CN217280954U - 一种具有消防抑制功能的电池包 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种具有消防抑制功能的电池包，其包括液冷箱体及若干电池模组，液冷箱体用于循环通入冷却液，若干电池模组并排设置在液冷箱体上，还包括消防抑制装置，消防抑制装置包括火探管、管接头及电磁阀，其中，火探管分布在电池模组之间，并与电磁阀相连接，电磁阀通过管接头与液冷箱体连通，在所述电池模组热失控时，火探管触发电磁阀开启，以使液冷箱体内的冷却液通过管接头浸入电池模组。当电池包热失控急剧升温时会及时熔断火探管，火探管触发电磁阀开启，使液冷箱体内的冷却液通过管接头浸入电池模组之间，能够自主降温和抑制电池包的热失控蔓延，从而杜绝火灾或爆炸事故的发生。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池安全技术领域，尤其涉及一种具有消防抑制功能的电池包。
背景技术
随着新能源行业的发展，储能及动力电池系统的装机量越来越大，在电池发生故障时，会导致电池出现热失控，不及时处理可能会发生燃烧或爆炸。电池发生火灾或者爆炸的顺序一般是先由于外界因素或电池内部因素造成电池故障，然后导致单个电芯热失控，热失控后会产生高温以及电芯排气，高温同时会热蔓延致其他电芯，当热量不能及时排除或者降温会导致起火甚至爆炸。现有电池消防系统的灭火都是通过先检测到烟雾和外部高温时才进行灭火，其消防原理主要是通过烟雾、温度传感器或者可燃气体传感器检测到电池起火后再通过消防抑制剂喷射进行灭火，通常采用的是全淹没式七氟丙烷或者全氟己酮消防抑制系统，而且灭火后由于不能持续降温，电池的反应还存在，可能还会发生复燃现象，对电池的安全性还是存在风险。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提出了一种具有消防抑制功能的电池包，在电池模组热失控时，自主进行消防抑制动作，阻断电池模组的热失控蔓延。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型提供了一种具有消防抑制功能的电池包，其包括液冷箱体及若干电池模组，液冷箱体用于循环通入冷却液，若干电池模组并排设置在液冷箱体上，还包括消防抑制装置，消防抑制装置包括火探管、管接头及电磁阀，其中，火探管分布在电池模组之间，并与电磁阀相连接，电磁阀通过管接头与液冷箱体连通，在所述电池模组热失控时，火探管触发电磁阀开启，以使液冷箱体内的冷却液通过管接头浸入电池模组。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述消防抑制装置还包括控制装置，所述控制装置分别连接所述火探管及电磁阀，所述控制装置包括压力传感器及与压力传感器相连接的PLC模块，压力传感器设置在火探管内部，所述PLC模块与电磁阀相连接。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述火探管包括主探测管和若干支探测管，若干所述支探测管与主探测管并联，所述支探测管设置在相邻两个电池模组顶部之间，并沿电池模组长度方向延伸，主探测管与控制装置相连接。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述消防抑制装置还包括喷淋组件，所述喷淋组件包括主喷液管和若干支喷液管，若干所述支喷液管与主喷液管并联，主喷液管的一端与电磁阀相连接，若干所述支喷液管等间距设置在电池模组上表面，且沿电池模组长度方向延伸。
在上述技术方案的基础上，优选的，所述液冷箱体包括箱本体及液冷板，液冷板水平设置在箱本体内，若干电池模组并排设置在液冷板表面，液冷板内开设有液冷通道，箱本体一端侧壁开设有与液冷液冷通道相互连通的进液口和出液口，管接头与液冷板内的液冷通道相连通。
进一步，优选的，所述液冷通道内设置沿冷却液流动方向设置有若干流道隔板。
进一步，优选的，所述液冷板与电池模组之间设置有导热垫。
在上述技术方案的基础上，优选的，还包括设置在箱本体上的BMS管理系统，所述BMS管理系统与PLC模块相连接。
优选的，还包括箱盖，所述箱盖设置在电池模组上方，并与箱本体固定连接。
