电池模组在不同应用场景中的喷淋方法与流程

1.电池模组在不同应用场景中的喷淋方法涉及到新能源汽车、电动二轮车等电池模组箱包的热管理领域，特别是涉及到电池模组在充电过程中与充电桩、换电柜之间的热管理联动。


背景技术：

2.新能源电池模组广泛使用在新能源汽车、电动车、储能、换电等诸多领域，电池模组需要被安装在密闭的箱包中。在充电过程中电芯、电池模组发生热失控的几率较高，经常发生由于一个电芯或一个电池模组的起火而引发较大的次生灾害。如在充电站充电的电动车、电池模组在换电柜充电时等应用场景时，一辆电动车起火燃烧而殃及周边的电动车及其他财物，密闭的箱包使冷却消防介质无法直达箱包内部，耗费大量的物质和人力，给降温灭火工作带来的较大的挑战。


技术实现要素：

3.为了解决上述电池模组在发生热失控时，冷却介质难以直达密闭箱包内部的问题，本发明提供一种电池模组在不同应用场景中的喷淋方法，其内容是：在装载电池模组的箱包内部设置冷却液喷淋管道和透气回流管道。喷淋管道上开有冷却液喷淋时可覆盖电池模组的喷淋口。喷淋管道和透气回流管道分别穿透到箱包的外表面形成箱包端的管道接口，箱包内的喷淋管道、透气回流管道中均设置有热熔(敏)堵头，该热熔(敏)堵头在电池模组没发生热失控时使管道处于不贯通状态，保证箱包的密封性。在充电时，充电桩、换电柜端的冷却液管道接口、透气回流管道接口与箱包端的相对应接口对接，充电桩、换电柜端的两个接口内也分别设置有热熔(敏)堵头。充电桩、换电柜的冷却液管道、透气回流管道分别连接储液主管道和透气回流主管道，储液主管道连通储液罐，透气回流主管道与外界空气相通。在电池模组未发生热失控时，充电桩、换电柜端的两个接口内的热熔(敏)堵头将冷却液和空气进行堵截。当充电桩、换电柜中的其中一个电池模组发生热失控时，其箱包内产生的热扩展使箱包端接口和充电桩、换电柜端接口内的4个热熔(敏)堵头易熔堵头被熔化发生形变，失去堵截功能而使其所在管道的贯通。两头对接的透气回流管道的贯通，使电池模组箱包的内部压力经透气回流管道及其主管道向外界释放。储液罐中的冷却液在电池模组箱包内不存在
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气堵
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的情况下，经充电桩、换电柜端的接口、箱包接口、箱包内部管道、喷淋口进入箱包内部，对正在发生热失控的电池模组进行喷淋冷却作业。
4.比较适宜的是，本发明应用在电动二轮车换电的场景时，其电池模组箱包与换电柜的柜体的间距较小，从冷却液主管道、透气回流主管道分流出来的接口直接固定在柜壁上，电池模组箱包被推入而到达指定位置充电时，箱包端的冷却液接口、透气回流接口与柜壁上的冷却液接口、透气回流接口实现精确对接。柜壁上的接口、电池模组箱包接口内都设置有内螺牙，热熔(敏)堵头通过其外螺牙与管道中的内螺牙咬合在管道中固定安装，达到密封、堵截的目的。当该电池模组在换电柜中充电的过程中出现热失控故障时，该电池模组
箱包内的透气回流堵头和冷却液堵头受热形变而失去堵截功能，柜壁端的透气回流堵头和冷却液堵头也受热形变失去堵截功能，柜端的冷却液在箱包中无
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气堵
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的条件下快速的进入箱包，对电池模组进行冷却，冷却液注满箱包后经透气堵头安装处溢入透气回流管中。在电动二轮车端设置储液罐及有热熔(敏)堵头的冷却液接口和透气回流接口、管道。实现电池模组箱包在充电时与换电柜的冷却液主管道、透气主管道相连，电池模组转移到车上使用时，又与车端的冷却液储液罐、透气回流管道相连。使电池模组无论在充电过程中、使用过程中，都有冷却液在其箱包外部的管道中待命。
5.比较适宜的是，本发明应用于电动汽车、二轮车、电动船只等非换电式的电池模组在充电桩的充电的场景时，由于充电桩离电池模组的距离较远且车船停放位置上有偏移，充电桩设置的冷却液管道和透气回流管道可采用软体管道加上接口来实现。由于车船电池模组箱包与充电桩的距离较远，电池模组热失控产生的热在传导至充电桩端的冷却液接口、透气回流接口有很大的衰减，如果也在充电桩端的冷却液管道接口、透气回流管道接口处用热熔(敏)堵头进行封堵是行不通的。所以，在充电桩端的冷却液软体管道接口中、透气软体管道接口中不设置热熔(敏)堵头，取而代之的是在上述两种软体管道与主管道连接处分别设置相应的电子阀门。电子阀门在常态时将冷却液堵截在主管道中、将软体透气回流管道与其主管道实行关闭。软体透气管中设置有电池模组发生热失控时产生的气体烟雾传感器，当气体烟雾传感器检测到软体透气回流管道中有电池模组发生热失控产生的气体、烟雾时，证明电池模组已经出现故障，且电池模组箱包端的冷却液热熔(敏)堵头、透气回流热熔(敏)堵头已经失去堵截功能，充电桩的ecu控制系统即发出终止充电指令和打开充电桩端的透气回流电子阀门和冷却液电子阀门的指令。充电桩端的冷却液在重力作用下进入车船端电池模组箱包内部进行整体冷却降温，当冷却液浸满箱包后，多余的冷却液进入透气回流管，充电桩端的储液罐的液位与透气回流管的液位相等时，冷却液不再流动，电池模组箱包作为冷却液容器将电池模组浸泡冷却，防止火灾发生和发生次生灾害。
