CN213459872U - 带消防功能的电池包、电动汽车以及充电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种带消防功能的电池包、电动汽车以及充电系统。带消防功能的电池包，包括壳体、电芯、第一管路、第二管路以及第一阀门。壳体围构形成第一空间。电芯、第一管路、第二管路以及第一阀门均收纳于第一空间，且围绕电芯设置。第一管路用于与调温设备。第一管路用于流通调温介质。第一阀门连接于第一管路与第二管路之间。第二管路设置有喷射口。喷射口朝向电芯。第一阀门用于当电芯热失控时开启。第一管路和第二管路均设置在电池包的内部。当第一管路流通调温介质时，调温介质与电芯换热，以快速调节电芯的温度。当电芯热失控时，第一阀门开启，第一管路中的液体进入第二管路，并从喷射口喷射至电芯，为电芯快速灭火。

Description

带消防功能的电池包、电动汽车以及充电系统

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种带消防功能的电池包、电动汽车以及充电系统。

背景技术

随着电动汽车的逐步普及，人们对电动汽车的用户体验要求越来越高。一方面，在电动汽车充电的速度越来越快，对充电过程的热管理需求越来越严苛；另一方面，电动汽车的着火事故数逐渐增加，对着火后的消防灭火需求逐渐升高。

就电动汽车快速充电而言，为减少充电过程中的电池衰减和安全问题，需要确保电池始终运行在适宜的温度。首先，在充电开始前需要将电池调整到适宜的温度，以获得较快的初始充电速度。在充电过程中需要将电池产生的大量热量及时传导出去，避免电池过热。

就电动汽车消防灭火而言，由于电芯封闭于电池包的内部，较难实现电池包内电芯的快速降温。

怎样才能使电池包的快速调温和快速灭火是亟待解决的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对怎样才能使电池包的快速调温和快速灭火的问题，提供一种带消防功能的电池包、电动汽车以及充电系统。

一种带消防功能的电池包，包括壳体、电芯、第一管路、第二管路以及第一阀门。所述壳体围构形成第一空间。所述电芯收纳于所述第一空间。所述第一管路收纳于所述第一空间，且围绕电芯设置。所述第一管路用于调温设备或消防设备。所述第一管路用于流通调温介质或消防液体。所述第二管路和所述第一阀门收纳于所述第一空间，所述第一阀门连接于所述第一管路与所述第二管路之间。所述第二管路设置有喷射口。所述喷射口朝向所述电芯设置。所述第一阀门用于当所述电芯热失控时开启。

在一个实施例中，所述第一阀门内填充阻隔材料。所述阻隔材料在所述电芯热失控时融化。

在一个实施例中，所述电池包还包括检测装置和控制装置。所述检测装置设置于所述电芯。所述检测装置用于检测所述电芯是否发生热失控，并生成检测信号。所述控制装置分别与所述检测装置和所述第一阀门连接。所述控制装置用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号控制所述第一阀门的开关。

在一个实施例中，所述喷射口朝向所述电芯的顶面设置。

在一个实施例中，所述第一管路包括第一调温主管、第二调温主管和多个调温支管。所述第一调温主管用于与所述调温设备的出液口或所述消防设备的出液口连接。所述第二调温主管用于与所述调温设备的进液口或所述消防设备的出液口连接。所述多个调温支管分别连接于所述第一调温主管和所述第二调温主管之间。所述第一阀门与所述第一调温主管、所述第二调温主管或所述多个调温支管中的至少一个连通。

在一个实施例中，所述第一管路还包括第二阀门和第三阀门。所述第二阀门用于连接于所述第一调温主管与所述调温设备的出液口或所述消防设备的出液口之间。所述第三阀门用于连接于所述第二调温主管与所述调温设备的进液口或所述消防设备的出液口之间。

在一个实施例中，每个所述调温支管至少围绕设置于一个所述电芯的侧壁或底面。

在一个实施例中，所述第二管路包括消防主管和多个消防支管。所述消防主管的一端与所述第一阀门连通。所述多个消防支管分别与所述消防主管的另一端连通。至少一个所述消防支管设置至少一个所述喷射口。

