CN220757840U

CN220757840U - 机动车辆

Info

Publication number: CN220757840U
Application number: CN202321792061.7U
Authority: CN
Inventors: 尼古拉·莫雷蒂; 克莱门特·布雷特; 毛里齐奥·巴格纳斯科; 埃里克·博萨德; 克里斯蒂安·拉罗克
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 2022-07-13
Filing date: 2023-07-07
Publication date: 2024-04-12
Anticipated expiration: 2033-07-07
Also published as: FR3137843B1; EP4306181A1; FR3137843A1; US20240017104A1

Abstract

本实用新型涉及一种机动车辆(10)，该机动车辆包括至少一个电池组(20)，该至少一个电池组特别用于机动车辆(10)，该电池组包括：‑壳体(22)，该壳体限定内腔(24)；‑可充电的电池单体(18)，该电池单体布置在内腔(24)中，以及‑灭火设备(36)，该灭火设备容纳在内腔(24)中并且包括在两个纵向端部(40)处封闭的长形灭火管道(38)，其特征在于，灭火流体包括流体和粉末的混合物，并且壳体(22)包括至少一个气体和/或烟雾排出端口(42)，该至少一个端口(42)配备有可移动的挡板(44)。

Description

机动车辆

技术领域

本实用新型涉及电池组(battery pack)灭火或限制电池组起火(starting fire)的领域。本实用新型特别地、但不排他性地适用于配备有一个或多个电池组的机动车辆或机器的领域。这些机动车辆或机器可以是电动的车辆或混合动力(例如，热、电混合或燃料电池)的车辆等。

背景技术

电池组是多个并排布置的电池或电池单体的组件。这些电池单体优选地位于封闭容器中。这些电池单体彼此电连接并且连接到电气端子，以便对这些单体进行充电并向诸如电动马达等电气装备供电。

为机动车辆配备用于自动灭火或灭掉起火的设备是有利的。这种设备通常是自主的，因为该设备直接对这种火或起火产生的热量做出反应。

现有技术中有许多解决方案，但这些解决方案并不总是可行的，尤其是在工业上是不可行的。

一些解决方案包括使用瓶子或圆柱体形式的灭火流体储存容器。这些解决方案的缺点是使用这种类型的容器所涉及的整体尺寸和重量。

其他解决方案使用简单的灭火器管道，即含有加压灭火流体且端部被密封(即，这些端部没有连接到储存容器)的管道。换句话说，唯一可用的灭火流体量是储存在灭火管道中的灭火流体量。

文件WO 91/08022A1描述了这种类型的灭火器管道。该管道是由热塑性材料制成的。一旦发生火灾，热塑性材料软化，并且内部压力导致管道在最热点处破裂，这通常与热源相符，因此灭火流体从管道中逸出并直接施加到火的源头。

本实用新型提出了对现有技术的至少一项简单、高效且经济的改进。

实用新型内容

本实用新型提出了一种机动车辆，该机动车辆包括至少一个电池组，该电池组包括：

-壳体，该壳体限定内腔；

-可充电的电池单体，这些可充电的电池单体布置在内腔中，以及

-灭火设备，该灭火设备容纳在内腔中、并且由可熔化的热塑性材料制成，该设备包含加压的灭火流体，该加压的灭火流体旨在当该内腔中发生火或起火的情况通过该材料的熔化而被释放，

其特征在于，该灭火流体包括流体和粉末的混合物，并且该壳体包括用于排出气体和/或烟雾的至少一个端口，该至少一个端口配备有挡板，该挡板在用于关闭该端口的第一位置与用于打开该端口并排出气体和/或烟雾的第二位置之间是可移动的，该端口或每个端口的挡板被配置成从该挡板的第一位置移动到该挡板的第二位置，尤其是通过当气体和粉末的混合物被释放时产生的压力而从该挡板的第一位置移动到该挡板的第二位置，并且该至少一个端口包括定向在该车辆的至少一侧上的出口。