6.比较适宜的是，本发明应用在电池模组中的大单体电芯时，可在电池模组中的每个单体电芯的外包装上设置贯穿电芯内外的透气堵头和冷却液堵头及电芯内部的导流槽。透气堵头与透气回流管道连接，冷却液堵头与冷却液管道连接。由于电芯内部的导电叠层较为密实，叠层与包装内壁间的间隙较小，为了使电芯在发生热失控时产生的气体能快速的排出，冷却液能快速的浸泡冷却到电芯的发热点，在电芯内的导电叠层与包装内壁间设置不导电的塑料材质的导向槽。导向槽的支撑使导电叠层与包装内壁间的间隙增大而利于气体的排出和冷却液的进入。当某一电芯发生热失控或即将发生热失控时，其内部温度使透气堵头和冷却液堵头熔化，透气堵头发生形变使电芯内部气体进入箱包内的透气回流管，冷却液堵头发生形变使内芯内部与箱包内的冷却液管道贯通。电芯内部的气体进入与其连接的箱包内透气回流管道后，箱包内的透气回流管道中设置的气体烟雾探测器将探知信号传输到电池模组管理系统(bms)，bms送电给位于电池模组箱包外的透气回流电子阀门和冷却液电子阀门并使其打开，透气回流电子阀门的打开使发生故障的电芯内部的气体、压力经箱包外的透气回流管道向外界大气压进行释放。冷却液电子阀门的打开使储液罐到箱包内的故障电芯内部的管道处于完全贯通，储液罐中的冷却液在重力作用下经电子阀门、箱包外管道进入箱包内部的连接电芯的管道、电芯冷却液热熔(敏)堵头处而进入故障电芯，冷却液的进入使电芯内部的气体经电芯透气热熔(敏)堵头处、箱包内透气回流管、箱
包外透气回流管排出。电池模组中的所有电芯共用箱包内、外的透气回流管道和冷却液管道。透气回流管道的存在使冷却液进入电芯的过程中不发生气堵的情况，当电芯内部空间被注满后可流入和储存在透气管中而不发生外泄，节省了冷却液的用量，且不会污染箱体内部。
7.综上所述，本发明提供的一种电池模组在不同应用场景中的喷淋方法可以用较少的冷却液实现对热失控的电芯或电池模组进行冷却，且冷却液不会泄漏到故障电芯、故障电池模组以外的地方。电芯、电池模组箱包端的冷却液堵头和透气回流堵头在其未发生热失控时又可以保障电芯、电池模组箱包的密封性能，可以应用在换电式电池模组和非换电式电池模组在不同应用场景中都得到安全保障。
具体实施方式
8.实施例1 市售的电动二轮车换电式方形18650圆柱电池模组箱，内空长280mm、宽170mm、高75mm，其装载了电池模组后，电池模组与面盖内侧之间形成了10mm的间隙，在面盖内侧左右居中设置一条宽20mm、长250mm尾端封死的方形铁管，方形铁管固定在面盖内侧后离电池模组有2mm的间隙，方形铁管除了与面盖贴合的面之外的另三个管身的面上开具若干喷液口，方形铁管的另一端焊接上长度为30mm、内径为10mm的圆形铁管，圆形铁管与方形铁管形成内部贯通。圆形铁管内有两道密封圈、m10的螺丝牙和限位台阶，将易熔合金铸成的原度为5mm的堵头安装在圆管中形成圆形管口与方形铁管形成内部截断。圆形管口端沿用扩口器制成有导向作用的喇叭口，喇叭口延伸到箱包外，其外沿与箱包后盖(电池模组充电端子的同一个面)密封接触，即圆形铁管贯穿箱包后盖使喇叭口位于箱包外面。在充电柜里的充电端子面设置外径为9.5mm的冷却液管头，管头高出柜中充电端子面23mm，冷却液管头内可设置易熔堵头或在管头后安装电子阀门，电子阀门另一端通过管道与储液罐相连通。当电池模组需要充电而推入柜中后，两者的充电端子实现接合的同时，固定的柜里的冷却液管头插入模组箱包的喇叭口圆形铁管，并在密封圈的作用下实现密封接合，使充电柜端的冷却液管道与电池模组箱包端的管道形成连接。同样的，在电池模组箱设置贯穿其后盖的透气管，透气管中也设置易熔堵头，其与柜里的透气管的接合方式和上述冷却液管的接合方式一样。当电池模组内的电芯发生热失控时，其产生的热使透气管中的易熔堵头熔化而发生形变，失去堵塞截断功能，电池模组中的气体和烟雾经透气管排出到布置在柜里的透气管，再排往柜外。电池模组箱包端的冷却管道堵头和充电柜端的冷却液管道堵头也被相继熔化发生形变，使储液罐中的冷却液在重力作用下进入电池模组箱包内部的管道，经喷液口向电池模组进行喷淋降温，终止电池模组的热失控和热扩展。当冷却液注满箱包后，多余的冷却液流入透气管而使整个电池模组被冷却液浸泡，当储液罐中的冷却液液平与透气管中的液面高度一样时，冷却液不再流动。
9.以上实施例只是本发明的部分实施例，不是全部实施例。