在一个实施例中，所述第一阀门的开启压力小于所述消防设备的工作压力。

一种电动汽车，包括如上述任意一个实施例所述的带消防功能的电池包。

一种充电系统，包括如上述任意一个实施例所述的电动汽车以及调温设备。

本申请实施例提供的所述带消防功能的电池包，包括壳体、电芯、第一管路、第二管路以及第一阀门。所述壳体围构形成第一空间。所述电芯收纳于所述第一空间。所述第一管路收纳于所述第一空间，且围绕电芯设置。所述第一管路用于与调温设备。所述第一管路用于流通调温介质。所述第二管路和所述第一阀门收纳于所述第一空间，所述第一阀门连接于所述第一管路与所述第二管路之间。所述第二管路设置有喷射口。所述喷射口朝向所述电芯设置。所述第一阀门用于当所述电芯热失控时开启。

所述第一管路和所述第二管路均设置在电池包的内部。当所述第一管路流通调温介质时，所述调温介质与所述电芯换热，以快速调节所述电芯的温度。当所述电芯热失控时，所述第一阀门开启，所述第一管路中的液体进入所述第二管路，并从所述喷射口喷射至所述电芯，为所述电芯快速灭火。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请一个实施例中提供的所述带消防功能的电池包的结构示意图；

图2为本申请另一个实施例中提供的所述带消防功能的电池包的结构示意图。

附图标号：

10、电池包；20、壳体；201、第一空间；30、电芯；301、顶面；302、侧壁；303、底面；40、第一管路；411、第二阀门；421、第三阀门；410、第一调温主管；420、第二调温主管；430、调温支管；400、调温设备；50、第二管路；510、消防主管；520、消防支管；60、第一阀门；70、喷射口；80、检测装置；90、控制装置；110、充电系统。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请实施例提供一种带消防功能的电池包10，包括壳体20、电芯30、第一管路40、第二管路50以及第一阀门60。所述壳体20围构形成第一空间201。所述电芯30收纳于所述第一空间201。所述第一管路40收纳于所述第一空间201，且围绕所述电芯30设置。所述第一管路40用于与调温设备400或消防设备。所述第一管路40用于流通调温介质或消防液体。所述第二管路50和所述第一阀门60收纳于所述第一空间201，且所述第一阀门60连接于所述第一管路40和所述第二管路50之间。所述第二管路50设置有喷射口70。所述喷射口70朝向所述电芯30设置。所述第一阀门60用于当所述电芯30热失控时开启。

本申请实施例提供的所述带消防功能的电池包10中所述第一管路40和所述第二管路50均设置在电池包10的内部。当所述第一管路40流通调温介质时，所述调温介质与所述电芯30换热，以快速调节所述电芯30的温度。当所述电芯30热失控时，所述第一阀门60开启，所述第一管路40中的液体进入所述第二管路50，并从所述喷射口70喷射至所述电芯30，为所述电芯30快速灭火，提高了所述电池包10的安全性。

所述电芯30发生热失控即所述电池包10发生热失控。当所述电池包10未发生热失控时，所述第一阀门60处于关断状态。所述第一管路40中调温介质不进入所述第二管路50。当所述电池包10发生热失控时，所述第一阀门60打开，所述第一管路40中的调温介质进入所述第二管路50中。

所述第一管路40中流通的介质类型可以为液体、气体或气液混合物等。所述调温介质包括冷却介质。所述冷却介质包括冷却水或冷却液等。

所述第一管路40的材质可以为金属、塑料或橡胶等。

在一个实施例中，所述调温设备400包括空调系统或冷却水系统等。所述调温设备400即具有对调温介质加热的功能，又具有使调温介质降温的作用。

在充电开始前需要将所述电池包10调整到适宜的温度（20℃～40℃），以获得较快的初始充电速度。随后，在充电过程中需要将电池包10产生的大量热量及时传导出去，避免电池过热（大于50℃）。

在一个实施例中，所述调温设备400包括顺次连接的储液装置、动力装置、换热器、加热器。加热器的出口与所述第一管路40的进液口连接。所述储液装置的出液口与所述换热器的进液口连接。