本实用新型的这些特征之一涉及用于灭火的混合物。这种混合物包括流体(例如气体或液体(例如，液体形式的加压气体))和粉末。这种混合物的优点在于，流体和粉末具有结合在一起的两种截然不同的功能。粉末的作用是覆盖火焰并将其闷熄，从而使火焰失去氧气。流体的功能是将火、起火或其被粉末扑灭所产生的烟雾和/或气体排出。

本实用新型的另一特征涉及电池组的壳体，该壳体包括一个或多个带挡板或提升器的排出端口。该设备释放的气体可以通过这些端口逸出，以防止腔中的过压。当气体通过端口逸出时，气体携带上述烟雾然后一起被排放电池组之外。这允许由火或起火产生的烟雾和/或气体快速从电池组中排出。因此，这些烟雾进入装配有电池组的车辆的乘客隔间并对乘客造成不适或中毒的风险较小。

该端口或每个端口的出口被定向在车辆的至少一侧上，即在车辆的右侧上、左侧(例如驾驶员侧)上或在车辆的左右两侧上。

根据本实用新型的电池组可以包括以下特征中的一个或多个，这些特征彼此分离或相互结合：

-灭火流体处于气态；

-壳体包括至少两个端口，每个端口都配备有可移动的挡板；

-壳体通常为平行六面体形状，并且包括两个壁(前壁和后壁)以及两个侧壁，端口位于前壁和后壁中的一个壁上；

-这些端口间隔开并且被定位成靠近侧壁；

--设备包括至少一根管道；

--设备或管道是长形的并且可以具有旁路；

--设备或管道在纵向两端处封闭；

--设备或管道通常为U形、L形或S形；

-该设备呈管道的形式，该管道包括沿该侧壁延伸到腔中的两个侧向分支、以及至少一个中间分支或横向分支，该至少一个中间分支或横向分支例如沿着与该端口相对的前壁和后壁中的一个壁延伸到腔中；

-这些端口各自包括或形成弯头，端口的弯头包括连接到腔的入口、以及出口，两个端口的出口在车辆的两个相对侧上朝向相反的方向；

-弯头呈L形状或直角状；

-灭火流体包括气体和粉末的混合物；

-电池组包括至少一个压力传感器，该压力传感器被配置成测量该流体在该设备或管道中的压力；

-该至少一个传感器连接到例如用于与车辆的元件通信的远程通信装置；

-当内腔达到大于或等于1.1巴(bar)的压力时，该端口或每个端口的挡板被配置成从该挡板的第一位置移动到该挡板的第二位置；在保持高于大气压力时，该值越低，腔中的过压的风险越低；

-该混合物包含按体积计30％至80％的粉末和剩余流体；

--该粉末为ABC型；

-该粉末包含硫酸铵和铵盐、或磷酸盐和微量碳酸氢钠；

-电池组水平地安装在车辆的底盘上或集成到车辆的底盘中；

-电池组在轮之间并从车辆的一侧延伸到另一侧；

--该粉末包含氯化钠和氯化钾；

--流体包括单一流体或流体的混合物；

--灭火流体处于液态，并且灭火流体的沸点温度大于或等于70℃，优选大于或等于120℃，--灭火流体的PRP或PRG等于或小于5000；

--灭火流体包括至少一种HFC气体和/或C₆F₁₂O和/或CO₂；

--灭火流体包括氮气，优选主要为氮气；

--该HFC气体选自R227ea和R125；

--设备或管道包括氟化热塑性材料或EVOH；

--设备或管道对该灭火流体的渗透率小于或等于1cm³.25μm/m².atm.24h；

--设备或管道通过热成型来预成型，以采用与安装在电池组中期望位置相对应的形状；--设备或管道包括氟化热塑性材料或EVOH的第一层以及聚酰胺热塑性材料的第二层；--灭火流体在大气压和环境温度下可以是液体或气体；有利的是，当灭火流体旨在灭火或灭掉起火时，它是气体；因此，灭火流体可以在大气压和环境温度下是液体，并在高于或等于50℃时变成气体，例如，C₆F₁₂O就是这样的情况；

