锂电池模组、动力电池包及电池仓的制作方法

1.本实用新型属于锂电池技术领域，尤其涉及锂电池模组、动力电池包及电池仓。


背景技术：

2.锂离子电池的温度监测是避免相关储能站和动力电池组因热失控而发生火灾和爆炸的主要方式之一。目前，以温敏传感器(半导体传感器为主)为代表的锂离子电池温度监测系统和装置已经得到较了大规模的应用。其工作原理为通过将温敏传感器器件内置于单电池中，再通过串、并联等方式，将传感器收集到的电信号调制为数字信号传递至智能设备终端(pc机、笔记本电脑、手机等)来实现对每个单电池的监测。然而，该类温度监测系统采用的是点式监测，并需要内置大量的温度传感器元件，从而提高了使用成本和集成难度。
3.另一方面，为了应对锂离子电池在充放电过程中电芯过热带来的火灾和爆炸等问题，现有技术中存在多种技术方案。例如，在动力电池组下铺设液冷系统，以对冲电芯产生的热量。又例如在电芯间放置气凝胶来保温隔热，并延缓热失控等问题。然而，上述技术方案均不足以避免热失控带来的危险问题。


技术实现要素：

4.针对上述情况，本实用新型提供了一种锂电池模组、动力电池包及电池仓，有效解决了在先技术的技术方案无法有效避免锂电池热失控失火的问题。
5.本实用新型提供了一种锂电池模组，包括电池组、光纤检测层、阻燃层、控制组件，所述光纤检测层位于所述电池组和所述阻燃层之间；
6.所述阻燃层包括相互连通的储液仓和喷淋组件，所述储液仓内容纳有阻燃液，所述喷淋组件位于所述储液仓和所述光纤检测层之间，所述喷淋组件能够将所述储液仓内的阻燃液流至所述电池组上；
7.所述光纤检测层和所述喷淋组件均和所述控制组件电连接。
8.优选的，所述喷淋组件包括喷淋仓和喷淋泵，所述喷淋仓固定于所述储液仓外壁面，所述喷淋泵固定于所述喷淋仓内，所述喷淋泵另一端和所述储液仓相连通。
9.优选的，所述喷淋组件和所述光纤检测层之间设置有弹簧。
10.优选的，所述的光纤检测层包括底板和光纤，所述的底板位于所述光纤和所述喷淋组件之间，所述光纤固定于所述底板并和所述电池组接触；
11.所述底板为柔性材质。
12.优选的，所述电池组包括若干电芯；
13.所述的光纤依照s形或回形固定于所述底板上，所述光纤和每个所述电芯接触。
14.优选的，所述喷淋组件将所述电池组覆盖，所述喷淋组件流出的阻燃液能够穿过所述底板并与所述电池组接触。
15.优选的，所述的控制组件包括光调解仪、终端设备；
16.所述光调解仪同时和所述光纤检测层、所述终端设备电连接。
17.优选的，所述的喷淋组件还包括电磁阀；
18.所述电磁阀一端和所述喷淋泵连通，所述电磁阀另一端和所述储液仓相连通，所述电磁阀上集成有plc控制器，所述plc控制器和所述光调解仪电连接。
19.本实用新型还提供一种动力电池包，包括基板和若干所述的锂电池模组，若干所述锂电池模组固定于所述基板上且相邻的所述锂电池模组相互之间存在空隙；
20.所述的锂电池模组包括电池组、光纤检测层、阻燃层，若干所述锂电池模组相互串联并和同一个所述控制组件串联。
21.本实用新型还提供一种电池仓，包括电池仓仓体和若干所述的锂电池模组，若干所述锂电池模组设于所述电池仓仓体内；
22.所述的锂电池模组包括电池组、光纤检测层、阻燃层，若干所述锂电池模组相互串联并和同一个所述控制组件串联。
23.本实用新型针对在先技术的技术方案无法有效避免锂电池热失控失火的问题作出改进，具有以下有益效果：
24.1、设置相连的光纤检测层和控制组件，并通过控制组件控制阻燃层，通过温度控制阻燃层的工作状态，当温度高于预设阈值时，则通过阻燃层释放阻燃液，阻止电池组高温失火；
25.2、设置喷淋仓和储液仓，并设置喷淋泵，当温度过高时，阻燃液可通过喷淋泵直接进入喷淋仓内并最终流向电池组，使得阻燃液能够均匀快速的包裹电池组，防止火灾；
26.3、将光纤检测层设置在阻燃层和电池组之间，并设置弹簧使光纤和电芯贴合，以便于准确的检测每个电芯的温度，保证检测的准确；
27.本实用新型结构简洁，能够有效的实现对电池组每个电芯的温度检测，同时还能及时喷洒阻燃液以防止火灾，实用性强。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例提供的锂电池模组的立体示意图。
