热失稳检测装置及系统的制作方法

本发明涉及电池模组技术领域，具体而言，涉及一种热失稳检测装置及系统。

背景技术：

随着新能源技术的推广和普及，电池系统的运用范围越来越广。然而电池系统作为高能量的存储设备，在使用过程中不能有效地检测到电池的热失稳引起的故障。在现有的电池系统中，若不能及时有效地检测到电池热失稳，一旦电池模组出现热失稳，很可能将导致电池燃烧，进而危及周边的人员生命和财产。比如，在现有的电动汽车行业中，若电动汽车的动力电池组发生热失稳，轻者烧坏电池组，严重者将危及乘用者的生命。因此，如何提供一种可及时有效地检测到电池热失稳的检测装置以成为本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种热失稳检测装置及系统，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明较佳实施例所提供的技术方案如下所示：

本发明较佳实施例提供一种热失稳检测装置，应用于电池模组，所述电池模组包括至少一个子模组，每个子模组包括多个单体电池，所述电池模组至少一侧设置有至少一个用于单体电池热失稳时生成烟雾的排气口，所述热失稳检测装置包括：

至少一个盖设在电池模组上的用于检测烟雾的气体收集罩，所述气体收集罩设置在电池模组设置有所述排气口的一侧；

至少一个设置在所述气体收集罩内的用于检测到烟雾时生成报警信号的烟雾传感器。

在本发明的较佳实施例中，上述气体收集罩包括进气端、罩体和出气端，所述进气端的形状与所述电池模组设置排气口一端的形状相匹配，所述烟雾传感器设置在所述出气端。

在本发明的较佳实施例中，上述出气端包括筒状结构和径向设置在筒状结构中的承载片，所述承载片与所述筒状结构之间开设有供所述烟雾扩散的空隙，所述烟雾传感器设置在所述承载片靠近所述进气端的一侧。

在本发明的较佳实施例中，上述电池模组为长方体结构，所述罩体为与所述电池模组相配合的棱锥状结构。

在本发明的较佳实施例中，上述电池模组还包括第一密封板和第二密封板，多个所述子模组并排设置，所述第一密封板设置在相邻两个子模组之间，所述第二密封板设置在所述电池模组的相对两侧，所述第二密封板与所述第一密封板相配合，围成密闭的用于放置所述子模组的腔室。

在本发明的较佳实施例中，上述气体收集罩与所述电池模组接触的区域设置有用于密封以避免所述烟雾泄露的密封件。

在本发明的较佳实施例中，上述密封件为与所述气体收集罩相配合的泡棉。

在本发明的较佳实施例中，上述子模组还包括用于固定所述单体电池的电池固定板，所述排气口设置在所述电池固定板的至少一侧。

在本发明的较佳实施例中，上述气体收集罩与所述电池模组通过固定件固定。

本发明的较佳实施例还提供一种热失稳检测系统，包括报警器，以及上述的热失稳检测装置，所述报警器与所述热失稳检测装置中的烟雾传感器连接，并根据所述烟雾传感器生成的报警信号发出警报声音、警报灯光中的至少一种警报提示。

本发明提供的热失稳检测装置及系统，通过在电池模组上开设排气口，并将气体收集罩盖设在具有排气口一侧的电池模组上，在气体收集罩内设置有烟雾传感器，当该烟雾传感器检测到烟雾时生成报警信号。所述热失稳检测装置包括气体收集罩和烟雾传感器，结构简单、实用，在电池模组发生热失稳产生烟雾时，可及时发出报警信号，便于相关人员及时处理电池模组的热失稳故障。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明较佳实施例提供的一种热失稳检测装置的爆炸图。

图2为图1中I部位的局部放大示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的热失稳检测装置的结构示意图。

图4为图3中II部位的局部放大示意图。

图5为本发明较佳实施例提供的另一种热失稳检测装置的爆炸图。

图6为图5中III部位的局部放大示意图。

图7为本发明较佳实施例提供的热失稳检测装置中的电池固定板的结构示意图。

图标：100-热失稳检测装置；110-电池模组；111-子模组；1111-单体电池；1112-电池固定板；112-排气口；113-第一密封板；114-第二密封板；120-气体收集罩；121-进气端；122-罩体；123-出气端；1231-筒状结构；1232-承载片。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请结合参照图1和图2，其中，图1是本发明较佳实施例提供的一种热失稳检测装置100的爆炸图，图2是图1中I部位的局部放大示意图。本发明提供一种热失稳检测装置100，应用于电池模组110。该电池模组110包括至少一个子模组111，每个子模组111包括多个单体电池1111。所述电池模组110的至少一侧设置有至少一个排气口112，所述排气口112用于供烟雾扩散，该烟雾通常是单体电池1111在热失稳时产生的。所述热失稳检测装置100包括至少一个气体收集罩120和至少一个烟雾传感器。

可理解地，所述电池模组110可以为一个子模组111组成，也可以是两个或多个子模组111组成。所述电池模组110的一侧或两侧或多侧设置有排气口112，而每侧均可以设置一个、两个或多个排气口112。所述气体收集罩120设置在电池模组110设有排气口112的一侧，气体收集罩120的个数可根据具体情况而设计。所述烟雾传感器设置在所述气体收集罩120内，所述气体收集罩120的个数可根据具体情况而设计，在此不做限定。

