CN219040568U - 电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池系统，包括电池箱集合体、感应装置、控制器、抽真空组件和液冷组件；所述电池箱集合体包括多个单体电池箱；所述感应装置设于所述单体电池箱内，以采集所述单体电池箱内的火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号；所述抽真空组件和所述液冷组件均分别与多个所述单体电池箱相连通；所述控制器分别与所述感应装置、所述抽真空组件和所述液冷组件电性和/或通讯连接；通过感应装置采集火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号，以控制抽真空组件和液冷组件协同工作，达到高效率、快速及时灭火的效果。

Description

电池系统

技术领域

本实用新型涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种电池系统。

背景技术

随着新能源行业不断发展，锂电池作为储能单元正在不断地被各个行业使用，同时为了延长锂电池系统的续航时间，电池包设计人员在有限性的空间内尽可能布置更多的电芯；随着电芯数量的增加，电芯一致性差异便显现出来，电池系统在充、放电过程中可能会因为单个电池不稳定造成整个电池箱体热失控。

目前电池系统为了降低热失控风险，在电池系统内部布置了消防单元，当电池箱内部发生火灾时，消防单元会喷出相应的灭火介质，从而降低箱体内火势蔓延，这种方式有一定的补救效果，但是由于其触发单元依靠的是箱体内的火焰探测器，由于这种探测器所处的位置差异，所以导致其采集信号上有一定的延迟，有可能箱体内部已经开始着火，但由于着火位置距离探测器位置较远，等探测器检测到信号时，电池箱内部已经开始起火。为了解决上述问题，本实用新型中提出了一种电池系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电池系统，通过感应装置采集火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号，以控制抽真空组件和液冷组件协同工作，达到高效率、快速及时灭火的效果。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电池系统，包括电池箱集合体、感应装置、控制器、抽真空组件和液冷组件；

所述电池箱集合体包括多个单体电池箱；

所述感应装置设于所述单体电池箱内，以采集所述单体电池箱内的火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号；

所述抽真空组件和所述液冷组件均分别与多个所述单体电池箱相连通；

所述控制器分别与所述感应装置、所述抽真空组件和所述液冷组件电性和/或通讯连接。

可选的，所述抽真空组件包括真空泵和第一管道；

所述真空泵的进气口与所述第一管道的一端相连接，所述第一管道的另一端与所述单体电池箱上设置的消防管路接口相连。

可选的，所述抽真空组件还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀设置在所述第一管道上，其中，所述三通电磁阀与所述控制器电性和/或通讯连接。

可选的，所述电池系统还包括消防主机，所述消防主机的出料端与所述三通电磁阀的其中一个接口相连；

其中，所述消防主机与所述控制器电性和/或通讯连接。

可选的，所述液冷组件包括水冷机组、液冷板、第二管道和第三管道；

所述水冷机组具有出水端和进水端；

所述液冷板设于所述单体电池箱的底板上，且所述液冷板上设置有进水口和出水口，其中，所述液冷板内部设有与所述进水口和所述出水口相连通的存储腔体；

所述第二管道的一端与所述水冷机组的出水端相连，且所述第二管道的另一端与所述液冷板的进水口相连；

所述第三管道的一端与所述水冷机组的进水端相连，且所述第三管道的另一端与所述液冷板的出水口相连。

可选的，所述液冷板朝向所述单体电池箱底板的一侧形成凸起，所述凸起伸入所述单体电池箱内。

可选的，所述液冷组件还包括二通电磁阀；

所述二通电磁阀共同设于所述单体电池箱和所述液冷板上，通过所述二通电磁阀以实现所述单体电池箱的内腔和所述液冷板的存储腔体连通；

其中，所述二通电磁阀与所述控制器电性和/或通讯连接。

可选的，所述二通电磁阀的数量至少设置四个，四个所述二通电磁阀呈矩阵设置在所述单体电池箱内。

可选的，所述感应装置包括真空度传感器、火焰探测器和模组温感传感器。

可选的，所述电池系统还包括配电箱；

所述配电箱内设置有继电器，所述继电器与所述控制器电性和/或通讯连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型中感应装置可以同步采集火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号，在基于现有灭火设备的基础上同步控制抽真空组件和液冷组件协同完成灭火过程，以达到及时、高效率灭火的效果；同时，抽真空组件的设置，可以提高单体电池箱内的真空度，以从源头降低单体电池箱内电芯着火的风险。

