电池包烟气流道系统及电池包的制作方法

本申请涉及电池包技术领域，特别是涉及一种电池包烟气流道系统及电池包。

背景技术：

电池包热失控过程中产生大量可燃混合气，如易燃的电解液蒸汽、氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯等气态物质。这些可燃混合气在热失控过程中逐步在电池包内部积累，并导致电池包内部压力逐步增加，直至达到某一预先设定的压力阈值，电池包安全阀被冲开，可燃混合气被排放到外界环境。

电池包喷发过程中，电池包温度最高可达到1000℃左右，且喷发物中往往伴随着火星。由于电池包高温以及火星温度高于气态喷发物的着火温度，一旦喷发物与空气接触，将极易出现着火现象，并引发火灾。怎样才能更好控制热失控发生，提高电池包的安全性是亟待解决的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对怎样才能更好控制热失控发生，提高电池包安全性的问题，提供一种电池包烟气流道系统及电池包。

一种电池包烟气流道系统，所述电池包包括多个电池单体。所述电池单体具有泄压口。所述泄压口用于泄放热失控产生的可燃混合气。所述电池包烟气流道系统包括多个支管道、主管道和降温装置。所述多个支管道与所述多个电池单体一一对应设置，每个所述支管道的一端用于与对应所述电池单体的所述泄压口连通。所述多个支管道远离所述电池单体的一端分别与所述主管道连通，所述主管道包括主管排气口。所述降温装置，设置于所述主管排气口。

在一个实施例中，所述降温装置包括渐缩喷管，所述渐缩喷管包括喷管进气口和喷管排气口，所述喷管进气口的截面面积大于所述喷管排气口的截面面积，所述喷管进气口与所述主管排气口连通。

在一个实施例中，所述支管道设置单向阀，所述单向阀的开启方向与所述泄压口的泄压方向一致。

在一个实施例中，所述主管道开设消防水管接口。

在一个实施例中，所述单向阀的失控压力小于所述电池单体的泄放压力。

一种包含上述任意一个实施例所述的电池包烟气流道系统的电池包。所述电池包围构形成第一空间，部分所述主管道和所述多个支管道收纳于所述第一空间，且部分所述主管道和所述多个支管道设置于所述电池单体与所述电池包内壁之间。

在一个实施例中，所述多个电池单体阵列式排布，所述多个支管道排布形成多个支管行，所述主管道包括多个第一分支主管、第二分支主管和第三分支主管。所述多个第一分支主管收纳于所述第一空间。所述多个第一分支主管与所述多个支管行一一对应设置，位于一个所述支管行的多个所述支管道与所述支管行对应的所述第一分支主管连通。每个第一分支主管具有第一端和第二端。所述第一端和所述第二端延伸至所述电池包的外部。所述多个所述支管道位于所述第一端和第二端之间。

所述第二分支主管设置于所述电池包的外壁。每个第一分支主管在所述第一端与所述第二分支主管连通。

所述第三分支主管设置于所述电池包的外壁。每个第一分支主管在所述第二端与所述第三分支主管连通。所述第三分支主管开设所述主管排气口，所述渐缩喷管设置于所述主管排气口。

在一个实施例中，所述多个第一分支主管平行分布于同一平面。

在一个实施例中，所述主管道还包括第四分支主管。所述第四分支主管设置于所述电池包的外壁。所述第二分支主管和所述第三分支主管分别与所述第四分支主管连通。

在一个实施例中，所述第二分支主管与所述第三分支主管长度相等，所述第四分支主管的1/2管长处开设所述主管排气口。

在一个实施例中，所述消防水管接口设置于所述第二分支主管。

在一个实施例中，所述消防水管接口设置于所述第二分支主管的1/2管长处。

本申请提供的所述电池包烟气流道系统，所述电池包包括多个电池单体，所述电池单体具有泄压口，所述泄压口用于释放可燃混合气。所述电池包烟气流道系统包括多个支管道、主管道和降温装置。所述多个支管道与所述多个电池单体一一对应设置。每一个所述支管道的一端与对应的所述电池单体的所述泄压口连通，所述支管道用于收集所述可燃混合气。所述多个支管道分别与所述主管道连通，所述主管道包括主管排气口，所述主管排气口设置于所述电池包外，用于排放所述可燃混合气。所述多个支管道分别与所述主管道连通，形成可燃混合气疏导通道。所述可燃混合气疏导通道将所述电池单体热失控时发生的可燃混合气疏导至电池包外，降低了可燃混合气在所述电池包内的积累，进而降低了所述电池包爆炸和燃烧的几率。进一步，所述降温装置设置于所述主管排气口，降低了所述主管排气口处的可燃混合气的温度，有效避免所述主管排气口处的气体爆炸。因此，所述电池包烟气流道系统减小了电池包爆炸和燃烧的几率，提高了所述电池包的安全性。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的所述电池包烟气流道系统的俯视剖面图；

