CN218101441U - 用于电池包的防热失控组件、电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供用于电池包的防热失控组件、电池包和车辆。防热失控组件包括：热失控管路，其位于电池包的电芯组上方并且是由耐高温材料制成的，在热失控管路的朝向电芯组的一侧上设置有多个喷淋孔，在喷淋孔上覆盖有具有预定熔点的材料，在电池包发生热失控状态时使材料融化，以便打开喷淋孔；和三通阀，三通阀具有用于输入冷却液的进口端、适于与电池包的热管理管路相连通的第一出口端和连通热失控管路的第二出口端，进口端与第一出口端或第二出口端之间的连通是可切换的，使得在热失控状态中，进口端与第二出口端形成连通以向热失控管路供应从喷淋孔喷出的冷却液，并且在非热失控状态下，进口端与第一出口端形成连通以向热管理管路供应冷却液。

Description

用于电池包的防热失控组件、电池包和车辆

技术领域

本实用新型涉及电动车领域，具体提供一种用于电池包的防热失控组件、电池包和车辆。

背景技术

动力电池是指为交通运输工具提供动力的电池，具有很高的能量密度，不同于发动机或燃料电池的开放系统需要输入空气和燃油。在动力电池包里，既有还原剂，又有氧化剂，可以进行充放电。

在使用过程中，动力电池存在热失控的现象。所谓动力电池的热失控是是由各种诱因引发的链式反应，热失控使从电池的电芯内的负极SEI膜分解开始，继而隔膜分解熔化，导致负极与电解液发生发应，随之正极和电解质都会发生分解，从而引发大规模的内短路，造成了电解液燃烧，进而蔓延到其他电芯，造成了严重的热失控，发热量可迅速使电池温度升高上千度，造成自燃。

中国发明专利申请CN111509163A公开了一种具有灭火功能的电池包，包括装有冷却液的冷却液箱、连通至冷却液箱的冷却回路、使冷却液流动的驱动装置、与冷却回路连通的灭火管路。灭火管路为跨越电池单元的易熔断的喷淋管，并通过冲压工艺使喷淋管局部形成有助于形成熔断开口的薄弱区。然而，该喷淋管的厚度自身比较薄，因此通过冲压成形的方式难以控制薄弱区厚度的稳定性，导致熔断开口的大小不一。当热失控发生时，若熔断开口过小，则冷却流体降温或灭火效果不佳；若熔断开口过大，则容易造成局部冷却流体压力损失过大，下游冷却流体灭火的效果不佳。

另外，当前动力电池的电芯有圆柱电芯、方形电芯和软包电芯，其中圆柱电芯和方形电芯具有泄压阀结构，软包电池无泄压阀结构。现有技术中，电池包的防热失控装置大多只适用于具有泄压阀的电芯。

因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题.

实用新型内容

为了解决现有技术中防止热失控的装置的结构缺陷，本实用新型提供一种用于电池包的防热失控组件。所述防热失控组件包括：热失控管路，其位于所述电池包的电芯组上方并且是由耐高温材料制成的，在所述热失控管路的朝向所述电芯组的一侧上设置有多个喷淋孔，在所述喷淋孔上覆盖有具有预定熔点的材料，所述预定熔点配置成在所述电池包发生热失控状态时使所述材料融化，以便打开所述喷淋孔；和三通阀，所述三通阀具有用于输入冷却液的进口端、适于与所述电池包的热管理管路相连通的第一出口端和连通所述热失控管路的第二出口端，所述进口端与所述第一出口端或所述第二出口端之间的连通是可切换的，使得在所述热失控状态中，所述进口端与所述第二出口端形成连通以向所述热失控管路供应从所述喷淋孔喷出的所述冷却液，并且在非热失控状态下，所述进口端与所述第一出口端形成连通以向所述热管理管路供应所述冷却液。

本实用新型使用由耐高温材料制成的热失控管路，通过在热失控管路上设置喷淋孔和覆盖喷淋孔的可融化的材料，有效地防止电池包热失控温度过高而使热失控管路熔断开口过大，进而避免熔断开口下游的冷却液压力不足，难以有效抑制热失控的问题。喷淋孔上覆盖的材料在电池包发生热失控状态时就能够融化，以便打开喷淋孔。通过在喷淋孔上覆盖在热失控时能够融化的材料的方式，使冷却液能够在发生热失控的区域精准喷淋，并且降低了热失控管路的制造难度。另外，通过三通阀分别与供应冷却液的输入端和热管理管路相连，使得在发生热失控时，该热失控管路能够直接利用供给热管理管路的冷却液，而不需要在热失控管路中预封装单独的灭火液体，从而减轻了整个电池包的重量因此，当三通阀接通进口端和第二出口端并且预定熔点材料被熔化时，冷却液通过暴露出的喷淋孔喷洒到电芯组上，使其降温，防止电池包热失控进一步发展造成起火、爆炸等严重后果。

