一种电池系统

文档序号:1928314 发布日期:2021-12-07 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 一种电池系统 (Battery system ) 是由 王守久 王金凯 赵世清 于 2021-08-13 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种电池系统,包括电池组子系统、探测子系统和灭火子系统。电池组子系统包括多个电池组结构和第一汇流导管,电池组结构具有两个与其内部相连通的第一导流接口和第二导流接口。其中第一导流接口的一端与外界相连通,第二导流接口通过第一汇流导管分别连接有探测子系统和灭火子系统。在电池组子系统正常使用时,探测子系统通过第一汇流导管、第二导流接口与电池组结构内部相连通,灭火子系统与第二导流接口的连通断开。探测子系统能够监测电池组结构内部的使用情况。当探测子系统监测到电池组结构的内部出现起火现象时,探测子系统控制灭火子系统启动,并且灭火子系统中的灭火剂通过与第一汇流导管、第二导流接口进入电池组结构内部。(The invention relates to a battery system which comprises a battery pack subsystem, a detection subsystem and a fire extinguishing subsystem. The battery pack subsystem comprises a plurality of battery pack structures and a first confluence conduit, wherein each battery pack structure is provided with a first flow guide interface and a second flow guide interface which are communicated with the inside of the battery pack structure. Wherein one end of the first flow guide interface is communicated with the outside, and the second flow guide interface is respectively connected with the detection subsystem and the fire extinguishing subsystem through the first confluence conduit. When the battery pack subsystem is normally used, the detection subsystem is communicated with the interior of the battery pack structure through the first confluence pipe and the second diversion interface, and the fire extinguishing subsystem is disconnected from the second diversion interface. The detection subsystem is capable of monitoring usage within the battery pack structure. When the detection subsystem monitors that the fire phenomenon appears in the interior of the battery pack structure, the detection subsystem controls the fire extinguishing subsystem to start, and fire extinguishing agents in the fire extinguishing subsystem enter the interior of the battery pack structure through the first confluence pipe and the second diversion interface.)

一种电池系统

技术领域

本发明涉及电池安全技术领域,尤其涉及一种电池系统。

背景技术

锂离子电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统以及电动工具、电动车、军事装备、航空航天等多个领域上,可以说是锂离子电池最大的应用群体。

目前,锂离子电池电动汽车中的锂离子电池包作为汽车的最核心的驱动部件,随着锂离子电动汽车的大力推广,屡次出现锂离子电池包起火的相关报道,因此锂离子电池包的安全问题成为人们选择锂离子电池电动汽车的最重要因素。

现有的锂电池电池包一般安装在电动车的车底或者电动车的车内,而且在电池包的外部还有金属箱体保护,如果锂离子电池包起火,首要问题是人们很难及时发现,其次,人们一旦发现电池包起火由于外部金属箱体的存在,很难直接对内部电池包进行有效的灭火,进而无法达到良好的灭火效果。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足,本发明提供一种电池系统,其解决了人们很难及时发现锂离子电池包起火以及人们一旦发现电池包起火由于外部金属箱体的存在,很难直接对内部电池包进行有效的灭火的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:

一种电池系统,包括电池组子系统、探测子系统和灭火子系统;

所述电池组子系统包括多个电池组结构和第一汇流导管,所述电池组结构具有与其内部相连通的第一导流接口和第二导流接口;

其中所述第一导流接口的一端与外界相连通,所述第二导流接口通过所述第一汇流导管分别可选择连通所述探测子系统和所述灭火子系统,且所述探测子系统通过电连接所述灭火子系统;

在所述电池组子系统正常使用时,所述探测子系统通过所述第一汇流导管、所述第二导流接口与所述电池组结构内部相连通,所述灭火子系统与所述第二导流接口的连通断开,所述探测子系统能够监测所述电池组结构内部的使用情况;

当所述探测子系统监测到所述电池组结构的内部出现起火现象时,所述探测子系统控制其与所述电池组结构内部的连通断开,所述探测子系统控制所述灭火子系统启动,并且所述灭火子系统通过所述第一汇流导管、所述第二导流接口与所述电池组结构内部连通,以使所述所述灭火子系统的灭火剂进入所述电池组结构内部进行灭火。