本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本实用新型公开的具有消防抑制功能的电池包，通过设置液冷箱体可以为电池模组进行常规散热，保证电池包温度正常，当电池包热失控急剧升温时会及时熔断火探管，火探管触发电磁阀开启，使液冷箱体内的冷却液通过管接头浸入电池模组之间，能够自主降温和抑制电池包的热失控蔓延，从而杜绝火灾或爆炸事故的发生；
(2)通过设置控制装置，并将压力传感器设置在火探管内部，通过在火探管内设定一定的气体压力，当火探管熔断时，压力瞬间释放，压力传感器感应不到压力信号存在，通过将压力信号反馈给PLC模块，再由PLC模块控制电磁阀开启，保证了消防抑制装置及时有效的进行动作，不受其他外界因素的影响；
(3)通过设置若干支探测管，使支探测管设置在相邻两个电池模组顶部之间，并沿电池模组长度方向延伸，一方面可以合理利用电池包的空间，另一方面，在电池模组热失控时，电池模组顶部温度高于底部温度，可以快速熔断火探管，从而实现对电池包热失控及时抑制；
(4)通过设置若干支喷液管，若干支喷液管等间距设置在电池模组上表面，且沿电池模组长度方向延伸，可以在热失控时，通过若干支喷液管同步对电池模组顶部进行喷洒冷却液，可以高效的对热失控进行抑制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的一些实施例，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为本实用新型公开的具有消防抑制功能的电池包的立体结构示意图；
图2为本实用新型公开的消防抑制装置的结构示意图；
图3为本实用新型公开的消防抑制装置和喷淋组件的结构示意图；
图4为本实用新型公开的液冷箱体的结构示意图；
图5为本实用新型公开的液冷板的结构示意图；
附图标识：
1、液冷箱体；2、电池模组；3、消防抑制装置；31、火探管；32、管接头；33、电磁阀；34、控制装置；311、主探测管；312、支探测管；4、喷淋组件；41、主喷液管；42、支喷液管；11、箱本体；12、液冷板；111、进液口；112、出液口；121、液冷通道；122、流道隔板；13、导热垫；5、BMS管理系统；6、箱盖。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，结合图2和3，本实用新型实施例公开了一种具有消防抑制功能的电池包，包括液冷箱体1及若干电池模组2，若干电池模组2并排设置在液冷箱体1上，通过液冷箱体1循环通入冷却液可以对电池模组2进行常规散热，保证电池模组2工作时，热量能够及时通过液冷箱体1进行交换，进而保证电池包正常稳定工作。
电池包在工作时，由于外部环境及电池包内部因素，可能造成电池故障，进而会使电池包内部的电池模组2热失控，热失控后会产生高温以及电芯排气，高温同时会热蔓延致其他电芯，当热量不能及时排除或者降温会导致起火甚至爆炸。因此，需要及时予以监测，并实施消防抑制。
而通常情况下，电池消防系统是通过烟雾、温度传感器或者可燃气体传感器检测到电池起火后再通过消防抑制剂喷射进行灭火，通常采用的是全淹没式七氟丙烷或者全氟己酮消防抑制系统，而且灭火后由于不能持续降温，电池的反应还存在，可能还会发生复燃现象，对电池的安全性还是存在风险。另外电池消防系统所用的抑制剂需要储存在电池包上，这也增加了电池包的体积，造成电池包臃肿，作为动力电池使用时，极为不方便。
为此，本实施例采用的的方案是：在电池包内设置了消防抑制装置3，具体的，消防抑制装置3包括火探管31、管接头32及电磁阀33，其中，火探管31分布在电池模组2之间，并与电磁阀33相连接，电磁阀33通过管接头32与液冷箱体1连通，在电池模组2热失控时，火探管31触发电磁阀33开启，以使液冷箱体1内的冷却液通过管接头32浸入电池模组2。在本实施例中，火探管31是一种充压非金属软管，管内充装一定压力的惰性气体，例如氮气，惰性气体的压力不受环境温度变化而变化。电池包正常工作时，通过液冷箱体1对电池模组2进行常规散热，保证电池包温度正常。而此时，电磁阀33处于关闭状态，当电池包热失控急剧升温时会及时熔断火探管31，火探管31内压力瞬失，火探管31触发电磁阀33开启，使液冷箱体1内的冷却液通过管接头32浸入电池模组2之间，能够自主降温和抑制电池包的热失控蔓延，从而杜绝火灾或爆炸事故的发生。