一般地，电池模组110因热失稳而产生的烟雾在刚刚扩散时，烟雾的扩散方向与重力的方向相反。因为刚产生的烟雾温度较高，烟雾颗粒、液滴或分子之间的间距大，也就是一定温度的烟雾本身的密度比周边空气密度要小，温度较高的烟雾因受到浮力而上升，也就是远离重力的方向上升。假设以水平地面作为一个参考系，在放置所述电池模组110时，优选地，放置的电池模组110的排气口112位于远离地面的一侧，对应的气体收集罩120盖设在远离地面一侧的电池模组110上。当有烟雾产生时，通过前述的放置方式便可使烟雾扩散至气体收集罩120，以便烟雾传感器及时检测到烟雾，进而发出报警信号，以及时通知相关人员进行处理。

进一步地，在本实施例中，构成所述气体收集罩120的材料可以为塑料、铁、铝、铝合金等。优选地，构成所述气体收集罩120的材料为一种绝缘阻燃材料。当然，所述气体收集罩120也可以是由金属构成，在金属壳体的表面可以涂布有绝缘层。具体地，比如，所述气体收集罩120为铝合金板材制成，并在该板材的表面全部涂布有绝缘漆。当单体电池1111在燃烧时，若气体收集罩120由绝缘材料组成，便不会引燃所述气体收集罩120，也就避免了因气体收集罩120燃烧而引燃其他子模组111的情况发生。

进一步地，在本实施例中，所述烟雾传感器可以是但不限于离子式烟雾传感器、光电式烟雾传感器。一个烟雾传感器可以是单功能的，也可以是多功能的，可以是单一的实体，也可以是由多个不同功能的传感器组成的阵列。比如，所述烟雾传感器既可以实现对烟雾的检测，又可以根据烟雾的检查结果而发布报警提示。

一般地，烟雾传感器具有内电离室和外电离室，并且内外电离室中均放置有放射源镅241(241为镅元素的相对原子质量)。镅241不断地持续放射出α粒子射线，以高速运动撞击空气中的氮、氧等分子，在α粒子的轰击下引起电离，产生大量的带正负电荷的离子，从而使得原来不导电的空气具有导电性，当在电离室两端加上一定的电压后，使得空气中的正负离子向相反的电极移动，形成电离电流。具体电流的大小与电离室本身的几何形状、放射源活度、α粒子能量、电极电压的大小及空气的密度、温度、湿度和气流速度等因素有关。

具体地，当烟雾进入烟雾传感器的电离室时，内外电离室因极性相反，所产生的离子电流保持相对稳定，处于平衡状态。电池模组110热失稳(比如，燃烧)发生初期释放的气溶胶亚微粒子及可见烟雾大量进入检测电离室，吸附并中和正负离子，使电离电流急剧减少，改变电离平衡状态而输出检测电信号，进而生成报警信号。其中，所述气溶胶亚微粒子可理解为：由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的粒子，其大小为1-100纳米。

请结合参照图3和图4，其中，图3是本发明较佳实施例提供的热失稳检测装置100的一种结构示意图，图4是图3中II部位的局部放大示意图。在本实施例中，所述气体收集罩120可以包括进气端121、罩体122和出气端123。所述进气端121设置在所述罩体122的一侧，所述出气端123设置在所述罩体122的另一侧。其中，产生的烟雾可从所述进气端121进入罩体122，然后从所述出气端123扩散出。

所述出气端123的口径小于所述进气端121的口径，所述烟雾传感器设置在所述出气端123。通过所述罩体122，可使烟雾汇聚到出气端123，进而使所述烟雾的浓度更大，而烟雾传感器设置在出气端123，便有利于该烟雾传感器检测到烟雾。

在本实施例中，所述进气端121的形状与所述电池模组110设置有排气口112的一端相匹配，以使气体收集罩120严密地盖住所述电池模组110，进而便于收集烟雾。

具体地，比如，所述电池模组110为长方体结构，所述气体收集罩120便为与该电池模组110相配合的棱锥状结构，所述进气端121可以为与所述长方体结构相匹配的呈长方形的进气口。所述气体收集罩120可以通过进气端121套在电池模组110设置有排气口112的一端，通过罩体122罩住该端，以便收集烟雾。优选地，所述出气端123设置在所述棱锥状结构的锥尖处，以使烟雾聚集的效果更好，进一步加强烟雾传感器对烟雾的感测。

请再次参照图3，在本实施例中，所述电池模组110还可以包括第一密封板113和第二密封板114。多个所述子模组111可以并列设置，所述第一密封板113设置在相邻两个子模组111之间，所述第二密封板114设置在电池模组110的相对两侧。所述第一密封板113和第二密封板114相互配合，可理解地，多个第一密封板113并列设置在两个第二密封板114之间，并围成密闭的用于放置所述子模组111的腔室。设置的所述密封板可避免烟雾从电池模组110的侧边扩散出，有利于烟雾传感器检测到烟雾。