可选地,所述电池组结构包括外壳和位于外壳内的至少一层电池组;

所述电池组由多个单体电池阵列排布,并且所述单体电池之间具有间隙;

所述外壳包括沿所述电池组的纵向方向的上下两端分别设置的盖板,所述盖板包括与所述电池组接触的接触面、与所述接触面相对的裸露面以及设置于所述接触面和所述裸露面四边之间的侧面,且所述接触面、所述裸露面和所述侧面之间围成具有中空腔室的所述盖板;

所述接触面上开设有与所述中空腔室相连通的导流孔;

所述第一导流接口和所述第二导流接口分别设置于两个所述盖板的侧面上。

可选地,所述外壳包括位于所述电池组的侧向的多个挡板,所述挡板的一侧开设有用于插接所述第一导流接口和所述第二导流接口的安装孔,且所述第一导流接口的一端和所述第二导流接口的一端穿过所述安装孔延伸至所述电池组结构的外部。

可选地,所述第一汇流导管的外侧壁开设有多个与之相连通的第二连接支管;

多个所述第二连接支管的一端与多个所述电池组结构的所述第二导流接口一一对应地相连通。

可选地,所述探测子系统包括探测支管、探测器控制阀门、探测器和吸气组件;

所述探测支管的一端与所述第一汇流导管相连通,所述探测支管的另一端与所述探测器相连通;

所述探测器控制阀门设置于所述探测支管上,且所述探测器控制阀门用于控制所述探测器与所述第一汇流导管的通断;

所述探测器与所述吸气组件相连通,且所述探测器与所述吸气组件连接处密封,所述吸气组件用于提供抽气动力,以使所述空气通过所述第一导流接口进入一个所述盖板,并经过所述盖板上的导流孔流经所述间隙,所述空气再进入另一个所述盖板上的导流孔经过第二导流接口排出,排出后的所述空气通过所述第二连接支管流入所述第一汇流导管,最后经过所述探测支管进入所述探测器内;

所述探测器用于检测流经电池组结构内部的空气,并通过发出控制指令控制所述灭火子系统进行灭火。

可选地,所述灭火子系统包括灭火支管、灭火器存储容器、灭火控制器和灭火控制开关;

所述灭火支管的一端与所述第一汇流导管相连通,所述灭火支管的另一端与所述灭火控制器相连通,且所述灭火器存储容器通过所述灭火支管与所述灭火控制器密封连接;

所述灭火控制器和所述灭火控制开关用于接收所述探测器发出的所述控制指令,并控制所述灭火控制器启动,以及所述灭火控制开关打开;

所述灭火控制器启动用于控制所述灭火器存储容器的开口打开。

可选地,所述探测器通过导线与所述灭火控制器、所述灭火控制开关和探测器控制阀门电气连接。

可选地,所述单体电池之间通过支撑板以支撑。

可选地,还包括第二汇流导管,所述第二汇流导管的侧壁上开设有多个与之相连通的第一连接支管,所述第一连接支管的一端与所述第一导流接口相连通,所述第二汇流导管的一端连通有排放箱,所述排放箱上开设有进气口,所述进气口用于所述外界空气的进入。

(三)有益效果

本发明的有益效果是:本发明的一种电池系统,通过电池组子系统与外部相连通,同时可选择地与探测子系统和灭火子系统相连通,能够实现准确探测和有效灭火。此外,通过电池组内增加的盖板造价低、占用体积小,结构简单,适合批量生产,有效地提高电池组的安全性。

附图说明

图1为本发明的电池系统的结构示意图;

图2为本发明的电池组结构的分解结构示意图;

图3为图2中电池组结构上方的盖板的部分剖开示意图。

【附图标记说明】

1:电池组子系统;10:电池组结构;11:第一导流接口;12:第二导流接口;100:单体电池;

