一种快速排出锂离子电池包内高温可燃性气体的装置及控制方法与流程

本发明涉及锂离子电池消防领域，特别涉及一种快速排出锂离子电池包内高温可燃性气体的装置及控制方法。

背景技术：

1、锂离子电池在外界热滥用、电滥用以及机械滥用的条件下会诱发其热失控，电池内部会出现各种放热副反应，随着副反应的进行，电池温度逐渐升高，当电池内部的压力达到安全阀的阈值时，电池内部的高温可燃性气体会通过安全阀释放出来，在一定程度上起到降温的作用，但是，当锂离子电池在电池包内以多个单体紧密相连的形式排列在密闭空间内时，安全阀喷出的高温可燃性气体无法及时排出，从而在电池包内部积聚，极易诱发电池包内部其他锂离子电池发生热失控进而加剧灾害的蔓延和扩大，随着积聚过程的持续进行，大量高温可燃性气体甚至会引发电池包出现严重的爆炸事故。

2、为了能够排出电池包内部积聚的高温气体，现有的技术主要使用风冷装置，其核心是空调、风道以及轴流风扇，风冷应用时，在电池包的一端开孔，另一端设有轴流风扇，当空调的感温元件感应到温度变化时，风冷装置启动，空调输出的气流通过孔洞进入电池包内部，轴流风扇将气流抽出，促进气流在电池包内部的流动，气流进入电池模块内部后流经电池模组表面，与电池模组进行冷热交换后由轴流风扇排出，完成对电池包内部高温热空气的有效处理，但是，当电池包内的锂离子电池由于电滥用或者机械滥用而导致其安全阀喷出时，空调的感温元件无法在第一时间感应到电池温度变化，也就无法对电池包内喷出的高温可燃性气体进行及时的处理，

3、因此，有必要对电池包在结构和功能上进行进一步完善和改进，以求能够对电滥用和机械滥用所导致的电池包内锂离子电池模组安全阀喷出进行早期预警并采取行之有效的措施，并及时将高温可燃性气体排出电池包内部，缓解电池包内锂离子电池热失控的传播进程，抑制其可能出现的爆炸。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种快速排出锂离子电池包内高温可燃性气体的装置，能够对锂离子电池包内的电池模组热失控进行早期预警，并能在短时间内精确、安全、高效地缓解热失控的进程，防止锂离子电池包可能出现的爆炸事故。

2、本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

3、本发明的第一方面是提供了一种快速排出锂离子电池包内高温可燃性气体的装置，包括：抽气泵、集气罐、氮气瓶、应力传感器，所述抽气泵具有抽气口、排气口，所述抽气泵固定在锂离子电池包上部，抽气口接入抽气泵进气管，所述抽气泵进气管通过锂离子电池包上部端盖的孔插入锂离子电池包内部；所述集气罐与所述抽气泵的排气口通过抽气泵排气口连接；所述氮气瓶与所述氮气瓶排气管连接；所述应力传感器固定在锂离子电池包上部端盖上方，通过数据传输线连接到所述抽气泵的控制模块和所述氮气瓶的控制模块。

4、进一步地，所述抽气泵通过减震板固定在锂离子电池包上部，一方面通过螺栓将抽气泵固定在所依托的装置上，另一方面可以减少运行对周围设备的影响。

5、进一步地，所述抽气泵和所述集气罐之间的抽气泵排气管上设有毒气过滤装置，用于过滤锂离子电池包抽出的有毒气体。

6、进一步地，所述应力传感器采用谐振式应力传感器。

7、进一步地，所述抽气泵的抽、排气口采用增强尼龙宝塔接口，保证装置的气密性。

8、进一步地，所述集气罐内置水，收集和冷却高温气体。

9、进一步地，所述抽气泵进气管、抽气泵排气管和氮气瓶排气管均使用耐高温管。

10、本发明的第二方面是提供了一种所述装置的控制方法，当锂离子电池包内部的某个电池安全阀喷出，应力传感器采集到应力变化，通过数据传输线将电信号同时传输给抽气泵和氮气瓶，抽气泵和氮气瓶在接受到电信号后，迅速开启抽气泵和氮气瓶，抽气泵在工作时，锂离子电池包内部的高温可燃性气体吸入抽气泵抽气口，然后再通过排气口穿过抽气泵排气管，毒气过滤装置过滤掉有毒气体，最后排入集气罐中，在抽气泵抽气的同时，氮气瓶内的氮气注入锂离子电池包内部；当没有应力变化时，所述装置持续对锂离子电池包内部进行应力采集，动态监测。