30.图2为图1所示的锂电池模组中的阻燃层及其相关结构内部示意图。
31.图3为图1所示的锂电池模组中光纤检测层光纤s形布置的结构示意图。
32.图4为图1所示的锂电池模组中光纤检测层光纤回形布置的结构示意图。
33.图5为图1所示的锂电池模组在动力电池组应用场景中的具体布置示意图。
34.图6为图1所示的锂电池模组在储电站应用场景中的具体布置示意图。
35.图7为图1所示的锂电池模组基于plc控制的处理响应流程图。
36.图中标记的含义为：
37.1、电池组；11、电芯；
38.2、光纤检测层；21、底板；22、光纤；
39.3、阻燃层；31、储液仓；32、喷淋组件；321、喷淋仓；322、喷淋泵；323、电磁阀；
40.4、控制组件；41、光调解仪；42、终端设备；
41.5、弹簧；6、电池仓仓体；7、基板。
具体实施方式
42.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图即实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
44.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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
45.为了说明本实用新型技术方案，下面结合具体附图及实施例来进行说明。
46.参考图1，实施例一，本实施例提供一种锂电池模组，能够对电池组1的温度进行实时监测，同时还能根据温度变化控制阻燃层3工作状态，从而避免高温热失控引发的火灾。
47.本实施例包括电池组1、光纤检测层2、阻燃层3、控制组件4。
48.电池组1可为锂电池组1，电池组1的电芯11可为卷绕式、叠片式、软包式等样式。
49.光纤检测层2位于电池组1和阻燃层3之间，光纤检测层2和电池组1接触，基于光频域反射(optical.frequency.domain.reflection,ofdr)技术实现对电池组1的实时温度监测。光纤检测层2包括光纤22，利用光纤传感技术检测电池组1的温度，实现对电池组17天24小时的全时段连续监测，采用光纤 22检测温度能够减少对电池组1内部空间及其安装空间的占用，同时也能避免电池组1工作过程中产生的电磁干扰。
50.阻燃层3用于在电池组1温度过高热失控时防止电池组1失火，控制组件 4能够接收光纤检测层2发出的光信号并根据该光信号判断温度是否超过预设的最高温度阈值，进而控制阻燃层3工作，阻燃层3可释放阻燃液，阻燃液穿过光纤22流入电池组1并将电池组1浸没，从而防止电池组1过热失火并防止火情蔓延。
51.本实施例中，设置相连的光纤检测层2和控制组件4，并通过控制组件4 控制阻燃层3，即通过温度控制阻燃层3的工作状态，当温度高于预设的最高温度阈值时，则通过阻燃层3释放阻燃液，阻止电池组1高温失火且防止高温过热波及其他电池组1。
52.参考图2，在一实施例中，阻燃层3包括相互连通的储液仓31和喷淋组件 32，储液仓31为一个扁平长方体舱室，储液仓31朝向电池组的端面能够完全覆盖整个电池组1的上端面，储液仓31内容纳有阻燃液，喷淋组件32位于储液仓31和光纤检测层2之间，喷淋组件32能够将储液仓31内的阻燃液流至电池组1内，并将整个电池组1浸没，从而达到阻燃的效果。
53.光纤检测层2和喷淋组件32均和控制组件4电连接，控制组件4可以是常见的电控设备如plc控制电路，也可以是其他常见的电控设备，控制组件4内预设有电池组1的最高温
度阈值，当光纤检测层2检测到的温度大于等于该最高温度阈值时，控制组件4控制喷淋组件32将储液仓31内的阻燃液喷出，阻燃液通过光纤22之间的间隙流至电池组1内。
54.本实施例中，利用光纤检测层2检测电池组1的实时温度变化情况，并以此作为阻燃层3工作与否的依据，当电池组1实时检测温度大于等于预设的最高温度阈值时，控制组件4控制喷淋组件32工作，使储液仓31内的阻燃液快速流向电池组1并将整个电池组1浸没，从而防止电池组1过热起火。
