电池包热扩散预防装置和方法与流程

阅读：评论：0

1.本发明涉及动力电池安全技术领域，尤其涉及一种电池包热扩散预防装置和方法。

背景技术：

2.新能源汽车已经成为我国汽车工业的重要组成部分，甚至是未来的发展方向。而作为新能源汽车核心部件的动力电池也成为业界关注的重点。随着新能源汽车的续航里程不断增加，动力电池的能量密度也在不断提高，容量和体积都在不断扩大，尤其三元材料电池的广泛应用，使得电池热失控风险也越来越大，给车辆和人员安全带来极大的隐患。
3.鉴于动力电池热失控的危险性，业界近年来加大了对电池热失控以及电池系统热扩散方面的研究力度。智能触发灭火装置采用了一种温感材料，在电池发生热失控时利用电池失火产生的热量使喷头变形，喷出灭火剂，现有技术还有向电芯中直接注入灭火剂、使用气溶胶灭火等，都是采用灭火剂或气溶胶覆盖已经热失控的电池进行灭火和抑制热失控，但是对于已经热失控的电池，尤其是锂离子电池，其反应迅速剧烈，在反应过程中自产氧气，因此这些方法时效性和可操作性不佳。
4.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种电池包热扩散预防装置和方法，能够准确有效预测电池包热失控并阻止热失控及热扩散发生。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明的一种电池包热扩散预防装置包括：
8.电池包，其包括多个电池模组，
9.多个温度传感器，其设于所述电池模组以测量电池模组温度数据；
10.控制器，其连接所述温度传感器，当所述温度数据超过预定阈值，控制器生成触发信号；
11.多个灭火剂喷发装置，灭火剂喷发装置安装于所电池模组上方且通信连接所述控制器，所述灭火剂喷发装置基于触发信号混合粉料且喷发，所述灭火剂喷发装置包括，
12.粉料仓，其包括至少两个舱室以分别隔离地容纳至少两种粉料，所述粉料混合后反应并吸热，
13.底板，其可开闭地设于所述粉料仓底部，
14.混合仓，其位于所述底板下方，所述混合仓设有将来自粉料仓至少两种粉料混合成冷却物料的搅拌装置，
15.喷发仓，其连通所述混合仓以朝所述电池模组喷发所述冷却物料以冷却所述电池模组。
16.所述的一种电池包热扩散预防装置中，所述至少两种粉料包括氯化铵和八水合氢氧化钡、十二水磷酸氢二钠与硝酸铵，或十水碳酸钠与硝酸铵。
17.所述的一种电池包热扩散预防装置中，所述预定阈值大于电池包正常工作的单体温度上限并小于热失控触发温度。
18.所述的一种电池包热扩散预防装置中，所述温度传感器应安装于电池模组泄爆阀处。
19.所述的一种电池包热扩散预防装置中，电池包热扩散预防装置还包括，
20.温度采集装置，其连接所述温度传感器以接收电池包中各个电池模组的温度数据，并转化为控制器能够识别的数字信号，
21.信号发生器，其连接所述控制器，并将所述触发信号转换成为控制信号并发送灭火剂喷发装置，所述温度采集装置、控制器和信号发生器构成控制系统。
22.所述的一种电池包热扩散预防装置中，所述控制系统集成于电池系统的bms中或控制系统为独立系统。
23.所述的一种电池包热扩散预防装置中，灭火剂喷发装置经由数据线连接所述控制系统以接收控制信号，灭火剂喷发装置基于所述控制信号开启所述底板使得粉料仓的粉料落入混合仓，所述搅拌装置搅拌粉料形成冷却物料，所述喷发仓朝电池模组喷发冷却物料。
24.所述的一种电池包热扩散预防装置中，所述喷发仓包括用于加速冷却物料的加速仓和引导冷却物料喷向电池包的喇叭口。
25.所述的一种电池包热扩散预防装置中，所述加速仓包括轴流风机。
26.所述的一种电池包热扩散预防装置的预防方法包括以下步骤，
27.温度传感器测量电池模组温度数据，当所述温度数据超过预定阈值，控制器生成触发信号；
28.基于触发信号，开启所述底板使得粉料仓的粉料落入混合仓；
29.搅拌装置搅拌粉料形成冷却物料，喷发仓朝电池模组喷发冷却物料以冷却所述电池模组。
30.在上述技术方案中，本发明提供的一种电池包热扩散预防装置，具有以下有益效果：与现有技术相比，本发明当电池包内有电池模组的温度达到触发热失控的临界值时，无论是因为过充电还是内部短路，只要达到临界值，控制系统就会向达到临界值的电池模组所对应的灭火剂喷发装置发送启动信号，之后粉料仓的舱门就会打开，将不同药物的粉料送入混料仓在短时间内充分混合，然后由喷发仓喷洒到对应的电池或模组上，给模组迅速降温，阻止热失控的发生。如果电池包的bms没有切断电源使过程无法停止，或内短路无法解除，指示热失控持续发生，该方法也能通过冷冻相应电池模组减缓热失控的发生。同时，该喷发装置是在每个模组上方都安装，因此在热失控引发热扩散的时候也能起到减缓热扩散发生的作用，给成员逃生留出足够的时间。
附图说明
31.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种电池包热扩散预防装置的结构示意图。
33.图2为本发明实施例提供的一种电池包热扩散预防装置的灭火剂喷发装置的结构示意图。
34.图3为本发明实施例的灭火剂喷发装置的结构示意图。
具体实施方式
35.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有第一、第二的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，多个的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语安装、相连、连接、固定等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
43.参见图1-3所示，在一个实施例中，本发明的一种电池包热扩散预防装置包括，
44.电池包，其包括多个电池模组，
45.多个温度传感器，其设于所述电池模组以测量电池模组温度数据；
46.控制器2，其连接所述温度传感器，当所述温度数据超过预定阈值，控制器2生成触发信号；
47.至少一个灭火剂喷发装置4，其安装于所述电池模组上方且通信连接所述控制器2，所述灭火剂喷发装置4基于触发信号混合粉料且喷发，所述灭火剂喷发装置4包括，
48.粉料仓41，其包括至少两个舱室以分别隔离地容纳至少两种粉料，所述粉料混合后反应并吸热，
49.底板42，其可开闭地设于所述粉料仓41底部，
50.混合仓43，其位于所述底板42下方，所述混合仓43设有将来自粉料仓41至少两种粉料混合成冷却物料的搅拌装置45，
51.喷发仓，其连通所述混合仓43以朝所述电池包1喷发所述冷却物料以冷却所述电池模组。
52.所述的一种电池包热扩散预防装置的优选实施例中，所述至少两种粉料包括氯化铵和八水合氢氧化钡、十二水磷酸氢二钠与硝酸铵，或十水碳酸钠与硝酸铵。
53.所述的一种电池包热扩散预防装置的优选实施例中，所述预定阈值大于电池包1正常工作的单体温度上限并小于热失控触发温度。
54.所述的一种电池包热扩散预防装置的优选实施例中，所述温度传感器应安装于电池模组泄爆阀处。
55.所述的一种电池包热扩散预防装置的优选实施例中，电池包热扩散预防装置还包括，
56.温度采集装置，其连接所述温度传感器以接收电池包1中各个电池模组的温度数据，并转化为控制器2能够识别的数字信号，
57.信号发生器，其连接所述控制器2，并将所述触发信号转换成为控制信号并发送灭火剂喷发装置4，所述温度采集装置、控制器2和信号发生器构成控制系统。
58.所述的一种电池包热扩散预防装置的优选实施例中，所述控制系统集成于电池系统的bms中或为独立系统。
59.所述的一种电池包热扩散预防装置的优选实施例中，灭火剂喷发装置4经由数据线3连接所述控制系统以接收控制信号，灭火剂喷发装置4基于所述控制信号开启所述底板42使得粉料仓41的粉料落入混合仓43，所述搅拌装置45搅拌粉料形成冷却物料，所述喷发仓朝电池模组喷发冷却物料。
60.所述的一种电池包热扩散预防装置的优选实施例中，所述喷发仓包括用于加速冷却物料的加速仓和引导冷却物料喷向电池包1的喇叭口44。
61.所述的一种电池包热扩散预防装置的优选实施例中，所述加速仓包括轴流风机。
62.在一个实施例中，电池包1中的多个电池模组为阵列排布，电池模组和温度传感器以及灭火剂喷发装置4一一对应。
63.在一个实施例中，在控制系统中设置一个温度上限，当电池包1中的单体或模组温度超过上限，由控制系统发出警报并触发灭火剂喷发装置4工作，阻止热失控或热扩散进一步发生。所述温度上限可根据电池包1的特性进行设置，其值应大于电池包1正常工作的单
体温度上限并小于热失控触发温度。所述温度传感器应安装于电池单体大面或电池模组泄爆阀处。
64.在一个实施例中，所述控制系统由控制器2、温度采集装置和信号发生器组成。所述控制器2用于处理各单体和模组的温度与设定温度上限之间的对比结果，之后根据结果判断预计要发生热失控的电池或模组，并向灭火剂喷发装置4发生工作信号，阻止或减缓热失控的发生。所述温度采集装置用于接收各个电池或模组的温度信号，并转化为控制器2能够识别的数字信号。所述信号发生器是将控制器2发出的触发命令转换成为控制信号，发往即将发生热失控的电池位置的灭火剂喷发装置4。所述控制系统安装于电池包1内部，可以和电池系统的bms结合在一起，依托bms进行搭建，也可以单独组建。所述控制系统如果与电池包1的bms进行结合，则需要在bms中加入温度对比程序和信号发生器，另外电池单体或模组温度的反馈也由电池包1的bms完成。如所述控制系统单独安装与电池包1内部，并独立工作，则需要单独设置控制器2、温度采集装置和信号发生器。
65.所述电池单体和模组温度可通过设置在电池单体或模组上的传感器采集并上传到所述温度采集装置，而所述温度传感器可以是且不限于热电偶、热敏电阻等。所述灭火剂喷发装置4在接收到控制系统的触发信号之后，立即将几种粉料混合，然后喷发到即将热失控的电池上，粉料混合后会立即发生反应，吸收大量热量，将电池降温甚至冰冻，以达到阻止热失控发生的目的。所述灭火剂喷发装置4的组成分为粉料仓41、混合仓43和喷发仓三部分。进一步的，所述灭火剂喷发装置4安装于电池包1内每个电池或模组的上方，保证每块电池或模组都能够处在监控和保护之下。所述粉料仓41是由多个相互隔离的舱室组成，每个舱室中储存一种超细的粉状药品。进一步的，所述粉料仓41下部安装有可以打开的底板42，其开关机构可以且不限于微型电机、气缸、电磁阀等，开关信号来源于所述控制系统的信号发生器。更进一步的，所述底板42打开方式可以且不限于抽出式、折叠式等。
66.所述粉料为两种或两种以上混合后可以迅速反应并吸热的物质，其组合可以为且不限于氯化铵和八水合氢氧化钡、十二水磷酸氢二钠与硝酸铵、十水碳酸钠与硝酸铵等。所述混合仓43位于粉料仓41的下方，内置搅拌装置45，可在短时间内将粉料仓41中落下的药品混合。所述搅拌装置45可以是且不限于搅拌桨、气流搅拌、磁力搅拌等方式。所述喷发仓用于将混合好的粉料喷到即将发生热失控的模组上，其结构是由一个加速度仓和一个喇叭口44组成。所述加速仓是为混合好的粉料提供一个初速度，以便于能够均匀将粉料喷发到即将热失控的电池或模组上。进一步的，所述加速仓的加速方法可以是且不限于一个正向的轴流风机或气流导向。所述喇叭口44的结构应与电池或模组相配合，喇叭口44内侧安装有导流板，以便控制粉料的流向。进一步，所述加速仓和混合仓集成在一起。
67.所述的一种电池包热扩散预防装置的预防方法包括以下步骤，
68.温度传感器测量电池包1温度数据，当所述温度数据超过预定阈值，控制器2生成触发信号；
69.基于触发信号，开启所述底板42使得粉料仓41的粉料落入混合仓43；
70.搅拌装置45搅拌粉料形成冷却物料，喷发仓朝电池或模组喷发冷却物料以冷却所述电池模组。
71.最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的
所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
72.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

技术特征：

1.一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，其包括：电池包，其包括多个电池模组，多个温度传感器，其设于所述电池模组以测量电池模组温度数据；控制器，其连接所述温度传感器，当所述温度数据超过预定阈值，控制器生成触发信号；多个灭火剂喷发装置，灭火剂喷发装置安装于所电池模组上方且通信连接所述控制器，所述灭火剂喷发装置基于触发信号混合粉料且喷发，所述灭火剂喷发装置包括，粉料仓，其包括至少两个舱室以分别隔离地容纳至少两种粉料，所述粉料混合后反应并吸热，底板，其可开闭地设于所述粉料仓底部，混合仓，其位于所述底板下方，所述混合仓设有将来自粉料仓至少两种粉料混合成冷却物料的搅拌装置，喷发仓，其连通所述混合仓以朝所述电池模组喷发所述冷却物料以冷却所述电池模组。2.根据权利要求1所述的一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，所述至少两种粉料包括氯化铵和八水合氢氧化钡、十二水磷酸氢二钠与硝酸铵，或十水碳酸钠与硝酸铵。3.根据权利要求1所述的一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，所述预定阈值大于电池包正常工作的单体温度上限并小于热失控触发温度。4.根据权利要求1所述的一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，所述温度传感器应安装于电池模组泄爆阀处。5.根据权利要求1所述的一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，电池包热扩散预防装置还包括，温度采集装置，其连接所述温度传感器以接收电池包中各个电池模组的温度数据，并转化为控制器能够识别的数字信号，信号发生器，其连接所述控制器，并将所述触发信号转换成为控制信号并发送灭火剂喷发装置，所述温度采集装置、控制器和信号发生器构成控制系统。6.根据权利要求5所述的一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，所述控制系统集成于电池系统的bms中或控制系统为独立系统。7.根据权利要求5所述的一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，灭火剂喷发装置经由数据线连接所述控制系统以接收控制信号，灭火剂喷发装置基于所述控制信号开启所述底板使得粉料仓的粉料落入混合仓，所述搅拌装置搅拌粉料形成冷却物料，所述喷发仓朝电池模组喷发冷却物料。8.根据权利要求1所述的一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，所述喷发仓包括用于加速冷却物料的加速仓和引导冷却物料喷向电池包的喇叭口。9.根据权利要求8所述的一种电池包热扩散预防装置，其特征在于，所述加速仓包括轴流风机。10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种电池包热扩散预防装置的预防方法，其特征在于，其包括以下步骤，温度传感器测量电池模组温度数据，当所述温度数据超过预定阈值，控制器生成触发
信号；基于触发信号，开启所述底板使得粉料仓的粉料落入混合仓；搅拌装置搅拌粉料形成冷却物料，喷发仓朝电池模组喷发冷却物料以冷却所述电池模组。

技术总结

公开了一种电池包热扩散预防装置和方法，装置中，至少一个温度传感器设于电池包以测量其温度数据；控制器连接温度传感器，当温度数据超过预定阈值，控制器生成触发信号；至少一个灭火剂喷发装置安装于电池包上方且通信连接控制器，灭火剂喷发装置基于触发信号混合粉料且喷发，粉料仓包括至少两个舱室以分别隔离地容纳至少两种粉料，粉料混合后反应并吸热，底板可开闭地设于粉料仓底部，混合仓位于底板下方，混合仓设有将来自粉料仓至少两种粉料混合成冷却物料的搅拌装置，喷发仓连通混合仓以朝电池包喷发冷却物料以冷却电池包。本装置有效预防和迅速防止电池热失控及热扩散的发生。效预防和迅速防止电池热失控及热扩散的发生。