附图说明

图1为本实用新型中电池系统的系统结构示意图；

图2为本实用新型中单体电池箱的其中一个正视结构示意图；

图3为本实用新型中单体电池箱的俯视结构示意图；

图4为本实用新型中单体电池箱的又一个正视结构示意图；

图5为本实用新型中灭火过程逻辑流程图。

附图标记

1、电池箱集合体；11、单体电池箱；111、消防管路接口；2、控制器；3、抽真空组件；31、三通电磁阀；32、第一管道；4、液冷组件；41、液冷板；411、进水口；412、出水口；413、凸起；42、二通电磁阀；43、第二管道；44、第三管道；5、消防主机；6、真空度传感器；7、火焰探测器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

针对现有技术存在的问题，本实用新型的实施例提供了一种电池系统，包括电池箱集合体1、感应装置(未图示)、控制器2、抽真空组件3和液冷组件4，请参阅图1和图2所示。

所述电池箱集合体1包括多个单体电池箱11；在图1示例中，所述电池箱集合体1中有四个所述单体电池箱11。当然在实际的使用过程中，所述单体电池箱11的数量本领域工作人员可以根据应用场景，具体进行调节。

所述感应装置设于所述单体电池箱11内，以采集所述单体电池箱11内的火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号。所述感应装置的设置，可以更加快速准确的采集所述火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号，以确保该电池系统能够及时、快速的达到高效率灭火效果。

所述抽真空组件3和所述液冷组件4均分别与多个所述单体电池箱11相连通。

所述控制器2分别与所述感应装置、所述抽真空组件3和所述液冷组件4电性和/或通讯连接，其中，所述控制器2在接收到所述火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号后，控制所述抽真空组件3对所述单体电池箱11内抽真空和/或所述液冷组件4向所述单体电池箱11内注入冷却液体。

其中，所述感应装置包括真空度传感器6、火焰探测器7和模组温感传感器(未图示)，请参阅图3所示。具体地，所述真空度传感器6用于采集所述单体电池箱11内的真空度信号；所述火焰探测器7用于采集所述单体电池箱11内的火焰信号；所述模组温感传感器用于采集所述单体电池箱11内的温度信号。

随着电池系统使用时间增长，无论之前在所述单体电池箱11内部充过惰性气体还是抽过真空处理，由于所述单体电池箱11内的各密封性零部件性能下降，导致所述单体电池箱11内进入空气，当所述单体电池箱11内部电芯出现热失控时，由于所述单体电池箱11内有氧气，将会起到助燃作用，为了解决该问题，本实施例中，所述抽真空组件3包括真空泵(未图示)和第一管道32。所述真空泵的进气口与所述第一管道32的一端相连接，所述第一管道32的另一端与所述单体电池箱11上设置的消防管路接口111相连。所述抽真空组件3的设置，可以抽出所述单体电池箱11内的空气，使得所述单体电池箱11内处于真空状态，这样可以从源头降低电芯着火风险。具体地，所述真空度传感器6在感知到所述单体电池箱11内的真空度小于预设阈值时，所述控制器2控制所述真空泵工作，抽出所述单体电池箱11内的空气，以使得所述单体电池箱11内的真空度上调到所述预设阈值以上。

本实施例中，所述抽真空组件3还包括三通电磁阀31，所述三通电磁阀31设置在所述第一管道32上，其中，所述三通电磁阀31与所述控制器2电性和/或通讯连接，如图1所示。所述三通电磁阀31的设置，用于在所述第一管道32上提供多个连接口，确保所述第一管道32可以具有多个外接设备，从而降低电池系统内的复杂性。

例如，在图1示例中，所述电池系统还包括消防主机5，所述消防主机5、所述抽真空组件3和所述液冷组件4协同合作，通过多重灭火机制，达到高效率灭火的效果。

进一步地，所述消防主机5的出料端与所述三通电磁阀31的其中一个接口相连通；其中，所述消防主机5与所述控制器2电性和/或通讯连接，在该实施方式中，抽真空管路与消防管路共用(所述消防主机5未工作之前，管路中没有灭火介质)，从而解决了由于电池系统内部已经有高低压线束、水冷管路、消防管路等所引起的复杂性问题。

更进一步地，所述三通电磁阀31用于控制各支路导通，具体地，通过控制所述单体电池箱11内的真空度，降低所述单体电池箱11内的含氧量，从而降低所述单体电池箱11内电芯着火蔓延的风险；通过控制所述消防主机5以实现对所述单体电池箱11内喷射消防介质，达到灭火的功效。