55.参考图2，在实施例一中，喷淋组件32包括喷淋仓321和喷淋泵322，喷淋仓321固定于储液仓31外壁面，喷淋仓321位于储液仓31和光纤检测层2 之间，喷淋泵322固定于喷淋仓321内，喷淋泵322另一端和储液仓31相连通，喷淋泵322可将储液仓31内的阻燃液抽入喷淋仓321内，从而使得阻燃液能够通过喷淋仓321流向电池组1，喷淋泵322和控制组件4相连并受控制组件4 控制工作状态。
56.参考图2，在一实施例中，喷淋组件32还包括电磁阀323，电磁阀323一端和喷淋泵322连通，电磁阀323另一端和储液仓31相连通，同时电磁阀323 还和控制组件4相连并受控制组件4控制，当电磁阀323关闭时，储液仓31 和喷淋仓321相互隔断，此时即便喷淋泵322启动也无法将储液仓31内的阻燃液抽入喷淋仓321内，当电磁阀323开启时，储液仓31和喷淋仓321相连通，此时喷淋泵322启动可将储液仓31内的阻燃液抽入喷淋仓321内。
57.该设置能够保证在电池组1温度未超过预设的最高温度阈值之前，不会有阻燃液提前进入喷淋仓321并流向电池组1，从而防止了因结构原因导致的阻燃液溢流影响电池组1的正常工作。
58.进一步的，此处提供两种喷淋仓321的具体结构，使得喷淋液能够顺利的流向电池组1：
59.第一种：喷淋仓321朝向光纤检测层2的端面上均匀的开设有若干出液孔，当阻燃液经喷淋泵322抽入喷淋仓321内时，阻燃液可通过出液孔直接均匀的流向电池组1，若干出液孔的开设可和电池组1的电芯11一一对应；
60.第二种：在第一种的基础上减少出液孔的数量，并在每个出液孔内均设置出液电磁阀，在喷淋泵322将阻燃液抽入喷淋仓321的同时，若干出液电磁阀开启，使得阻燃液能够顺利通过喷淋仓321流向电池组1，而当电池组1正常使用且温度并未超过最高温度阈值时，在电磁阀323和出液电磁阀的双重作用下，阻燃液无法和电池组1接触，从而保证电池组1的正常工作。
61.上述两种喷淋仓321结构均适用于本装置，区别在于第一种结构简洁，空间占用小，成本低廉；第二种增设了冗余结构，能更好的防止阻燃液泄露影响电池组1正常工作。
62.参考图2，在一实施例中，光纤检测层2包括底板21和光纤22，底板21 位于光纤22和喷淋组件32之间，光纤22固定于底板21并和电池组1接触，底板21为光纤22提供固定基础，为使阻燃液能够顺利流向电池组1并浸没电池组1，底板21面积小于喷淋仓321朝向底板21一端端面的面积，或底板21 上开设有通孔。
63.优选的，喷淋组件32和光纤检测层2之间设置有若干弹簧5，若干弹簧5 一端固定于喷淋仓321外壁面，另一端压紧在底板21上，该设置使得底板21 能够更好的和电池组1贴合，从而使得光纤22能够更好的和电池组1贴合，该设计考虑到电池组1中各个电芯11在放置过程中可能存在高低差异，利用若干弹簧5将光纤22压紧在电池组1上，从而保证光纤22
与电池组1能够充分接触，从而提高监测精度。
64.优选的，底板21为柔性材质，柔性材质的底板21配合若干弹簧5，能更好的将光纤22压紧在电池组1上并和每个电芯11接触，从而提高监测精度。
65.参考图1和图3，在一实施例中，电池组1包括若干电芯11，光纤22依照 s形固定于底板21上，具体的，光纤22一端延伸至底板21外并和控制组件4 相连，光纤22另一端向底板21另一端延伸，在到达底板21边界时弯折并向相对的边界继续延伸，循环往复形成s形布置，每段相邻的光纤22之间的间距均和电芯11排布时的层间距向对应，从而保证光纤22能够和每个电芯11接触，从而保证监测的精度。
66.参考图1和图4，在一实施例中，电池组1包括若干电芯11，光纤22依照回形固定于底板21上，具体的，光纤22一端延伸至底板21外并和控制组件4 相连，光纤22另一端向底板21另一端延伸，在到达底板21边界时弯折90
°
并向相邻的边界继续延伸，或在延伸至光纤22处时弯折90
°
继续延伸，直至延伸至底板21中央位置，此时光纤22在底板21上形成回形，相邻两段的光纤 22之间的间距均和电芯11排布时的层间距向对应，从而保证光纤22能够和每个电芯11接触，从而保证监测的精度。