另外，通过在电池包内设置消防抑制装置3，消防抑制剂可以直接来自液冷箱体1内的冷却液，无需在电池包内额外加装抑制剂，减少了电池包的体积，使电池包在散热和消防抑制时共用冷却液，方便实用，同时节省成本。
需要说明的是，由于电池包在热失控时，基本上电池包已经无法继续使用了，此时为了阻止热失控蔓延，引起较大火灾，本实施例的冷却液可以是水，能够最直接的对火势进行抑制并实施降温。当然，冷却液也可以采用不导电的冷却液，例如氟化液，这样一来，在消防抑制时，电池模组2不会发生短路爆炸，还可以再对电池包进行维修，进行二次使用。
为了使火探管31能够触发电磁阀33开启，参照附图2和3所示，本实施例采用的方案是：在消防抑制装置3还设置了控制装置34，控制装置34分别连接火探管31及电磁阀33，具体而言，控制装置34包括压力传感器(图中未示出)及与压力传感器相连接的PLC模块(图中未示出)，压力传感器设置在火探管内部，PLC模块与电磁阀33相连接。采用这样的技术方案，通过在火探管31内设定一定的气体压力，当火探管31熔断时，压力瞬间释放，压力传感器感应不到压力信号存在，通过将压力信号反馈给PLC模块，再由PLC模块控制电磁阀33开启，保证了消防抑制装置3及时有效的进行动作，不受其他外界因素的影响。
需要说明的是，压力传感器、PLC模块及电磁阀33之间是机械信号转换为电信号，该控制逻辑属于现有技术。同时，PLC模块属于常见的PLC可编程模块。
作为一些较佳实施方式，火探管31包括主探测管311和若干支探测管312，若干支探测管312与主探测管311并联，支探测管312设置在相邻两个电池模组2顶部之间，并沿电池模组2长度方向延伸，主探测管311与控制装置34相连接。采用这样的技术方案，一方面可以合理利用电池包的空间，另一方面，在电池模组2热失控时，电池模组2顶部温度高于底部温度，可以快速熔断火探管31，从而实现对电池包热失控及时抑制。
在本实施例中，当热失控后，电磁阀33开启，液冷箱体1内由于循环通入冷却液，此时冷却液会通过管接头32进入到电池包中，逐渐从下往上淹没电池模组2，从而实施降温或火灾抑制。但通常情况下，电池模组2由于液冷箱体1的散热，其底部温度较低，顶部温度较高，发生热失控时，往往电池模组2顶部最先发生热失控，由此，需要从上往下对电池模组2降温或火灾抑制。
为此，本实施例采用的方案是：在本实施例公开的消防抑制装置3上增加喷淋组件4，参照附图3所示，喷淋组件4包括主喷液管41和若干支喷液管42，若干支喷液管42与主喷液管41并联，主喷液管41的一端与电磁阀33相连接，若干支喷液管42等间距设置在电池模组2上表面，且沿电池模组2长度方向延伸。由此设置，可以在热失控时，通过若干支喷液管42同步对电池模组2顶部进行喷洒冷却液，冷却液可以沿电池模组2从上往下流动，进而实现对电池包热失控进行抑制。在本实施例中，喷液管42底部沿长度方向设置有若干出液孔，方便冷却液流出。
作为一些优选实施方式，参照附图4和5所示，液冷箱体1包括箱本体11及液冷板12，液冷板12水平设置在箱本体11内，若干电池模组2并排设置在液冷板12表面，液冷板12内开设有液冷通道121，箱本体11一端侧壁开设有与液冷液冷通道121相互连通的进液口111和出液口112，管接头32与液冷板12内的液冷通道121相连通。由此设置，通过进液口111向液冷通道121内通入冷却液，冷却液沿液冷通道121流动，从而实施对液冷板12上的电池模组2换热，换热后的冷却液从出液口112流出。管接头32位于靠近进液口111出的液冷通道121，由此，可以使刚通入的冷却液在热失控时，首先通过管接头32喷入到电池模组2中，保证消防抑制的可靠性，提高热失控抑制效率。
优选的，液冷通道121内设置沿冷却液流动方向设置有若干流道隔板122。由此设置，流道隔板122交错等间距设置，可以使冷却液在液冷通道121内流动时，延迟其流动时间，增大换热时间，同时使流道隔板122等间距设置，可以使液冷板12换热均匀。
优选的，液冷板12与电池模组2之间设置有导热垫13。由此设置，可以使液冷板12与电池模组2之间热交换效率更高，提高电池包散热效率。