2:探测子系统;21:连接支管;22:探测器控制阀门;23:探测器;24:吸气组件;

3:灭火子系统;31:灭火支管;32:灭火器存储容器;33:灭火控制器;34:灭火控制开关;

4:第一汇流导管;41:第二连接支管;

5:盖板;51:接触面;52:裸露面;53:侧面;54:导流孔;

6:挡板;61:安装孔;

7:支撑板;

8:第二汇流导管;81:第一连接支管;

9:排放箱。

具体实施方式

为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。其中,本文所提及的“上”、“下”、“内”和“外”等方位名词以图1的定向为参照。将第一导流接口11所在的一侧定义为下,将电池组子系统1所在的一侧定义为左。将三个电池组结构10上下叠置的方向定义为纵向方向。

参照图1所示,本发明实施例提出的一种电池系统,包括电池组子系统1、探测子系统2和灭火子系统3。

电池组子系统1包括三个电池组结构10。电池系统1还包括一根第一汇流导管4。且三个电池组结构10呈水平放置且上下依次叠置在一起。即纵向排布,纵向排布的优点是为了避免遮挡第一汇流导管4。

参见图2-图3所示,每个电池组结构10包括外壳和位于外壳内的至少一层且上下叠置的电池组。

电池组由多个单体电池100阵列排布,并且单体电池100之间具有间隙。

外壳包括沿电池组的纵向方向的上下两端分别设置的盖板5,盖板5包括与电池组接触的接触面51、与接触面51相对的裸露面52以及设置于接触面51和裸露面52四边之间的侧面53,且接触面51、裸露面52和侧面53之间围成具有中空腔室的盖板5。

接触面51上等间距开设有与中空腔室相连通的导流孔54,且导流孔54与间隙一一对应。

两个盖板5的侧面53上分别设置有第一导流接口11和第二导流接口12,第一导流接口11与中空腔室和外界连通,第二导流接口12的一端与中空腔室连通,另一端与探测子系统2和灭火子系统3可选择的连通。通过第一导流接口11/第二导流接口12-中空腔室-导流孔54-间隙,形成了连通路径,向电池组结构10的内部输送空气/灭火剂。

第一导流接口11的孔径大小与第二导流接口12的孔径大小,便于工艺的生产和制造。

第一汇流导管4的底部分别设置探测子系统2和灭火子系统3,可以节约汇流导管4的使用,降低成本。

电池子系统1还包括第二汇流导管8。每个第一导流接口11的右端均通过第二汇流导管8与排放箱9相连通。

具体地,第二汇流导管8的侧壁上开设有三个与之相连通的第一连接支管81,第一连接支管81的左端与第一导流接口11相连通;第一连接支管81的右端与第二汇流导管8相连通。第二汇流导管8的下端连通有排放箱9。排放箱9上开设有进气口,用于外界空气的进入。优选的,进气口处设置有网罩,用于防虫防尘等。

每个第二导流接口12的右端通过第一汇流导管4分别连接有探测子系统2和灭火子系统3,且探测子系统2电连接灭火子系统3。

具体地,第一汇流导管4的外侧壁开设有三个与之相连通的第二连接支管41,且三个第二连接支管41的左端与第二导流接口12相连通;三个第二连接支管41的右端与第一汇流导管4相连通。第一汇流导管4的下端分别可选择的连通与探测子系统2和灭火子系统3相连通。在本发明中,可选择的连通具体是指,在对电池组结构10的内部进行探测时,灭火子系统3通过第一汇流导管4、第二导流接口12与电池组结构10的内部相连通,此时,灭火子系统3与电池组结构10之间的第一汇流导管4的连通处于断开的状态。当探测子系统2中检测到电池组结构10的内部起火时,则探测子系统2控制灭火子系统3打开,相应地,探测子系统2与电池组结构10之间的第一汇流导管4的连通处于断开状态,灭火子系统3与电池组结构10之间的第一汇流导管4的连通处于接通的状态,使得灭火子系统3内的灭火剂能够顺利地进入到电池组结构10的内部进行灭火。

需要说明的是,三个第二连接支管41的长度小于三个第一连接支管81。使得安装空间合理化,增大空间利用率。

在电池组子系统1正常使用时,探测子系统2通过第一汇流导管4、第二导流接口12与电池组结构10内部相连通,此时,探测子系统2能够监测电池组结构10内部的使用情况。

需要说明的是,电池组子系统1正常使用具体是指电池组子系统1处于正常工作状态下,为设备供电,且其内部并未发生起火的现象。

当探测子系统2监测到电池组结构10的内部出现起火现象时,探测子系统2控制其与电池组结构10内部的连通断开,避免灭火子系统3的灭火剂在使用时从探测子系统2与第一汇流导管4的连接口处流失。探测子系统2控制灭火子系统3启动,并且灭火子系统3中的灭火剂通过与第一汇流导管4、第二导流接口12进入电池组结构10内部,以使灭火剂对电池组内部进行灭火。

本发明提供一种电池系统,电池组子系统1具有与外部相连通的第一导流接口11以及与探测子系统2和灭火子系统3相连通的第二导流接口12,能够实现准确探测和有效灭火,同时具有正常时的温度控制和灭火时的降温功能。同时,通过电池组10内增加的盖板5造价低、占用体积小,结构简单,适合批量生产,有效地提高电池组的安全性。

进一步地,探测子系统2包括探测支管21、探测器控制阀门22、探测器23和吸气组件24。

探测支管21的右端与第一汇流导管4相连通,探测支管21的左端与探测器23相连通。

探测器控制阀门22设置于探测支管21上,且探测器控制阀门22用于控制探测器23与第一汇流导管4的通断。

探测器23与吸气组件24相连通,且探测器23与吸气组件24连接处密封。需要说明的是,探测器23与吸气组件24密封连接,确保吸气组件24的吸气效果。吸气组件24用于提供抽气动力,以使空气通过第一导流接口11进入盖板5,并经过盖板5上的导流孔54流经间隙,空气再进入另一盖板5上的导流孔54经过第二导流接口12排出,排出后的空气通过第二连接支管41流入第一汇流导管4,最后经过探测支管21进入探测器23内;

探测器23用于检测流经电池组结构10内部的空气,并通过发出控制指令控制灭火子系统3进行灭火。

具体地,探测器23具体为光电感烟探测器,其通过检测从电池组结构10间隙内的空气的烟雾和/或特定气体、温度等,可以准确检测电池组结构10间隙内空气是否存在的火灾危险。

进一步地,灭火子系统3包括灭火支管31、灭火器存储容器32、灭火控制器33和灭火控制开关34。

灭火支管31的右端与第一汇流导管4相连通,灭火支管31的左端与灭火控制器33相连通,且灭火器存储容器32通过灭火支管31与灭火控制器33密封连接。需要说明的是,灭火器存储容器32与灭火控制器33密封连接,以避免灭火剂泄漏。

灭火控制器33和灭火控制开关34用于接收探测器23发出的控制指令,并控制灭火控制器33启动,以及灭火控制开关34打开。

灭火控制器33启动用于控制灭火器存储容器32的开口打开,进而使得灭火器存储容器32内的灭火剂通过第一汇流导管4进入电池组子系统1的内部。

进一步地,探测器23通过导线与灭火控制器33、灭火控制开关34和探测器控制阀门22电气连接。

具体地,本发明提供一种电池系统,可实现两个功能,主要功能为火灾探测功能,气体在密闭空间内流经单体电池100的间隙后将每节单体电池100周边气体带入探测器23中,在探测器23中检测烟雾和/或特定气体、温度等,可以准确检测电池组内存在的火灾危险;同时因气体流经单体电池100的间隙,容易实现的次要功能为电池组温度控制功能。