在上述用于电池包的防热失控组件的优选技术方案中，所述材料覆盖且附着在所述热失控管路的设有所述喷淋孔的一侧表面上，或者所述材料堵塞每个所述喷淋孔。当喷淋孔孔径较小时，使用预定熔点材料覆盖一侧表面便于加工。当喷淋孔孔径较大时，使用预定熔点材料覆盖的方式难以保证强度，若三通阀错误接通，冷却液可能冲破材料，破坏电芯组，因此将预定熔点材料置于喷淋孔中，能够保证预定熔点材料封堵喷淋孔的强度。

在上述用于电池包的防热失控组件的优选技术方案中，所述热失控管路包括相互平行且间隔开的多个直管部，每个所述直管部位于所述电芯组的对应一列的上方，并且每个所述电芯上方至少对应一个所述喷淋孔。通过上述的配置，保证了不管任一电芯发生热失控，防热失控组件都能实现精准降温或者精准灭火，并且当无泄压阀的电芯发生热失控时，其产生的高温气体也能够将预定熔点材料熔化。

在上述用于电池包的防热失控组件的优选技术方案中，所述多个直管部彼此首尾相连以形成蛇形弯管。蛇形弯管易于挤压成形，制造难度较低。

在上述用于电池包的防热失控组件的优选技术方案中，所述热失控管路是由金属材料制成的。金属材料的熔点较高，同时具有良好的延展性，既能防止热失控管路被熔断，又便于蛇形弯管的制造。

在上述用于电池包的防热失控组件的优选技术方案中，所述防热失控组件还包括：传感器，其用于检测所述电池包内的热失控状态；和控制装置，所述控制装置分别与所述传感器和所述三通阀形成通信连接，并基于所述传感器的信号判断所述电池包是否处于所述热失控状态和控制所述三通阀的连通切换。通过上述的配置，能够迅速将电池包内部的温度、压力等变化转换成电信号，提高电池包防热失控组件的响应能力。

在上述用于电池包的防热失控组件的优选技术方案中，所述三通阀为电磁三通阀。通过电磁三通阀的设置，能够在第一出口端和第二出口端之间进行迅速的切换，提高电池包防热失控组件的响应能力。

为解决现有技术中防止热失控的装置的结构缺陷，本实用新型提供一种电池包，所述电池包包括：电芯组；热管理管路，其用于将所述电池包维持在预定的温度范围中；和根据上述技术方案任一项所述的用于电池包的防热失控组件，所述防热失控组件的热失控管路位于所述电芯组的上方，所述防热失控组件的三通阀的第一出口端与所述热管理管路相连通。通过本实用新型的防热失控组件，电池包在发生热失控的初期能够得到有效抑制，进而防止出现大规模起火或者爆炸等严重后果，提高电池包的安全性。

另外，在上述电池包的优选技术方案中，所述电芯组由无泄压阀结构的电芯组成。通过本实用新型的防热失控组件，由无泄压阀结构的电芯组成的电池包也能具有较高的安全性。

为解决现有技术中防止热失控的装置的结构缺陷，本实用新型还提供一种车辆，所述车辆包括上述技术方案任一项所述的电池包。通过使用本实用新型的电池包，降低车辆发生热失控引起失火或爆炸的风险，提高车辆的安全性。

附图说明

下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1是本实用新型用于电池包的防热失控组件实施例的结构示意图；

图2是本实用新型用于电池包的防热失控组件实施例的热失控管路的朝向电芯组一侧的示意图；

图3是本实用新型用于电池包的防热失控组件实施例的热失控管路在A处的细节示意图；

图4是本实用新型用于电池包的防热失控组件实施例的局部示意图。

附图标记列表：

1、电池包；10、防热失控组件；11、热失控管路；111、喷淋孔；111a、第一孔；111b、第二孔；111c、第三孔；112、具有预定熔点的材料；113、直管部；114、弯管部；115、第一端；116、第二端；12、三通阀；121、第一出口端；122第二出口端；123、进口端；124、电磁阀控制单元；20、电芯组；30、热管理管路；31、出液口；40、传感器；50、电池管理单元。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为解决现有技术中防止热失控的装置的结构缺陷，本实用新型提供一种用于电池包的防热失控组件10。防热失控组件10包括：热失控管路11，其位于电池包1的电芯组20上方并且是由耐高温材料制成的，在热失控管路11的朝向电芯组20的一侧上设置有多个喷淋孔111，在喷淋孔上覆盖有具有预定熔点的材料112，预定熔点配置成在电池包1发生热失控状态时使材料112融化，以便打开喷淋孔111；和三通阀12，三通阀12具有用于输入冷却液的进口端123、连接热管理管路的第一出口端121和连接热失控管路的第二出口端122，进口端123与第一出口端121或第二出口端122之间的连通是可切换的，使得在热失控状态中，进口端123与第二出口端122形成连通以向热失控管路11供应从喷淋孔111喷出的冷却液，并且在非热失控状态下，进口端123与第一出口端121形成连通以向热管理管路30供应冷却液。

