动力电池灭火装置及其电池箱体和电池包的制作方法

1.本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及动力电池包的消防灭火装置。


背景技术：

2.为满足电动汽车的续航里程要求，动力电池的能量密度逐渐提高，电芯化学体系向高能量密度发展；高能量密度电池的材料热稳定性更低，且发生热事故时释放能量大；电芯热失控会排放高温烟气和挥发的高温电解液，该高温热流直接排放到箱体外与空气混合后容易发生剧烈燃烧甚至爆炸，对人员和车辆造成严重安全隐患；因此动力电池系统有必要配置灭火消防装置。
3.现有技术通常在电池包内部布置探测装置、灭火器和喷淋管路，造成电池包成本、体积和重量大幅增加，且系统可靠性低。。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明本提供一种结构简单、体积紧凑、触发可靠的灭火装置，在此基础上提出用于安装灭火装置的电池箱体，进一步提出具有上述电池箱体的电池包，以改善电池包的安全性。具体技术方案如下：动力电池灭火装置由容器、导流管和限位器组成；所述容器由罐体和密封盖组成，所述罐体的上部设有罐体连接部，所述导流管设有安装所述容器的第一连接部和安装限位器的第二连接部，所述限位器由限位器连接部和形变部组成；所述罐体连接部和第一连接部配合连接，所述限位器连接部和第二连接部配合连接；所述导流管内壁构造为流体通道，所述形变部位于流体通道内，形变部的端面与密封盖接触并限制密封盖的位置；所述罐体内储存灭火剂。
5.进一步的，所述罐体连接部和所述限位器连接部为外螺纹结构，所述第一连接部和所述第二连接部为螺纹孔。
6.进一步的，所述流体通道构造成文丘里管形状，第一连接部和第二连接部位于文丘里管的喉道区域。
7.进一步的，所述导流管外侧设置有一个或多个安装孔，所述限位器连接部上部设置有驱动部。
8.进一步的，所述形变部采用易碎外壳内填充受热膨胀介质、低熔点材质或受热膨胀材质。
9.进一步的，所述密封盖设置为圆柱形或“工”字型。
10.一种包含前述动力电池灭火装置的电池箱体，在电池箱体设有托盘和箱盖，托盘和箱盖合围成密闭空间；在所述托盘的侧壁上设置防爆阀，所述灭火装置的导流管一端与防爆阀的排气通道连通。
11.进一步的，所述导流管和防爆阀通过螺纹连接。
12.进一步的，所述导流管通过安装孔安装到托盘上，并通过紧固件固定。
13.一种包含前述电池箱体的电池包：电池包包括所述电池箱体和多个电池模块，所述电池模块容纳于电池箱体的内部。
14.电池发生热失控时排放高温热流，该热流经过灭火装置的导流管内部流道，热流与灭火装置的限位器的形变部接触后造成形变部发生变形，进而驱动容器的密封盖开启，容器内部储存的灭火剂与热流混合发生化学反应或冷却热流，使热流不具备燃烧条件，使从防爆阀排出至电池包外部的气流不会进一步发生燃烧或爆炸，提高电池包的安全性。
15.相比现有技术的电池包灭火系统通过传感器探测热失控事件后开启灭火器阀体，灭火剂通过喷淋管道分流至着火点，本发明灭火器结构简单、体积紧凑，在电池包内安装易于实现，所需储存的灭火剂更少，触发可靠，灭火效果良好；具有便于安装、低成本、高可靠性的优点。
附图说明
16.图1 本发明灭火装置结构示意图；图2 图1的侧视图；图3 图2的c向剖视图；图4 本发明电池箱体结构示意图；图5 本发明电池包结构示意图；图6 本发明电池包俯视图；图7 图6的a向剖视图；图8 图6的b向剖视图；图9 实施例1灭火装置的限位器的形变部断裂导致容器开启示意图；图10实施例2灭火装置结构示意图；图11实施例2灭火装置的限位器的形变部伸长导致容器开启示意图；图12 图11的d处局部放大图。
17.附图标记：1
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灭火装置，11
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容器，12
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导流管，13
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限位器，111
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罐体，112
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密封盖，113
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灭火剂，111a
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罐体连接部，12a
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第一连接部，12b
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第二连接部，121
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安装孔，122
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流体通道，131
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限位器连接部，132