当所述电池包10或所述电芯30的温度小于20℃时，所述电池包10需要加热。此时加热器工作，换热器不工作。所述动力装置运转，使所述调温介质从所述储液装置流出，并流入所述动力装置流出。所述调温介质从所述动力装置流出后经所述换热器，进入所述加热器。所述加热器对所述调温介质加热，以使所述调温介质的温度到达20℃～40℃。升温后的所述调温介质进入所述第一管路40。所述第一管路40围绕所述电芯30设置。所述调温介质通过热传递的方式给所述电芯30升温，以使所述电池包10在适宜温度下充电，提高了所述电池包10的充电效率和寿命。吸收了所述电芯30的冷量的所述调温介质再回流至所述储液装置。

当所述电池包10或所述电芯30的温度大于50℃时，所述电池包10需要降温。此时加热器不工作，换热器工作。所述动力装置运转，使所述调温介质从所述储液装置流出，并流入所述动力装置流出。所述调温介质从所述动力装置流出后达到所述换热器。所述换热器为空气换热器。所述换热器利用空气为所述调温介质降温，以使所述调温介质的温度到达20℃～40℃。降温后的所述调温介质经所述换热器后，进入所述第一管路40。所述第一管路40围绕所述电芯30设置。所述调温介质通过热传递的方式给所述电芯30降温，以使所述电池包10在适宜温度下充电，提高了所述电池包10的充电效率和寿命。吸收了所述电芯30的热量的所述调温介质再回流至所述储液装置。

在一个实施例中，所述消防设备为外部的消防系统。所述消防设备包括消防水罐、消防枪。所述消防枪与所述消防水罐通过消防水管连接。所述消防水罐可以提供足够的消防液体。

当所述电池包10发生热失控时，所述第一阀门60开启，所述第一管路40与所述第二管路50连通。所述第一管路40中的调温介质会流入所述第二管路50，并从所述喷射口70喷射至所述电芯30。所述调温介质直接与所述电芯30接触，所述电芯30的温度迅速下降。所述电芯30的热失控反应降低。所述电池包10的热失控得到抑制。

此时所述第一管路40用于与所述消防系统连接。所述消防枪与所述第一管路40连接。所述消防水罐中的水不断向所述第一管路40中注入。所述第一管路40中的水经所述第二管路50喷射至所述电芯30，持续为所述电芯30降温，并在所述电芯30的周围形成水膜，抑制燃烧。

相较于现有技术中，仅利用车载系统中的冷却介质冷却，冷却介质的供应量有限，本申请实施例提供的所述带消防功能的电池包10通过所述第一管路40与外部的消防系统连接，外部消防系统能够提供大量的水源降温，提高了电池包10的灭火效率。

在一个实施例中，所述第一阀门60内填充阻隔材料。所述阻隔材料在所述电芯30热失控时融化。

所述阻隔材料为热熔性材料。所述阻隔材料包括石蜡、塑料、金属衬塑复合材料等。所述第一阀门60的周围温度过高，达到电池包10热失控温度，所述第一阀门60在过热下熔断开启。所述第一阀门60开启后，所述第一管路40与所述第二管路50连通。所述第一管路40中的调温介质会流入所述第二管路50，并从所述喷射口70喷射至所述电芯30。消防液体也会经所述第一管路40和所述第二管路50达到所述电芯30。

请一并参见图2，在一个实施例中，所述电池包10还包括检测装置80和控制装置90。所述检测装置80设置于所述电芯30。所述检测装置80用于检测所述电芯30是否发生热失控，并生成检测信号。所述控制装置90分别与所述检测装置80和所述第一阀门60连接。所述控制装置90用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号控制所述第一阀门60的开关。通过所述检测装置80可以准确获知所述电池包10内部的电芯30的情况。通过所述控制装置90可以准确控制所述第一阀门60的开启状态。

所述检测装置80包括温度传感器、烟感传感器或二氧化碳传感器中的至少一个。所述检测装置80也可以为其他检测热失控的装置。

所述控制装置90包括电池管理系统、CPU或计算机等。所述电池管理系统与所述电池包10相匹配。

在一个实施例中，所述喷射口70朝向所述电芯30的顶面301，便于喷射的液体全部浇淋到所述电芯30。喷射的液体受重力作用由所述电芯30的顶面301，经侧壁302流向底面303，实现所述电芯30多个部位的降温，提高降温效率。同时，喷射的液体在所述电芯30的周围形成水膜，阻隔氧气与电芯30的化学物质接触，抑制燃烧。