本实用新型车辆包括电池包1。该车辆可为任何合适的电动车。

图1是本实用新型用于电池包的防热失控组件实施例的结构示意图。如图1所示，在一种或多种实施例中，电池包1包括多个电芯组20，热管理管路30，防热失控组件10，电池管理单元50和多个传感器40。如图1所示，多个电芯组20并排排列，并且相互可形成并联和/串联。热管理管路30设置在电池包1的底部，并且与每个电芯组20的下表面相抵靠。在电池包1的正常工作状态下，冷却液在热管理管路30的内部进行循环，以与电芯组20进行换热，从而将电芯组20的温度控制在合理的工作温度内。传感器40包括但不限于温度传感器、压力传感器和/或气体传感器，用于检测电池包1内部的状态，包括但不限于与热失控相关的状态，并将检测的信号传递给电池管理单元50。电池管理单元50与传感器40形成通信连接，并基于传感器40的信号管理电池包的热状态，包括但不限于控制冷却液在热管理管路30中的流速和温度，判断电池包1是否处于热失控状态等。防热失控组件10安装在电池包1内并位于电芯组20上表面的上方，与热管理管路30相对。

如图1所示，防热失控组件10包括热失控管路11、三通阀12、传感器和控制装置。三通阀12分别与热失控管路11和热管理管路30形成选择性的流体连通。传感器用于检测电池包内的热失控状态。在一种或多种实施例中，防热失控组件的传感器由电池包1中的一个或多个传感器40构成。替代地，防热失控组件10可设置独立于传感器40且专门用于检测热失控状态的传感器。控制装置根据传感器的信号判断电池包是否处于热失控状态，并在热失控状态下，控制三通阀12与热失控管路11形成流体连通，并在电池包1的正常工作状态下，控制三通阀12与热管理管路30形成流体连通。在一种或多种实施例中，防失控组件10的控制装置结合在电池管理单元50中，即由电池管理单元50直接充当防失控组件10的控制装置。替代地，防热失控组件10采用单独的控制装置，该控制装置与电池管理单元50中形成通信连接。

图2是本实用新型用于电池包的防热失控组件实施例的热失控管路的朝向电芯组一侧的示意图。图3是本实用新型用于电池包的防热失控组件实施例的热失控管路在A处的细节示意图。热失控管路11由金属材料制成，具有较高的熔点，在电芯组20热失控时不会被熔化，因此保证冷却液能持续对电芯组20进行降温或者灭火。在一种或多种实施例中，热失控管路11由铝材料采用挤压工艺制成。替代地，热失控管路11也可为铸钢或者其它合适的材料。

如图2所示，热失控管路11包括彼此相连的多个直管部113和弯管部114。在一种或多种实施例中，每个直管部113对应电芯组20的一列电芯。直管部113与弯管部114首尾相接，形成一段蛇形弯管。在一种或多种实施例中，热失控管路11设置成扁平的蛇形弯管，以节省电池包1的内部空间。替代地，热失控管路也可设置成截面为圆形或者其它合适形状的蛇形弯管。热失控管路11的第一端115为开口端，并且第二端116保持密封。

如图2所示，在热失控管路11的朝向电芯组20的一侧表面上，设置有喷淋孔111。在一种或多种实施例中，喷淋孔111沿热失控管路11的长度方向均匀布置。在替代的实施例中，喷淋孔111也可以只设置在直管部113上，而弯管部114上不设置喷淋孔。如图3所示，在一种或多种实施例中，喷淋孔111在长度方向上的数量配置成与电芯组20的一列电芯的电芯数相同，使得每个电芯的上方对应一个喷淋孔111，以保证防热失控组件10能够抑制任一个电芯的热失控。替代地，喷淋孔111沿直管部113长度方向的数量也可以配置成大于电芯的数量。在一种或多种实施例中，沿垂直于直管部113长度的方向，喷淋孔111包括第一孔111a，第二孔111b，第三孔111c。第二孔111b设置在垂直于直管部113长度的方向上的中间处，并且第一孔111a和第三孔111c设置在远离第二孔111b的边缘处。因此，电芯发生热失控时，从其任意位置喷出的高温气体或者高温液体可使第一孔111a、第二孔111b和/或者第三孔111c暴露出来，冷却液对相应位置进行降温或灭火。替代地，沿垂直于直管部113长度的方向，喷淋孔113的数量也可以配置成1个，2个，4个或者其它合适的数量。因此冷却液只能从喷淋孔111流出。