图2为本申请一个实施例中提供的所述电池包烟气流道系统的主视剖面图。

附图标号：

电池包烟气流道系统10

电池包100

第一空间101

电池单体110

泄压口111

支管道20

支管行210

主管道30

主管排气口301

第一分支主管310

第一端311

第二端312

第二分支主管320

第三分支主管330

第四分支主管340

降温装置40

喷管进气口401

喷管出气口402

单向阀50

消防水管接口60

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，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。

电池包100包括多个电池单体110。所述电池单体110热失控过程中产生的可燃混合气，如易燃的电解液蒸汽、氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯等气态物质。这些可燃混合气在热失控过程中逐步在所述电池单体110内部积累。所述电池单体110内部压力也逐步增加。当所述电池单体110内部压力直至达到安全阀的压力阈值时，所述电池单体110的安全阀被冲开。所述可燃混合气被排放到所述电池单体110的外部，即所述电池包100的内部。所述电池包100的内部聚集大量高浓度高温可燃混合气。一旦所述电池包100出现破口，在破口附近行成可燃混合气射流。射流向周围扩散，周围环境快速接近可燃混合气的理论空燃比。高浓度高温可燃混合气会发生燃烧形成射流火焰。所述电池包100破包形成的火焰会加速所述电池包100中其他所述电池单体110的热失控，最后引发爆炸

请参见图1和图2，本申请实施例提供一种电池包烟气流道系统10，所述电池包100包括多个电池单体110。所述电池单体110具有泄压口111。所述泄压口111用于泄放热失控产生的可燃混合气。所述电池包烟气流道系统10包括多个支管道20、主管道30和降温装置40。所述多个支管道20与所述多个电池单体110一一对应设置，每个所述支管道20的一端用于与对应所述电池单体110的所述泄压口111连通。所述多个支管道20远离所述电池单体110的一端分别与所述主管道30连通，所述主管道30包括主管排气口301。所述降温装置40，设置于所述主管排气口301。

本申请实施例提供的所述电池包烟气流道系统10，其中每一个所述支管道20的一端与对应的所述电池单体110的所述泄压口111连通，所述支管道20用于收集所述可燃混合气。所述多个支管道20分别与所述主管道30连通，所述主管道30包括主管排气口301，所述主管排气口301设置于所述电池包100外，用于排放所述可燃混合气。所述多个支管道20分别与所述主管道30连通，形成可燃混合气疏导通道。所述可燃混合气疏导通道将所述电池单体100热失控时发生的可燃混合气疏导至所述电池包100外，降低了所述电池包100中的可燃混合气的含量，进而降低了所述电池包100爆炸和燃烧的几率。进一步，所述降温装置40设置于所述主管排气口301，降低了所述主管排气口301处的可燃混合气的温度，有效避免所述主管排气口301处的气体爆炸。因此，所述电池包烟气流道系统10减小了所述电池包100爆炸和燃烧几率，提高了所述电池包100的安全性。

在一个实施例中，每个所述支管道20的管径均不小于与之相对应的所述泄压口111的直径，便于所述可燃混合气及时快速排放到所述支管道20，减小所述电池单体110内部气体的堆积。

在上一个实施例中，所述电池单体110的规格型号相同。所述多个支管道20的管径相同。

在一个实施例中，所述主管道30与所述支管道20的直径相同。在实际应用中，所述电池包100中首先发生热失控的所述电池单体110的个数为1。当热失控的所述电池单体110通过所述泄压口111进行泄压后，能有效抑制热失控的蔓延。其他未发生热失控的所述电池单体110将不会再发生热失控。所述主管道30与所述支管道20的直径相同，不仅能保证所述可燃混合气被及时疏导排放，抑制了热失控的蔓延，而且节约管材。

在一个实施例中，所述降温装置40包括渐缩喷管，所述渐缩喷管包括喷管进气口401和喷管排气口402，所述喷管进气口401的截面面积大于所述喷管排气口402的截面面积，所述喷管进气口401与所述主管排气口301连通。

所述渐缩喷管设置于所述主管排气口301。在所述喷管排气口402位置，所述混合可燃气的速度增大，压力减小，温度降低。所述混合可燃气的内能和压力势能转化为动能。所述混合可燃气的温度降低减小了燃烧的可能性。即使所述混合可燃气燃烧，在所述喷管排气口402附近，所述混合可燃气的速度的增大使得喷口附近流体的射流拉伸率增大，形成托举火焰。所述混合可燃气的火焰远离所述电池包，避免了火焰对所述电池包的烘烤，降低危险。当混合可燃气经所述渐缩喷口后速度达到某一临界值时，火焰无法维持稳定而熄灭，即不会发生燃烧现象。