在一个实施例中，所述电芯30为多个。所述喷射口70为多个。至少一个所述电芯30至少与一个所述喷射口70对应设置，以保证所述电芯30发生热失控时快速降温和灭火。

每个所述电芯30可以与多个所述喷射口70对应设置，以增加液体的喷射量和喷射位置，提高降温和灭火效率。

在一个实施例中，所述第一管路40包括第一调温主管410、第二调温主管420和多个调温支管430。所述第一调温主管410用于与所述调温设备400的出液口或所述消防设备的出液口连接。所述第二调温主管420用于与所述调温设备400的进液口或所述消防设备的出液口连接。所述多个调温支管430分别连接于所述第一调温主管410和所述第二调温主管420之间。所述第一阀门60与所述第一调温主管410、所述第二调温主管420或所述多个调温支管430中的至少一个连通。

所述第一调温主管410用于流通从所述调温设备400流出的被加热或被冷却的介质。所述第二调温主管420用于流通与所述电芯30热交换后的介质，以使所述介质回流至所述调温装置。

所述第一调温主管410围绕设置于所述电芯30的顶面301、侧壁302或底面303。所述第二调温主管420围绕设置于所述电芯30的顶面301、侧壁302或底面303。多个所述调温支管430分别围绕设置于不同的所述电芯30的顶面301、侧壁302或底面303。

在一个实施例中，所述第一调温主管410和所述第二调温主管420设置于所述电芯30的顶面301，以保证调温设备400或消防设备中的介质快速流动。每个所述调温支管430至少围绕设置于一个所述电芯30的侧壁302或底面303，以保证不同的所述电芯30均与所述调温支管430的介质发生热交换，降低所述电芯30的温度。

在一个实施例中，所述第一管路40还包括第二阀门411和第三阀门421。所述第二阀门411用于连接于所述第一调温主管410与所述调温设备400的出液口或所述消防设备的出液口之间。所述第三阀门421用于连接于所述第二调温主管420与所述调温设备400的进液口或所述消防设备的出液口之间。

在所述电池包10充电的时候，所述第二阀门411用于所述调温设备400的出液口连接；所述第三阀门421用于与所述调温设备400的进液口连接，以保证调温介质回路的完整性。

当所述电池包10发生热失控时，所述第二阀门411和所述第三阀门421均与所述消防设备的不同出液口连接，以调高消防液体进入所述电池包10内部的总量，提高降温和灭火效率。

在一个实施例中，所述第二阀门411和所述第三阀门421固定于所述电池包10所在的车体上。所述调温装置设置于充电站。当所述电池包10与充电器连接时，所述第二阀门411和所述第三阀门421与所述调温装置连接，以保证充电和降温的同步性。

在一个实施例中，所述第二管路50包括消防主管510和多个消防支管520。所述消防主管510的一端与所述第一阀门60连通。所述多个消防支管520分别与所述消防主管510的另一端连通。至少一个所述消防支管520设置至少一个所述喷射口70。各所述消防支管520设置有一个或多个所述喷射口70，以增多喷射口70的设置位置，提灭火的效率。

在另一个实施例中，所述第一阀门60的开启压力小于所述消防设备的工作压力。所述消防设备的工作压力指从所述第二阀门411和所述第三阀门421进入所述第一管路40的消防液体的压力。

当消防液体的压力大于所述第一阀门60的开启压力时，所述消防液体会冲破所述第一阀门60的阻隔件，进入所述第二管路50，实现为所述电芯30降温和灭火。

本申请实施例提供一种电动汽车，包括如上述任意一个实施例所述的带消防功能的电池包10。所述电池包10包括壳体20、电芯30、第一管路40、第二管路50以及第一阀门60。所述壳体20围构形成第一空间201。所述电芯30收纳于所述第一空间201。所述第一管路40收纳于所述第一空间201，且围绕所述电芯30设置。所述第一管路40用于与调温设备400或消防设备。所述第一管路40用于流通调温介质或消防液体。所述第二管路50和所述第一阀门60收纳于所述第一空间201，且所述第一阀门60连接于所述第一管路40和所述第二管路50之间。所述第二管路50设置有喷射口70。所述喷射口70朝向所述电芯30设置。所述第一阀门60用于当所述电芯30热失控时开启。