继续参见图3，在喷淋孔111上覆盖有具有预定熔点的材料112。当电芯组20发生热失控时，电芯产生的高温气体或者喷出的高温液体可使具有预定熔点的材料112熔化，但热失控管路11本身不会熔化。因此，喷淋孔111被暴露，冷却液可从喷淋孔111喷出。在一种或多种实施例中，具有预定熔点的材料112通过粘接或者卡接的方式固定在热失控管路11设置有喷淋孔111一侧的表面上。替代地，也可将具有预定熔点的材料112放置在喷淋孔111中，以堵塞喷淋孔111。具有预定熔的点材料112由熔点较低的塑料材料制成，例如聚乙烯或者尼龙材料等。

图4是本实用新型用于电池包的防热失控组件实施例的局部示意图。在一种或多种实施例中，三通阀12为电磁三通阀，并且包括电磁阀控制单元124。电池管理单元50与电磁阀控制单元124形成电连接。如图4所示，三通阀12具有输入冷却液的进口端123、连通热管理管路30的第一出口端121和连通热失控管路11的第二出口端122。进口端123与第一出口端121或第二出口端122之间的连通是可切换的。在电池包1的正常工作状态(即非热失控状态)下，控制装置，例如电池管理单元50，控制进口端123和第一出口端121形成连通以向热管理管路30供应冷却液。冷却液从进口端123进入热管理管路30，并从热管理管路30的出液口31流回到储存冷却液的装置(图中未示出)。通过循环换热的方式将电芯组20的热量转移到电池包1外部，防止电芯组20内的由于高温引起热失控，以便控制电芯组20保持在正常的工作温度范围内。当发生热失控时，控制装置，例如电池管理单元50，则控制进口端123和第二出口端122形成连通以使原本流向热管理管路的冷却液改为流向热失控管路11，冷却液再通过暴露出的喷淋孔111喷洒到电芯组20上。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电池包的防热失控组件，其特征在于，所述防热失控组件包括：

热失控管路，其位于所述电池包的电芯组上方并且是由耐高温材料制成的，在所述热失控管路的朝向所述电芯组的一侧上设置有多个喷淋孔，在所述喷淋孔上覆盖有具有预定熔点的材料，所述预定熔点配置成在所述电池包发生热失控状态时使所述材料融化，以便打开所述喷淋孔；和

三通阀，所述三通阀具有用于输入冷却液的进口端、适于与所述电池包的热管理管路相连通的第一出口端和连通所述热失控管路的第二出口端，所述进口端与所述第一出口端或所述第二出口端之间的连通是可切换的，使得在所述热失控状态中，所述进口端与所述第二出口端形成连通以向所述热失控管路供应从所述喷淋孔喷出的所述冷却液，并且在非热失控状态下，所述进口端与所述第一出口端形成连通以向所述热管理管路供应所述冷却液。

2.根据权利要求1所述的用于电池包的防热失控组件，其特征在于，所述材料覆盖且附着在所述热失控管路的设有所述喷淋孔的一侧表面上，或者

所述材料堵塞每个所述喷淋孔。

3.根据权利要求1或2所述的用于电池包的防热失控组件，其特征在于，所述热失控管路包括相互平行且间隔开的多个直管部，每个所述直管部位于所述电芯组的对应一列的上方，并且每个所述电芯上方至少对应一个所述喷淋孔。

4.根据权利要求3所述的用于电池包的防热失控组件，其特征在于，所述多个直管部彼此首尾相连以形成蛇形弯管。

5.根据权利要求1所述的用于电池包的防热失控组件，其特征在于，所述热失控管路是由金属材料制成的。

6.根据权利要求1所述的用于电池包的防热失控组件，其特征在于，所述防热失控组件还包括：

传感器，其用于检测所述电池包内的热失控状态；和

控制装置，所述控制装置分别与所述传感器和所述三通阀形成通信连接，并基于所述传感器的信号判断所述电池包是否处于所述热失控状态和控制所述三通阀的连通切换。

7.根据权利要求1所述的用于电池包的防热失控组件，其特征在于，所述三通阀为电磁三通阀。

8.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括：

电芯组；

热管理管路，其用于将所述电池包维持在预定的温度范围中；和

根据权利要求1-7任一项所述用于电池包的防热失控组件，所述防热失控组件的热失控管路位于所述电芯组的上方，所述防热失控组件的三通阀的第一出口端与所述热管理管路相连通。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述电芯组由无泄压阀结构的电芯组成。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求8或9所述的电池包。

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