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CN111097115B - 一种电池包的喷淋系统及电池包 - Google Patents

一种电池包的喷淋系统及电池包 Download PDF

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CN111097115B
CN111097115B CN201811624585.9A CN201811624585A CN111097115B CN 111097115 B CN111097115 B CN 111097115B CN 201811624585 A CN201811624585 A CN 201811624585A CN 111097115 B CN111097115 B CN 111097115B
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liquid storage
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Contemporary Amperex Technology Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供了一种电池包的喷淋系统和电池包，喷淋系统包括：喷淋管路，用于喷淋液流通，且所述喷淋管路受热时能够形成开口；储液装置，与所述喷淋管路连通，所述储液装置用于储存喷淋液；驱动装置，包括弹性部件和驱动部件，所述弹性部件与所述驱动部件相连；其中，在所述弹性部件的弹性势能作用下，所述驱动部件能够驱动所述储液装置中的喷淋液进入所述喷淋管路。该喷淋系统中，设置储液装置和驱动装置后，不仅喷淋管路中的喷淋液能够起到喷淋的作用，储液装置中储存的喷淋液也能够排出起到喷淋的作用，从而提高喷淋的效果，降低单元电池热失控时热流向相邻单元电池扩散的风险，提高该电池包的安全性。

Description

一种电池包的喷淋系统及电池包
【技术领域】
本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种电池包的喷淋系统及电池包。
【背景技术】
目前电动车安全性事故频繁发生，其中，引起电动车安全事故的其中一大因素是电池的自燃。电池包括箱体和位于箱体内部的单元电池，随着电池能量密度逐步提高，单元电池化学体系逐步向高能量密度发展，单元电池容积也越发变大。但是，高能量密度的单元电池发生热失效时释放高温热流，该高温热流泄露后与空气接触时容易发生燃烧，且热流扩散到相邻单元电池时导致电池包燃烧，给乘客及驾驶员人身安全带来严重危害。
【申请内容】
有鉴于此，本申请实施例提供了一种电池包的喷淋系统及电池包，用以解决现有技术中单元电池发生热失控时热流扩散，导致相邻单元电池燃烧，影响乘客人身安全的问题。
本申请实施例提供了一种电池包的喷淋系统，包括：
喷淋管路，用于喷淋液流通，受热时，所述喷淋管路能够形成开口；
储液装置，与所述喷淋管路连通；
驱动装置，包括弹性部件和驱动部件，所述弹性部件与所述驱动部件相连；
其中，在所述弹性部件的弹力作用下，所述驱动部件能够驱动所述储液装置中的喷淋液进入所述喷淋管路。
优选地，所述储液装置具有两个出液口，两所述出液口分别与所述喷淋管路的两端相连通。
优选地，两所述出液口位于所述储液装置沿轴向L的两端部；
所述驱动装置设置于所述储液装置内腔，且所述驱动部件包括沿轴向L分布的两驱动板，两所述驱动板分别连接于所述弹性部件的两端，两所述驱动板能够分别朝向对应的所述出液口运动。
优选地，所述驱动装置还包括限位部件；
所述限位部件具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态下，所述限位部件作用于所述驱动板，限制两所述驱动板之间的距离，以使所述弹性部件处于压缩状态，在所述第二工作状态下，所述限位部件未作用于所述驱动板，在所述弹性部件的弹力作用下，两所述驱动板之间的距离增大。
优选地，所述弹性部件液压弹簧、恒力弹簧、弹性泡棉中的一种或多种。
优选地，所述限位部件的两端分别与两所述驱动板相连，且所述限位部件设置有若干断点，所述断点能够断开；或者，
所述限位部件包括胶材，所述驱动板的外周壁与所述储液装置的内壁之间通过所述胶材粘连。
优选地，所述驱动板的外周壁与所述储液装置的内壁之间设置有滑动密封结构。
优选地，所述限位部件在所述第一工作状态下，两所述驱动板与对应所述出液口之间的距离相等。
优选地，所述储液装置具有相对设置的第一端部和第二端部，所述第二端部封闭，所述第一端部设置有出液口，所述出液口与所述喷淋管路相连通；
所述驱动装置设置于所述储液装置的内腔，且所述驱动部件包括一个驱动板，所述弹性部件的两端分别与所述驱动板和所述第二端部相连，所述驱动板能够朝向所述出液口运动。
优选地，所述驱动装置还包括限位部件；
所述限位部件具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态下，所述限位部件作用于所述驱动板，限制所述驱动板与所述第二端部之间的距离，以使所述弹性部件处于压缩状态，在所述第二工作状态下，所述限位部件未作用于所述驱动板，在所述弹性部件的弹力作用下，所述驱动板与所述第二端部之间的距离增大。
优选地，所述储液装置和所述喷淋管路中的喷淋液为氟化液。
同时，本申请实施例还提供一种电池包，包括：
壳体，所述壳体具有内腔；
单元电池，设置于所述壳体的内腔，且所述单元电池具有防爆阀；
喷淋系统，所述喷淋系统为以上所述的喷淋系统；
其中，所述喷淋系统的喷淋管路与所述防爆阀对应设置。
本申请中，当单元电池发生热失控，热流从其防爆阀排出时，在热流的作用下，喷淋管路在该防爆阀处能够受热形成开口，从而使得喷淋管路中的喷淋液从该开口排出，起到防止热流热量扩散的作用。同时，喷淋管路中的喷淋液从开口排出后，在驱动装置的作用下，储液装置中的喷淋液能够进入喷淋管路，并从喷淋管路的开口排出，进一步起到防止热流扩散的作用。
因此，该喷淋系统中，设置储液装置和驱动装置后，不仅喷淋管路中的喷淋液能够起到喷淋的作用，储液装置中储存的喷淋液也能够排出起到喷淋的作用，从而提高喷淋的效果，降低单元电池热失控时热流向相邻单元电池扩散的风险，提高该电池包的安全性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请所提供电池包在一种具体实施例中的结构示意图；
图2为图1中Ⅰ部分的局部放大图；
图3为图1中喷淋系统的结构示意图；
图4为图3中储液装置的结构示意图；
图5为图4的透视图；
图6为图4的爆炸图；
图7为图6中的驱动装置在限位部件处于第二工作状态时的结构示意图；
图8为图6中罐体和盖体的结构示意图。
附图标记：
1-喷淋系统；
11-喷淋管路；
12-储液装置；
121-罐体；
122-盖体；
123-出液口；
13-驱动装置；
131-驱动板；
132-弹性部件；
133-限位部件；
133a-断点；
2-单元电池；
21-防爆阀。
【具体实施方式】
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
当电池包中的电芯发生热失控时，容易导致电池包燃烧，影响车辆及乘客的安全性。本申请中，主要通过在电池包中增设喷淋系统来提高该电池包的安全性。
请参考附图1～8，其中，图1为本申请所提供电池包在一种具体实施例中的结构示意图；图2为图1中Ⅰ部分的局部放大图；图3为图1中喷淋系统的结构示意图；图4为图3中储液装置的结构示意图；图5为图4的透视图；图6为图4的爆炸图；图7为图6中的驱动装置在限位部件处于第二工作状态时的结构示意图；图8为图6中罐体和盖体的结构示意图。
本申请实施例提供一种电池包，如图1所示，该电池包包括：壳体(图中未示出)，该壳体具有内腔；一个或多个单元电池2，单元电池2位于壳体的内腔，当包括多个单元电池2时，各单元电池2以预设规律排列，并放置于壳体的内腔。
其中，如图2所示，该电池包中，单元电池2设置有防爆阀21，当该单元电池2发生热失控时，其内部产生高温高压的热流，该防爆阀21用于排出热流，以降低该单元电池2燃爆的风险，而当热流从防爆阀21排出时，该高温热流可能导致相邻单元电池2发生燃烧。为了降低某单元电池2热失控时引起相邻单元电池2燃烧的风险，本申请中，在该电池包中增设喷淋系统1，从而降低热流的扩散，提高电池包的安全性。
具体地，如图1和图3所示，该喷淋系统1包括喷淋管路11，该喷淋管路11与单元电池2的防爆阀21对应设置，即喷淋管路11经过各单元电池2，并位于各单元电池2中防爆阀21的正上方，该喷淋管路用于喷淋液流通，且当喷淋管路11受热时能够形成开口，该开口用于喷淋液排出。同时，如图3所示，该喷淋系统1还包括储液装置12，该储液装置12与喷淋管路11连通，该储液装置12用于储存喷淋液；该喷淋系统1进一步包括驱动装置13，该驱动装置13用于驱动储液装置12中的喷淋液进入喷淋管路11。
本申请中，当单元电池2发生热失控，热流从其防爆阀21排出时，在该热流的作用下，喷淋管路11在该防爆阀21处能够受热形成开口，从而使得喷淋管路11中的喷淋液从该开口排出，起到防止热流热量扩散的作用。同时，喷淋管路11中的喷淋液从开口排出后，在驱动装置13的作用下，储液装置12中的喷淋液能够进入喷淋管路11，并进一步从喷淋管路11的开口排出，进一步起到防止热流扩散的作用。
因此，该喷淋系统1中，设置储液装置12和驱动装置13后，不仅喷淋管路11中的喷淋液能够起到喷淋的作用，储液装置12中储存的喷淋液也能够排出起到喷淋的作用，从而大大提高喷淋的效果，降低单元电池2热失控时热流扩散的风险，提高该电池包的安全性。
其中，喷淋管路11受到热流冲击后，在受冲击的位置存在局部破裂或完全断裂的情况，无论喷淋管路11以何种方式破裂，只要能够形成开口，该开口均可实现喷淋液的排出。另外,当喷淋管路11受到温度达到500℃以上(例如660℃)时，该喷淋管路11能够在受热的位置形成开口。当电池包中单元电池2发生热失控时，从该单元电池2的防爆阀21内喷出热流，该热流的温度在500℃以上，能够使得喷淋管路11形成开口。
进一步地，在第一种具体实施例中，如图3所示，该储液装置12具有两个出液口123，且两出液口123均与喷淋管路11的两端相连通；或者，该喷淋系统1包括两个储液装置12，两储液装置12均具有出液口123，且二者的出液口123分别与喷淋管路11的两端相连通。
本实施例中，当电池包中的某单元电池2发生热失控排出热流时，在热流作用下与该单元电池2防爆阀21对应位置的喷淋管路11形成开口，喷淋管路11的两端均与储液装置12连通时，喷淋管路11与一个或多个储液装置12形成闭合回路，即喷淋液能够从喷淋管路11的两端进入喷淋管路11内，且从喷淋管路11两端进入喷淋管路11的喷淋液能够从该开口排出，进一步增大排出喷淋液的流量，并使得喷淋管路11的任意位置形成开口时喷淋液均能够快速排出，提高响应速度。
具体地，如图3所示的实施例中，当该喷淋系统1包括一个储液装置12，且该储液装置12具有两个出液口123时，两出液口123设置于储液装置12轴向的两端部；同时，如图5和图6所示，该驱动装置13设置于储液装置12内腔，且该驱动装置13包括沿轴向分布的两驱动板131，两驱动板131能够分别朝向对应的出液口123方向运动。
本实施例中，如图5所示，驱动装置13的两驱动板131设置于储液装置12内腔，且储液装置12充有喷淋液时，当两驱动板131分别朝向对应的出液口123运动(图5中，左侧的驱动板131向左运动，右侧的驱动板131向右运动)时，该驱动板131运动过程中，能够推动储液装置12中的喷淋液从对应的出液口123排出进入喷淋管路11，即对于储液装置12和喷淋管路11中的喷淋液来说，驱动板131对该部分喷淋液作用有推力，从而驱动喷淋液从开口排出喷淋管路11，实现喷淋。
进一步地，为了实现上述两驱动板131朝向对应出液口123的运动，如图5和图6所示，该驱动装置13还包括弹性部件132和限位部件133，其中，该弹性部件132的两端分别与两驱动板131相连；同时，该限位部件133具有第一工作状态和第二工作状态，在第一工作状态下，限位部件133能够限制两驱动板131之间的距离，以使弹性部件132处于压缩状态，即限位部件133作用于两驱动板131，使得两驱动板131相互靠近，并压缩弹性部件132；在第二工作状态下，限位部件133能够解除对两驱动板131之间距离的限制，即限位部件133解除对驱动板131的限制，进而解除对弹性部件132的限制，使得弹性部件132能够恢复初始状态(伸长)。
本实施例中，该驱动装置13包括两驱动板131、弹性部件132和限位部件133，且初始状态下(限位部件133处于第一工作状态)，弹性部件132在两驱动板131之间处于压缩状态，使得该驱动装置13储存有弹性势能，且当喷淋管路11未开口(单元电池2未发生热失控)时，在储液装置12内腔中，驱动装置13中弹性部件132的弹力等于喷淋液对驱动板131的液压力及限位部件133对驱动板131的拉力之和，使得该弹性部件132能够维持压缩状态；当喷淋管路11开口，喷淋液排出时，储液装置12中的液压能减小，平衡打破，在弹性部件132回复力的作用下，克服限位部件133的限位作用(限位部件133处于第二工作状态)，弹性部件132的弹性势能能够转化为驱动板131的动能，驱动两驱动板131朝向出液口123的方向运动，并驱动喷淋液排出。
因此，本申请中的喷淋系统1无需设置控制监测装置和控制装置，即喷淋系统1中无需设置传感器，仅通过喷淋系统1各部件之间的关系即可实现喷淋，且响应速度快，结构简单。
具体地，本申请中，限位部件133的作用为限制两驱动板131之间的距离，因此，在第一种具体实施例中，该限位部件133可包括胶材，该胶材设置于驱动板131外周壁与储液装置12内壁之间，从而能够将驱动板131与储液装置12胶粘连接，此时，该限位部件133处于第一工作状态,如图6所示。当喷淋管路11形成开口时，在弹性部件132的作用下，胶材对驱动板131和储液装置12的粘连作用解除，限位部件133处于第二工作状态,如图7所示。
更具体地，上述胶材可为胶水或胶条，且通过设置胶水的量或胶条的面积等参数，能够改变胶材对驱动板131和储液装置12粘接力的大小，从而能够使得喷淋管路11开口后，胶材经过预设时间失效(例如，胶材在喷淋管路11开口后5min后失效)。
在第二种具体实施例中，如图5和图6所示，上述限位部件133还可为连接于两驱动板131之间的条带结构，且该限位部件133设置有若干断点133a，当喷淋管路11未开口时，该限位部件133的断点133a未断开，限位部件133处于第一工作状态；当喷淋管路11形成开口时，在弹性部件132的作用下，驱动板131有朝向相反方向运动的趋势，使得断点133a断开，该限位部件133处于第一工作状态。
另一方面，该弹性部件132可为弹簧或弹性泡棉等结构，只要能够弹性变形即可，进一步地，如图5和图6所示的实施例中，弹性部件132优选为恒力弹簧，该恒力弹簧随着伸缩量的变化弹力几乎不变，因此，该驱动装置13中，弹性部件132伸长过程中，能够提供恒定的弹力，而并非逐渐减小的弹力，从而进一步促进储液装置2中的喷淋液进入喷淋管路11。
同时，如图5所示，该驱动板131在储液装置12内可设置为：当喷淋管路11开口时，驱动板131能够沿储液装置12的内壁轴向运动，同时，当喷淋管路11未开口时，喷淋液无法从驱动板131外周与储液装置12内壁之间流通，或者，从二者之间流通的喷淋液流量很小，对喷淋液的液压力影响较小。也就是说，当喷淋管路11未开口时，两驱动板131之间不存在喷淋液，或者仅存在少量的喷淋液。
具体地，驱动板131与储液装置12之间可设置有动密封结构(例如填料密封等)，使得驱动板131能够相对于储液装置12内壁运动，且该动密封结构能够起到密封作用，减小喷淋液进入两驱动板131之间的风险。
另一方面，如图5所示，喷淋管路11未开口、限位部件133处于第一工作状态时，两驱动板131与对应出液口123之间的距离相等，即此时驱动装置13处于储液装置12沿轴向的中部位置，使得两驱动板131受到的液压力大致相等，从而当喷淋管路11未开口时，有助于实现驱动装置13的平衡，当喷淋管路11开口时，使得从喷淋液能够从两出液口123排出。
以上所述的各实施例中，储液装置12具有相对设置的两出液口123，且两出液口与喷淋管路11连接为闭合回路，该实施例中，仅需设置一个储液装置12和一个驱动装置13，能够实现喷淋液从储液装置12的两个出液口123排出，具有结构简单、节省空间、成本低、不易失效等优点。
具体地，本实施例中，储液装置12具体可为储液罐结构，如图8所示,该储液装置包括罐体121和盖体122，且罐体121与盖体122可通过螺纹连接，也可通过卡接连接或采用其他连接方式。且该储液装置12需满足较高的密封性能，并能够承受较高的压强，具体可采用耐压性能较高的铁、不锈钢等金属材料制成，也可采用PP等塑料材料制成。当储液装置12采用不锈钢材料时，其与喷淋管路11可为一体式结构，或者，二者也可通过焊接连接；当储液装置12采用PP等塑料材质时，储液装置12与喷淋管路11可通过快插接头插接相连。
如图3所示的喷淋系统1中，其安装工序如下：一、先安装喷淋管路11，再将储液装置12与喷淋管路11进行焊接，并保证喷淋管路11与储液装置12的出液口123导通，保证内部流道通畅；二、将喷淋管路11一端用堵盖或胶带密封，另一端加入喷淋液直至达到储液装置12内刻度线高度(刻度线位置可使得驱动装置13位于储液装置12的中心位置)，再将驱动装置13放入储液装置12内，并使得限位部件133处于第一工作状态(弹性部件132处于压缩状态)；三、将带螺纹的储液装置12的盖体122与罐体121拧紧，继续从喷淋管路11加入喷淋液，直至整个系统充满喷淋液；四、再将喷淋管路11的另一端与储液装置12通过焊接方式固定密封，即可完成整体密封。
在第二种具体实施例中，该储液装置12也可仅开设有一个出液口，具体地，该储液装置12具有相对设置、沿轴向分布的第一端部和第二端部，其中，第二端部封闭，第一端部设置有出液口123，该出液口123与喷淋管路11相连通，同时，该实施例中的驱动装置13设置于储液装置12的内腔，且该驱动装置包括一个驱动板131、弹性部件132和限位部件133，其中，弹性部件132的两端分别与驱动板131和第二端部相连，限位部件133具有第一工作状态和第二工作状态，在第一工作状态下，限位部件133能够限制驱动板131与第二端部之间的距离，以使弹性部件132处于压缩状态，在第二工作状态下，限位部件133能够解除对驱动板131的限制，以使驱动板131朝向出液口123的方向运动。
本实施例中的喷淋系统1中，该储液装置12仅设置一个出液口123，喷淋液只能从该出液口123排出，为了提高喷淋效果，该喷淋系统1中，喷淋管路11的两端可分别连接有上述第二实施例所述的储液装置12，即该喷淋系统1包括两个储液装置12和两个驱动装置13。
另一方面，以上各实施例中，该储液装置12和喷淋管路11中的喷淋液为氟化液，该氟化液从喷淋管路11喷出后，能够与单元电池2的热流发生化学反应，从而起到吸收热量、防止热量扩散的作用。
另外，本申请实施例还提供一种喷淋系统1，如图3所示，该喷淋系统包括：喷淋管路11，用于喷淋液流通，且喷淋管路11受热时能够形成开口，以使喷淋液从开口排出；储液装置12，与喷淋管路12连通，储液装置用于储存喷淋液；驱动装置13，用于驱动储液装置13中的喷淋液进入喷淋管路12。
其中，该喷淋系统1可用于电池包，防止电池包中单元电池2热失控时热流扩散，起到灭火的目的，同时，该喷淋系统1还可用于其他需要灭火的场合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种电池包的喷淋系统，包括：
喷淋管路，用于喷淋液流通，热失控时，热流从电池包的防爆阀排出后，所述喷淋管路受热能够形成开口；
储液装置，所述储液装置具有两个出液口，两所述出液口位于所述储液装置沿轴向的两端部，并分别与所述喷淋管路的两端相连通，形成喷淋液的封闭回路；
驱动装置，所述驱动装置设置于所述储液装置内腔，包括弹性部件、驱动部件和限位部件，所述弹性部件与所述驱动部件相连，所述驱动部件包括沿轴向分布的两驱动板，两所述驱动板分别连接于所述弹性部件的两端，两所述驱动板能够分别朝向对应的所述出液口运动；
其中，在所述弹性部件的弹力作用下，所述驱动部件能够驱动所述储液装置中的喷淋液进入所述喷淋管路；
所述限位部件具有第一工作状态和第二工作状态，在所述第一工作状态下，所述限位部件作用于所述驱动板，限制两所述驱动板之间的距离，以使所述弹性部件处于压缩状态，在所述第二工作状态下，所述限位部件未作用于所述驱动板，在所述弹性部件的弹力作用下，两所述驱动板之间的距离增大。
2.根据权利要求1所述的喷淋系统，其特征在于，所述弹性部件液压弹簧、恒力弹簧、弹性泡棉中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的喷淋系统，其特征在于，所述限位部件的两端分别与两所述驱动板相连，且所述限位部件设置有若干断点，所述断点能够断开；或者，
所述限位部件包括胶材，所述驱动板的外周壁与所述储液装置的内壁之间通过所述胶材粘连。
4.根据权利要求1所述的喷淋系统，其特征在于，所述驱动板的外周壁与所述储液装置的内壁之间设置有滑动密封结构。
5.根据权利要求1所述的喷淋系统，其特征在于，所述限位部件在所述第一工作状态下，两所述驱动板与对应所述出液口之间的距离相等。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的喷淋系统，其特征在于，所述储液装置和所述喷淋管路中的喷淋液为氟化液。
7.一种电池包，包括：
壳体，所述壳体具有内腔；
单元电池，设置于所述壳体的内腔，且所述单元电池具有防爆阀；
喷淋系统，所述喷淋系统为权利要求1～6中任一项所述的喷淋系统；
其中，所述喷淋系统的喷淋管路与所述防爆阀对应设置。
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