CN214267362U - 一种动力电池和热失控电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种动力电池和热失控电池管理系统，涉及电池技术领域。所述动力电池包括：电池箱体，所述电池箱体内设置有多个单体电芯；热源检测传感器，设置于所述电池箱体的内部，且固定于所述电池箱体上；能够喷射灭火物质的灭火装置，设置于所述电池箱体上，且与所述热源检测传感器电路连接。本实用新型的动力电池和热失控电池管理系统可以在动力电池发生热失控时，能有效阻止高温气体排气不通畅，导致电池箱体内压力剧增热防护失效的蔓延，从而提升了动力电池的安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种动力电池和热失控电池管理系统。
背景技术
现有技术的动力电池系统的中电芯因为含有镍比例高，在安全方面具有稳定性差，热失控触发阈值偏低，热失控后电芯峰值温度偏高，火焰以及高温气体冲击力高的缺点。现有技术关于电池包的标准中规定热失控触发5min内不得对汽车乘员有任何伤害，各主机厂分别在电池包内安排布置了防火材料，如云母板、气凝胶、防火涂料等来增加电池包热失控防护时间。
但是通过热失控防护材料，如云母、气凝胶等材料拖延热失控时间的解决方法是在电芯或者模组已经热失控的基础上进行火焰的隔离压制，还是传统意义的“堵”住高温气体和火焰向外窜出，而非停止火焰强度的方式。在采用现有技术的方法进行多次试验发现，当热能量积蓄超过电池箱承受的压力后，高温气体冲击力暴增，导致迅速喷出火焰，试验失败。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种动力电池和热失控电池管理系统，以解决现有技术高温气体排气不通畅，导致电池箱体内压力剧增，热防护失效的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型实施例提供一种动力电池，包括：
电池箱体，所述电池箱体内设置有多个单体电芯；
热源检测传感器，设置于所述电池箱体的内部，且固定于所述电池箱体上；
能够喷射灭火物质的灭火装置，设置于所述电池箱体上，且与所述热源检测传感器电路连接。
可选的，所述电池箱体包括相对的上箱体和下箱体，所述上箱体与所述下箱体相对组合形成容置所述单体电芯的容置空间；
其中，所述热源检测传感器设置于所述上箱体朝向所述下箱体的表面上。
可选的，所述上箱体朝向所述下箱体的端面上设置有朝远离所述下箱体的方向突出的凸起，所述热源检测传感器设置于所述凸起内。
可选的，所述下箱体内设有多个交叉设置的横梁结构，多个交叉设置的所述横梁结构形成多个分隔空间，每一分隔空间内分别对应设置有一个所述单体电芯。
可选的，所述下箱体的内侧壁靠近所述单体电芯的一侧，设有多个排气孔。
可选的，所述横梁结构为中空结构；所述横梁结构上开设有与所述电池箱体的内部空间连通的导流孔。
可选的，所述下箱体外的侧壁上至少设有两个安全阀。
可选的，所述凸起内对应设有与每个所述单体电芯的位置对应的流道；
其中，每个所述流道的深度位于3mm至7mm之间。
可选的，所述热源检测传感器电路包括：电源件；
多个传感器，每个传感器分别与所述单体电芯和电源件连接；
所述电源件还与所述灭火装置连接。
本实用新型实施例还提供一种热失控电池管理系统，包括如上所述的动力电池，还包括集成灭火器，所述集成灭火器与所述动力电池连接。
本实用新型的有益效果是：
上述技术方案中，设有固定于所述电池箱体上的热源检测传感器，能实时监测所述电池箱体的内部多个单体电芯的受热情况，当发生热失控时，热源检测传感器发送信号至所述设置于所述电池箱体上灭火装置，所述灭火装置能够喷射灭火物质，及时控制热失控的情况。
附图说明
图1表示本实用新型提供的动力电池的爆炸示意图；
图2表示本实用新型提供的上箱体的结构示意图之一；
图3表示本实用新型提供的热源检测传感器电路的结构示意图；
图4表示本实用新型提供的上箱体的结构示意图之二；
图5表示本实用新型提供的下箱体的结构示意图；
图6表示本实用新型提供的导流孔的结构示意图；
图7表示本实用新型提供的排气孔的结构示意图；
图8表示本实用新型提供的安全阀的结构示意图。
附图标记说明：
1-上箱体；11-流道；2-热源检测传感器电路；21-电源件；22-热源检测传感器；3-单体电芯；4-安全阀；5-灭火装置；6-下箱体；61-导流孔；611-第一层；612-第二层；62-排气孔；63-横梁结。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本实用新型的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本实用新型实施例的实施过程构成任何限定。
本实用新型针对现有技术高温气体排气不通畅，导致电池箱体内压力剧增，热防护失效的问题，提供一种动力电池和热失控电池管理系统。
如图1至图8所示，本实用新型一可选实施例提供的动力电池，包括：
电池箱体，所述电池箱体内设置有多个单体电芯3；
热源检测传感器22，设置于所述电池箱体的内部，且固定于所述电池箱体上；
能够喷射灭火物质的灭火装置5，设置于所述电池箱体上，且与热源检测传感器电路2连接。
这里，所述灭火物质包括但不限于：七氟丙烷、二氧化碳、氮气或者其他具备阻止燃烧的物质，物理形态为气体或者液体。
该实施例中，所述动力电池包括电池箱体和容置于所述电池箱体内的多个单体电芯3，多个单体电芯3堆叠在一起，根据单体电芯3热失控的高温、高烟雾量的特点，在所述电池箱体的内部，固定有热源检测传感器22，所述热源检测传感器22优选为温度传感器或者盐雾传感器，用于检测所述电池箱体内的单体电芯3的温度情况，每当单体电芯3发生热失控时，所述热源检测传感器22第一时间将信号传输至灭火装置5，所述灭火装置5开启阀门，所述灭火装置5内储存的灭火物质开始大量喷射，防止热失控蔓延。
可选的，如图1、图4和图5所示，所述电池箱体包括相对的上箱体1和下箱体6，所述上箱体1与所述下箱体6相对组合形成容置所述单体电芯3的容置空间；
其中，所述热源检测传感器22设置于所述上箱体1朝向所述下箱体6的表面上。
可选的，所述上箱体1结构为非平板状，材质可以为金属钢钣金、铝钣金也可以为非金属工程塑料。
可选的，所述下箱体6可为铝型材也可为钣金折弯型材，只要下箱体6横纵梁内部有腔体存在，热失控排气通道即可建立起来，增长高温气体的冷却时间。
具体地，所述下箱体6内设有多个交叉设置的横梁结构63，多个交叉设置的所述横梁结构63形成多个分隔空间，每一分隔空间内分别对应设置有一个所述单体电芯。
该实施例中，将所述容置空间分割为多个分隔空间，将每个单体电芯3局限于一定空间，由大变小，起到了分解热失控强度的作用；所述下箱体6内的所述横梁结构63高于所述下箱体6与上箱体1的贴合密封面，所述横梁结构63与所述上箱体1朝向所述下箱体6的内表面贴合，保证了电池箱体内部空间的网格划分。
可选的，所述上箱体1与所述灭火装置5通过螺栓连接，所述灭火装置5含有密封条，保证所述上箱体1的密封防护性能。
可选的，所述上箱体1朝向所述下箱体6的端面上设置有朝远离所述下箱体6的方向突出的凸起，所述热源检测传感器22设置于所述凸起内。
该实施例中，所述上箱体1设置有朝远离所述下箱体6的方向突出的凸起，起到了增强所述上箱体1的作用，相较于现有技术中大多数的“大平板上盖”的上箱体，该实施例的凸起有效提升了上箱体1的模态；所述凸起还为所述热源检测传感器22的设置起到了空间保护；且所述上箱体1的凸起起到了灭火系统喷射时喷射的灭火物质的导流作用。
具体地，如图2所示，所述凸起内对应设有与每个所述单体电芯3的位置对应的流道12；
其中，每个所述流道12的深度位于3mm至7mm之间。
该实施例中，所述凸起内对应设有与每个所述单体电芯3的位置对应的流道12，每个流道12的深度位于3mm至7mm之间，即每个流道12位于对应的单体电芯3的上方3mm至7mm；所述流道12作为灭火装置喷射的灭火物质的流道。传统灭火系统安置于箱体内，电池系统内电芯或者模组发生热失控时，因无灭火喷射物的导流设计，致使灭火物质不能迅速到达火源，本实用新型的动力电池结合单体电芯3发生热失控时，高温气体向上喷射的物理现象，同时设有流道12导流设计，可以发生热失控时能够使灭火物质迅速喷射至火源，进行灭火。
可选的，如图5和图7所示，所述下箱体6的内侧壁靠近所述单体电芯3的一侧，设有多个排气孔62。
具体地，在每个分隔空间内，所述下箱体6的内侧壁靠近所述单体电芯3的一侧，设有至少一个排气孔62；所述排气孔62可以根据需求进行设置供排气的导流面，使发生热失控时，快速散发高温空气。
可选的，如图5和图6所示，所述横梁结构63为中空结构；所述横梁结构63上开设有与所述电池箱体的内部空间连通的导流孔61。
该实施例中，每个导流孔61内可以分为两层，其中第一层611用于导流空气，第二层612用于导流高温产生的杂质，在单体电芯3发生热失控时，可以有效控制电池箱体内的温度，防止杂质污染所述单体电芯3。
可选的，如图8所示，所述下箱体6外的侧壁上至少设有两个安全阀4。
该实施例中，所述下箱体6外的侧壁上至少含有两个安全阀4，所述安全阀4通过螺栓或者旋转卡扣的方式固定在所述下箱体6外的侧壁上，同时保证所述安全阀4不与电池箱体内部直接贯通，电池箱体内部通过所述安全阀4与外部空气贯通的方式只能通过所述下箱体的横纵梁。该实施例通过只在所述下箱体6外的侧壁上，将安全阀4与边框梁内部贯通，然后边框梁内部又与电池箱体内部贯通的设置，增长了气体冷却时间，降低了外部产生火焰的概率。
可选的，所述下箱体6材质为铝型材或者钢钣金折弯型材，内部有排气通道，且拼焊之后的内部通道相连贯穿，与外部空气的交换出口位于所述安全阀4的位置。
可选的，如图3和图4所示，所述热源检测传感器电路2包括：电源件21；
多个热源检测传感器22，每个热源检测传感器22分别与所述单体电芯3和电源件21连接；
