CN113782848A - 一种车用动力电池火灾抑制装置、方法、动力电池和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明一种车用动力电池火灾抑制装置、方法、动力电池和车辆，属于动力电池安全技术领域，包括设置在电池下箱体内底板上的至少一个电池模组，所述电池模组上设置有灭火管路，所述灭火管路一端分别与灭火剂储存瓶和降温剂储存瓶连接，所述灭火剂储存瓶的灭火剂和降温剂储存瓶的降温剂分别能在灭火管路的空腔内流动。本发明公开了一种车用动力电池火灾抑制装置、方法、动力电池和车辆，通过在电芯上部布置灭火管路，当电池发生热失控时，灭火剂抑制明火的产生，然后降温剂降低触发电芯温度，延缓电池包***内热失控的扩散，保护车内乘员安全，最大限度降低损失。

Description

一种车用动力电池火灾抑制装置、方法、动力电池和车辆
技术领域
本发明一种车用动力电池火灾抑制装置、方法、动力电池和车辆，属于动力电池安全技术领域。
背景技术
随着电动车保有量的增加，热失控事故日益频发。电动车安全问题已经成为社会关注的热点。锂电池在短路、过充过放、温度超限以及机械破坏等情况下，存在发生热失控的风险。随着电芯能量密度的不断提升，锂电池热失控的危险性也在不断增加。车用动力电池包是一个相对密闭的空间，单个电芯热失控会释放出大量的热量，继而引发电池包内其他电芯的连锁热失控。
目前的动力电池产品仅在电池包内部设置防火板等阻燃装置，以延缓明火向动力电池包外的扩散速度，但无法阻止热失控在电池包内的蔓延。因此，亟需提出动力电池火灾抑制***，来解决现有技术中的上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有动力电池产品无法阻止热失控在电池包内的蔓延问题，提出一种车用动力电池火灾抑制装置、方法、动力电池和车辆。
本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
一种车用动力电池火灾抑制装置，包括设置在电池下箱体内底板上的至少一个电池模组，所述电池模组上设置有灭火管路，所述灭火管路一端分别与灭火剂储存瓶和降温剂储存瓶连接，所述灭火剂储存瓶的灭火剂和降温剂储存瓶的降温剂分别能在灭火管路的空腔内流动。
优选的是，所述灭火管路包括内层管，所述内层管外侧套设有外层管，所述外层管外侧设有与电池模组的电芯泄压阀相对应的喷射孔。
优选的是，所述灭火管路一端封闭，另一端与总输送管路一端连接，所述总输送管路另一端分别通过灭火剂输送管和降温剂输送管与灭火剂储存瓶和降温剂储存瓶连接。
优选的是，所述电池模组包括至少两个电芯，相邻两个所述电芯之间设置有隔热垫。
优选的是，所述灭火管路呈S形或U形。
优选的是，所述灭火剂储存瓶和降温剂储存瓶分别通过灭火剂电磁阀和降温剂电磁阀与灭火剂输送管和降温剂输送管连接。
优选的是，还包括设置在电池下箱体内的感应传感器，所述灭火剂输送管和降温剂输送管内分别设置有灭火剂压力传感器和降温剂压力传感器，所述感应传感器、电池模组、灭火剂电磁阀、灭火剂压力传感器、降温剂压力传感器和降温剂电磁阀分别与车载BMS电池***电性连接。
一种车用动力电池火灾抑制方法，包括：
步骤S10，所述车载BMS电池***获取动力电池参数，所述动力电池参数至少包括：电池包压力、压力变化率和电芯温度等；
步骤S20，判断所述动力电池参数至少两项数据是否超出设定阈值：
是，生成报警指令发送给灭火剂电磁阀执行下一步骤；
否，重复步骤S10；
步骤S30，所述灭火剂电磁阀接收到报警指令后将灭火剂通入到灭火管路中，当所述灭火剂压力传感器检测不到灭火剂时灭火剂电磁阀关闭并生成灭火剂反馈指令发送至车载BMS电池***；
步骤S40，所述车载BMS电池***接收到灭火剂反馈指令时生成释放降温剂指令发送给降温剂电磁阀，所述降温剂电磁阀接收到释放降温剂指令后将降温剂通入到灭火管路中；
步骤S50，当所述降温剂压力传感器不到降温剂时降温剂电磁阀关闭。
一种动力电池，如上所述的车用动力电池火灾抑制装置。
一种车辆，包括车辆本体和如上所述的动力电池。
本发明相对于现有而言具有的有益效果：
本发明公开了一种车用动力电池火灾抑制装置、方法、动力电池和车辆，通过在电芯上部布置灭火管路，灭火管路通过总输送管路分别通过灭火剂输送管和降温剂输送管与灭火剂储存瓶和降温剂储存瓶连接，当电池发生热失控时，火焰通过喷射孔烧到灭火管路的不耐高温内层管，灭火剂沿喷射孔准确喷入到失控电芯上方，抑制明火的产生，然后降温剂沿喷射孔和电芯泄压阀准确喷入到电芯到电芯内部，降低触发电芯温度，延缓电池包***内热失控的扩散，保护车内乘员安全，最大限度降低损失。
附图说明
图1是本发明一种车用动力电池火灾抑制装置的结构示意图。
图2是本发明一种车用动力电池火灾抑制装置中灭火管路的部分结构示意图。
图3是一种延缓热扩散的快换式动力电池总成的电气连接示意图。
其中，1-灭火剂储存瓶，2-降温剂储存瓶，3-灭火剂输送管，4-降温剂输送管，5-总输送管路，6-管接头，7-电池下箱体，8-气体管路，81-外层管，82-内层管，83-喷射孔，9-电池模组，91-电芯，92-隔热垫。
具体实施方式
以下根据附图1-3对本发明做进一步说明：
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种车用动力电池火灾抑制装置，包括：灭火剂储存瓶1、降温剂储存瓶2、电池下箱体7、灭火管路8和电池模组9，接下来将逐一介绍上述提到的部件的具体结构和连接方式。
电池下箱体7内底板上至少安装一个电池模组9，本实施例为3个电池模组9，3个电池模组9均匀对称布置在电池下箱体7内，每个电池模组9包括至少两个电芯91，相邻两个电芯91之间安装有隔热垫92，通过调整电芯91的数量，可以实现不同长度的模组方案设计，隔热垫92是一种非金属材料，包括但不限于气凝胶、橡胶等，模组膨胀时可以吸收较大能量而被压缩，保证模组的正常膨胀。
在电池模组9上面安装有灭火管路8，如图2所示，灭火管路8包括内层管82，内层管82外侧套设有外层管81，外层管81外侧设有与电池模组9的电芯泄压阀相对应的喷射孔83。外层管81的材料为耐高温绝缘材料，如云母等，耐温可以达到2000K以上，内层管82的材料为非耐高温材料，如PP或PE等，耐温不超过500K，当电芯发生热失控时，火焰通过喷射孔83，烧到灭火管路的内层管82，由于内层管82不耐高温，管壁被烧坏；气体灭火剂沿喷射孔83准确喷入到失控电芯上方，抑制明火的产生，降温剂沿喷射孔83和电芯泄压阀准确喷入到电芯到电芯内部，降低触发电芯温度。灭火管路8呈S形或U形，根据电池模组2的数量和分布不同，呈现不同形状，本实施例为S形。
灭火管路8一端封闭，另一端与总输送管路5一端连接，总输送管路5另一端通过管接头6分别通过灭火剂输送管3和降温剂输送管4与灭火剂储存瓶1和降温剂储存瓶2连接。灭火剂储存瓶1和降温剂储存瓶2分别通过灭火剂电磁阀和降温剂电磁阀与灭火剂输送管3和降温剂输送管4连接。电池下箱体7材料包含但不限于铝合金、钛合金、铁合金等高强度易成型材料，与热管理***相连后，既可以实现电池模组9的加热冷却，又可以实现电池模组的固定安全，减轻了下箱体总成的重量，实现电池包的轻量化设计。
感应传感器安装在电池下箱体7内，灭火剂输送管3和降温剂输送管4内分别安装有灭火剂压力传感器和降温剂压力传感器，如图3所示，灭分别与灭火剂电磁阀和降温剂电磁阀电性连接，感应传感器、电池模组9、灭火剂压力传感器、降温剂压力传感器、灭火剂电磁阀和降温剂电磁阀分别与车载BMS电池***电性连接。
上面介绍完车用动力电池火灾抑制装置的组成以及相互之间的连接关系，下面将介绍一下其抑制方法，包括：
步骤S10，车载BMS电池***获取动力电池参数，动力电池参数至少包括：电池包压力、压力变化率、电芯温度、温度变化率、电芯电压和电压变化率等。
步骤S20，判断动力电池参数至少两项数据是否超出设定阈值，包括判断：电池包压力是否超过阈值P1；压力变化率是否超过阈值dP1；电芯温度是否超过阈值T1；温度变化率是否超过阈值dT1；电芯电压是否超过阈值V1以及电压变化率是否超过dV1：
判断上动力电池参数至少两项数据超出设定阈值时，当电芯发生热失控时，火焰通过喷射孔83，烧到灭火管路的内层管82，由于内层管82不耐高温，管壁被烧坏，感应传感器向车载BMS电池***发出警报，生成报警指令发送给灭火剂电磁阀执行下一步骤；
否，重复步骤S10，重复获取动力电池参数。
步骤S30，所述灭火剂电磁阀接收到报警指令后将灭火剂通入到灭火管路中，当所述灭火剂压力传感器检测不到灭火剂时灭火剂电磁阀关闭并生成灭火剂反馈指令发送至车载BMS电池***；
步骤S40，所述车载BMS电池***接收到灭火剂反馈指令时生成释放降温剂指令发送给降温剂电磁阀，所述降温剂电磁阀接收到释放降温剂指令后将降温剂通入到灭火管路中；
步骤S50，当所述降温剂压力传感器不到降温剂时降温剂电磁阀关闭。
在基于第一实施例的基础上还公开第二实施例和第三实施例，第二实施例为一种动力电池，包括第一实施例所述的车用动力电池火灾抑制装置。第三实施例为一种车辆，包括车辆本体和第二实施例所述的动力电池。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种车用动力电池火灾抑制装置，其特征在于，包括设置在电池下箱体(7)内底板上的至少一个电池模组(9)，所述电池模组(9)上设置有灭火管路(8)，所述灭火管路(8)一端分别与灭火剂储存瓶(1)和降温剂储存瓶(2)连接，所述灭火剂储存瓶(1)的灭火剂和降温剂储存瓶(2)的降温剂分别能在灭火管路(8)的空腔内流动。
2.根据权利要求1所述的一种车用动力电池火灾抑制装置，其特征在于，所述灭火管路(8)包括内层管(82)，所述内层管(82)外侧套设有外层管(81)，所述外层管(81)外侧设有与电池模组(9)的电芯泄压阀相对应的喷射孔(83)。
3.根据权利要求1或2所述的一种车用动力电池火灾抑制装置，其特征在于，所述灭火管路(8)一端封闭，另一端与总输送管路(5)一端连接，所述总输送管路(5)另一端分别通过灭火剂输送管(3)和降温剂输送管(4)与灭火剂储存瓶(1)和降温剂储存瓶(2)连接。
4.根据权利要求3所述的一种车用动力电池火灾抑制装置，其特征在于，所述电池模组(9)包括至少两个电芯(91)，相邻两个所述电芯(91)之间设置有隔热垫(92)。
5.根据权利要求4所述的一种车用动力电池火灾抑制装置，其特征在于，所述灭火管路(8)呈S形或U形。
6.根据权利要求4或6所述的一种车用动力电池火灾抑制装置，其特征在于，所述灭火剂储存瓶(1)和降温剂储存瓶(2)分别通过灭火剂电磁阀和降温剂电磁阀与灭火剂输送管(3)和降温剂输送管(4)连接。
7.根据权利要求5所述的一种车用动力电池火灾抑制装置，其特征在于，还包括设置在电池下箱体(7)内的感应传感器，所述灭火剂输送管(3)和降温剂输送管(4)内分别设置有灭火剂压力传感器和降温剂压力传感器，所述感应传感器、电池模组9、灭火剂电磁阀、灭火剂压力传感器、降温剂压力传感器和降温剂电磁阀分别与车载BMS电池***电性连接。
8.一种车用动力电池火灾抑制方法，其特征在于，包括：
步骤S10，所述车载BMS电池***获取动力电池参数，所述动力电池参数至少包括：电池包压力、压力变化率和电芯温度等；
步骤S20，判断所述动力电池参数至少两项数据是否超出设定阈值：
是，生成报警指令发送给灭火剂电磁阀执行下一步骤；
否，重复步骤S10；
步骤S30，所述灭火剂电磁阀接收到报警指令后将灭火剂通入到灭火管路(8)中，当所述灭火剂压力传感器检测不到灭火剂时灭火剂电磁阀关闭并生成灭火剂反馈指令发送至车载BMS电池***；
步骤S40，所述车载BMS电池***接收到灭火剂反馈指令时生成释放降温剂指令发送给降温剂电磁阀，所述降温剂电磁阀接收到释放降温剂指令后将降温剂通入到灭火管路(8)中；
步骤S50，当所述降温剂压力传感器不到降温剂时降温剂电磁阀关闭。
9.一种动力电池，其特征在于，如权利要求1-7任一项所述的车用动力电池火灾抑制装置。
10.一种车辆，其特征在于，包括车辆本体和如权利要求9所述的动力电池。
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