一种锂离子电池箱抑爆装置及方法制造方法及图纸

技术编号:24013816 阅读:73 留言:0更新日期:2020-05-02 02:39
本发明专利技术公开了一种锂离子电池箱抑爆装置,包括主控制模块、状态检测模块、冷却模块、气体置换模块;状态检测模块包括第一温度传感器、多功能气体探测组件,多功能气体探测组件包括CO传感器、H

A device and method for suppressing explosion of Li-ion battery box

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池箱抑爆装置及方法
本专利技术涉及电池消防领域,尤其涉及一种锂离子电池箱抑爆装置及锂离子电池箱抑爆方法。
技术介绍
电动汽车电池使用不当易造成自燃甚至起火爆炸,所以电动汽车的电池寿命及安全性是消费者最为关心的重点。电动汽车电池现在主要有磷酸铁锂和三元锂电池。在汽车电动化的初期选择磷酸铁锂路线,主要是基于磷酸铁锂电池的高安全性。随着市场对长续航里程、高能量密度的追逐,三元电池逐渐成为热捧对象,但组成三元电池的三元材料在高温分解后会产生氧气,起火后很难控制。为了确保电动汽车的安全,中国工信部发布了《关于开展新能源汽车安全隐患排查工作的通知》中提出“电池包或系统在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5分钟,应提供一个热事件报警信号,提醒乘员疏散。现有技术方案应对锂电池火灾主要是由热气溶胶或者六氟丙烷等灭火器组成。热气溶胶灭火气体发生剂是一种由氧化剂、还原剂、燃烧速度控制剂和粘合剂组成的固体化学混合物。在热作用下,灭火气体中的气化金属离子、阳离子可以与燃烧中的活性基团发生亲和反应,反复大量消耗活性基团,减少燃烧自由基,高效吸收并中和火焰中的燃烧自由基,从而达到化学抑制灭火作用。灭火气体中包裹着固体颗粒形成的气溶胶,可以长时间悬浮、散布到各个角落,以一种全淹没的方式灭火。锂电池尤其是三元锂电发生热失控时,化学反应非常剧烈,释放氧气,现有技术为了防止电池箱爆炸,选择用不活跃的气体持续性地对电池箱内气体进行置换,将三元电池热失控情况下析出的氧气的浓度降到爆炸阈值以下,防止电池箱爆炸,但是由于三元电池单个电芯发生热失控后,其自身温升非常快,若不加以处理,其产生的热量会引发旁边其他电芯也发生热失控,导致越来越多的电芯发生热失控,释放氧气,形成连锁反应,所以仅仅采用降低氧气浓度的方式,只能抑制爆炸的产生,但是却不能阻止三元电池热失控的连锁反应,不能从根源上对热失控加以控制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种锂离子电池箱抑爆装置。为解决上述技术问题,本专利技术所采用的技术方案是:一种锂离子电池箱抑爆装置,包括主控制模块及与主控制模块电连接的状态检测模块、冷却模块、气体置换模块;所述状态检测模块包括第一温度传感器、多功能气体探测组件,所述第一温度传感器设于所述电池箱内;所述气体探测组件设于电池箱的内部,用于实时监测电池箱内可燃气体含量及助燃气体含量;所述冷却模块用于给电池箱内降温;所述气体置换模块用于将电池箱内的可燃气体和/或助燃气体排出电池箱;所述主控制模块用于接收状态检测模块提供的检测信息,通过与提前设定的阈值进行比较,决定是否要开启冷却模块和/或气体置换模块。与现有技术相比,本专利技术具有如下技术效果:同时对起火三要素中的三大因素进行干涉,即降低温度又置换掉助燃物和易燃物,对电池箱的热失控的管理更有效,更安全。在上述技术方案的基础上,本专利技术还可以做如下改进。进一步地,所述气体置换模块包括经管路连接在一起的气体发生器和抽气装置,所述抽气装置的抽气口经气体管路连接至电池箱内,所述气体发生器的出气口经气体管路连接至电池箱内,所述抽气口和所述出气口的气体管路上分别设有电控阀门,所述电控阀门在平时处于关闭状态,使得电池箱处于密闭状态。采用上述进一步方案的有益效果是,相对于单独将电池箱内电池热分解产生的气体抽离电池箱的方案而言,增加了气体发生器,通过气体发生器产生的不活跃的气体对电池箱内的气体进行强制置换,能更好的抑制箱内可燃气体和助燃气体浓度。进一步地,所述第一温度传感器设于所述电池箱内电池组的散热面上,用于测量电池组的温度;采用上述进一步方案的有益效果是,锂电池单体产生热失控,首先会将温度传递给电池组的散热面上,将第一温度传感器设置在电池组的散热面上,可以迅捷的获知电池箱内电池组的温度变化情况。进一步地,还包括第二温度传感器,所述第二温度传感器设于所述电池箱内,用于测量电池箱内的整体温度,如设于箱内侧壁上。采用上述进一步方案的有益效果是作为第一温度传感器的冗余设置,在第一温度传感器失效时,第二温度传感器可以及时报警,同时,电池箱还可能会因为其他部件的温升导致自身温度的升高,在这种情况下,同样需要对电池箱进行温度控制,而这种情况下,第二温度传感器会比第一温度传感器更快获得温度变化信息,故第二温度传感器的设置可以使对电池箱温度的监控更到位。进一步地,所述多功能气体探测组件包括CO传感器、H2传感器、VOC(volatileorganiccompounds挥发性有机化合物的英文缩写)传感器、O2传感器。采用上述进一步方案的有益效果是,CO、H2、VOC是锂电池分解产生的主要的可燃气体,O2是主要的助燃气体,利用有限的传感器检测上述主要的可燃气体和助燃气体浓度,就足以掌控对电池箱内气体组分状态,而无需检测箱内所有的可燃气体和所有的助燃气体。进一步地,还包括压力传感器和防爆阀,所述压力传感器设于电池箱内,所述防爆阀安装在所述电池箱的壳体。采用上述进一步方案的有益效果是能够实时监测电池箱内的压力情况,若箱内各种原因导致的气体压力过大时,能够通过防爆阀及时泄压,避免电池箱本身爆裂,造成事故扩大。优选地,所述冷却模块为风冷装置,所述风冷装置为制冷风扇或者车载制冷空调。采用上述进一步方案的有益效果是结构简单,实现容易,能够持续的低成本的运行,对电池箱的温度进行管理。优选地,所述冷却模块为液冷装置,所述液冷装置包括经制冷剂管道依次连接在一起的制冷剂压缩机、冷片及冷凝器,所述冷片紧密贴合在电池组的散热面上。采用上述进一步方案的有益效果是冷却效果更佳。优选地,所述电控阀门为电磁阀。采用上述进一步方案的有益效果是体积小巧,响应速度快,有利于更好的控制热失控情况。优选地,所述气体发生器为氮气发生器,所述氮气发生器包括空气压缩机、干燥机、氮气分离膜组件,所述空气压缩机包括压缩空气出口,所述干燥机包括干燥机入口和干燥机出口,所述氮气分离膜组件包括空气入口、废气出口和氮气出口;所述空气压缩机的压缩空气出口连接干燥机入口,所述干燥机出口连接氮气分离膜组件的空气入口,所述氮气分离膜组件的氮气出口连接至电池箱内,所述氮气分离膜组件的废气出口放空。所述氮气分离膜组件包括筒装壳体及设于所述壳体内的氮气分离膜纤维管,所述筒装壳体的一端设有空气入口,另一端设有氮气出口,所述筒装壳体上设有废气出口;所述氮气分离膜纤维管的入口连接空气入口,所述氮气分离膜纤维管的出口连接氮气出口。采用上述进一步方案的有益效果是资源源源不断,随用随取,氮气发生器本身不会产生额外的耗材,运维成本低。本专利技术还公开了一种锂离子电池箱抑爆方法,包括以下步骤:S1、实时检测电池箱内的可燃气体浓度、助燃气体浓度、压力及温度;S2、采集接收步骤S1测得的可燃气体浓度、助燃气体浓度、压力及温度的实时测量值;S3、判断电池本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,包括主控制模块及与主控制模块电连接的状态检测模块、冷却模块、气体置换模块;/n所述状态检测模块包括第一温度传感器、多功能气体探测组件,所述第一温度传感器、所述气体探测组件设于电池箱的内部;所述多功能气体探测组件用于测量电池箱内的可燃气体浓度和/或助燃气体浓度;/n所述气体置换模块用于将电池箱内的可燃气体和/或助燃气体排出电池箱;/n所述冷却模块用于给电池箱内降温;/n所述主控制模块用于接收状态检测模块提供的检测信息,通过与提前设定的阈值进行比较,决定是否要开启冷却模块和/或气体置换模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,包括主控制模块及与主控制模块电连接的状态检测模块、冷却模块、气体置换模块;
所述状态检测模块包括第一温度传感器、多功能气体探测组件,所述第一温度传感器、所述气体探测组件设于电池箱的内部;所述多功能气体探测组件用于测量电池箱内的可燃气体浓度和/或助燃气体浓度;
所述气体置换模块用于将电池箱内的可燃气体和/或助燃气体排出电池箱;
所述冷却模块用于给电池箱内降温;
所述主控制模块用于接收状态检测模块提供的检测信息,通过与提前设定的阈值进行比较,决定是否要开启冷却模块和/或气体置换模块。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,所述气体置换模块包括经管路连接在一起的气体发生器和抽气装置,所述抽气装置的抽气口经气体管路连接至电池箱内,所述气体发生器的出气口经气体管路连接至电池箱内,所述抽气口和所述出气口的气体管路上设有电控阀门。


3.根据权利要求1所述的锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,所述第一温度传感器设置于电池箱内电池组的散热面上。


4.根据权利要求1所述的锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,还包括第二温度传感器,所述第二温度传感器设于所述电池箱内,用于测量电池箱内的整体温度。


5.根据权利要求1所述的锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,所述多功能气体探测组件包括CO传感器、H2传感器、VOC传感器和/或O2传感器。


6.根据权利要求1至5任一项所述的锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,还包括压力传感器和防爆阀,所述压力传感器设在电池箱内,所述防爆阀安装在所述电池箱的壳体上。


7.根据权利要求1至5任一项所述的锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,所述冷却模块为风冷装置,所述风冷装置为制冷风扇或者车载制冷空调。


8.根据权利要求1至5任一项所述的锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,所述冷却模块为液冷装置,所述液冷装置包括经制冷剂管道依次连接在一起的制冷剂压缩机、冷片及冷凝器,所述冷片紧密贴合在电池组的散热面上。


9.根据权利要求2所述的锂离子电池箱抑爆装置,其特征在于,所述气体发生器为氮气发生器,所述氮气发生器包括空气压缩机、干燥机、氮气分离膜组件,所述空气压缩机包括压缩空气出口,所述干燥机包括干燥机入口和干燥机出口,所述氮气分离膜组件包括空气入口、废气出口和氮气出口;所述空气压缩机...

【专利技术属性】
技术研发人员:张立磊常洪波李明明赵怡锋
申请(专利权)人:烟台创为新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:山东;37

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