电池包用灭火管路的制作方法

[0001]
本实用新型涉及电池包技术领域，具体涉及一种电池包用灭火管路。


背景技术：

[0002]
在动力电池包工作中，会因触点放电电流瞬间增大、线路短路、电芯短路等问题导致内部线路和电子元件温度升高出现自燃。电池单元发生热失效时释放高温热流，该高温热流泄漏后与空气接触时容易发生燃烧，且热流扩散到相邻电池单元时导致电池包燃烧，给乘客及驾驶员人身安全带来严重危害。
[0003]
因此，动力电池上会增设可喷淋阻燃流体的喷淋系统，以应对电池单元的热失控。为了提高灭火的精确性，现有的喷淋系统会在喷淋管上设置喷头对准每个电池单元，当出现热失控时，通过传感器锁定热失控的电池单元，针对电池单元定点灭火。然而现有的定点灭火的方案结构复杂，成本高，并且喷淋管多为圆管会占用较大的安装空间。当遇到误报热失控信号时，喷头会直接喷出阻燃液体，导致电池报废。另外，现有的喷淋管多选用圆管，对安装空间的，不便于将喷淋管移植到不同车型上。


技术实现要素：

[0004]
为解决上述问题，本实用新型提供了一种电池包用灭火管路，通过设置在热失控环境下能够形成开口的扁管作为喷淋管，并利用热失控的电池单元捕捉喷淋管，能够精确定位，实现定点灭火；且结构简单，对安装空间的需求小，成本低；还可以避免因误报导致电池报废的问题。
[0005]
本实用新型的方案如下：
[0006]
一种电池包用灭火管路包括喷淋管，其特征在于：所述喷淋管为扁管；所述喷淋管的底面正对电池单元；所述电池单元出现热失控时，所述喷淋管的底面形成开口。
[0007]
优选的，所述喷淋管一端供待喷淋的阻燃流体进入，所述喷淋管的另一端封口。
[0008]
优选的，所述喷淋管为所述喷淋管为单根蛇形管。
[0009]
优选的，所述喷淋管为并列设置的多根，所述灭火管路还包括连接多根所述喷淋管的集流管。
[0010]
优选的，所述喷淋管采用粘接的方式固定。
[0011]
优选的，所述喷淋管上设有薄弱区。
[0012]
优选的，所述喷淋管由熔点低于1500℃的材料制成。
[0013]
优选的，所述喷淋管的顶面设有耐高温、耐冲击的涂层。
[0014]
优选的，所述喷淋管内部设有纵向的加强筋。
[0015]
优选的，所述喷淋管在受高温和/或电解液和/或高速气流综合作用下形成开口。
[0016]
与现有技术相比，本方案的优点在于：
[0017]
1、选用扁管作为喷淋管，对安装空间的高度需求低，方便移植到不同车型上。
[0018]
2、喷淋管底部的面积大，更容易被电池单元喷出的热气捕捉，保证喷淋管能够有
效响应。
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3、喷淋管具有平整的上、下表面，可直接涂胶粘接，安装简单，固定方式牢固。
[0020]
4、利用热失控时电池单元喷出的热气，定位并使喷淋管形成开口，能够精准定位，结构简单，无需另外设置检测电池单元位置的感应器，控制简单，使用方便，能够大幅降低成本。
[0021]
5、阻燃流体流到因热失控的形成的开口处，对电池单元的定点喷淋，灭火效果好。
[0022]
6、由于灭火操作需要同时具备检测信号的反馈和熔断喷淋管两个执行条件，当检测系统误报信息时，喷淋管中不会有阻燃流体喷出，能够避免因检测系统误报导致电池包报废的问题。
附图说明
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图1为具有蛇形管状喷淋管的灭火管路的结构示意图。
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图2为具有集流管的灭火管路的结构示意图。
[0025]
图3喷淋管断面的结构示意图。
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图中，电池单元1、箱体2、电池控制单元3、灭火管路4、喷淋管41、加强筋411、集流管42。
具体实施方式
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下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
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如图1所示的电池包，包括多个阵列的电池单元1、封装电池单元1用的箱体2、电池控制单元3。在电池包上设有电池包用灭火管路4,灭火管路4包括喷淋管41，喷淋管41为扁管；喷淋管41的底面正对电池单元1；当电池单元1出现热失控时，能够使喷淋管41形成开口。并且，电池控制单元3能够控制存放阻燃流体的储液箱，为灭火管路4供给阻燃流体。
[0029]
当电池单元1出现热失控信号时，电池单元1产生的高温气体通过电池单元1上设置的防爆阀喷出，与设置在防爆阀上方的喷淋管41的底面接触，使喷淋管41的的底面形成开口。同时，电池控制单元3检测到热失控信号后，控制储液箱为灭火管路4供给阻燃流体；阻燃流体进入灭火管路4的喷淋管41中，沿着的开口喷淋到电池单元1上，对电池单元1进行定点灭火处理。
[0030]
在灭火过程中，出现热失控的电池单元1会主动捕捉其上方的喷淋管41 路，能够省去现有技术中的电池单元1位置传感器，在保证定位精确的同时，降低成本。