请再次参照图4，在本实施例中，所述进气端121还可以包括筒状结构1231和承载片1232。所述筒状结构1231设置在罩体122远离进气口的一侧，所述承载片1232径向设置在所述筒状结构1231的内壁中。所述承载片1232与所述筒状结构1231之间可以开设有供所述烟雾扩散的空隙，所述承载片1232用于承载烟雾传感器。

具体地，所述烟雾传感器设置在所述承载片1232靠近所述进气端121的一侧，可使所述烟雾传感器的安装或固定更为方便。另外，若所述烟雾传感器设置在出口端中，便更有利于该烟雾传感器检测到烟雾。

在本实施例中，组成所述第一密封板113和第二密封板114的材料可以均是阻燃材料。可选地，所述阻燃材料为氢氧化镁、氢氧化铝、三氯乙烯等。通过设置的第一密封板113和第二密封板114，可将每个子模组111进行隔离，进而避免一个电池模组110发生燃烧时，引燃其他子模组111。

在本实施例中，所述气体收集罩120与所述电池模组110接触的区域可以设置有密封件。所述密封件用于密封气体收集罩120与电池模组110的接触区域，以避免所述烟雾泄露。

具体地，所述密封件为与所述气体收集罩120相配合的泡棉，所述密封件也可以为与所述出气端123相配合的橡胶垫圈。所述泡棉可以是，但不限于聚氨酯(ployurethane，PU)泡棉、防静电泡棉等。通过密封件密封气体收集罩120与电池模组110之间的缝隙，可以使气体收集罩120聚集的烟雾浓度更大，进一步提升烟雾传感器对烟雾的感测。

请结合参照图5和图6，其中，图5是本发明较佳实施例提供的另一种热失稳检测装置100的爆炸图，图6是图5中III部位的局部放大示意图。图5所示的热失稳检测装置100与图1所示相比，图5所示的热失稳检测装置100的子模组111更多，且在气体收集罩120上设置有出气端123。也可以理解为，图5所示的热失稳检测装置100为基于图3所示的热失稳检测装置100的爆炸图。

具体地，请参照图7，是本发明较佳实施例提供的热失稳检测装置100中的电池固定板1112的结构示意图。在本实施例中，所述子模组111可以包括用于固定单体电池1111的电池固定板1112。所述单体电池1111可以为柱状结构，所述电池固定板1112上设置有蜂窝状的通孔，用于固定所述单体电池1111。所述排气口112设置在电池固定板1112的一侧上。当然所述电池固定板1112的多侧均可以设置排气口112，每侧均可以设置一个或更多个数的排气口112，在此不作具体限定。

在本实施例中，所述气体收集罩120还可以包括固定件，所述气体收集罩120与所述电池模组110可以通过固定件进行固定。可选地，所述固定件为螺栓、螺钉、螺杆等。

本发明还提供一种热失稳检测系统。所述热失稳检测系统包括报警器以及上述实施例中的热失稳检测装置100。所述报警器与热失稳检测装置100中的烟雾传感器连接，可以根据烟雾传感器生成的报警信号发出警报声音、警报灯光中的至少一种警报提示。

进一步地，所述报警器可以包括声音提示单元和灯光提示单元。具体地，所述声音提示单元可以为蜂鸣器或与语言芯片(比如，型号为WT588D的语音芯片)连接的喇叭，所述灯光提示单元可以为一种LED灯或其他灯(比如荧光灯)。可选地，所述灯光提示单元为一种可发红光的LED灯。当然，所述灯光提示单元发出的灯光可以为一种闪烁灯光，进而更容易引起相关人员的注意。

进一步地，所述报警器可以单独发出警报声音或者警报灯光，也可以同时发出警报声音和警报灯光。所述热失稳检测系统通过报警器和烟雾传感器相配合，既能及时检查到电池模组110的单体电池1111产生的烟雾，又能及时发出警报提示，以提醒相关人员。相关人员在收到提醒后，便会进行相关处理，以减少电池模组110因热失稳而带来的损失。

在本实施例中，所述烟雾传感器上还可以设置有温度传感器，所述温度传感器可以与所述报警器连接，并根据检测的温度而生成温度报警信号。具体地，当检测的温度超过预设值时，所述温度传感器生成温度报警信号，所述报警器接收所述温度报警信号，进而发出报警提示。所述温度警报提示可以与所述的电池热失稳的警报提示相同，也可以不同，这里不再赘述。

在本实施例中，所述单体电池1111可以是，但不限于干电池、锂电池、铅蓄电池等，这里不做具体限定。

综上所述，本发明提供一种热失稳检测装置及系统。所述热失稳检测装置应用于电池模组，包括气体收集罩和烟雾传感器。所述气体收集罩盖设在电池模组设置有排气口的一端，用于聚集烟雾。所述传感器设置在气体收集罩内，用于检测烟雾。所述热失稳检测装置结构简单、实用，通过在电池模组上设置气体收集罩，以及在气体收集罩上设置的烟雾传感器，便能及时检测到电池模组在失稳时产生的烟雾，并发出报警信号以通知相关人员及时处理。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。