--该纵向端部由例如通过压合或焊接进行安装和附接的塞子密封；

--设备或管道包括流体入口和/或排出端口，例如该流体入口和/或排出端口在设备或管道的纵向端部的第一纵向端部处；

--设备或管道包括流体入口和/或排出端口，例如该流体入口和/或排出端口在设备或管道的纵向端部的第二纵向端部处；

--流体入口和/或排出端口位于距设备或管道的纵向端部一定距离处；

--设备或管道的该端口或每个端口包括提升阀，该阀包括提升器，该提升器被弹性构件偏置到设备或管道的密封关闭位置，并且当流体通过端口供应设备或管道并且流体压力大于设备或管道中的压力时，该提升器可从该关闭位置移动到打开位置；

--流体以5bar与20bar之间、优选10bar与12bar之间的压力被包含在管道中。

附图说明

从以下通过非限制性示例的方式并参考附图所进行的描述中，将更好地理解本实用新型，并且本实用新型的其他细节、特征和优点将变得更加显而易见，在附图中：

[图1]图1是配备有电池组的车辆底盘的示意性立体图，

[图2]图2是电池组的示意性立体图，

[图3]图3是根据本实用新型的一个实施例的电池组的示意性立体图，

[图4]图4是与图3类似的视图、并且展示了在电池组的壳体中出现火的情况下灭火设备的操作阶段，

[图5]图5是与图4类似的视图、并且展示了灭火设备的操作中的另一阶段，在该阶段中灭火设备破裂并释放其中所包含的混合物，

[图6a至图6c]图6a至图6c是根据本实用新型的电池组的提升器端口的示意性截面视图，

[图7]图7是根据本实用新型的替代实施例的电池组的示意性立体图，

[图8]图8是根据本实用新型的另一替代实施例的电池组的示意性立体图，以及

[图9]图9是根据本实用新型的另一替代实施例的电池组的示意性立体图。

具体实施方式

图1示出了车辆10(特别是汽车)的一部分。图1示出了该车辆10的底盘12和车辆的四个轮14。车辆10配备有电动马达16，该电动马达由电池或电池单体18提供电力，这些电池或电池单体形成被称为“电池组”20的组件的一部分。

车辆10的电池组20通常相对较大，并且水平地安装在车辆10的底盘12上。在所示的示例中，电池组20可以在轮14之间并靠近轮14，并且电池组可以从车辆10的一侧延伸到另一侧。

可替代地，电池组20可以集成到底盘12中以形成CTC类型(其代表的是电池单体集成到底盘(Cell To Chassis))的电池组。

图2示出了这种类型的电池组20的示意图。电池组20基本上包括壳体22，该壳体限定了用于容纳并排布置的多个可充电电池单体18的内腔24。

在所示的非限制性的示例中，壳体22具有大致平行六面体的形状，并且该壳体包括形成底部26的下壁、形成盖28的上壁、以及侧壁30、32、34。壁30和32分别是被定位成朝向车辆10的前部和朝向车辆的后部(见图1)的前壁和后壁。壁34是侧壁并因此位于车辆10的两侧(见图1)。

图3展示了本实用新型的实施例并示出了电池组20，电池组的壳体22的腔24中包含了电池单体18和灭火设备36。

在所示的示例中，壳体22具有大致平行六面体的形状，并且该壳体包括形成底部26的下壁、形成盖28的上壁、以及侧壁30、32、34。壁30和32分别是被定位成朝向车辆10的前部和朝向车轮的后部的前壁和后壁。壁34是侧壁并因此位于车辆10的两侧。

例如，底部26或盖28具有例如3000cm²或更大的表面积。

例如，腔24具有大于或等于1L(并且例如大于或等于50L)的体积V1。

电池组中的电池单体18的数量例如大于或等于10，并且例如大于或等于50。

电池单体18占据了腔24的相当于V1的至少50％的体积V2。

这些电池单体18各自通常可以是棱柱形、圆柱形或口袋形。

灭火设备36优选地为含有加压灭火流体的管道38的形式。管道38可以具有旁路或分叉部。可替代地，设备36可以是口袋的形式，该口袋例如容纳在壳体22的腔24中、并且例如集成到壳体22的壁中。

在所示的示例中，管道38具有大体上长形的形状，并且管道的两个纵向端部40例如通过塞子密封。

管道38通常是U形的，并且管道包括沿着壳体22的侧壁34延伸到腔24中的两个侧向分支38a、以及沿着壁30、32中的一个壁(例如在所示示例中的前壁30)延伸到腔24中的中间分支38b。

管道38的长度可以介于50cm与5m之间。举例来说，管道38的外径介于10mm与30mm之间，并且优选地介于10mm与20mm之间。管道38的壁厚介于1mm与3mm之间，并且优选地介于1mm与2mm之间。

每个塞子可以被压配合到管道38的纵向端部40之一中。可替代地，例如，可以通过超声波焊接。每个塞子可以配备有流体入口和/或排出端口，优选地流体入口和/或排出端口包括提升阀。

管道38的壁可以是单层或多层的。例如，壁可以包括两个层，分别是内层和外层。

内层可以由相对于灭火流体具有低渗透率(即渗透率小于或等于1cm³.25μm/m².atm.24h)的材料制成。例如，内层是由氟化热塑性材料或EVOH制成的。

外层由聚酰胺热塑性材料制成，这样外层通常比内层具有更高的渗透率，外层的渗透率为例如大于或等于1cm³.25μm/m².atm.24h。

渗透率更低的层优选地位于渗透率更高的层的内部。否则，将存在的风险是：气体通过渗透性更强的内层迁移并且该气体停滞在两层之间的界面处，这可能会导致这些层出现分层。

将管道制成两层而不是低渗透率材料的单层也是有利的，因为这种低渗透率材料相对昂贵。为了确保足够的阻力、特别是对压力的阻力，单层的管道应具有高厚度的低渗透率层。在两层或更多层管道的情况下，这种阻力由渗透率最高的一层或多层提供，而渗透率最低的层可以具有相对较低的足以确保期望的抗渗性的厚度。

低渗透率层可以设置在两层之间。这种构造允许在管道的形成阶段期间提高层的机械强度(从而避免该层被撕裂的任何风险)，并且保证管道的最佳密封。

在火或起火产生的热量的影响下，特别是在大于或等于70℃、或甚至120℃的温度的影响下，壁的材料中的至少一种材料是可熔化的。

在上面描述的示例中，两个层都具有这种可熔化的特性。

灭火流体可以在压力为10bar或更大、优选为20bar或更大、更优选为30bar或更大的情况下被储存在管道38中。

电池组20、设备36或管道38可以配备有用于测量灭火流体压力的压力传感器41a。例如，该压力传感器41a有利地连接到RFID或无线电类型的远程通信装置41b。例如，在对车辆进行维护操作期间，操作员可以使用合适的装备，通过简单地将该装备靠近布置在管道38上的RFID标签或无线电发射器来读取管道38中的压力。

在优选的替代实施例中，远程通信装置与车辆的元件协作，以在发生异常的情况下警告车辆的驾驶员。例如，这种情况为当腔中的压力太低以致于管道无法运行从而不能灭火或灭掉起火。在这种情况下，可以通过仪表盘上的灯来警告车辆的驾驶员，该灯指示管道有故障并且需要通过更换管道或在正确的压力下用液体重新填充管道进行维修。在这种情况下，车辆的电子设备可以被配置成将车辆置于阻止驾驶员使用车辆直到管道经历这种维护操作的关闭模式或降级模式。

