，本申请通过设置易熔断的喷淋管52，在遇到检测热失控发生误报的情况，仅只有水泵8启动，而电池单元1中没有高温气体从防爆阀中喷出熔断喷淋管52，喷淋管52就不会对电池单元1喷淋冷却液。因此当电池控制单元6 误报信息时，喷淋管52中不会有冷却液喷出，能够避免因误报导致电池包报废的问题。并且，为保证灭火效果，水泵需要在灭火过程中一直开启。

如图2所示的冷却回路包括紧贴在电池单元1下方的液冷板2、连接冷却液箱9用的进水管3和出水管4，使冷却液箱9中的冷却液可沿着冷却回路循环，对电池单元1降温。本实施例优选液冷板2对电池单元1降温，方便安装，且冷却效果好。也可以选用冷却管道或者浸泡式冷却等现有冷却方式。

灭火管路5与进水管3连通，在电池发生热失控时，冷却液箱9中的冷却液可被直接被泵送至灭火管路5中，能够快速、及时响应电池的热失控。可选择地，灭火管路5也可以与出水管4连接(图中未画出)，冷却液需要先经过液冷板2后再从灭火管路5上的喷淋管52流出，但是由于冷却回路的分流较为严重，本实施例中优选将灭火管路5设置在进水管3上。

图1中的水泵8可设置在进水管3或出水管4上，水泵8为整个冷却回路的位置的最低点，使水泵8中始终充满冷却液，避免因气体存留在水泵8中，影响水泵8的供水速度。图中的冷却液箱9，在水泵8抽取作用下，产生负压，在一定压力条件下，具备从大气中进气的功能，便于水泵8顺畅运转。

在电池单元1之间，填充有隔热材料，本方案中的隔热材料优选吸水性的隔热材料(三聚氰胺隔热棉、密胺隔热棉、腈纶隔热棉、玻璃纤维布、高硅氧玻璃纤维布、陶瓷纤维棉、气凝胶毡、耐高温板材等一种或多种材料的组合)，当发生热失控时，喷淋管52向电池单元1喷淋冷却液，吸水性隔热材料吸收冷却液，能够在电池单元1周围形成水层包裹层将发生热失控的电池单元1包裹，有助于进一步提高隔热性能，并且吸水隔热层能够保证喷淋的冷却液不会四处流散，保证灭火效果。

其中，喷淋管52可以为常规的圆管，但是发明人发现，圆管在实际使用过程中存在弊端，比如圆管的尺寸需要满足使足够量的冷却液流通，使得圆管具有一定的高度，需要电池箱的高度增高；为了支撑固定圆管，通常需要设置附加的固定装置，且容易出现固定不够牢固的问题；并且圆管投影到电池单元1 上的面积较小，出现热失控时，从防爆阀喷出的高温气体不易捕捉到电池单元 1上方的圆管，圆管的熔断时间无法保证。发明人对圆管的结构进行改进，设置喷淋管52为扁管，在现有的电池包箱体10内，仅需要有高度为3mm的间隙就能够容纳喷淋管52，可以实现无需改动原有电池包的安装空间，便可增加电池包灭火功能；并且扁管的上下面的表面积大且平整，当发生电池热失控时，从防爆阀喷出的高温气流更容易捕捉到喷淋管52的下表面，提高喷淋管52灭火效果的稳定性；此外由于喷淋管52为扁管，具有平整的上表面，可直接在喷淋管52的上、下表面涂胶，将其粘接在箱体10内部，简化安装固定喷淋管52 的方式，且固定方式牢固，可适应汽车颠簸的环境。

为方便喷淋管52熔断形成喷射冷却液的熔断开口，喷淋管52优选用熔点低的金属(如铝、铁或金属合金)或塑料(聚氯乙烯、聚丙烯氰、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等)，挤压成型。优选实现方式为套工装冲压，使表面局部薄壁形成进一步薄弱区，有助于在发生热失控时形成熔断开口。也可以使用塑料，挤压或注塑工艺一次成型喷淋管52。在喷淋管52的上部设置有类似云母的耐高温、耐冲击涂层，使喷淋管52因熔断形成的熔断开口不被暴露于箱体10外部，保证冷却液能够对准热失控的电池单元1喷射冷却液。

喷淋管52也可以选用PVC、聚丙烯氰等易溶解于电解液(EC、EMC、DEC) 的物质，在电池单元1热失控后，电解液喷发，喷淋管52在电解液溶解作用、气流冲击作用和热作用下共同形成熔断开口，保证响应迅速。

如图7所示，喷淋管52优选口琴管结构，在喷淋管52内部设有纵向分割的加强筋11，进入喷淋管52中的冷却液会被加强筋分隔成多股细流。在热失控时，喷淋管52的熔断开口成形在两相邻的加强筋之间，熔断开口小，定位精确，还具有节能、保证喷射压力压制电池喷出热气的效果，保证喷射压力的效果。冷却液可以为水、含有冷却剂的水溶液、车载防冻液或者氟化液等，只要能够起到降温、冷却、灭火效果的液体都在本申请的保护范围内。