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形变部，1311
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驱动部，21
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托盘，22
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箱盖，23
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防爆阀，31
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电池模块，32
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紧固件，b
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喉道，f
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热流。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.实施例1图1、图2和图3示出了本申请实施例的灭火装置1的结构；灭火装置1包括容器11、导流管12和限位器13组成；所述容器11由罐体111和密封盖112组成，罐体111上设有与导流管12连接的连接部111a；可选地，罐体111的连接部111a为螺纹结构；容器11内部储存有灭
火剂113，密封盖112使容器11处于密封状态从而避免灭火剂113受潮、泄漏；可选地，灭火剂113为液态或者粉末状。所述导流管12设有安装容器11的连接部12a，导流管12设有安装限位器13的连接部12b；可选地，连接部12a和连接部12b为螺纹孔；导流管12内壁构造为流体通道122，优选地，流体通道122构造造成文丘里管形状，连接部12a位于文丘里管的喉道b区域；电池热失控排出的热流f需经过导流管12内部流体通道122，并在喉道b区域产生低压；可选地，导流管12设有一个或多个安装孔121。所述限位器13由连接部131和形变部132组成，所述连接部131与导流管12连接；可选地，连接部131设有外螺纹与导流管12的连接部12b的螺纹孔配合；可选地，连接部131设有驱动部1311，以利于通过标准化工具简易地安装限位器13；当限位器13安装于导流管12上，所述形变部132位于导流管12内部流体通道122内；所述形变部132的端面与密封盖112接触并限制容器11的密封盖112的位置，形变部132处于未变形状态时将维持容器11处于密封状态；所述形变部132对流经导流管12内部流体通道122的热流f敏感，进而发生形变，进一步驱动容器11的密封盖112开启；由于喉道b区域的低压吸附作用，吸附容器11内的灭火剂113与热流f混合。
20.图4为本申请实施例的电池箱体2结构示意；电池箱体2上设有防爆阀23；电池箱体2还包括托盘21和箱盖22，灭火装置1的导流管12一端与防爆阀23的排气通道连通；可选地，导流管12和防爆阀23通过螺纹连接，导流管12的流体通道122连通防爆阀23的排气通道；托盘21和箱盖22合围成密闭空间，使电池箱体2内的气流只能流经灭火装置1再通过防爆阀23排放至电池箱体2的外部。
21.图5、图6、图7和图8出了本申请实施例的电池包3的结构；电池包3包括上述电池箱体2和多个电池模块31，所述电池模块31容纳于电池箱体2的内部；可选地，导流管12和防爆阀23通过螺纹连接，导流管12的流体通道122连通防爆阀23的排气通道；可选地，导流管12通过安装孔121安装到托盘21上，并通过紧固件32固定。
22.图9示出了形变部132受热形变断裂导致容器开启的状态；优选地，形变部132外壳为玻璃材质，内部填充有受热膨胀的介质；热流f流经导流管12的流体通道122，形变部132的外壳接触热流被加热，进而导致形变部132内部填充的介质受热膨胀，进一步使形变部132的玻璃外壳破碎；优选地，容器11内部的灭火剂113为全氟己酮，可选地，灭火剂113为novec 1230灭火剂；当形变部132外壳破碎失去对密封盖112的限位作用，容器11内部的压力驱使密封盖112开启，流体通道122的喉道b区域产生低压，吸附灭火剂113与热流f混合，灭火剂113会吸收热流f的热量，对热量f进行冷却降温，灭火剂113同时会捕获燃烧自由基，持续快速中断燃烧链式反应，从而使热流f从防爆阀23排出至电池包3外部时为非燃烧状态，并且和空气混合后不会发生二次燃烧或爆炸。可选地，形变部132为低熔点材质构造，热流f流经导流管12的流体通道122，形变部132接触热流被加热熔化，进而失去对密封盖112的限位作用，进一步容器11内部的压力驱使密封盖112开启。
23.实施例2图10、图11和图12描述了本申请另一实施例的构造和原理；形变部132采用受热膨胀伸长材质，密封盖112设置为“工”字型，当形变部132受热膨胀时驱动密封盖112向下运动，使容器11转变为非密封状态，灭火剂113排出与热流f混合，抑制热流f的可燃性，使热流f从防爆阀23排出至电池包3外部时为非燃烧状态。
24.本发明以相对简易的方式，在电池包热排放源头处对可燃热流添加灭火剂，防止
电池包排出的热流发生明火；灭火装置通过热流被动触发，不依赖电子器件探测热事件，无需通过电能控制触发，极大提高了灭火装置的可靠性，从而提高电池包的安全性。
25.上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。