一种具备自动灭火功能的电池箱制造技术

技术编号:17411239 阅读:32 留言:0更新日期:2018-03-07 07:43
本发明专利技术涉及一种具备自动灭火功能的电池箱。所述电池箱将灭火单元集成在电池箱内,并包括电池管理检测单元、电池模组、均衡管理单元和温控单元;所述电池管理检测单元包括采集电路、均衡电路、温控电路及灭火执行电路;所述采集电路被配置为采集所述电池模组的状态参数;所述均衡电路被配置为控制所述均衡管理单元采用主动均衡方式,用高电压电池为低电压电池充电,提高单体电池一致性;所述温控电路被配置为控制所述温控单元进行升温和降温操作;所述灭火执行电路被配置为控制灭火单元在电池起火时喷射灭火介质。

A battery box with automatic fire extinguishing function

The present invention relates to a battery box with automatic fire extinguishing function. The battery box will fire extinguishing unit integrated in the battery box, and includes a battery management unit, battery detection module, balanced management unit and a temperature control unit; the battery management unit includes a data acquisition circuit, detection circuit, temperature control circuit and a balanced fire execution circuit; the acquisition circuit is configured to acquire the state parameters of the battery module; the equalization circuit is configured to control the equalization management unit adopts active equalization method, charging for low voltage battery with high voltage battery, improve the battery consistency; the temperature control circuit is configured to control the temperature control unit for heating and cooling operation; the fire extinguishing control circuit is configured to perform the fire extinguishing unit in a battery fire extinguishing medium injection.

【技术实现步骤摘要】
一种具备自动灭火功能的电池箱
本专利技术涉及一种具有自动灭火功能的电池箱。
技术介绍
新能源汽车一般使用锂离子电池进行成组后形成动力电池,锂离子电池具有高比能量、高比功率、长循环寿命、以及高单体电压等优点,使其在电动汽车领域具有较大优势,但其对电压、温度和电流要求较为严格,使用不当可能会出现泄漏、放气、冒烟等现象,引起热失控,严重时可能发生燃烧、爆炸,威胁车辆及乘客安全。锂离子电池正极易析氧、负极SEI膜易分解、电解质闪点较低,自身具备燃烧物及氧化剂,且成组后的电池布局紧密、散热较差、温控比较困难。在电池的滥用条件下,比如电池过充电、过放电、外部和内部短路、挤压、碰撞和高温等可能会导致电池内部化学物质发生反应,使电池内部生成大量的热造成电池发生热失控,最终导致电池的着火或爆炸。CN204158920U公开了一种分体式电池箱自动灭火装置,灭火剂、检测装置与电池模组之间分开,采用感温火灾传感器进行火灾检测,灭火介质为气溶胶灭火剂,该方案无法早期发现热失控问题,对电池本身状态无法进行检测;其气溶胶属固体灭火剂,喷射后会污染轻微电池,难以清理。CN202366355U公开了一种电动汽车电池恒温箱自动灭火装置,具备温度信号、烟雾检测功能,灭火剂采用泡沫灭火剂及水的混合液,该方案仅对电池热特性进行检测,检测相对滞后;灭火介质中的水会导致电池模组的正负极连接线之间短路,产生更大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是:为了克服现有技术的缺点,提出一种具备自动灭火功能的电池箱,可对起火的电池单元进行独立检测,独立实施灭火动作。根据本专利技术,提供一种具备自动灭火功能的电池箱,包括:电池管理主控单元和一个或更多个动力电池箱;动力电池箱包括电池管理检测单元、电池模组、灭火单元、均衡管理单元和温控单元;所述电池管理检测单元包括采集电路、均衡电路、温控电路及灭火执行电路;所述采集电路被配置为采集所述电池模组的状态参数;所述均衡电路被配置为控制所述均衡管理单元采用主动均衡方式,用高电压电池为低电压电池充电,提高单体电池一致性;所述温控电路被配置为控制所述温控单元进行升温和降温操作;所述灭火执行电路被配置为控制灭火单元在电池起火时喷射灭火介质;其中,所述电池管理检测单元被配置为通过采集电路采集的所述电池模组的状态参数,确定电池的起火状态,并根据所述电池的起火状态来通知所述电池管理主控单元执行隔离动力电池箱、断电检查、喷射灭火介质的操作中的一个或更多个。根据本专利技术的一个实施例,所述灭火单元包括灭火介质壳体、执行单元和灭火介质,灭火介质包含在灭火介质壳体内,执行单元连接至灭火介质壳体;其中,所述执行单元为阀门或电爆管,灭火介质包括气体灭火介质及固体灭火介质,所述灭火单元被配置为当电池管理主控单元执行喷射灭火介质操作时通过执行单元喷射对应的灭火介质。根据本专利技术的一个实施例,所述具备自动灭火功能的电池箱还包括多个传感器,所述多个传感器包括电压传感器、温度传感器、可燃气体传感器和烟雾颗粒传感器,其中,所述多个传感器连接至所述采集电路,以将电压、温度、可燃气体浓度和烟雾颗粒浓度作为状态参数,用于确定起火状态。根据本专利技术的一个实施例,所述多个传感器的检测时间不超过2s。根据本专利技术的一个实施例,当动力电池箱发生电压超过电压限值和温度超过温度限值中的至少一个时,所述电池管理检测单元通知所述电池管理主控单元执行隔离动力电池箱操作和断电检查操作。根据本专利技术的一个实施例,当动力电池箱发生电压变化速率超过电压变化速率阈值、温度变化速率超过温度变化速率阈值和可燃气体浓度超过第一限值中的至少一个时,所述电池管理检测单元通知所述电池管理主控单元执行隔离动力电池箱操作和喷射气体灭火介质操作;当动力电池箱发生燃气体浓度超过第二限值和烟雾浓度超过第三限值种的至少一个时,所述电池管理检测单元通知所述电池管理主控单元执行喷射固体灭火介质操作。根据本专利技术的一个实施例,所述温控单元包括风机和加热丝,当动力电池箱内温度过低时,开启加热丝供电,为电池供热,提高电池放电性能;当动力电池箱内温度较高时,开启风扇,降低电池温度。根据本专利技术的一个实施例,所述动力电池箱还包括防水透气阀,被配置为当动力电池箱出现起火状况时平衡内外部气压,降低起火爆炸程度。本专利技术的有益效果:(1)电池箱与灭火单元一体化设计,灭火单元采用独立式布局,具备独立检测、独立实施灭火动作功能;(2)灭火时机定位于灭火初期,防止热失控在电池之间传播而使整包电池燃烧,避免后期高成本的人工干预;(3)通过气固结合,能够在有效降温及隔绝空气的条件下不对其它完好电池产生污染,保证电池包在检修后其它未起火电池能够正常使用,也能有效避免电池因内部燃烧而复燃,提升新能源汽车的安全性,降低电池燃烧风险,具有十分重要的工程应用前景。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的具备自动灭火功能的电池箱的示意框图。图2是根据本专利技术的实施例的动力电池箱的示意图。图3为根据本专利技术的实施例的灭火控制流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述:当电池工作在滥用状态条件下,很容易发生热失控而产生火灾,由于电池本身能量巨大,燃烧后无法扑灭,因此十分危险,通过在电池包内部加装传感器与灭火介质,能够在电池发生热失控初期给予干预,防止电池发生热失控。通过集成于BMS(batterymanagementsystem)系统中的电池单体电特性参数(电压、电流)与热特性(温度、可燃气体、固体颗粒物)参数检测传感器,实时检测电池包内电池状态,对比电池热失控模型,提前干预,将电池控制在潜伏期,避免发生热失控。气体灭火剂与固体灭火剂的混合使用,在燃烧初期,选用气体灭火剂进行降温与阻燃,防止固体灭火剂污染电池,在燃烧中后期,喷射固体灭火剂,强化灭火功能,为人员提供安全逃离时间。锂离子电池正极分解可析出氧气,单纯隔绝空气无法有效阻燃,通过分层喷射灭火剂,能够有效阻止电池复燃,增强安全性能。在本专利技术的示例性实施例中,通过对电池箱内部电池单体的热、电特性进行采集、分析及处理,对照锂离子电池失控模型,实现对电池箱安全状态的实时检测,并在热失控潜伏期和发展期进行提前干预,降温并阻燃,保证电池箱的安全,并为人员顺利逃生争取时间。图1是根据本专利技术的实施例的具备自动灭火功能的电池箱的示意框图。如图1所示,具备自动灭火功能的电池箱包括电池管理主控单元以及n个动力电池箱,电池管理主控单元和n个动力电池箱之间通过CAN总线1(CANBUS1)连接。此外,电池管理主控单元和整车控制器之间通过CAN总线2(CANBUS2)连接,以与整车控制器进行通信。电池管理主控单元和充电机之间通过CAN总线3(CANBUS3)连接,以通过CAN总线3控制充电机对电池箱进行充电。进一步地,n个动力电池箱与强电控制单元和车辆电动机连接,以通过强电控制单元的控制,将动力电池箱的电力提供至车辆电动机。此外,强电控制单元还与电池管理主控单元建立通信,以根据电池管理主控单元的命令来控制提供给车辆电动机的电力。在实施例中,每个动力电池箱包括电池管理检测单元(电池管理检测单元1-电池管理检测单元n)、电池模组(电池模组1-电池模组n)007、灭火单元(即灭火单元1-灭火单元n)006、均衡管理单元(本文档来自技高网...
一种具备自动灭火功能的电池箱