本申请实施例提供的所述电动汽车中所述第一管路40和所述第二管路50均设置在电池包10的内部。当所述第一管路40流通调温介质时，所述调温介质与所述电芯30换热，以快速调节所述电芯30的温度。当所述电芯30热失控时，所述第一阀门60开启，所述第一管路40中的液体进入所述第二管路50，并从所述喷射口70喷射至所述电芯30，为所述电芯30快速灭火，提高了所述电池包10的安全性。

本申请实施例提供一种充电系统110，包括如上述任意一个实施例所述的电动汽车和调温设备400。所述调温设备400与所述第一管路40连接。

本申请实施例提供的所述充电系统110中所述第一管路40和所述第二管路50均设置在电池包10的内部。所述调温设备400将所述调温介质输出给所述第一管路40。所述第一管路40收纳于所述第一空间201，且围绕电芯30设置。当所述第一管路40流通调温介质时，所述调温介质与所述电芯30换热，以快速调节所述电芯30的温度。当所述电芯30热失控时，所述第一阀门60开启，所述第一管路40中的液体进入所述第二管路50，并从所述喷射口70喷射至所述电芯30，为所述电芯30快速灭火，提高了所述电池包10的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种带消防功能的电池包，其特征在于，包括：

壳体，围构形成第一空间；

电芯，收纳于所述第一空间；

第一管路，收纳于所述第一空间，且围绕所述电芯设置，所述第一管路用于调温设备或消防设备，所述第一管路用于流通调温介质或消防液体；

第二管路以及第一阀门，收纳于所述第一空间，且所述第一阀门连接于所述第一管路与所述第二管路之间，所述第二管路设置有喷射口，所述喷射口朝向所述电芯设置；

所述第一阀门用于当所述电芯热失控时开启。

2.如权利要求1所述的带消防功能的电池包，其特征在于，所述第一阀门内填充阻隔材料，所述阻隔材料在所述电芯热失控时融化。

3.如权利要求1所述的带消防功能的电池包，其特征在于，还包括：

检测装置，设置于所述电芯，所述检测装置用于检测所述电芯是否发生热失控，并生成检测信号；

控制装置，分别与所述检测装置和所述第一阀门连接，所述控制装置用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号控制所述第一阀门的开关。

4.如权利要求1所述的带消防功能的电池包，其特征在于，所述喷射口朝向所述电芯的顶面设置。

5.如权利要求1所述的带消防功能的电池包，其特征在于，所述第一管路包括：

第一调温主管，所述第一调温主管用于与所述调温设备的出液口或所述消防设备的出液口连接；

第二调温主管，所述第二调温主管用于与所述调温设备的进液口或所述消防设备的出液口连接；

多个调温支管，分别连接于所述第一调温主管和所述第二调温主管之间，所述第一阀门与所述第一调温主管、所述第二调温主管或所述多个调温支管中的至少一个连通。

6.如权利要求5所述的带消防功能的电池包，其特征在于，所述第一管路还包括：

第二阀门，用于连接于所述第一调温主管与所述调温设备的出液口或所述消防设备的出液口之间；

第三阀门，用于连接于所述第二调温主管与所述调温设备的进液口或所述消防设备的出液口之间。

7.如权利要求5所述的带消防功能的电池包，其特征在于，每个所述调温支管至少围绕设置于一个所述电芯的侧壁或底面。

8.如权利要求1所述的带消防功能的电池包，其特征在于，所述第二管路包括：

消防主管，所述消防主管的一端与所述第一阀门连通；

多个消防支管，分别与所述消防主管的另一端连通，至少一个所述消防支管设置至少一个所述喷射口。

9.如权利要求1所述的带消防功能的电池包，其特征在于，所述第一阀门的开启压力小于所述消防设备的工作压力。

10.一种电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的带消防功能的电池包。

11.一种充电系统，其特征在于，包括如权利要求10所述的电动汽车以及调温设备。

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