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一种具有应急处理及后处理装置的电池系统

阅读：345发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种具有应急处理及后处理装置的电池系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，包括电池包壳体和电池，电池包壳体由上盖板、底座、前后两块防护侧板Ⅰ以及左右两块防护侧板Ⅱ相互连接构成，上盖板上安装有多个安全泄压阀，底座上平行设置多个迂回形微通道，迂回形微通道的内外两侧上均匀开设有多个蒸发孔，蒸发孔上贴有脆性热融型材料，迂回形微通道的迂回部中固定有所述电池，电池通过电池固定装置与底座上的支撑架固定。本发明将微通道和功能性流体结合在一起，能够在保证电池包日常有效散热的基础上保证电池包的安全，在电池包受到撞击等损伤时及时处理内部高温、有毒气体、电池燃烧等事故，保证驾驶员和周边人员的安全。，下面是一种具有应急处理及后处理装置的电池系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，其特征在于，包括电池包壳体和电池(13)，所述电池包壳体为空心立方体结构，由上盖板(1)、底座(5)、前后两块防护侧板Ⅰ(3)以及左右两块防护侧板Ⅱ(4)相互连接构成，所述上盖板(1)为多层结构，包括由上至下依次层叠布置的防护板Ⅰ(101)、防护板夹层Ⅰ(102)和导热板Ⅰ(103)，所述上盖板(1)上安装有多个安全泄压阀(2)，所述防护侧板Ⅰ(3)、所述防护侧板Ⅱ(4)也均为多层结构，包括从外至内依次层叠布置的防护板Ⅱ(301)、防护板夹层Ⅱ(302)和导热板Ⅱ(303)，所述防护板夹层Ⅰ(102)和防护板夹层Ⅱ(302)均为蜂巢式结构，所述防护板夹层Ⅰ(102)和防护板夹层Ⅱ(302)的内部设置有粉末阻燃剂和/或有毒气体吸附剂，所述底座(5)包括底板(501)和多个支撑架(502)，所述支撑架(502)垂直设置于底板(501)上且间隔均匀平行排列分布，每个所述支撑架(502)的顶部分别开设有螺杆孔Ⅰ(503)，
所述支撑架(502)左右纵向设有六排，从左往右或从右往左每三排为一组，每组平行设置两个迂回形微通道(7)，所述迂回形微通道(7)内部通入循环冷却液，所述迂回形微通道(7)的内外两侧面上均匀开设有多个蒸发孔(8)，所述蒸发孔(8)上贴有脆性热融型材料，所述迂回形微通道(7)的迂回部中固定有所述电池(13)，所述电池(13)通过电池固定装置与所述支撑架(502)固定。
2.根据权利要求1所述的一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，其特征在于，所述热融型材料满足以下公式：
ΔfusHθm孔＝Qgen
ΔfusHθm孔＝I冷却液-ΔH
其中△fusHθm是热融型材料的熔化热，Qgen是电池产热，I冷却液是冷却液吸收得到的热量，△H是相变潜热。
3.根据权利要求1所述的一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，其特征在于，所述电池固定装置包括位于所述电池(13)两侧的导热板Ⅲ(9)、矩形固定条(10)和螺杆(12)，所述固定条(10)设置在其中一块所述导热板Ⅲ(9)内侧，所述电池(13)嵌入所述固定条(10)内，所述导热板Ⅲ(9)的四角分别开设有螺杆孔Ⅱ(11)，所述螺杆(12)依次穿过螺杆孔Ⅰ(503)、螺杆孔Ⅱ(11)并通过两侧布置的螺母(14)固定。
4.根据权利要求1所述的一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，其特征在于，所述导热板Ⅰ(103)、所述导热板Ⅱ(303)靠近所述电池(13)一侧的板体上分别开设有纵向沟槽(6)。
5.根据权利要求1所述的一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，其特征在于，所述安全泄压阀(2)包括一体连接的阀体(201)和泄压腔，所述阀体(201)内设置有阀杆(202)和泄压弹簧(203)，阀体(201)上覆盖有阀盖(204)，所述泄压弹簧(203)一端与阀杆(202)接触、一端与阀盖(204)接触，所述泄压腔内下部设有泄压气道(205)，上部设有集液装置(206)。
6.根据权利要求1所述的一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，其特征在于，所述安全泄压阀(2)设置有五个，分别位于所述上盖板(1)的中心和四角。
7.根据权利要求1所述的一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，其特征在于，两块所述防护侧板Ⅰ(3)、两块所述防护侧板Ⅱ(4)与所述上盖板(1)之间分别通过凹凸卡合连接。