【技术保护点】
一种具备自动灭火功能的电池箱,其特征在于,包括:电池管理主控单元和一个或更多个动力电池箱;动力电池箱包括电池管理检测单元、电池模组(007)、灭火单元(006)、均衡管理单元和温控单元;所述电池管理检测单元包括采集电路、均衡电路、温控电路及灭火执行电路;所述采集电路被配置为采集所述电池模组(007)的状态参数;所述均衡电路被配置为控制所述均衡管理单元采用主动均衡方式,用高电压电池为低电压电池充电,提高单体电池一致性;所述温控电路被配置为控制所述温控单元进行升温和降温操作;所述灭火执行电路被配置为控制灭火单元(006)在电池起火时喷射灭火介质;其中,所述电池管理检测单元被配置为通过采集电路采集的所述电池模组(007)的状态参数,确定电池的起火状态,并根据所述电池的起火状态来通知所述电池管理主控单元执行隔离动力电池箱、断电检查、喷射灭火介质的操作中的一个或更多个。

【技术特征摘要】
1.一种具备自动灭火功能的电池箱,其特征在于,包括:电池管理主控单元和一个或更多个动力电池箱;动力电池箱包括电池管理检测单元、电池模组(007)、灭火单元(006)、均衡管理单元和温控单元;所述电池管理检测单元包括采集电路、均衡电路、温控电路及灭火执行电路;所述采集电路被配置为采集所述电池模组(007)的状态参数;所述均衡电路被配置为控制所述均衡管理单元采用主动均衡方式,用高电压电池为低电压电池充电,提高单体电池一致性;所述温控电路被配置为控制所述温控单元进行升温和降温操作;所述灭火执行电路被配置为控制灭火单元(006)在电池起火时喷射灭火介质;其中,所述电池管理检测单元被配置为通过采集电路采集的所述电池模组(007)的状态参数,确定电池的起火状态,并根据所述电池的起火状态来通知所述电池管理主控单元执行隔离动力电池箱、断电检查、喷射灭火介质的操作中的一个或更多个。2.根据权利要求1所述的具备自动灭火功能的电池箱,其特征在于,所述灭火单元包括灭火介质壳体、执行单元和灭火介质,灭火介质包含在灭火介质壳体内,执行单元连接至灭火介质壳体;其中,所述执行单元为阀门或电爆管,灭火介质包括气体灭火介质及固体灭火介质,所述灭火单元被配置为当电池管理主控单元执行喷射灭火介质操作时通过执行单元喷射对应的灭火介质。3.根据权利要求2所述的具备自动灭火功能的电池箱,其特征在于,所述具备自动灭火功能的电池箱还包括多个传感器,所述多个传感器包括电压传感器(002)、温度传感器(003)、...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨斌王开春李建明郑再平亢金涛王春明
申请(专利权)人:北京精密机电控制设备研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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