所述消防主机5的工作原理如下：当所述单体电池箱11内的所述火焰探测器7检测到所述单体电池箱11内出现火焰时，便会通过所述控制器向所述消防主机5发送请求灭火的信号，所述消防主机5得到信号后便会向所述控制器2请求切换三通电磁阀31，导通消防管路，从而开始对各所述单体电池箱11内进行喷射灭火介质，由于原所述单体电池箱11内真空度较高，形成了一定的负压，所以消防介质在负压下，可快速进入各所述单体电池箱11内，起到了快速灭火作用。

请继续参阅图1和图2所示，本实施例中，所述液冷组件4包括水冷机组、液冷板41、第二管道43和第三管道44。所述水冷机组具有出水端和进水端。所述液冷板41设于所述单体电池箱11的底板上，且所述液冷板41上设置有进水口411和出水口412，其中，所述液冷板41内部设有与所述进水口411和所述出水口412相连通的存储腔体。所述第二管道43的一端与所述水冷机组的出水端相连，且所述第二管道43的另一端与所述液冷板41的进水口411相连。所述第三管道44的一端与所述水冷机组的进水端相连，且所述第三管道44的另一端与所述液冷板41的出水口412相连。

请继续参阅图3所示，进一步地，所述液冷组件4还包括二通电磁阀42；所述二通电磁阀42共同设于所述单体电池箱11和所述液冷板41上，通过所述二通电磁阀42以实现所述单体电池箱11的内腔和所述液冷板41的存储腔体连通。其中，所述二通电磁阀42与所述控制器2电性和/或通讯连接。

更进一步地，所述二通电磁阀42的数量至少设置四个，四个所述二通电磁阀42呈矩阵设置在所述单体电池箱11内。四个所述二通电磁阀42主要设置在所述单体电池箱11的四个拐角，这样设置可以通过四个所述二通电磁阀42在所述液冷板41与所述单体电池箱11之间起到隔绝作用。

在使用时，所述液冷板41固定在所述单体电池箱11的底板上，且所述液冷板41内通过所述水冷机组注入有冷却液体，所述冷却液体的存在可以将所述单体电池箱11内的电芯产生的热量吸收，从而达到对所述电芯降温的效果。同时，所述冷却液体也可以通过所述二通电磁阀42进入到所述单体电池箱11内，通过对所述电芯的淹没达到灭火的效果。

具体地，当所述单体电池箱11内的火势没有因为消防介质被控制时，所述控制器2便会命令所述单体电池箱11内四周所述二通电磁阀42打开，所述单体电池箱11底部的所述液冷板41中的冷却液体便会通过所述二通电磁阀42进入所述单体电池箱11内，对所述单体电池箱11内的电芯进行淹没处理，彻底灭掉火焰，降低所述单体电池箱11着火爆炸的风险。

请参阅图4所示，本实施例中，所述液冷板41朝向所述单体电池箱11底板的一侧形成凸起413，所述凸起413伸入所述单体电池箱11内。所述凸起413直接伸入到所述单体电池箱11内，一方面通过与所述电芯接触，实现热量的更加快速传导，另一方面在所述液冷板41和所述单体电池箱11安装时，可以实现快速定位的目的，从而达到高效率安装的效果。

本实施例中，所述电池系统还包括配电箱。所述配电箱内设置有继电器，所述继电器与所述控制器电性和/或通讯连接。所述配电箱用于执行所述控制器2的指令，对其负载进行切断或导通。

值得注意是，本实施例中消防介质注入灭火过程、冷却液体注入灭火过程和抽真空灭火过程存在先后顺序，逻辑图请参阅图5所示。具体地，所述火焰探测器7在检测到所述单体电池箱11内存在有火焰后(火焰会导致所述单体电池箱11内温度升高)，所述模组温感传感器第一次采集温度信号，所述控制器2接收所述温度信号后，并判断所述温度(T)是否超过预设最大温度(Tmax)；当超过所述预设最大温度时，所述控制器2控制所述消防主机5打开，所述三通电磁阀31连接所述消防主机5和所述单体电池箱11的管道打开，所述消防主机5向所述单体电池箱11内喷射消防介质，以实现消防介质注入灭火过程。