所述电源件21还与所述灭火装置5连接。
这里，所述热源检测传感器优选为温度传感器或者烟雾传感器，所述热源检测传感器22的数量与所述单体电芯3的数量对应设置。
综上所述，为解决高温气体排气不通畅，导致箱体内压力剧增，热防护失效的问题，本实用新型通过申请一种动力电池，所述动力电池含有灭火装置5，同时为在电池箱体内设置隔离区域，防止高温火焰和气体窜到正常模组区域，在电池箱横梁设置流道，热失控产生的高温气体与高温火焰只能按照所述动力电池中所述流道传播，同时将电池箱体只内壁开孔，而在安全阀处只外壁开孔，增长了气体冷却时间，降低了外部产生火焰的概率。
本实用新型实施例还提供一种热失控电池管理系统，包括如上所述的动力电池，还包括集成灭火器，所述集成灭火器与所述动力电池连接。
其中，在本实施例中，该热失控电池管理系统具有上述动力电池相同的优势，在此不再赘述。
综上所述，本实用新型的动力电池和热失控电池管理系统通过规避现有灭火器(灭火装置)本身的特点，结合电池箱体的上箱体本身应该具有的防护功能，如进入防护(IP防护)、基本结构防护功能，这里，所述IP防护是由两个数字所组成，第1个数字表示防尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示防潮气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示防护等级越高。进一步优化所述上箱体的加强筋，将上盖的加强筋优化为灭火器喷出灭火粉末的流道，各流道直接与模组区域连接，定向排放灭火粉末至着火区。同时为了节省空间，灭火器(灭火装置)的传感线(可以是温度传感器或者盐雾传感器)在所述上箱体的流道内固定，不占用电池箱内额外空间。同时根据电池系统内部布置规范，将灭火器(灭火装置)与电池箱上箱体集成，缩小灭火器在电池箱内所占空间。
以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种动力电池，其特征在于，包括：
电池箱体，所述电池箱体内设置有多个单体电芯；
热源检测传感器，设置于所述电池箱体的内部，且固定于所述电池箱体上；
能够喷射灭火物质的灭火装置，设置于所述电池箱体上，且与热源检测传感器电路连接。
2.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述电池箱体包括相对的上箱体和下箱体，所述上箱体与所述下箱体相对组合形成容置所述单体电芯的容置空间；
其中，所述热源检测传感器设置于所述上箱体朝向所述下箱体的表面上。
3.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述上箱体朝向所述下箱体的端面上设置有朝远离所述下箱体的方向突出的凸起，所述热源检测传感器设置于所述凸起内。
4.根据权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述下箱体内设有多个交叉设置的横梁结构，多个交叉设置的所述横梁结构形成多个分隔空间，每一分隔空间内分别对应设置有一个所述单体电芯。
5.根据权利要求4所述的动力电池，其特征在于，所述下箱体的内侧壁靠近所述单体电芯的一侧，设有多个排气孔。
6.根据权利要求4所述的动力电池，其特征在于，所述横梁结构为中空结构；所述横梁结构上开设有与所述电池箱体的内部空间连通的导流孔。
7.根据权利要求4所述的动力电池，其特征在于，所述下箱体外的侧壁上至少设有两个安全阀。
8.根据权利要求3所述的动力电池，其特征在于，所述凸起内对应设有与每个所述单体电芯的位置对应的流道；
其中，每个所述流道的深度位于3mm至7mm之间。
9.根据权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述热源检测传感器电路包括：电源件；
多个热源检测传感器，每个热源检测传感器分别与所述单体电芯和电源件连接；
所述电源件还与所述灭火装置连接。
10.一种热失控电池管理系统，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的动力电池，还包括集成灭火器，所述集成灭火器与所述动力电池连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN114976427A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-08-30 | 东风时代(武汉)电池系统有限公司 | 一种带主动灭火的电池箱体设计及方法 |
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- 2021-01-29 CN CN202120268924.5U patent/CN214267362U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |