CN110380155A - 一种动力电池热失控自动保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动汽车技术领域，公开了一种动力电池热失控自动保护装置，包括储液装置、循环泵、循环管路以及喷射阀；所述循环管路铺设于封装动力电池包的箱体内，所述储液装置内填充有绝缘冷却介质，所述储液装置通过所述循环泵与所述循环管路连通，所述循环管路上安装有多个喷射阀，所述喷射阀朝向所述动力电池包的电池模块设置，各所述喷射阀均与所述动力电池包的BMS电池管理器电连接。本发明的动力电池热失控自动保护装置无需增加额外的温度检测装置，即可实现动力电池包热失控事故的监控处理，保证动力电池包的安全可靠性，而且重量轻，便于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种动力电池热失控自动保护装置。
背景技术
动力电池热失控，指的是单体蓄电池放热连锁反应引起电池温升速率急剧变化的过热、起火、***现象。随着电动汽车的推广应用，因热失控引起的安全事故时有发生，造成了消费者的财产损失，并且打击了消费者对电动汽车的信心。为防范热失控的发生，车用动力电池***需要进行相应的安全设计。
相变材料(PCM)是在相变过程中温度保持不变或变化范围很小，但能吸收或释放大量潜热的物质。目前，PCM已经在许多领域得到了广泛应用。例如，电池单体或电池模块可直接浸在PCM中，通过PCM融化或凝固时吸收和放出的热量对电池进行热管理。但由于该设计方案使得PCM在电池包中质量比重较大，并没有在动力电池市场上普及。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种动力电池热失控自动保护装置，解决现有技术中无法对电池热失控进行有效防范的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种动力电池热失控自动保护装置，包括储液装置、循环泵、循环管路以及喷射阀；
所述循环管路铺设于封装动力电池包的箱体内，所述储液装置内填充有相变材料，所述储液装置通过所述循环泵与所述循环管路连通，所述循环管路上安装有多个所述喷射阀，所述喷射阀朝向所述动力电池包的电池模块设置，各所述喷射阀均与所述动力电池包的BMS电池管理器电连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明通过储液装置、循环泵以及循环管路构成绝缘冷却介质的循环***，在循环盖如上安装喷射阀，BMS电池管理器检测到电池模块发生热失控时，控制相应的喷射阀打开，绝缘冷却介质喷向热失控的电池模块，进行降温冷却以及灭火。本发明利用电动汽车自身的BMS电池管理器实现热失控的检测，无需增加额外的温度检测装置，BMS电池管理器控制喷射阀的开关，从而在电池模块发生热失控时，及时喷出绝缘冷却介质进行处理，保证动力电池包的安全可靠性，避免热失控事故的发生，同时通过循环管路实现绝缘冷却介质对于整个动力电池包的覆盖，实现动力电池包热失控的全面监控的同时，减少了绝缘冷却介质的重量，减少了动力电池包的整体重量，便于推广应用。
附图说明
图1是本发明提供的动力电池热失控自动保护装置一实施方式的结构示意图。
附图标记：
1、储液装置，2、循环泵，3、循环管路，4、喷射阀，5、循环电磁阀，10、箱体，20、电池模块，30、BMS电池管理器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本发明的实施例1提供了动力电池热失控自动保护装置，包括储液装置1、循环泵2、循环管路3以及喷射阀4；
所述循环管路3铺设于封装动力电池包的箱体10内，所述储液装置1内填充有绝缘冷却介质，所述储液装置1通过所述循环泵2与所述循环管路3连通，所述循环管路3上安装有多个所述喷射阀4，所述喷射阀4朝向所述动力电池包的电池模块20设置，各所述喷射阀4均与所述动力电池包的BMS电池管理器30电连接。
本发明实施例通过储液装置1、循环泵2、循环管路3组成绝缘冷却介质的循环***，绝缘冷却介质贯通于循环管路3，在循环泵2控制下经由循环管路3循环流动，在动力电池包正常使用，未发生热失控时，绝缘冷却介质的循环***用于给动力电池包降温，当动力电池包热失控，距离热失控电池模块20最近的喷射阀4打开，绝缘冷却介质从循环管路3中喷出，迅速对发生热失控的电池模块20降温灭火，第一时间针对热失控消除安全隐患，保证了电动汽车的安全性和可靠性。因此，本发明集成了对动力电池包进行冷却和灭火的功能，在实现动力电池包热管理功能的同时预防热失控引发的火灾。
热失控的判断由BMS电池管理器30实现，由于电动汽车自身就有BMS***，因此本发明提供的动力电池热失控自动保护装置无需其它结构或专门的监控用温度传感器等部件进行温度的检测，从而在提高动力电池包可靠性的前提下有效降低成本。
判定发生热失控的条件可根据动力电池包的性能参数设置，例如本实施例中热失控条件如下：
a)监测点处的电池模组产生电压降，且下降值超过初始电压的25％；
b)监测点温度高于设定阈值50℃；