本实施例中，喷淋管52可以为分段材质的结构，在对应防爆阀区域为低熔点/易熔断或容易溶解于电解质的材质，在对应非防爆阀区域为高熔点材质。总体上形成一段一段的形式。

另外在电池单元1上方的箱体10顶部内侧也涂有耐高温和耐冲击涂层，或者在灭火管路5与箱体10顶部之间设有云母片，以防止箱体10被烧穿，冷却液被喷出的气流带出箱外，影响灭火效果。

上述的灭火管路5和冷却回路的连接处，优选设置在箱体10内部，以保证原有电池包的箱体10结构以及箱体10外部的水泵8和冷却液箱9不发生改动，有助于将本方案移植到不同车型，更有利于推广。

实施例二

如图3至图5所示，实施例二与实施例一的不同之处仅在于灭火管路5的结构，施例一中的喷淋管52为一根蛇形弯管，发明人在执行施例一的方案时发现，生产蛇形弯管的成本较高，并且由于蛇形弯管的长度较长，结构强度低。另外，在灭火过程中，若是热失控的电池单元1距喷淋管52的冷却液流入端的位置较远时，冷却液需要流动较长的路径才能够到达熔断开口处，冷却液的流阻大，且响应速度较慢，会影响灭火效果。

因此本实施例中的喷淋管52为并列设置的多根，每根喷淋管52在电池单元1上方延伸，且位于电池单元1防爆阀的正上方。如图4所示，为减小冷却液的流阻，提高冷却液流动的均匀性，且保证灭火管路5中的冷却液能够快速流入喷淋管52中，实现对热失控电池单元1的快速喷淋，本实施例的灭火管路 5包括连通进水管3用的集流管51，在集流管51上设有多根并列的喷淋管52，喷淋管52延伸到每行/列的电池单元1上方。喷淋管52的一端连通至集流管 51的管壁上，喷淋管52的另一端封口，实现单头堵死；集流管51的一端与进水管3连通，另一端封口，呈现单头堵死状态。

当电池单元1发生热失控时，检测传感器检测到信号上报给电池控制单元 6；电池控制单元6将该信号上报给整车控制单元，整车控制单元发指令让水泵8以给定转速开启，此时，灭火管路5中的集流管51和多根喷淋管52内均充满冷却液。热失控后的电池单元1将其中一根喷淋管52熔断形成熔断开口，集流管51中的冷却液会迅速流入具有熔断开口的喷淋管52中，针对热失控的电池单元1灭火。由于每根集流管51只针对其对应的每行/列的电池单元1，每根集流管51的长度短，且流阻小，冷却液能够快速到达熔断开口处，响应速度快。并且为使冷却液和电池单元1充分接触，达到灭火降温目的，在整个灭火过程中，水泵8一直开启，保证冷却液的持续供应。并且本实施例中的喷淋管 52同样是采用易熔断制成，也具备实施例一中提及的能够避免同时可以避免因误报导致电池报废的问题。

采用具有集流管51和多根喷淋管52结构的灭火管路5，与实施例一中只用一根喷淋管52的灭火管路5相比，结构强度更高、流阻更低、节省冷却液量、更易实现多排布置，提高喷淋管52的稳定性。

此外，如图6所示，本实施例中的多根喷淋管52也可以选择两端开口的结构，喷淋管52的一端连接到集流管51上，另一端跨过与其对应的一行/列电池单元1后，再次接入液冷板2中。但是由于喷淋管52两端开口的结构会导致冷却液在冷却过程中分流严重，影响冷却液在冷却回路中的循环，对电池单元1 的冷却效果较差，因此在实际使用时，本实施例优选用单头堵死的结构。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种带有灭火管路的电池包，包括电池单元、存储冷却液的冷却液箱、使所述冷却液流动的驱动装置以及冷却所述电池单元的冷却回路，所述冷却液箱与所述冷却回路连通；其特征在于：还包括与冷却回路连通的灭火管路；所述灭火管路包括易熔断的喷淋管；所述喷淋管在所述电池单元上方延伸。

2.根据权利要求1所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：所述喷淋管一端供冷却液流入，所述喷淋管的另一端封口。

3.根据权利要求2所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：所述喷淋管为一根蛇形弯管；喷淋管的弯曲部分延伸至电池单元上方。

4.根据权利要求2所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：所述喷淋管为并列设置的多根，所述灭火管路还包括连接所述冷却回路和多根所述喷淋管的集流管。

5.根据权利要求3或4所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：所述喷淋管为扁管。

6.根据权利要求5所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：所述喷淋管内部设有纵向的加强筋。

7.根据权利要求6所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：所述冷却回路包括设于所述电池单元底部的液冷板、连接所述冷却液箱和所述液冷板用的进水管和出水管；所述灭火管路连接至所述进水管上。

8.根据权利要求7所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：还包括用于封装所述电池单元的箱体；所述灭火管路与所述进水管的连接处设置在所述箱体内部。

9.根据权利要求8所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：所述电池单元上方的所述箱体顶部内侧涂有耐高温和耐热冲击涂层，所述涂层为非吸水性防火材料。

10.根据权利要求9所述的带有灭火管路的电池包，其特征在于：所述电池单元间填充有隔热材料，所述隔热材料具有吸水性。

Images