作为一些可选实施方式，本实施的电池包还包括设置在箱本体11上的BMS管理系统5，BMS管理系统5与PLC模块相连接。由此设置，通过BMS管理系统5可以监测电池模组2各项参数，同时PLC模块在执行电磁阀33开启后，其信号通过BMS管理系统5传输到用电终端，方便用户或者知晓电池包出现热失控，提醒用户及时作出应急处理。
优选的，电池包还包括箱盖6，箱盖6设置在电池模组2上方，并与箱本体11固定连接。由此，可以对电池模组2及消防抑制装置3进行保护。
本实用新型的工作原理是：
电池包正常工作时，通过液冷箱体1对电池模组2进行常规散热，保证电池包温度正常。而此时，电磁阀33处于关闭状态，当电池包热失控急剧升温时会及时熔断火探管31，火探管31内压力瞬失，压力传感器感应不到压力信号存在，通过将压力信号反馈给PLC模块，再由PLC模块控制电磁阀33开启，使液冷箱体1内的冷却液通过管接头32浸入电池模组2之间，起到降温和抑制电池包的热失控蔓延，杜绝火灾或爆炸事故的发生。
以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有消防抑制功能的电池包，其包括液冷箱体(1)及若干电池模组(2)，液冷箱体(1)用于循环通入冷却液，若干电池模组(2)并排设置在液冷箱体(1)上，其特征在于：还包括消防抑制装置(3)，消防抑制装置(3)包括火探管(31)、管接头(32)及电磁阀(33)，其中，火探管(31)分布在电池模组(2)之间，并与电磁阀(33)相连接，电磁阀(33)通过管接头(32)与液冷箱体(1)连通，在所述电池模组(2)热失控时，火探管(31)触发电磁阀(33)开启，以使液冷箱体(1)内的冷却液通过管接头(32)浸入电池模组(2)。
2.如权利要求1所述的具有消防抑制功能的电池包，其特征在于：所述消防抑制装置(3)还包括控制装置(34)，所述控制装置(34)分别连接所述火探管(31)及电磁阀(33)，所述控制装置(34)包括压力传感器及与压力传感器相连接的PLC模块，压力传感器设置在火探管(31)内部，所述PLC模块与电磁阀(33)相连接。
3.如权利要求2所述的具有消防抑制功能的电池包，其特征在于：所述火探管(31)包括主探测管(311)和若干支探测管(312)，若干所述支探测管(312)与主探测管(311)并联，所述支探测管(312)设置在相邻两个电池模组(2)顶部之间，并沿电池模组(2)长度方向延伸，主探测管(311)与控制装置(34)相连接。
4.如权利要求1所述的具有消防抑制功能的电池包，其特征在于：所述消防抑制装置(3)还包括喷淋组件(4)，所述喷淋组件(4)包括主喷液管(41)和若干支喷液管(42)，若干所述支喷液管(42)与主喷液管(41)并联，主喷液管(41)的一端与电磁阀(33)相连接，若干所述支喷液管(42)等间距设置在电池模组(2)上表面，且沿电池模组(2)长度方向延伸。
5.如权利要求1所述的具有消防抑制功能的电池包，其特征在于：所述液冷箱体(1)包括箱本体(11)及液冷板(12)，液冷板(12)水平设置在箱本体(11)内，若干电池模组(2)并排设置在液冷板(12)表面，液冷板(12)内开设有液冷通道(121)，箱本体(11)一端侧壁开设有与液冷液冷通道(121)相互连通的进液口(111)和出液口(112)，管接头(32)与液冷板(12)内的液冷通道(121)相连通。
6.如权利要求5所述的具有消防抑制功能的电池包，其特征在于：所述液冷通道(121)内设置沿冷却液流动方向设置有若干流道隔板(122)。
7.如权利要求5所述的具有消防抑制功能的电池包，其特征在于：所述液冷板(12)与电池模组(2)之间设置有导热垫(13)。
8.如权利要求2所述的具有消防抑制功能的电池包，其特征在于：还包括设置在箱本体(11)上的BMS管理系统(5)，所述BMS管理系统(5)与PLC模块相连接。
9.如权利要求4所述的具有消防抑制功能的电池包，其特征在于：还包括箱盖(6)，所述箱盖(6)设置在电池模组(2)上方，并与箱本体(11)固定连接。
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Cited By (1)
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |