CN219779137U - 电池模组的保护装置以及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电池模组的保护装置以及电池模组。其中，保护装置包括箱体、检测装置、风扇组件和保护气源；其中，电池模组设置在箱体中；检测用于检测箱体内部是否发生热失控现象；保护气源与箱体连接，用于在箱体内部发生热失控现象时向箱体内部通入保护气体；风扇组件设置于箱体内部，用于在箱体内部发生热失控现象时开启，以驱动保护气体在箱体内部流动；箱体上设置有排气口，用于在箱体内部发生热失控现象时开启，以排出箱体内部气体。本实用新型实施例提供的电池模组保护装置能够利用保护气体将电池模组与助燃气体隔绝，并利用保护气流对电池模组进行降温，从而能够阻止热失控的发生，避免电池模组发生燃烧或爆炸。

Description

电池模组的保护装置以及电池模组

技术领域

本实用新型属于电池制造技术领域，具体涉及一种电池模组保护装置以及一种电池模组。

背景技术

近年来，随着新能源汽车及储能设备的发展，锂离子电池得到了广泛的运用，并且锂离子电池也在不断地向高能量密度、大容量方向发展，但同时也伴随着爆燃或爆炸等安全事故的不断发生。

电池爆燃或爆炸等安全事故发生的主要原因为热失控。具体的，锂离子电池在发生内部短路时，电池内部热量会快速累积，即发生热失控，导致电池内部的温度急剧升高，进而导致易燃的电解液沸腾并渗出，而高温的电解液在接触空气后就会燃烧；而且，电解液也会在高温下分解出可燃气体并逸出，可燃气体也会在接触空气后发生燃烧甚至会发生爆炸。

因此，抑制电池模组发生热失控成为了电池制造技术领域亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有技术中的无法快速抑制电池模组热失控的问题，提供一种电池模组保护装置以及一种电池模组。

本实用新型实施例提供一种电池模组保护装置，用于保护电池模组；其包括箱体、检测装置、风扇组件和保护气源；其中，所述箱体用于盛装电池，所述箱体上设置有排气口；

所述检测装置用于检测所述箱体内部是否发生热失控现象；

所述保护气源与所述箱体连接，且在所述箱体内部发生热失控现象时开启；

所述风扇组件设置于所述箱体内部，用于在所述箱体内部发生热失控现象时开启，以驱动所述保护气体在所述箱体内部流动。

可选的，所述检测装置包括温度传感器和/或烟雾传感器；

所述温度传感器用于检测箱体内部温度是否高于预设温度阈值，若是，则表征箱体内部发生热失控现象；

所述烟雾传感器用于检测箱体内部温度是否存在烟雾，若是，则表征箱体内部发生热失控现象。

可选的，风扇组件包括扇叶、风扇外壳和输气管；其中，所述风扇外壳上设置有进气口和出气口；

所述输气管分别与所述保护气源的出气口和所述风扇外壳的进气口连通，用以将所述保护气体输送至所述风扇外壳内部；

所述扇叶设置于所述风扇外壳中，且朝向所述风扇外壳的出气口设置。

可选的，所述风扇组件数量为多个；

多个所述风扇组件均设置于所述电池的远离所述排气口的一侧，且每个所述风扇外壳的出气口均朝向所述电池设置。

可选的，所述电池数量为多个，每个所述电池均沿垂直于所述风扇外壳的出气口的方向设置；

多个所述电池并列排布，且相邻的两个所述电池之间存在缝隙。

可选的，所述保护气源包括储气罐，所述储气罐设置于所述箱体外部，且与所述箱体外壁连接；

所述箱体上还开设有管孔，所述管孔与所述储气罐的出气口的位置对应；所述输气管穿设于所述管孔中，以与所述储气罐的出气口连通。

可选的，所述储气罐为压缩气罐。

可选的，所述保护气体为惰性气体或氮气。

可选的，还包括控制器，所述控制器分别与所述检测装置和所述风扇组件电性连接，用于根据检测装置的检测结果控制所述风扇组件开启和关闭。

可选的，所述箱体包括底板、上盖板和多个侧盖板；其中，所述底板与所述电池连接固定；

所述上盖板设置在所述电池的上方；多个所述侧盖板均设置在所述电池的侧面，且分别与所述上盖板和所述底板连接。

另一方面，本实用新型还提供一种电池模组，其包括电池和如上述任意一个实施例所述的保护装置，所述电池设置于所述保护装置内部。

本实用新型实施例具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的电池模组的保护装置，其包括用于盛装电池的箱体、检测装置以及与箱体连接的保护气源，其中，检测装置能够检测箱体内部是否发生热失控现象，保护气源能够在箱体内部发生热失控现象时向箱体内部通入保护气体。而且，箱体上设置有排气口，其能够排出箱体内部气体，以利用保护气体能够将箱体内部原有的助燃气体(例如空气)排出至箱体外部；而且，保护气体能够吸收电池产生的热量并排出至箱体外部，以将箱体内部的热量带走，从而对电池进行降温。而且，该保护装置还包括设置于箱体内部的风扇组件，其用于在箱体内部发生热失控现象时开启，以驱动保护气体在箱体内部流动，从而保护气流迅速充满箱体内部。

这样，通过阻断助燃气体与过热电池的接触并对过热电池进行降温，能够将在电池发生热失控时，快速减缓热失控的蔓延甚至阻止热失控的发生，从而抑制明火的出现，避免发生燃烧或爆炸。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电池模组的保护装置的结构分解图；

图2为本实用新型实施例提供的电池模组的保护装置的外观示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电池模组的保护装置的一种剖视图；

图4为图3中A区域的局部放大图。

其中，附图标记为：1、箱体；11、底板；12、上盖板；13、侧盖板；2、检测装置；3、风扇组件；31、风扇外壳；32、输气管；4、电池；41、绑带；42、铝片；5、控制器；6、储气罐。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。

可以理解的是，在不冲突的情况下，本实用新型的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

可以理解的是，为便于描述，本实用新型的附图中仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，而与本实用新型实施例无关的部分未在附图中示出。

本实用新型实施例提供一种电池模组的保护装置以及一种电池模组。

本实用新型实施例中的电池模组保护装置用于保护其内部的电池模组，具体例如为锂离子电池模组。

由于，锂离子电池模组多应用于新能源汽车、电动摩托车等可能存在较为剧烈震动的应用场合，因此其在实际应用中电池模组可能会受到挤压或者针刺而导致其中电池的隔膜发生破损，进而导致电池的正、负极板直接连通，发生内部短路，释放巨大的热量，且该热量无法控制，即发生热失控。而且，在对锂离子电池模组进行过度充电或者充电电流过大时，电池负极会受损并导致电池内部短路，进而发生热失控。而且，锂离子电池在高温环境下进行充放电时，正、负极片会与电解液发生放热反应，容易导致电池隔膜熔解，进而导致电池发生短路，造成热失控的发生。

上述的多种电池模组热失控情况均会导致电池内部电解液快速升温，且远高于着火点，电池内部电解液沸腾并渗出，甚至会在高温下分解出可燃气体并逸出至电池外部，而当易燃且高温的电解液和可燃气体与空气发生接触后会立刻燃烧，进而导致爆燃或爆炸等事故的发生。

为了缓解电池模组的热失控，现有的技术方案通常为：通过对电池模组进行液冷、风冷、相变冷却等降温操作，以避免电池模组温度到达电解液的着火点缓解热失控。但是，这种方法虽然能够一定程度地延缓电解液的温度到达着火点，但无法有效地控制电解液温度很难跟上热量快速聚集时，依然会导致热失控起火。

而在另一些相关的技术方案提出采用抽气装置将电池泄漏的气体迅速抽走，以将可燃气体排出，从而缓解热失控起火。

但上述抽气转移可燃气体的方式并不能完全隔绝可燃物，电池中的电解液、阳极极片及隔膜在温度到达其着火点时也会燃烧。因此，该方式只能够延缓达到着火点温度的效果，而无法避免热失控起火的发生。

请参照图1，为了解决上述技术问题，本实施例提供一种电池模组的保护装置，其包括箱体1、检测装置2、风扇组件3和保护气源。其中，箱体1用于盛装电池，以避免电池4收到外力冲击。

检测装置2设置于箱体1中，其用于检测箱体1内部是否发生热失控现象。保护气源与箱体1连接，其在箱体1内部发生热失控现象时开启，以及时向箱体1内部通入保护气体，具体的，该保护气体为不易燃气体。在一些实施例中，保护气体为惰性气体或氮气。

风扇组件3设置于箱体1内部，用于在箱体1内部发生热失控现象时开启，以驱动保护气体在箱体1内部流动，从而在保护气源开启时，使保护气流迅速充满整个箱体1，以使保护气体能够与电池4表面充分接触。

而且，箱体1上设置有排气口，其用于排出箱体1内部气体，从而有效地利用保护气体将箱体1内部原有的空气排出，将电池模组4与助燃气体隔绝，以避免电池4泄露出的电解液和可燃气体发生燃烧，从而抑制明火的出现，避免发生燃烧或爆炸。

而且，保护气体能够在吸收电池4产生的热量后排出至箱体1外部，以将箱体1内部热量带走，从而实现对电池模组4进行降温，进而在电池模组4发生热失控时快速减缓热失控的蔓延甚至控制热失控的发生；同时也能够实现对箱体1内环境进行降温，且使电池4的电解液、阳极极片以及隔膜等部分的温度能够迅速下降至着火点以下。而且，相较于传统的采用冷却液或固态冷却介质对电池模组进行冷却的技术方案，本实施例提出的采用保护气体对电池模组进行冷却的技术方案能够避免对箱体内部的各种部件造成二次损害，从而实现对电池模组的维修并再利用。

在一些优选的实施例中，上述检测装置2包括温度传感器和/或烟雾传感器。其中，温度传感器用于检测箱体1内部温度是否高于预设温度阈值，若是，则表征箱体1内部发生热失控现象；具体的，预设温度阈值可以等于电池4发生热失控的临界温度，或者，低于电池4发生热失控的临界温度，以在热失控现象发生之前向箱体1内部通入保护气体，从而提前抑制热失控的发生。

烟雾传感器用于检测箱体1内部温度是否存在烟雾，即电解液发生泄露并因受热而产生烟雾，若判断结果为是，则表征箱体1内部发生热失控现象。

在一些实施例中，如图1所示，上述风扇组件3包括扇叶、风扇外壳31和输气管32；其中，风扇外壳31上设置有进气口和出气口。输气管32分别与保护气源和风扇外壳31的进气口连通。扇叶设置于风扇外壳31中，且朝向风扇外壳31的出气口设置，用于将风扇外壳31内部的保护气体由出气口吹送至箱体1内部各处。

在一些优选的实施例中，如图3所示，风扇组件3为数量为多个。多个风扇组件3均设置于电池4的远离箱体1的排气口的一侧，且风扇外壳31的出气口朝向电池4设置，这样，将风扇组件3设置在箱体1的排气口的对侧，将电池4设置于风扇组件3和排气口之间，以在风扇组件3和箱体1的排气口之间形成高流速的直通气流，且该气流能够对电池4表面进行吹扫，从而能够有效地将电池4表面与空气隔绝。

在一些优选的实施例中，如图1所示，电池4数量为多个，每个电池4均沿垂直于风扇外壳31的出气口的方向设置。多个电池4并列排布，且相邻的两个电池4之间存在缝隙以供气流通过，以能够在风扇组件3对电池4吹气时，使气体快速流过电池4表面，从而能够迅速地将电池4表面与空气隔绝，并且能够迅速地对电池4进行降温，进而能够迅速抑制热失控现象的发生，避免发生燃烧或爆炸。

如图1所示，多个电池4由绑带41绑缚固定。每个电池4的端部均连接一块铝片42，以用作电池极耳；风扇组件3位于铝片42的远离电池片的一侧。

在一些实施例中，保护气源包括储气罐6，储气罐6设置于箱体外部，且与箱体1外壁连接。箱体1上还开设有管孔，管孔与储气罐6的出气口的位置对应；输气管32穿设于管孔中，以与储气罐6的出气口连通。优选的，如图1和图3所示，储气罐6呈薄片状，且其在箱体1外壁上的正投影与箱体1的外壁形状相同，并贴附于箱体1的外壁表面。

在一些可选的实施例中，储气罐6为压缩气罐，其在开启时能够输出高压、高速的气体，以配合上述风扇组件3，尽可能地提高保护气体的流速，从而尽可能快地抑制热失控现象的发生。

在一些实施例中，电池模组保护装置还包括控制器5，控制器5分别与检测装置2和风扇组件3电性连接，用于根据检测装置2的检测结果控制风扇组件3开启和关闭。

进一步地，在一些实施例中，控制器5还用于根据检测装置2的检测结果控制保护气源的出气口开启和关闭。而且，控制器5还用于根据检测装置2的检测结果控制箱体1的排气口开启和关闭；或者，箱体1的排气口可以保持常开状态。

在实际应用中，上述控制器可以集成于BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)中，以在控制器接收到检测装置2发送的表征已发生热失控的信号时，BMS能够控制电池4及时与外部用电设备断电，从而及时保证其他用电设备的安全；或者，可以在已有BMS中增加根据温度和/或烟雾检测结果控制保护气源以及风扇组件3开启和关闭的功能。

在一些实施例中，如图1和图2所示，箱体1包括底板11、上盖板12和多个侧盖板13；其中，底板11与电池4连接固定；上盖板12设置在电池4的上方；多个侧盖板13均设置在电池4的侧面，且分别与上盖板12和底板11连接。优选的，上述管孔开设在侧盖板13上。

在一些优选的实施例中，如图1所示，上盖板与两个侧盖板13一体成型。或者，在另一些实施例中，上盖板还可以与三个侧盖板13或所有侧盖板13一体成型。

作为另一种实施方式，本实施例还提供一种电池模组，包括电池和如上述的保护装置，电池设置于该保护装置内部。

以上，本实用新型实施例提供的电池模组保护装置以及电池模组，能够利用保护气体能够将箱体内部原有的助燃气体排出至箱体外部；而且，保护气体能够吸收电池模组的热量并排出至箱体外部，以将电池模组的热量带走，从而实现对电池模组进行降温。而且，该电池模组保护装置还能够利用设置于箱体内部的风扇组件驱动保护气体在箱体内部流动，从而保护气流迅速充满箱体内部。这样，通过阻断助燃气体与电池模组的接触并对电池模组进行降温，能够将在电池模组发生热失控时，快速减缓热失控的蔓延甚至阻止热失控的发生，从而抑制明火的出现，避免电池模组发生燃烧或爆炸。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种电池模组的保护装置，其特征在于，包括箱体、检测装置、风扇组件和保护气源；其中，所述箱体用于盛装电池，所述箱体上设置有排气口；

所述检测装置用于检测所述箱体内部是否发生热失控现象；

所述保护气源与所述箱体连接，且在所述箱体内部发生热失控现象时开启，以向所述箱体内部通入保护气体；

所述风扇组件设置于所述箱体内部，用于在所述箱体内部发生热失控现象时开启，以驱动所述保护气体在所述箱体内部流动。

2.根据权利要求1所述的电池模组的保护装置，其特征在于，所述检测装置包括温度传感器和/或烟雾传感器；

所述温度传感器用于检测箱体内部温度是否高于预设温度阈值，若是，则表征箱体内部发生热失控现象；

所述烟雾传感器用于检测箱体内部温度是否存在烟雾，若是，则表征箱体内部发生热失控现象。

3.根据权利要求1所述的电池模组的保护装置，其特征在于，风扇组件包括扇叶、风扇外壳和输气管；其中，所述风扇外壳上设置有进气口和出气口；

所述输气管分别与所述保护气源的出气口和所述风扇外壳的进气口连通，用以将所述保护气体输送至所述风扇外壳内部；

所述扇叶设置于所述风扇外壳中，且朝向所述风扇外壳的出气口设置。

4.根据权利要求3所述的电池模组的保护装置，其特征在于，所述风扇组件数量为多个；

多个所述风扇组件均设置于所述电池的远离所述排气口的一侧，且每个所述风扇外壳的出气口均朝向所述电池设置。

5.根据权利要求4所述的电池模组的保护装置，其特征在于，所述电池数量为多个，每个所述电池均沿垂直于所述风扇外壳的出气口的方向设置；

多个所述电池并列排布，且相邻的两个所述电池之间存在缝隙。

6.根据权利要求3所述的电池模组的保护装置，其特征在于，所述保护气源包括储气罐，所述储气罐设置于所述箱体外部，且与所述箱体外壁连接；

所述箱体上还开设有管孔，所述管孔与所述储气罐的出气口的位置对应；所述输气管穿设于所述管孔中，以与所述储气罐的出气口连通。

7.根据权利要求6所述的电池模组的保护装置，其特征在于，所述储气罐为压缩气罐。

8.根据权利要求1所述的电池模组的保护装置，其特征在于，所述保护气体为惰性气体或氮气。

9.根据权利要求1所述的电池模组的保护装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述检测装置和所述风扇组件电性连接，用于根据检测装置的检测结果控制所述风扇组件开启和关闭。

10.根据权利要求1所述的电池模组的保护装置，其特征在于，所述箱体包括底板、上盖板和多个侧盖板；其中，所述底板与所述电池连接固定；

所述上盖板设置在所述电池的上方；多个所述侧盖板均设置在所述电池的侧面，且分别与所述上盖板和所述底板连接。

11.一种电池模组，其特征在于，包括电池和如权利要求1-10任意一项所述的保护装置，所述电池设置于所述保护装置内部。