c)监测点的温升速率dT/dt≥1℃/s，且持续3s以上。
当a)且c)发生或者b)且c)发生时，判定发生热失控。
本发明提供的动力电池热失控自动保护装置，针对热失控进行绝缘冷却介质喷射直接降温冷却或灭火，优化了电动汽车动力电池热管理***功能，进一步预防并排除电动汽车***安全隐患，提高了电动汽车***的安全性和可靠性，有效预防动力电池包因热失控引发的诸如火灾等事故，有利于电动汽车的进一步推广和应用。
优选的，所述绝缘冷却介质为相变材料。
相变材料具有绝缘、相变时吸收大量潜热、流动性强的特性，因此选取相变材料作为动力电池包的降温灭火材料非常合适。例如，本优选实施例选用二氧化碳制冷剂作为绝缘冷却介质，在常压下，液态的二氧化碳会立即汽化吸收热量，使环境的温度迅速降低，因此可以起到很好的降温灭火效果；另外，二氧化碳本身不能燃烧，也不支持燃烧，密度比空气大，因而能降低可燃物周围的氧浓度，产生窒息作用而灭火。
优选的，所述循环管路3采用电动汽车的空调管路，所述储液装置1上还设置有加热器以及散热器。
本优选实施例将循环管路3与电动汽车的空调管路合二为一，通过空调***实现温控的同时实现热失控管理。具体来说，就是将空调***中的循环介质换成绝缘冷却介质，优选换成相变材料，将空调***和动力电池热失控自动保护装置做整体设计，将空调管路与循环管路3并联，通过散热器和加热器实现绝缘冷却介质的加热和制冷，以适应不同的温度要求。当动力电池包的电池模块20发生热失控被BMS电池管理器30检测确认，循环管路3上最接近该电池模块20的喷射阀4打开，绝缘冷却介质喷出对热失控的区域进行降温灭火。
优选的，所述空调管路为安装于所述动力电池包内的液冷板。
液冷板是常用的空调管路，本优选实施例采用液冷板作为空调管路，同时作为循环管路3。
优选的，所述循环管路3通过换热器与所述电动汽车的空调管路连接。
本优选实施例中电动汽车的空调管路与循环管路3分别单独设置，通过换热器将空调管路与循环管路3耦合。由于空调管路单独设置，因此当动力电池包未检测出热失控时，循环管路3处于关闭状态，当动力电池包热失控被BMS电池管理器30检测确认时，相应喷射阀4打开实现绝缘冷却介质的喷射降温。
优选的，如图1所示，所述喷射阀4的数量与所述电池模块20的数量相等且一一对应，各所述喷射阀4分别朝向对应的电池模块20设置。
每一个电池模块20设置一个对应的喷射阀4，实现热失控时的准确喷射覆盖灭火。优选的，还可以将动力电池包的多个电池模组隔离设置，为每一个电池模组设置相应的循环管路3，为电池模组中多个电池单体设置相应的喷射阀4，喷射阀4的数量与电池单体的数量相等且一一对应，当电池单体热失控被BMS电池管理器30检测出来，绝缘冷却介质从相应的喷射阀4喷出，迅速对热失控的电池单体降温冷却或灭火，从而实现更精准的热失控处理。
优选的，如图1所示，所述循环管路3上还安装有循环电磁阀5。
循环管路3上设置循环电磁阀5，控制循环过程。
优选的，如图1所示，多个所述电池模块20在所述箱体10内呈矩阵排列，所述循环管路3呈蛇形线铺设。
循环管路3绕电池模组呈蛇形线铺设，使得每相邻的两排电池模组之间均铺设有循环管路3。相邻的两排电池模组之间的循环管路3上安装两组喷射阀4，一组喷射阀4朝向其中一排电池模组设置，另一组喷射阀4朝向另一排电池模组设置，这样在满足每一个电池模组均有对应的喷射阀4的前提下，尽可能的减少循环管路3的占用空间和长度，减轻绝缘冷却介质的重量，使得动力电池包整体更加轻量化，小型化，利于动力电池包的推广应用。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种动力电池热失控自动保护装置，其特征在于，包括储液装置、循环泵、循环管路以及喷射阀；
所述循环管路铺设于封装动力电池包的箱体内，所述储液装置内填充有绝缘冷却介质，所述储液装置通过所述循环泵与所述循环管路连通，所述循环管路上安装有多个所述喷射阀，所述喷射阀朝向所述动力电池包的电池模块设置，各所述喷射阀均与所述动力电池包的BMS电池管理器电连接。
2.根据权利要求1所述的动力电池热失控自动保护装置，其特征在于，所述绝缘冷却介质为相变材料。
3.根据权利要求1所述的动力电池热失控自动保护装置，其特征在于，所述循环管路采用电动汽车的空调管路，所述储液装置上还设置有加热器以及散热器。
4.根据权利要求3所述的动力电池热失控自动保护装置，其特征在于，所述空调管路为安装于所述动力电池包内的液冷板。
5.根据权利要求1所述的动力电池热失控自动保护装置，其特征在于，所述循环管路通过换热器与电动汽车的空调管路连接。
6.根据权利要求1所述的动力电池热失控自动保护装置，其特征在于，所述喷射阀的数量与所述电池模块的数量相等且一一对应，各所述喷射阀分别朝向对应的电池模块设置。
7.根据权利要求1所述的动力电池热失控自动保护装置，其特征在于，所述循环管路上还安装有循环电磁阀。
8.根据权利要求1所述的动力电池热失控自动保护装置，其特征在于，多个所述电池模块在所述箱体内呈矩阵排列，所述循环管路呈蛇形线铺设。
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