电池包灭火系统的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，特别是涉及电池包灭火系统。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，新能源电动汽车已经成为一个重要发展方向。为了提高锂离子电池的续航能力、减少锂离子电池的体积，锂离子电池的能量密度不断提高。在提升续航里程的同时，也使得锂离子电池的热失控风险和危害程度越来越大。因此，锂离子电池的安全问题已经是人们关注的重要问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对锂离子电池的安全问题，提供一种电池包灭火系统。
4.一种电池包灭火系统，用于给电池包灭火，包括：
5.灭火剂储存装置，用于存储灭火剂：
6.喷射主管路，用于将所述灭火剂通入所述电池包；以及
7.压力平衡阀，压力平衡阀的两端分别与所述灭火剂储存装置和喷射主管路连接，当所述喷射主管路中的压强减小以触发所述压力平衡阀时，所述压力平衡阀开启，所述灭火剂储存装置和所述喷射主管路连通。
8.在一个实施例中，所述电池包括多个电池模组，其特征在于，所述电池包灭火系统包括多个喷射支管，间隔设置于所述喷射主管路，并与所述喷射主管路相连通，在所述电池包内，每个所述电池模组至少对应设置一个所述喷射支管。
9.在一个实施例中，所述电池包包括壳体，所述多个电池模组设置于所述壳体内，所述壳体设置有电池包泄气阀。
10.在一个实施例中，还包括：
11.热失控探测器，设置于所述壳体内；以及
12.灭火系统控制器，与所述热失控探测器和所述压力平衡阀连接，用于根据所述热失控探测器发出的信号控制所述压力平衡阀的开闭。
13.在一个实施例中，还包括多个热敏塞，每个所述喷射支管的喷射口设置一个所述热敏塞。
14.在一个实施例中，所述电池模组设置有安装孔，所述热敏塞安装于所述安装孔。
15.在一个实施例中，所述压力平衡阀包括：
16.平衡阀壳体，包围形成容纳腔，所述平衡阀壳体设置有平衡阀入口端和平衡阀出口端，所述平衡阀入口端和所述平衡阀出口端与所述容纳腔连通；
17.平衡活塞，所述平衡活塞设置于所述容纳腔，当所述平衡活塞位于第一位置时，所述平衡阀入口端和所述平衡阀出口端关断，当所述平衡阀入口端的压强大于所述平衡阀出口端的压强时，所述平衡活塞由所述第一位置移动到第二位置，所述平衡阀入口端和所述平衡阀出口端连通。
18.在一个实施例中，还包括：
19.连通管，所述连通管的两端分别与所述灭火剂储存装置的输出口和所述压力平衡阀连接；
20.第一密封阀，设置于所述连通管；
21.第一充气芯，设置于所述连通管，并位于所述灭火剂储存装置的输出口和所述第一密封阀之间。
22.在一个实施例中，还包括压力传感器，设置于所述连通管，并位于所述第一充气芯和所述第一密封阀之间。
23.在一个实施例中，还包括超压泄气阀，设置于所述喷射主管路。
24.在一个实施例中，还包括软管，两端分别与所述压力平衡阀和所述喷射主管路连接，所述喷射主管路与所述软管的连接端设置有第二密封阀和第二充气芯。
25.本技术实施例提供的所述电池包灭火系统，包括灭火剂储存装置、喷射主管路和压力平衡阀。所述灭火剂储存装置用于储存灭火剂。所述喷射主管路用于将所述灭火剂通入所述电池包。所述压力平衡阀的两端分别与所述灭火剂储存装置和喷射主管路连接。当所述喷射主管路中的压强减小以触发所述压力平衡阀时，所述压力平衡阀开启。所述灭火剂储存装置和所述喷射主管路连通，因此，可以快速对所述电池包进行灭火，提高了所述电池包的安全性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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技术的一些实施例，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他的附图。
27.图1为本技术实施例提供的电池包灭火系统图；
28.图2为本技术实施例提供的压力平衡阀截面图；
29.图3为本技术实施例提供的热敏塞截面图；
30.图4为本技术实施例提供的电池模组示意图。
31.附图标记说明：