[0031]
将扁管用作喷淋管41，与采用圆管的方案相比，在同样的体积流量下，圆管的高度比扁管高，因此圆管需要较高的安装空间；而本方案只需要电池单元 1与箱体2顶部之间具有3mm的间隙即可。可以将本方案中的喷淋管41直接增设到电池包上，使电池包具备灭火功能，可移植性高。
[0032]
并且本方案的喷淋管41的底面面积大，相较于圆管，能够在电池单元1 上形成较大的投影面积，当发生电池热失控时，从防爆阀喷出的高温气流更容易捕捉到喷淋管41的下表面，提高喷淋管41灭火效果的稳定性。
[0033]
此外，由于喷淋管41具有平整的顶面和底面，可直接在喷淋管41的顶面和底面涂胶，并采用粘接的方式固定，保证可适应汽车颠簸的环境。而圆管的表面具有弧度，需要另
设置固定装置，安装过程复杂，且成本高。
[0034]
为保证每个电池单元1均能够捕捉到喷淋管41，可以将喷淋管41设计成为单根蛇形管，在电池单元1上方延伸，对电池单元1实现灭火功能。当出现热失控时，阻燃流体可沿着喷淋管41，到达热失控的电池单元1上方，并通过喷淋管41上的形成的开口，对电池单元1喷淋灭火。为了保证喷淋管41中的液体有较大的压力，会采用将喷淋管41的一端堵死的结构，避免喷淋管41上出现多个出口，保证阻燃流体只存在一个开口喷出，不存在分流的问题，可进一步提高喷淋灭火效果。
[0035]
但是生产蛇形弯管的成本较高，并且由于蛇形弯管的长度较长，结构强度低。另外，在灭火过程中，若是热失控的电池单元1距喷淋管41的阻燃流体流入端的位置较远时，阻燃流体需要流动较长的路径才能够到达开口处，阻燃流体的流阻大，且响应速度较慢，会影响灭火效果。
[0036]
因此，为了减小流阻，且保证灭火管路4中的阻燃流体能够快速流入喷淋管41中，实现对热失控电池单元1的快速喷淋，如图2所示，可将喷淋管41 优化成并列设置的多根，每根喷淋管41在电池单元1上方延伸，且位于电池单元1防爆阀的正上方。本方案的灭火管路4包括连通储液箱用的集流管42，在集流管42上设有多根并列的喷淋管41，每根喷淋管41延伸到每行/列的电池单元1上方。喷淋管41的一端连通至集流管42的管壁上，喷淋管41的另一端封口，实现单头堵死。
[0037]
当电池单元1发生热失控时，储液箱为灭火管路4供给阻燃流体，灭火管路4中的集流管42和多根喷淋管41内均充满阻燃流体。热失控后的电池单元 1使其中一根喷淋管41形成开口，集流管42中的阻燃流体会迅速流入具有开口的喷淋管41中，针对热失控的电池单元1灭火。由于每根集流管42只针对其对应的每行/列的电池单元1，每根喷淋管41的长度短，且流阻小，阻燃流体能够快速到达开口处，响应速度快。并且带有集流管42的灭火管路4同样需要信号反馈和形成开口两个执行条件才能喷淋灭火，也可以避免热失控报警器误报造成的电池损失。
[0038]
采用具有集流管42的灭火管路4，与采用蛇形喷淋管41的灭火管路4相比，结构强度更高、流阻更低、节省阻燃流体量、更易实现多排布置，提高喷淋管4152的稳定性。
[0039]
为保证喷淋管41容易形成开口，可在喷淋管41上设置薄弱区，薄弱区的设置可以从结构方面考虑，如采用套工装冲压的方式，使表面局部薄壁形成进一步薄弱区。薄弱区的成型也可也从材质方面着手，例如喷淋管41可以为分段材质的结构，在对应防爆阀区域为低熔点/易熔断或容易溶解于电解质的材质，在对应非防爆阀区域为高熔点材质。使每根喷淋管41上存在间段的高熔点材质。
[0040]
为保证喷淋管41在热失控环境下形成开口，喷淋管41优选用熔点低的金属(如铝、铁或金属合金)或塑料(聚氯乙烯、聚丙烯氰、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等)等熔点低于1500℃的材料制成。可通过挤压成型的方式制作金属喷淋管41，挤压、吹塑、注塑等金属塑料加工工艺将塑料喷淋管41一次或多次复合成型。
[0041]
在喷淋管41的上部设置有类似云母的耐高温、耐冲击涂层，使喷淋管41 因熔断形成的开口不被暴露于箱体2外部，保证冷却液能够对准热失控的电池单元1喷射冷却液。
[0042]
喷淋管41也可以选用pvc、聚丙烯氰等易溶解于电解液(ec、emc、dec) 的物质，在电池单元1热失控后，电解液喷发，喷淋管41在电解液溶解作用和 /或气流冲击作用和/或
热作用下共同形成开口，保证响应迅速。
[0043]
如图3所示，喷淋管41优选口琴管结构，在喷淋管41内部设有纵向分割的加强筋411，进入喷淋管41中的阻燃流体会被加强筋411分隔成多股细流。在热失控时，喷淋管41的熔断开口成形在两相邻的加强筋411之间，熔断开口小，定位精确，还具有节能、保证喷射压力压制电池喷出热气的效果，保证喷射压力的效果。阻燃流体可以为水、含有冷却剂的水溶液、车载防冻液或者氟化液等，只要能够起到降温、冷却、灭火效果的液体都在本申请的保护范围内。
[0044]
本实施例中储液箱可以是只为灭火管路4供给阻燃流体的独立储液箱，当留有足够的安装空间时，设置独立的储液箱专为灭火管管路供液，方便控制。储液箱也可以为电池包原有冷却回路的冷却液箱，设置灭火管路4与冷却回路连通，可以直接利用原有冷却液进行灭火，无需占用额外的空间。
[0045]
本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。