进一步地,所述外壳包括位于电池组的侧向的多个挡板6。其中,侧向与描述盖板5时的纵向相对立。即电池组结构10的上侧面、下侧面、左侧面和右侧面分别设置有挡板6,且左右两侧的挡板6的上下两端高于或平齐盖板5的裸露面52,右侧的挡板6的侧壁开设有用于插接第一导流接口11和第二导流接口12的安装孔61,且第一导流接口11的一端和第二导流接口12的一端穿过安装孔61延伸至电池组结构10的外部。

具体地,其他需要安装的挡板6安装时位于盖板5的外侧,避免阻碍导流孔54与单体电池100的间隙之间的流体流动。挡板6留有安装孔61,组装时每个一层电池组的第一导流接口11和第二导流接口12分别穿过两个安装孔61露于一层电池组的外表面之外。便于电池组上的第一导流接口11和第二导流接口12与外部的连通。

进一步地,单体电池100之间通过支撑板7以支撑。便于单体电池100之间形成间隙。

需要说明的是,支撑板7可以是设置在横向相邻的两个单体电池100之间,也可以是设置在纵向相邻的两个单体电池100之间,也可以是每相邻两个单体电池100之间都设置支承板。在本发明中不作具体限定。

具体工作过程:电池组子系统1正常使用时,此时,探测器控制阀门22处于打开状态,依靠吸气组件24的抽吸力进行抽吸,在抽吸力的作用下,排放箱9的进气口进入洁净的空气从进气口及排放空间13流入第二汇流导管8,再经过第二汇流导管8上的三个第一连接支管81分别通过第一导流接口11进入电池组子系统1内部,即空气从第一导流接口11流经下方的一块盖板5,通过下方的盖板5上的中空腔室流经导流孔54进入电池组结构的多个单体电池100之间所形成的间隙处;然后通过上方的另一块盖板5上的导流孔54进入上方的另一块盖板5的中空腔室,最后通过与中空腔室相连通的第二导流接口12从电池组结构10排出,然后空气经过与第二导流接口12相连通的三个第二连接支管41汇流至第一汇流导管4;此时,探测器控制阀门22处于打开状态,灭火控制开关34处于关闭状态,因此,空气接着从第一汇流导管4内通过探测器控制阀门22进入探测器23内,探测器23对从电池组结构10间隙内的空气进行探测得到探测结果。其中,探测结果有两种。第一种探测结果为探测到从电池组结构10间隙内的空气判断为起火状态,另一种为探测到从电池组结构10间隙内的空气判断为安全状态。

当探测子系统2监测到电池组结构10的内部为起火状态时,探测子系统2中通过探测器23控制探测器控制阀门22关闭,同时控制灭火子系统3中的灭火控制器33启动和灭火控制开关34打开,并且灭火子系统3中的灭火器存储容器32内的灭火剂通过灭火支管31进入第一汇流导管4,然后再经过第一汇流导管4、三个第二连接支管41汇流至第二导流接口12,接着进入上方的盖板5的中空腔室内,接着通过导流孔54进入电池组结构10内部的间隙,能够从间隙处更好地为电池组结构10进行灭火,使得灭火效果更佳。以使灭火剂对电池组内部进行灭火。

需要说明的是,在对电池组结构10的内部灭火时,为了使得灭火完全,将灭火剂完全充满电池组结构10的内部,同时为了避免灭火剂的乱喷现象,将灭火剂通过下方的盖板5上的导流孔54流经第一导流接口11,再经过三个第一连接支管81汇流至第二汇流导管8,最后灭火剂可直接排放至排放箱9内,完成电池组结构10内部的及时有效的灭火。

需要说明的是,在本发明中,第一导流接口11和第二导流接口12两个任意一个导流接口与外界相连通,另一个与探测子系统和灭火子系统相连也可以实现上述灭火系统,可以不做具体限定。

需要说明的是,本发明中的电池系统可以设置有多个电池子系统1对应一个探测子系统2及一个灭火子系统3,通过多个阀门切换各个电池组子系统1与其所对应的探测子系统2及与其对应的灭火子系统3的连接关系,实现分别对多个电池子系统1内部的使用情况监测及灭火的功能。在本发明中不做具体的限定。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连;可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”,可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”,可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”,可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述,是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

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