67.参考图1，在一实施例中，控制组件4包括光调解仪41、终端设备42，光调解仪41和光纤22相连，用于将光信号调解为数字信号，并将调解后的数字信号发送至终端设备42，终端设备42可以是pc机、笔记本电脑、手机或其他常见的终端设备，终端设备42能够接收光调解仪41发送的数字信号，同时能够控制喷淋泵322的工作状态，当光调解仪41接收到光纤22监测的电芯11 温度高于最高温度阈值时，终端设备42控制喷淋泵322工作，将阻燃液从储液仓31内抽入喷淋仓321并流向电池组1，最终将电池组1浸没以防止电池组1 过热发生火灾。
68.进一步的，电磁阀323上集成有plc控制器，plc控制器和光调解仪41电连接，plc控制器能够接收光调解仪41发送的电信号并控制电磁阀323的工作状态，当plc控制器接收到光纤22监测的电芯11温度高于最高温度阈值时， plc控制器控制电磁阀323开启，此时喷淋泵322同时受终端设备42控制启动，将阻燃液从储液仓31内抽入喷淋仓321并流向电池组1，最终将电池组1浸没以防止电池组1过热发生火灾。
69.参考图7，在一实施例中，控制组件4包括plc控制器和光调解仪41，plc 控制器和光调解仪41、电磁阀323和喷淋泵322相连，plc控制器控制电磁阀323和喷淋泵322的工作状态，此时本装置具备手动和自动两种模式。
70.首先，对plc控制器进行初始化，即将所有信号输出端置0并将预先设置好的最高温度阈值存入相应的存储区域；若光纤检测层2正常工作，则光纤检测层2检测到电池组1的实时温度并发出正常的光信号，接着，plc控制器读取光调解仪41的信号并与最高温度阈值进行比较，如果电池组1的实时监测温度超出最高温度阈值则调用相应的子程序来控制电磁阀323开启，并控制和电磁阀323开启并控制喷淋泵322工作，释放阻燃液以完成灭火过程。
71.优选的，plc控制器上集成有辅助继电器、声光报警装置，在plc控制器控制电磁阀323和喷淋泵322工作的过程中，辅助继电器可以实现程序自锁以保证系统的持续运行，保证不会出现当温度在最高温度阈值附近拨动时喷淋过程的频繁启停，同时plc控制器通过声光报警装置报警，并将信号发送至安全监控中心；当火情解除或阻燃液全部流入电池组，
plc控制器收到停止信号并结束程序，灭火阻燃过程终止。
72.若光纤检测层2无法正常工作，则同时可启动紧急手动装置，由工作人员直接向plc控制器发出操作指令，进行灭火阻燃操作。
73.在一实施例中，控制组件4包括plc控制器、光调解仪41和终端设备42， plc控制器和光调解仪41、终端设备42、电磁阀323和喷淋泵322相连，plc 控制器内集成有无线模块，并通过无线模块和终端设备42相连，此时可通过终端设备42内的软件实现对plc控制器的间接驱动。
74.参考图5，在一实施例中，若干电池组1固定于基板7，在本实施例中，每个电池组1均设置光纤检测层2、阻燃层3，而每个基板7设置一个控制组件4，基板7对应的所有光纤检测层2和阻燃层3均和该控制组件4相连，基板7上的若干光纤检测层2相互串联并和该控制组件4串联，但控制组件4对各个阻燃层3则独立控制，即当基板7上的某一个电池组1检测到温度高于最高温度阈值时，控制组件4控制相应的阻燃层3均工作，使得该电池组1均浸没在阻燃液内，以防止火情扩散。
75.同一基板7上的若干电池组1之间存在空隙，在电池组1过热失火时用于提供空间隔离，降低火情蔓延的可能。
76.优选的，每个基板7上设置六个电池组1，以便于控制组件4控制，同时也能够防止基板7对应电池组1的火情对其他基板7上的电池组1造成影响。
77.参考图6，在一实施例中，电池组1固定于电池仓仓体6内，电池仓仓体6 内的电池组1上下叠放且相互之间存在空隙，设置空隙能够降低电池组1过热失火时对相邻电池组1的影响，电池仓仓体6内的每个电池组1均设置光纤检测层2、阻燃层3，而电池仓仓体6内仅设置一个控制组件4，若干光纤检测层 2相互串联并和控制组件4串联，但控制组件4对若干阻燃层3独立控制，当电池仓仓体6内的某一个电池组1检测到温度高于最高温度阈值时，控制组件 4控制相应的阻燃层3工作，使得相应的电池组1均浸没在阻燃层3内，以防止火情扩散。
78.优选的，每个电池仓仓体6内设置三到六个电池组1，以便于控制组件4 控制，同时也能够防止电池仓仓体6对应电池组1的火情对其他电池仓仓体6 内的电池组1造成影响。
79.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。