可替代地，上述的车辆元件可以通过有线链接而被连接到压力传感器41a。

根据本实用新型的第一特征，一种包含在管道38内的混合物，该混合物旨在通过熔化管道38的壁而被释放。该混合物包括加压流体(特别是加压气体)和粉末。

该混合物优选地包含按体积计30％至80％的粉末，混合物的其余体积被流体占据。

使用这种混合物的优点是，该混合物允许将其两种成分的功能(即粉末的扑灭火焰的功能和加压气体的排出烟雾功能)结合在一起。

流体或气体可以包括单一的流体、或单一的气体、或流体或气体的混合物。

气体优选地具有等于或小于5000的PRP或PRG。流体可以包括至少一种HFC气体、和/或C₆F₁₂O、和/或CO₂。在可使用的HFC气体中，R227ea和R125是优选的，因为它们的PRP或PRG约为3400-3500。例如，杜邦(DuPont)公司以FE-25和FM-200的名称销售这种类型的气体。

CO₂是有利的，因为它的PRP或PRG为1。

最后，C₆F₁₂O也是有利的，因为它的PRP或PRG为1。3M公司以Novec 1230(FK-5-1-12)的名称销售这种类型的气体。

粉末例如是ABC类型的粉末，即适用于扑灭A、B和C类火灾的粉末。这种类型的粉末通常包括硫酸铵和铵盐，但也包括磷酸盐和微量的碳酸氢钠。铵盐在热量的作用下熔化，并形成使燃料与氧化剂(氧气)隔绝的绝缘层。该粉末可以另外或替代地包含氯化钠和氯化钾。

根据本实用新型的另一特征，壳体22包括至少一种气体和/或烟雾排出端口42，如图3所示。

在所示的示例中，壳体22包括两个端口42。这些端口42位于壳体22的一个壁上，在这种情况下位于后壁32上。端口42间隔开并且被定位成靠近侧壁34。

有利的是，这些端口42中的每个端口配备有挡板44，该挡板可以在第一位置(在该第一位置，关闭端口)与第二位置(在该第二位置，打开端口并且可以排出气体和/或烟雾)之间移动(参见图6a至图6c)。当气体和粉末的混合物被释放时，端口42或每个端口42的挡板44被配置成从挡板的第一位置移动到挡板的第二位置。

图6a至图6c示出了配备有可移动的挡板44的端口42的几种可能的但非限制性的构造--该挡板44在此处显示为处于其关闭位置。由破裂的管道释放的加压气体足以使挡板44从其第一位置移动到其第二位置。

每个端口42的挡板44优选地被配置成当腔24达到大于或等于1.1bar的压力(该压力对应于0.1bar的过压)时从挡板的第一位置移动到挡板的第二位置。

此外，这些端口42中的每个端口包括或形成弯头46，弯头如图3中的虚线示意性地示出。端口42中的弯头46包括连接到腔24的入口46a，以及朝向相反方向、有利地面向车辆10的侧面的出口46b。

图4和图5示出了当电池组20中出现火48或起火时的操作阶段。火使管道38升温，一旦管道达到某一温度，例如高于70℃或甚至120℃，由于管道38内部的压力，管道会熔化并在50处破裂。然后，粉末和灭火流体的混合物被释放。粉末52分散在腔24中并覆盖火48，以能够将火闷熄并扑灭。气体54在腔24中蒸发并通过端口42逸出，带走由火及其扑灭产生的烟雾和/或气体56。然后，挡板44从它们的关闭位置移动到它们的打开位置，以允许加压气体和烟雾通过。有利的是，如图5所示，这些烟雾56被排放到车辆10的侧面，这防止了这些烟雾进入车辆的乘客隔间。