在一个实施例中，所述支管道20设置单向阀50，所述单向阀50的开启方向与所述泄压口111的泄压方向一致。所述单向阀50设置于所述支管道20。当所述电池单体110内的压力达到所述泄压口111的泄放压力时，所述电池单体110内产生的混合可燃气可以通过所述支管道20进入所述主管道30。所述单向阀50可以避免所述混合可燃气进入其他所述支管道20，有效保护其他所述电池单体110。

在一个实施例中，所述主管道30开设消防水管接口60，进一步通过接入水源，快速降温。

在一个实施例中，所述单向阀50的失控压力小于所述电池单体110的泄放压力。所述混合可燃气能够冲破所述泄压口111进入所述支管道20，必然能够破坏所述单向阀50，便于消防水通过所述主管道30进入所述支管道20，再进入所述电池单体110，实现降温。

上述任意一个实施例所述的电池包烟气流道系统可以全部设置在所述电池包的内部，仅所述主管排气口301设置于所述电池包100外。

本申请实施例提供一种包含上述任意一个实施例所述的电池包烟气流道系统10的电池包100。所述电池包100围构形成第一空间101，部分所述主管道30和所述多个支管道20收纳于所述第一空间101，且部分所述主管道30和所述多个支管道20设置于所述电池单体110与所述电池包100内壁之间。

本申请实施例提供的所述电池包，包含所述电池包烟气流道系统10。当其中一个或几个所述电池单体110发生热失控时，所述可燃混合气疏导通道将所述电池单体100热失控时发生的可燃混合气疏导至所述电池包100外，降低了所述电池单体110中的可燃混合气的含量。所述电池单体110中可燃混合气的含量减低，压力减小，降低了所述电池单体110爆炸的几率。所述电池包100围构形成第一空间101，部分所述主管道30和所述多个支管道20收纳于所述第一空间101，且部分所述主管道30和所述多个支管道20设置于所述电池单体110与所述电池包100内壁之间。所述混合可燃气为高温气体。所述高温气体在所述支管道20和所述主管道30中流动时，所述支管道20和所述主管道30的管壁温度升高。将部分所述主管道30设置在所述电池包100的外部，能够远离所述电池单体110，减少热传导，进一步提高所述电池包100的安全性。

在一个实施例中，所述主管道30和部分所述多个支管道20设置于所述电池包100的外部。

在一个实施例中，所述多个电池单体110阵列式排布，所述多个支管道20排布形成多个支管行210，所述主管道30包括多个第一分支主管310、第二分支主管320和第三分支主管330。所述多个第一分支主管310收纳于所述第一空间101。所述多个第一分支主管310与所述多个支管行210一一对应设置，位于一个所述支管行210的多个所述支管道20与所述支管行210对应的所述第一分支主管310连通。每个第一分支主管310具有第一端311和第二端312。所述第一端311和所述第二端312延伸至所述电池包100的外部。所述多个所述支管道20位于所述第一端311和第二端312之间。

所述第二分支主管320设置于所述电池包100的外壁。每个第一分支主管310在所述第一端311与所述第二分支主管320连通。

所述第三分支主管330设置于所述电池包100的外壁。每个第一分支主管310在所述第二端312与所述第三分支主管330连通。所述第三分支主管330开设所述主管排气口301，所述渐缩喷管设置于所述主管排气口301。

在一个实施例中，所述多个第一分支主管310平行分布于同一平面，减小流道的陡坡差异，提高流速。

在一个实施例中，所述主管道30还包括第四分支主管340。所述第四分支主管340设置于所述电池包100的外壁。所述第二分支主管320和所述第三分支主管330分别与所述第四分支主管340连通。所述第四分支主管340开设所述主管排气口301，以形成双向流道。所述渐缩喷管设置于所述主管排气口301。

在一个实施例中，所述第二分支主管320与所述第三分支主管330长度相等，所述第四分支主管340的1/2管长处开设所述主管排气口301。当其中一个所述电池单体110发生热失控时，所述混合可燃气通过所述泄压口111进入所述支管道20，再分两路分别进入两侧的支管道。在所述电池单体110中，混合可燃气流动路径最长的单体为电池单体行中中间位置的所述电池单体110。

相较于所述主管排气口301设置于所述第二分支主管320或所述第三分支主管330，所述第四分支主管340的1/2管长处开设所述主管排气口301缩短了所述混合可燃气的最长排放路径，实现气体快速疏导，快速降温，提高了抑制热失控的效果。

在一个实施例中，所述消防水管接口60设置于所述第二分支主管320，便于所述消防水从所述支管道30一侧进入。

在一个实施例中，所述消防水管接口60设置于所述第二分支主管320的1/2管长处。所述消防水进入最外测的所述第一分支主管310的时间为全覆盖时间。相较于所述消防水管接口60设置于其他管长处，此处的所述全覆盖时间最短。当所述电池单体110发生热失控时，先利用所述电池包烟气流道系统10进行气体疏导，若气体继续增多，则利用消防水灌入所述热失控的电池单体110。

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。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。