32.电池包灭火系统10、喷射主管路100、压力平衡阀110、平衡阀壳体112、平衡阀入口端114、平衡阀出口端116、平衡活塞118、超压泄气阀120、软管130、电池包200、壳体210、电池模组220、安装孔222、电池包泄气阀230、热失控探测器240、喷射支管140、热敏塞150、塞体152、台阶结构154、连通管300、第一密封阀310、压力传感器320、第一充气芯330、第二密封阀340、第二充气芯350、第一气密接头360、第二气密接头370、灭火系统控制器400、灭火剂储存装置500。
具体实施方式
33.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不
违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.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，除非另有明确的限定。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。
37.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小于第二特征。
38.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
39.请参见图1，本技术实施例提供一种电池包灭火系统10。所述电池包灭火系统10包括灭火剂储存装置500、喷射主管路100和压力平衡阀110。所述灭火剂储存装置用于储存灭火剂。所述喷射主管路100用于将所述灭火剂通入所述电池包200。所述压力平衡阀110的两端分别与所述灭火剂储存装置500和喷射主管路100连接。当所述喷射主管路100中的压强减小以触发所述压力平衡阀110时，所述压力平衡阀110开启。所述灭火剂储存装置500和所述喷射主管路100连通。
40.所述灭火剂储存装置500可以用于预存灭火剂。所述灭火剂可以为气态或者液态。所述灭火剂可以为二氧化碳、七氟丙烷、ig541、气溶胶、水基灭火剂、水凝胶、全氟己酮等。所述灭火剂储存装置500可以为压强容器，能够承载一定的压强。所述灭火剂储存装置500可以为球罐结构，也可以为立方体结构。所述喷射主管路100的材质可以为合金、聚酯、陶瓷等材料。所述喷射主管路100的直径可以根据需要设置，这里不再限定。所述喷射主管路100可以插入到所述电池包200内。当所述电池包200中的电池单体发生热失控时，所述灭火剂储存装置500可以通过所述喷射主管路100向所述电池包200中喷洒所述灭火剂。所述压力平衡阀110可以具有平衡阀入口端114和平衡阀出口端116。所述平衡阀入口端114可以与所
述灭火剂储存装置500连通，所述平衡阀出口端116可以与所述喷射主管路100连通。
41.当所述灭火剂储存装置500充存储灭火剂、所述喷射主管路100中预存惰性气体后，所述压力平衡阀110可以达到以一个平衡状态。在所述平衡状态下，所述压力平衡阀110可以将所述灭火剂储存装置500和所述喷射主管路100阻断。此时，所述喷射主管路100中气体的压强可以等于所述灭火剂储存装置500的气体压强。当所述喷射主管路100中气体的压强变小时，所述压力平衡阀110的平衡状态被打破。所述灭火剂储存装置500中灭火剂气体或液体会推动所述压力平衡阀110的内部结构，使得所述压力平衡阀110开启。所述灭火剂可以通过所述压力平衡阀110进入所述喷射主管路100。
42.可以理解，当所述电池包200中的所述电池单体发生热失控时，所述电池包200中的温度升高。可以通过测量温度的变化控制所述喷射主管路100中压强的变化，例如此时可以使所述喷射主管路100与大气连通，以释放内部储存的惰性气体。进一步地，也可以通过在所述喷射主管路100的某个与所述电池包200相对出口设置热敏材料。当所述电池包200中的温度升高时，所述热敏材料的形态可以发生变化。例如所述热敏材料可以由固态变为气态或者液态，以减小体积。此时所述喷射主管路100可以通过所述出口与外界连通，从而降低所述喷射主管路100的压强。
43.在一个实施例中，也可以通过增大所述灭火剂储存装置500中内腔的压强以达到开启所述压力平衡阀110的目的。在一个实施例中，所述电池包200中可以设置温度感测器。当所述温度感测器感测到温度升高后，可以通过控制所述灭火剂储存装置500储存所述灭火剂的腔体的空间减小，以增加所述灭火剂储存装置500的腔体压强。或者向所述灭火剂储存装置500中输入气体，以增加所述灭火剂储存装置500的腔体压强，达到开启所述压力平衡阀110的目的。
44.本技术实施例提供的所述电池包灭火系统10包括灭火剂储存装置500、喷射主管路100和压力平衡阀110。所述喷射主管路100用于通入所述电池包200。所述压力平衡阀110的两端分别与所述灭火剂储存装置500和喷射主管路100连接。当所述喷射主管路100中的压强减小以触发所述压力平衡阀110时，所述压力平衡阀110开启。所述灭火剂储存装置500和所述喷射主管路100连通，因此，可以快速对所述电池包200进行灭火，提高了所述电池包200的安全性能。
45.请参见图2，所述压力平衡阀110包括平衡阀壳体112和平衡活塞118。所述平衡阀壳体112包围形成容纳腔。所述平衡阀壳体112设置有平衡阀入口端114和平衡阀出口端116。所述平衡阀入口端114和所述平衡阀出口端116与所述容纳腔连通。所述平衡活塞118设置于所述容纳腔，当所述平衡活塞118位于第一位置时，所述平衡阀入口端114和所述平衡阀出口端116关断。当所述平衡阀入口端114的压强大于所述平衡阀出口端116的压强时，所述平衡活塞118由所述第一位置移动到第二位置，所述平衡阀入口端114和所述平衡阀出口端116连通。
46.所述平衡阀壳体112可以为立方体结构。所述平衡阀壳体112的顶端可以设置平衡阀入口端114。所述平衡阀壳体112的侧壁的中部可以设置平衡阀出口端116。所述平衡阀入口端114可以用于与所述灭火剂储存装置500连通。所述平衡阀出口端116可以与所述喷射主管路100连通。所述平衡阀壳体112内部还可以设置有所述平衡活塞118。所述平衡活塞118可以在所述平衡阀壳体112的顶部和底部之间自由滑动。
47.所述平衡活塞118可以将所述平衡阀壳体112形成的所述容纳腔划分为第一内腔和第二内腔。所述第一内腔可以与所述平衡阀入口端114连接。所述第二内腔可以与所述平衡阀出口端116连接。当由于所述喷射主管路100中压强减小，造成所述第二内腔内的压强减小时，所述第二内腔中的压强相对于所述第一内腔的压强变小。在所述第一内腔和所述第二内腔的压差作用下，所述平衡活塞118会从所述第一位置朝向所述第二内腔所在的方向移动。使得所述第二内腔的体积逐渐减小。当所述平衡活塞118越过所述平衡阀出口端116达到所述第二位置后，所述平衡阀出口端116通过所述第一内腔与所述平衡阀入口端114连通。所述灭火剂通过所述平衡阀入口端114、所述容纳腔和所述平衡阀出口端116进入所述喷射主管路100。
48.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10包括多个电池模组220。所述电池包灭火系统10包括多个喷射支管140。所述多个喷射支管140间隔设置于所述喷射主管路100。所述多个喷射支管140与所述喷射主管路100相连通。在所述电池包200内，每个所述电池模组220至少对应设置一个所述喷射支管140。
49.所述电池模组220中可以设置多个锂离子电池单体。所述喷射支管140可以与所述喷射主管路100一体成型。所述喷射主管路100可以间隔开设多个通孔。所述喷射支管140可以插在所述通孔中。可以理解，多个所述喷射支管140之间的距离可以根据所述电池模组220的排布间隔设置。每个所述电池模组220可以对应至少一个所述喷射支管140。所述喷喷射支管140的喷射口可以对应所述电池模组220失控后容易释放高温气体或者容易产生火苗的位置。
50.在一个实施例中，所述喷射支管140的喷射口可以具有花洒结构，以便于增加向所述电池模组220的喷射面积。在一个实施例中，所述喷射支管140可以沿着所述喷射主管路100的径向穿透所述喷射主管路100。因此，所述喷射支管140的两端分别从所述喷射主管路100伸出。因此，所述喷射支管140的两端可以分别对应一个所述电池模组220。
51.在一个实施例中，每个所述电池模组220可以对应两个所述喷射支管140。也就是说，当某个所述电池模组220发生热失控时，可以至少有两个所述喷射支管140向所述电池模组220喷射灭火剂，从而能够提高灭火效率。
52.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括多个热敏塞150。每个所述喷射支管140的喷射口设置一个所述热敏塞150。可以理解，所述热敏塞150可以将所述喷射支管140的喷射口封堵。所述热敏塞150可以在一定温度下由固态变为液态或者气态。因此，所述喷射支管140可以与所述电池包200内部连通。所述喷射支管140中预充的惰性气体会被释放，因此所述喷射支管140中的压强可以减小。此时所述压力平衡阀110的会被开启。所述灭火剂可以从所述压力平衡阀110通过并输入到所述喷射主管路100。最后，所述灭火剂从所述喷射支管140喷向所述电池模组220。
53.在一个实施例中，所述热敏塞150的材料可以由低熔点的金属合金制成。在一个实施例中，所述热敏塞150的熔点可以为60℃-80℃。可以理解，所述电池模组220热失控后喷射的高温气体温度也在该范围内。
54.在一个实施例中，所述热敏塞150的材料可以为铋、铅、锡和镉等元素制成的合金。
55.请参见图3，在一个实施例中，所述热敏塞150包括塞体152和设置于所述塞体152中的易熔材料(图未示)。所述塞体152可以为中空结构。所述中空结构可以用于填充所述易
熔材料。所述塞体152的端部可以具有环形台阶结构154。所述环形台阶结构154可以起到安装支撑的作用。例如当所述塞体152插入所述喷射支管140的喷射口时，所述环形台阶结构154可以卡接在所述喷射支管140的喷射口。在一个实施例中，所述塞体152也可以安装于所述电池模组220中。所述形台阶结构154可以卡接在所述电池模组220的表面。
56.请参见图4，在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括所述多个电池模组220。所述电池模组220设置有安装孔222。所述喷射支管140的喷射口可以伸到所述安装孔222中，所述热敏塞150安装于所述安装孔222，并堵塞所述喷射支管140的喷射口。可以理解，所述电池模组220可以设置有端盖。当设置于所述电池模组220中的电池单体热失控时，所述电池单体热失控产生的高温气体容易向所述端盖出喷射。因此，所述安装孔222可以设置于所述电池模组220的端盖。所述热敏塞150可以安装于所述电池模组220的端盖。可以理解，所述安装孔222和所述热敏塞150的形状可以不限。所述安装孔222和所述热敏塞150的可以为对应的立方体结构，也可以为对应的圆柱结构。
57.在一个实施例中，所述喷射支管140的喷射口还可直接插入到所述电池模组220中。因此，所述热敏塞150也在所述电池模组220中堵塞所述喷射支管140的喷射口。因此，当所述电池模组220中的高温将所述热敏塞150中的易熔材料熔化后，所述喷射支管140可以直接向所述电池模组220中喷射灭火剂，从而提高了灭火效率和灭火效果。
58.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括第一密封阀310和连通管300。所述第一密封阀310可以设置于所述连通管300。所述第一密封阀310可以设置于所述灭火剂储存装置500的输出口的位置。所述第一密封阀310可以用来确保所述灭火剂储存装置500的密封性能。当在所述灭火剂储存装置500中填充完灭火剂后，可以通过所述第一密封阀310对所述灭火剂储存装置500进行密封，避免所述灭火剂泄露。进一步地，当所述灭火剂储存装置500、所述喷射主管路100和所述压力平衡阀110连接完毕后，可以开启所述第一密封阀310。此时所述灭火剂储存装置500与所述压力平衡阀110的所述平衡阀入口端114直接连通。
59.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括第一充气芯330。所述连通管300的两端可以分别与所述灭火剂储存装置500的输出口和所述压力平衡阀110连接。所述第一充气芯330设置于所述设置连通管300。所述第一充气芯330位于所述灭火剂储存装置500的输出口和所述第一密封阀310之间。所述连通管300可以为金属或者聚酯材料。所述连通管300可以将所述灭火剂储存装置500和所述压力平衡阀110连通。所述连通管300的一端可以与所述灭火剂储存装置500的输出端连接，另一端可以与所述压力平衡阀110的所述平衡阀入口端114连接。
60.所述第一充气芯330设置于所述连通管300。可以理解，通过所述第一充气芯330可以对所述灭火剂储存装置500抽真空。当所述灭火剂储存装置500中的真空度达到一定要求后，可以通过其它注入端，或者所述第一充气芯330向所述灭火剂储存装置500中充入所述灭火剂。可以理解，当向所述第一充气芯330的输入口给予较大的压强时，所述第一充气芯330开启。当撤去施加在所述第一充气芯330的输入口的所述较大压强时，所述第一充气芯330关闭，从而可以使得所述灭火剂储存装置500中保持真空的状态。
61.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括压力传感器320。所述压力传感器320设置于所述连通管300。所述压力传感器320位于所述第一充气芯330和所述第一密封阀
310之间。所述压力传感器320可以用于感测所述连通管300中的压强。当所述压力传感器320感测到所述连通管300中的压强减小时，说明此时所述灭火剂储存装置500发生泄漏。所述压力传感器320可以直接向装有所述电池包200的车辆发送报警和故障信号，提醒所述灭火剂储存装置500需要尽快进行检修。
62.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括超压泄气阀120。所述超压泄气阀120设置于所述喷射主管路100。所述超压泄气阀120可以在所述喷射主管路100中的气体压强达到一定范围时开启，从而避免所述喷射主管路100中的压强过大而出现爆裂现象。
63.可以理解，当所述电池包灭火系统10安装完毕后，可以在所述喷射主管路100中填充氮气等惰性气体。所述惰性气体的压强可以与所述连通管300中的灭火剂的压强通过所述压力平衡阀110达到平衡状态。当所述热敏塞150中的易熔材料熔化后，所述惰性气体可以向所述电池模组220喷射，也可以起到降低氧气浓度，阻隔燃烧的作用。
64.在一个实施例中，所述电池包200包括壳体210。所述多个电池模组220设置于所述壳体210内。所述壳体210设置有电池包泄气阀230。当所述电池包200内的压强达到一定范围时，所述电池包泄气阀230可以开启。因此，如果所述电池模组220或者所述电池模组220中的单体发生失效时，产生的高温烟气的压强达到一定程度后，可以通过所述电池包泄气阀230向外界释放，避免所述电池包200爆裂。同时，所述电池包泄气阀230也可以向外界发送信号报警。
65.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括热失控探测器240和灭火系统控制器400。所述热失控探测器240设置于所述壳体210内。所述灭火系统控制器400与所述热失控探测器240和所述压力平衡阀110电连接。所述灭火系统控制器400用于根据所述热失控探测器240发出的信号控制所述压力平衡阀110的开闭。
66.所述热失控探测器240可以包括多种感测器。所述感测器可以为温度感测器、烟雾感测器、压力感测器、一氧化碳感测器、氢气感测器等。通过所述热失控探测器240可以探测所述电池包200的热失控情况。当所述热失控探测器240发现所述电池包200内的电池单体发生热失控时，可以向所述灭火系统控制器400发送信号。所述灭火系统控制器400可以控制所述压力平衡阀110开启。可以理解，当所述电池包200内的温度升高后，所述热敏塞150中的易熔材料会熔化，惰性气体会进入所述电池包200中，所述喷射主管路100中的压强降低，所述灭火剂会通过所述压力平衡阀110快速进入到所述喷射支管140中，并进入所述电池包括达到快速灭火的目的，提高了灭火效率。
67.在一个实施例中，所述灭火系统控制器400也可以向装有所述电池包200的车辆发出告警。
68.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括软管130。所述软管130的两端分别与所述压力平衡阀110和所述喷射主管路100连接。所述喷射主管路100与所述软管130的连接端设置有第二密封阀340和第二充气芯350。由于所述软管130具有较好的柔韧性，因此可以根据场地灵活布置位置。当向所述喷射主管路100充入所述惰性气体时，可以关闭所述第二密封阀340，以避免所述惰性气体泄漏。当整个所述电池包灭火系统10开启后，可以开启所述第二密封阀340。通过所述第二充气芯350可以对所述喷射主管路100抽气，使得所述喷射主管路100中具有真空状态，然后再向所述喷射主管路100中注入所述惰性气体。注入完毕后，所述第二充气芯350可以自行关闭。
69.在一个实施例中，所述电池包灭火系统10还包括第一气密接头360和第二气密接头370。所述软管130的两端可以分别通过所述第一气密接头360和所述第二气密接头370与所述平衡阀入口端114和所述喷射主管路100的输入口连接。
70.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。