图7展示了本实用新型的替代实施例，该实施例与第一实施例的不同之处在于，设备36的管道38具有更复杂的形状，并且具有几个中间分支/横向分叉部或分支38b。

图8示出了本实用新型的另一替代实施例，该实施例与前一实施例的不同之处在于，设备36包括布置在电池组20的腔24内的几个独立的管道38。

图9示出了本实用新型的另一替代实施例，该实施例与第一实施例的不同之处在于，设备36的管道38具有大致长形的S形状、并且在电池组20的腔24内蜿蜒。

Claims

1.一种机动车辆(10)，其特征在于，所述机动车辆包括至少一个电池组(20)，所述电池组(20)包括：

-壳体(22)，所述壳体限定内腔(24)；

-可充电的电池单体(18)，所述电池单体布置在所述内腔(24)中，以及

-灭火设备(36)，所述灭火设备容纳在所述内腔(24)中并且由可熔化的热塑性材料制成，所述设备(36)包含加压的灭火流体，所述加压的灭火流体旨在当所述内腔(24)中发生火或起火的情况下通过所述材料的熔化而被释放，

其特征在于，所述壳体(22)包括用于排出气体和/或烟雾的至少一个端口(42)，所述至少一个端口(42)配备有挡板(44)，所述挡板(44)在用于关闭所述端口的第一位置与用于打开所述端口(42)并排出所述气体和/或烟雾的第二位置之间是可移动的，所述端口(42)或每个端口的所述挡板(44)被配置成通过当所述灭火流体被释放时产生的压力从所述挡板的第一位置移动到所述挡板的第二位置，并且所述至少一个端口(42)包括面向所述车辆(10)的至少一侧的出口(46b)。

2.根据权利要求1所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述壳体(22)包括至少两个端口(42)，每个端口都配备有可移动的挡板(44)。

3.根据权利要求2所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述壳体(22)通常为平行六面体形状，并且所述壳体包括分别为前壁(30)和后壁(32)的两个壁、以及两个侧壁(34)，所述端口(42)位于所述前壁(30)和所述后壁(32)中的一个壁上。

4.根据权利要求3所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述端口(42)间隔开并且被定位成靠近所述侧壁(34)。

5.根据权利要求3或4所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述设备(36)呈管道的形式，所述管道包括两个侧向分支(38a)和至少一个中间分支或横向分支(38b)，所述两个侧向分支沿所述侧壁(34)延伸到所述腔(24)中，所述至少一个中间分支或横向分支延伸到所述腔(24)中。

6.根据权利要求5所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述至少一个中间分支或横向分支沿着与所述端口(42)相对的所述前壁(30)和所述后壁(32)中的一个壁延伸到所述腔(24)中。

7.根据权利要求2至4中任一项所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述端口(42)各自包括或形成弯头(46)，所述端口(42)的弯头(46)包括出口(46b)和连接到所述腔(24)的入口(46a)，两个所述端口(42)的所述出口(46b)在所述车辆的两个相对侧上面向相反的方向。

8.根据权利要求7所述的机动车辆(10)，其特征在于，每个所述弯头(46)为L形状或直角状。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述机动车辆包括至少一个压力传感器(41a)，所述至少一个压力传感器被配置成测量所述设备(36)中的所述灭火流体的压力。

10.根据权利要求9所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述至少一个压力传感器(41a)连接到远程通信装置(41b)。

11.根据权利要求10所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述远程通信装置(41b)被配置用于与所述车辆的元件进行通信。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述端口(42)或每个端口的挡板(44)被配置成当所述内腔(24)达到大于或等于1.1巴的压力时从所述挡板的第一位置移动到所述挡板的第二位置。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述电池组(20)水平地安装在所述车辆的底盘(12)上、或集成到所述车辆的底盘(12)中。

14.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车辆(10)，其特征在于，所述电池组(20)在轮(14)之间延伸、并且从所述车辆的一侧延伸到另一侧。