11、本发明的优点和积极效果是：

12、1.本装置采用应力传感器对锂离子电池包安全阀进行快速感应，当安全阀喷出后，应力传感器凭借其高灵敏度，能够在第一时间感应到应力变化，同时将信号传输给抽气泵和氮气瓶，抽气泵将锂离子电池包内部积聚的高温气体快速抽出电池包。

13、2.本装置能够将高温气体转移到锂离子电池包外部，避免了热量在锂离子电池包内部长时间大量积聚，极大地缓解了电池的热失控传播进程，使电池模组处在适宜的工作环境中。

14、3.本装置氮气瓶通过充入氮气能够使电池快速处于惰性氛围中，使锂离子电池包内部氧气浓度处于较低的范围内，降低了锂离子电池可能出现爆炸的风险。

15、4.本装置能够对锂离子电池包内的电池模组热失控进行极早期预警，并能在短时间内精确、安全、高效地缓解热失控的进程，防止电池包可能出现的爆炸事故。

技术特征：

1.一种快速排出锂离子电池包内高温可燃性气体的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述抽气泵(1)通过减震板(108)固定在锂离子电池包(5)上部。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述抽气泵(1)和所述集气罐(2)之间的抽气泵排气管(105)上设有毒气过滤装置(106)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述应力传感器(4)采用谐振式应力传感器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述抽气泵(1)的抽、排气口采用增强尼龙宝塔接口。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述集气罐(2)内置水，收集和冷却高温气体。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述装置的控制方法，其特征在于，当锂离子电池包(5)内部的某个电池安全阀喷出，应力传感器(4)采集到应力变化，通过数据传输线将电信号同时传输给抽气泵(1)和氮气瓶(3)，抽气泵(1)和氮气瓶(3)在接受到电信号后，迅速开启抽气泵(1)和氮气瓶(3)，抽气泵(1)在工作时，锂离子电池包(5)内部的高温可燃性气体吸入抽气泵(1)的抽气口(102)，然后再通过排气口(103)穿过抽气泵排气管(105)，毒气过滤装置(106)过滤掉有毒气体，最后排入集气罐(2)中，在抽气泵(1)抽气的同时，氮气瓶(3)内的氮气注入锂离子电池包(5)内部；当没有应力变化时，所述装置持续对锂离子电池包(5)内部进行应力采集，动态监测。

技术总结
本发明涉及锂离子电池消防领域，公开了一种快速排出锂离子电池包内高温可燃性气体的装置及控制方法，装置包括抽气泵、集气罐、氮气瓶和应力传感器，所述抽气泵固定在锂离子电池包上部，抽气口接入抽气泵进气管，所述抽气泵进气管通过锂离子电池包上部端盖的孔插入锂离子电池包内部；所述集气罐与所述抽气泵的排气口通过抽气泵排气管连接；所述氮气瓶与所述氮气瓶排气管连接；所述应力传感器固定在电池上部端盖上方，通过数据传输线连接到所述抽气泵的控制模块和所述氮气瓶的控制模块。本发明通过对锂离子电池包内的电池模组热失控进行早期预警，并能在短时间内精确、安全、高效地缓解热失控的进程，防止锂离子电池包可能出现的爆炸事故。

技术研发人员：李谦,徐科,刘盛终,苏展,刘广振,于金山,马伯杨,王竑晟,马晓光,何菊
受保护的技术使用者：国网天津市电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15