接着，所述模组温感传感器进行第二次采集温度信号，所述控制器2接收此时的所述温度信号后，并判断所述温度(T)是否超过预设最大温度(Tmax)，当超过所述预设最大温度时，所述控制器2控制所述二通电磁阀42打开，所述水冷机组启动，向所述单体电池箱11内喷射冷却液体，对所述电芯完成淹没，以完成冷却液体注入灭火过程。

在第一次温度判断时，当此时的温度没有超过所述预设最大温度时，所述真空度传感器6采集所述单体电池箱11内的真空度信号(PV)，所述控制器2对该所述真空度信号大小进行判断，当此时所述单体电池箱11内的所述真空度大于预设阈值(n)时，所述控制器2控制关闭所述真空泵和断开所述三通电磁阀31；当此时所述单体电池箱11内的所述真空度小于预设阈值时，所述控制器2控制打开所述真空泵和闭合所述三通电磁阀31，通过所述真空泵的工作，抽出所述第一管道32抽出所述单体电池箱11内的空气，使得所述单体电池箱11内的真空度提高，以达到抽真空灭火过程，随着所述单体电池箱11空气的抽离，所述单体电池箱11内的真空度不断增大，直到大于所述预设阈值时，所述控制器2控制关闭所述真空泵和断开所述三通电磁阀31。

在第二次温度判断时，当此时的温度没有超过所述预设最大温度时，所述控制器2控制关闭所述消防主机5，接着所述真空度传感器6对所述单体电池箱11内的真空度检测和判断过程与所述在第一次温度检测和判断过程一致，此处不在赘述。

本实用新型中感应装置可以同步采集火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号，在基于现有灭火设备的基础上同步控制抽真空组件3和液冷组件4协同完成灭火过程，以达到及时、高效率灭火的效果；同时，抽真空组件3的设置，可以提高单体电池箱内的真空度，以从源头降低单体电池箱内电芯着火的风险。

本实用新型中真空抽气管与消防管路共用，可降低生产制造成本；真空泵可以借用整车电子真空泵，减少整车零部件种类；本实用新型中只需要在常规的水冷电池箱体上做相应的改进即可，设计成本较低。

虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且，在此说明的本实用新型可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种电池系统，其特征在于，包括电池箱集合体、感应装置、控制器、抽真空组件和液冷组件；

所述电池箱集合体包括多个单体电池箱；

所述感应装置设于所述单体电池箱内，以采集所述单体电池箱内的火焰信号和/或真空度信号和/或温度信号；

所述抽真空组件和所述液冷组件均分别与多个所述单体电池箱相连通；

所述控制器分别与所述感应装置、所述抽真空组件和所述液冷组件电性和/或通讯连接。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述抽真空组件包括真空泵和第一管道；

所述真空泵的进气口与所述第一管道的一端相连接，所述第一管道的另一端与所述单体电池箱上设置的消防管路接口相连。

3.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于，所述抽真空组件还包括三通电磁阀，所述三通电磁阀设置在所述第一管道上，其中，所述三通电磁阀与所述控制器电性和/或通讯连接。

4.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括消防主机，所述消防主机的出料端与所述三通电磁阀的其中一个接口相连；

其中，所述消防主机与所述控制器电性和/或通讯连接。

5.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述液冷组件包括水冷机组、液冷板、第二管道和第三管道；

所述水冷机组具有出水端和进水端；

所述液冷板设于所述单体电池箱的底板上，且所述液冷板上设置有进水口和出水口，其中，所述液冷板内部设有与所述进水口和所述出水口相连通的存储腔体；

所述第二管道的一端与所述水冷机组的出水端相连，且所述第二管道的另一端与所述液冷板的进水口相连；

所述第三管道的一端与所述水冷机组的进水端相连，且所述第三管道的另一端与所述液冷板的出水口相连。

6.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，所述液冷板朝向所述单体电池箱底板的一侧形成凸起，所述凸起伸入所述单体电池箱内。

7.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，所述液冷组件还包括二通电磁阀；

所述二通电磁阀共同设于所述单体电池箱和所述液冷板上，通过所述二通电磁阀以实现所述单体电池箱的内腔和所述液冷板的存储腔体连通；

其中，所述二通电磁阀与所述控制器电性和/或通讯连接。

8.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于，所述二通电磁阀的数量至少设置四个，四个所述二通电磁阀呈矩阵设置在所述单体电池箱内。

9.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述感应装置包括真空度传感器、火焰探测器和模组温感传感器。

10.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括配电箱；

所述配电箱内设置有继电器，所述继电器与所述控制器电性和/或通讯连接。

Images