说明书全文

一种具有应急处理及后处理装置的电池系统

技术领域

[0001] 本发明涉及电池安全技术领域，具体涉及一种具有应急处理及后处理装置的电池系统。

背景技术

[0002] 近年来，新能源汽车在受到撞击、进水、过充等问题后发生燃烧的事件层出不穷，但是现有技术和装置在动力电池燃烧后始终不能有效的阻止汽车电池包燃烧和有毒有害气体的排放，如何在电池包受损后采用紧急手段对其进行处理，保证人员和财产的安全成为目前电池包设计亟待解决的问题。

[0003] 动力电池由于其材质的特殊性和应用场景的特殊性，在电池包设计时需要进行密封处理，目前常见的电池包均为风冷或者液冷设计，在受到碰撞后热管理部件失效，不能有效的保证电池包的安全性。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，在保证电池包日常使用安全的前提下对电池包受损后进行应急处理。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，包括电池包壳体和电池，所述电池包壳体为空心立方体结构，由上盖板、底座、前后两块防护侧板Ⅰ以及左右两块防护侧板Ⅱ相互连接构成，所述上盖板为多层结构，包括由上至下依次层叠布置的防护板Ⅰ、防护板夹层Ⅰ和导热板Ⅰ，所述上盖板上安装有多个安全泄压阀，所述防护侧板Ⅰ、所述防护侧板Ⅱ也均为多层结构，包括从外至内依次层叠布置的防护板Ⅱ、防护板夹层Ⅱ和导热板Ⅱ，所述防护板夹层Ⅰ和防护板夹层Ⅱ均为蜂巢式结构，所述防护板夹层Ⅰ和防护板夹层Ⅱ的内部设置有粉末阻燃剂和/或有毒气体吸附剂，所述底座包括底板和多个支撑架，所述支撑架垂直设置于底板上且间隔均匀平行排列分布，每个所述支撑架的顶部分别开设有螺杆孔Ⅰ，

[0006] 所述支撑架左右纵向设有六排，从左往右或从右往左每三排为一组，每组平行设置两个迂回形微通道，所述迂回形微通道内部通入循环冷却液，所述迂回形微通道的内外两侧面上均匀开设有多个蒸发孔，所述蒸发孔上贴有脆性热融型材料，所述迂回形微通道的迂回部中固定有所述电池，所述电池通过电池固定装置与所述支撑架固定。

[0007] 作为本发明的进一步改进，所述脆性热融型材料在一定的高温下能够迅速融化同时在受到撞击后会碎裂，能够及时导出微通道内部冷却液受热后的气体，该材料满足以下公式，其中△fusHθm是热融型材料的熔化热，Qgen是电池产热，I冷却液是冷却液吸收得到的热量，△H是相变潜热。

[0008] ΔfusHθm孔＝Qgen

[0009] ΔfusHθm孔＝I冷却液-ΔH

[0010] 作为本发明的进一步改进，所述电池固定装置包括位于所述电池两侧的导热板Ⅲ、矩形固定条和螺杆，所述固定条设置在其中一块所述导热板Ⅲ内侧，所述电池嵌入所述固定条内，所述导热板Ⅲ的四角分别开设有螺杆孔Ⅱ，所述螺杆依次穿过螺杆孔Ⅰ、螺杆孔Ⅱ并通过两侧布置的螺母固定。

[0011] 作为本发明的进一步改进，所述导热板Ⅰ、所述导热板Ⅱ靠近所述电池一侧的板体上分别开设有纵向沟槽。通过沟槽增大导热板与防护板夹层内部阻燃剂和内部蜂巢式结构体的受热面积，能够有效提高电池包的散热能力，同时提高内部结构对电池包温度感知的灵敏性。

[0012] 作为本发明的进一步改进，所述安全泄压阀包括一体连接的阀体和泄压腔，所述阀体内设置有阀杆和泄压弹簧，阀体上覆盖有阀盖，所述泄压弹簧一端与阀杆接触、一端与阀盖接触，所述泄压腔内下部设有泄压气道，上部设有集液装置。

[0013] 作为本发明的进一步改进，所述安全泄压阀设置有五个，分别位于所述上盖板的中心和四角。

[0014] 作为本发明的进一步改进，两块所述防护侧板Ⅰ、两块所述防护侧板Ⅱ与所述上盖板之间分别通过凹凸卡合连接。

[0015] 与现有技术相比，本发明通过合理的利用方式将微通道和功能性流体结合在一起，能够在保证电池包日常有效散热的基础上保证电池包的安全，在电池包受到撞击等损伤时及时处理内部高温、有毒气体、电池燃烧等事故，保证驾驶员和周边人员的安全。附图说明

[0016] 图1是本发明中装置总体示意图；

[0017] 图2是本发明中上盖板的结构示意图；

[0018] 图3是本发明中安全泄压阀的结构示意图；

[0019] 图4是本发明中防护侧板Ⅱ的结构示意图；

[0020] 图5是本发明中底座的结构示意图；

[0021] 图6是本发明中迂回形微通道的结构示意图；

[0022] 图7是本发明中电池固定装置结构示意图；

[0023] 图8是本发明中采用的一种工作模式流程图；

[0024] 图中：1上盖板、101防护板Ⅰ、102防护板夹层Ⅰ、103导热板Ⅰ、2安全泄压阀、201阀体、202阀杆、203泄压弹簧、204阀盖、205泄压气道、206集液装置、3防护侧板Ⅰ、4防护侧板Ⅱ、301防护板Ⅱ、302防护板夹层Ⅱ、303导热板Ⅱ、5底座、501底板、502支撑架、503螺杆孔Ⅰ、6沟槽、7迂回形微通道、8蒸发孔、9导热板Ⅲ、10固定条、11螺杆孔Ⅱ、12螺杆、13电池、14、螺母。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例中所述的“前”“后”“左”“右”方向均以图1为基准，即以图1的左侧为左，图1的前侧为前。

[0026] 如图1所示，本发明提供一种具有应急处理及后处理装置的电池系统，包括电池包壳体和电池，所述电池包壳体为空心立方体结构，由上盖板1、底座5、前后两块防护侧板Ⅰ3以及左右两块防护侧板Ⅱ4相互连接构成，作为优选，本实施例中，两块所述防护侧板Ⅰ3、两块所述防护侧板Ⅱ4与所述上盖板1之间分别通过凹凸卡合连接，拆装方便。

[0027] 如图2所示，所述上盖板1为多层结构，包括由上至下依次层叠布置的防护板Ⅰ101、防护板夹层Ⅰ102和导热板Ⅰ103，所述上盖板1上安装有多个安全泄压阀2，本实施例中所述安全泄压阀2设置有五个，分别螺纹连接于所述上盖板1的中心和四角。在电池包受损以及热失控时产生大量的热量迅速被迂回形微通道7中的冷却液吸收，蒸发孔8上贴有的热熔融性材料融化，冷却液气体从蒸发孔8排出，导致电池包内部压力上升。安全泄压阀2的作用主要是吸收蒸发的冷却液，降低电池包内部压力，防止电池包内部压力过高。

[0028] 如图3所示，所述安全泄压阀2包括一体连接的阀体201和泄压腔，所述阀体内设置有阀杆202和泄压弹簧203，阀体201上覆盖有阀盖204，所述泄压弹簧203一端与阀杆202接触、一端与阀盖204接触，所述泄压腔内下部设有倾斜向上的泄压气道205，上部设有集液装置206，所述集液装置206由多级底部锥形的集液槽组成；当冷却液蒸汽排出时，顶起阀杆202，使阀杆202挤压泄压弹簧203，阀盖204扭转，蒸汽进入泄压腔内，从泄压气道205排出，冷凝后的液体被集液装置206收集。蒸汽排出后，阀盖204通过泄压弹簧203复位。

[0029] 选定一定的电池包内部压力，通过安全压力阈值P1选定泄压弹簧203的规格，阀盖204可以是铝合金，也可以是其他抗腐蚀和耐高温的材料。

[0030] 如图4所示，所述防护侧板Ⅰ3、所述防护侧板Ⅱ4也均为多层结构，包括从外至内依次层叠布置的防护板Ⅱ301、防护板夹层Ⅱ302和导热板Ⅱ303。如图2、图4所示，所述防护板夹层Ⅰ102和防护板夹层Ⅱ302均为蜂巢式结构，蜂巢式结构能够有效将内部热量导出，防止电池包内部温度过高。所述防护板夹层Ⅰ102和防护板夹层Ⅱ302的内部设置有粉末阻燃剂和/或有毒气体吸附剂，在受到碰撞等情况下能够及时灭火和/或吸附有毒有害气体。

[0031] 如图5所示，所述底座5包括底板501和多个支撑架502，所述支撑架502垂直设置于底板501上且间隔均匀平行排列分布，每个所述支撑架502的顶部分别开设有螺杆孔Ⅰ503，所述支撑架502左右纵向设有六排，从左往右或从右往左每三排为一组，每组平行设置两个迂回形微通道7，该迂回形微通道7可以由金属制成，除了本实施例中的迂回形(如图1、图6所示)，也可以是其他具有相似对称性的结构。所述迂回形微通道7内部通入循环冷却液，冷却液从外侧的一个迂回形微通道7流入，从相邻的迂回形微通道7流出，在保证电池包密封性的前提下完成冷却液的热交换。所述冷却液是在一定温度下能够迅速蒸发的液体，同时冷却液在蒸发后能够迅速充满电池包内部，阻止电池燃烧。在短时间内能够带走电池产生的热量，保障电池的安全，同时能够在吸附有毒有害气体，在受热蒸发后由安全泄压阀2收集。

[0032] 如图1、图6所示，所述迂回形微通道7的内外两侧面上均匀开设有多个蒸发孔8，所述蒸发孔8上贴有脆性热融型材料，材料在一定的高温下能够迅速融化同时在受到撞击后会碎裂，能够及时导出迂回形微通道7内部冷却液受热后蒸发的气体，防止迂回形微通道内压力过高导致炸裂，该材料满足以下公式，其中△fusHθm是热融型材料的熔化热，Qgen是电池产热，I冷却液是冷却液吸收得到的热量，△H是相变潜热。

[0033] ΔfusHθm孔＝Qgen

[0034] ΔfusHθm孔＝I冷却液-ΔH

[0035] 如图1所示，所述迂回形微通道7的迂回部中固定有所述电池13，所述电池13通过电池固定装置与所述支撑架502固定。在微通道的转折部分安装电池可以有效利用电池包内部空间，提高电池包内部结构紧凑性。如图7所示，所述电池固定装置包括位于所述电池13两侧的导热板Ⅲ9、矩形固定条10和螺杆12，所述固定条10设置在其中一块所述导热板Ⅲ
9内侧，所述电池13嵌入所述固定条10内，所述导热板Ⅲ9的四角分别开设有螺杆孔Ⅱ11，所述螺杆12依次穿过螺杆孔Ⅰ503、螺杆孔Ⅱ11并通过两侧布置的螺母14固定，从而固定电池
13，能够最大程度上保证电池的稳定性。

[0036] 作为本发明的进一步改进，所述导热板Ⅰ、所述导热板Ⅱ靠近所述电池一侧的板体上分别开设有纵向沟槽。通过沟槽增大导热板与防护板夹层内部阻燃剂和内部蜂巢式结构体的受热面积，能够有效提高电池包的散热能力，同时提高内部结构对电池包温度感知的灵敏性。

[0037] 接下来通过一个实际使用案例对系统进行说明，流程如图8所示，具体步骤是：

[0038] 第一步：电池包进入工作状态，通过预先设计安装的温度传感器、压力传感器等部件采集电池包当前的状态，通过BMS判断当前电池包状态，进行第二步；

[0039] 第二步：通过采集电池包内部电池的温度计算当前电池包的加权平均温度T_ave，靠近电池包外侧的电池温度在加权平均温度T_ave中所占权重较小，靠近电池包内部的电池所占权重大，权重配比由实际安装的电池型号确定；

[0040] 第三步：首先根据所安装电池的正常工作区间确定电池包状态判断阈值T_set，初步判断当前电池包工作状态，若电池包加权平均温度T_ave大于设定的电池工作阈值T_set，则进行第四步否则进行第五步；

[0041] 第四步：通过预先安装的压力传感器等装置判断当前电池包是否受损，若否则进行第五步，若判断电池包受损则进行第六步；

[0042] 第五步，通过判断电池包此时没有受损且处于正常工作状态，进行对电池包状态的进一步判断，进行第七步；

[0043] 第六步，通过判断电池包此时处于受损状态，并且电池包温度升高且高于电池包的正常工作温度，进行应急处理步骤，通过电池包内的预防措施紧急处理电池包的故障，冷却液大量吸热蒸发，吸附有毒有害气体，防止对车主及周围人员的二次伤害；

[0044] 第七步，通过BMS对电池包温升率进行计算，预先设定电池包温升率，若电池包温升率大于设定值则说明电池包处于过热状态，采用大流量微通道进行电池包散热，若温升率小于设定值则采用风冷以及小流量微通道进行散热。

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