具有降温灭火功能的电池系统及降温灭火方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是一种具有降温灭火功能的电池系统及降温灭火方法。

背景技术

锂离子电池发生热失控主要是由于内部产热远高于散热速率，在锂离子电池的内部积攒了大量的热量，从而引起了连锁反应，导致电池起火和爆炸；发热失控的因素很多，总的来说分为内部因素和外部因素，内部因素主要是电池生产缺陷导致内短路和电池使用不当导致内部产生锂枝晶引发正负极短路，外部因素主要是挤压和针刺等导致锂离子电池发生短路。电池热失控是指电池温度发生一种积累性的增强作用并逐步损坏电池，它会引起锂离子电池起火甚至爆炸，直接威胁用户的安全。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有降温灭火功能的电池系统，便于定向降温灭火，防止热失控扩散。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种具有降温灭火功能的电池系统，包括箱体、检测控制组件、降温灭火组件以及若干个电池模组，所述降温灭火组件以及若干个所述电池模组均与所述检测控制组件电连接，所述箱体内具有导轨以及可滑动设置在所述导轨上的移动板，所述降温灭火组件设置在所述移动板上，若干个所述电池模组并排分布在所述箱体内位于所述导轨两侧的区域，所述电池模组上靠近所述降温灭火组件的一端具有热导向开口。

进一步地，所述降温灭火组件包括固定安装在所述移动板上的旋转滑台以及设置在所述旋转滑台上的水泵，所述水泵的输出端设置有喷嘴，所述移动板用于驱使所述喷嘴沿导轨直线移动，所述旋转滑台用于驱使所述喷嘴转动。

进一步地，所述水泵的输入端连接有水箱或水袋。

进一步地，所述水泵的输入端连接整车水冷系统。

进一步地，所述降温灭火组件还连接有可机械臂，所述机械臂可驱使所述降温灭火组件沿竖向上下移动和转动。

进一步地，所述降温灭火组件为灭火器或连通外置水源的喷嘴。

本发明还提供一种能够应用于如上述电池系统的降温灭火方法，包括如下步骤：系统内的检测单元检测电池模组的温度，若检测到其中一个电池模组或若干个电池模组的温度高于预设的温度值，则判定出现温度异常；移动板将降温灭火组件移送至靠近异常的电池模组的位置，降温灭火组件对准电池模组上的热导向开口喷出液体以实现降温灭火。

进一步地，位于降温灭火组件两侧的电池模组均出现温度异常时，降温灭火组件旋转以对两侧的电池模组上的热导向开口喷出液体。

进一步地，位于降温灭火组件两侧的电池模组均出现温度异常时，检测控制组件根据检测到的两侧的电池模组的温度高低判定降温灭火的先后顺序。

进一步地，所述降温灭火组件沿竖向上升或下降至靠近电池模组的热导向开口处，并对准热导向开口喷出液体以实现降温灭火。

本发明主要具有以下有益效果：本发明的电池系统通过降温灭火组件对准电池模组上的热导向开口喷射液体，在火焰及温度扩展到其他电池模组之前对完成该单个电池模组进行精确降温灭火，达到定点降温灭火的效果，防止热失控扩散，降低损失，保障人身安全。

本发明的降温灭火方法在检测到其中一个电池模组或若干个电池模组的温度高于预设的温度值，再通过降温灭火组件在火焰及温度扩展到其他电池模组之前对完成该单个电池模组进行精确降温灭火，防止热失控扩散，引燃其他电池模组。

附图说明

图1是本发明的电池系统的其中一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的降温灭火组件与移动板的结构示意图；

图3是本发明的电池系统另外一个实施例的结构示意图；

图4是本发明的电池系统中电池模组具有热导向开口的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

参照图1与图2所示的具有降温灭火功能的电池系统，该电池系统为应用于整车中的动力电池系统，其包括箱体100、检测控制组件、降温灭火组件300以及若干个电池模组200，其中，所示检测控制组件、降温灭火组件300以及若干个电池模组200均设置在所述箱体100中，所述降温灭火组件300以及若干个所述电池模组200均与所述检测控制组件电连接，具体的，所述箱体100内具有导轨101以及可滑动设置在导轨101上的移动板102，该降温灭火组件300安装在移动板102上并且随移动板102在箱体100内直线往复移动，若干个电池模组200并排分布在箱体100内位于导轨101两侧的区域，并且电池模组200上靠近降温灭火组件300的一端具有热导向开口301，在具体操作中，检测控制组件检测到某一个电池模组200的温度发生异常，即检测控组件检测到某一个电池模组200的温度高于预设的温度值，检测控制组件控制移动板102可驱使降温灭火组件300沿导轨101移动至靠近该电池模组200处，使得降温灭火组件300的输出端对准该电池模组200的热导向开口301，降温灭火组件300对准该热导向开口301喷射处液体以实现降温灭火功能。

在一些实施例中，该检测控制组件包括BDU400和BMS500，该BDU400和DMS为动力电池系统中的高低压电气控制部分，在电动汽车中，BMS500Battery Management System，电池管理系统主要用于控制电池组，其性能的稳定将直接影响到电池组的使用安全、效率、循环寿命，以及用户人身安全等，而BDU400则是高压控制单元；若干个电池模组200上还对应设置有若干个用于检测电池模组200温度和/或电压的检测传感器，并且该若干个检测传感器均与该BMS500电连接，需要说明的是，在本实施例中，可以通过BMS500检测电池模组200的温度、电压等状态，并且检测到某一个电池模组200的温度异常后，BMS500还能够控制移动板102驱使降温灭火组件300运动至该温度异常的电池模组200处，以及控制降温灭火组件300启动以对电池模组200上的热导向开口301喷射液体以实现降温灭火的功能。

而在另外一些实施例中，该检测控制组件可独立于常规动力电池系统的BMS500和BDU400，具体的，该检测控制组件包括常规的可编程序控制器和若干个用于检测电池模组200的温度和/或电压的检测传感器，并且移动板102、降温灭火组件300均与该检测控制组件电连接，在具体操作中，检测传感器检测到某一电池模组200上的温度高于预设的温度值，并且将该检测信号发送至可编程序控制器上，从而可以通过移动板102驱使降温灭火组件300移动至对准该温度异常的电池模组200的热导向开口301处，实现定点的降温灭火功能。

需要说明的是，所述移动板102可以通过常规的直线滑台而实现在导轨101上往复移动。

在一些实施例中，参照图1与图2所示，所述降温灭火组件300包括固定安装在所述移动板102上的旋转滑台103以及设置在所述旋转滑台103上的水泵104，水泵104的输出端具有喷嘴，该移动板102用于驱使所述喷嘴沿导轨101直线移动，该旋转滑台103用于驱使所述喷嘴转动，进而能够对导轨101两侧的电池模组200喷射液体以实现降温灭火功能；而在另外一些实施例中，电池系统中的若干个电池模组200温度异常升高且不可控时，通过旋转滑台103驱使喷嘴转动进而对电池系统中的若干个电池模组200喷射液体以降温灭火。

在一些实施例中，所述水泵104的输入端连接有水箱或水袋，具体的，该水箱或水袋可以采用铝塑袋或自压缩的结构，其可以随移动板102一起移动，降低该整个降温灭火组件300的体积和结构复杂程度，不需要布置大量的管道即可实现对单个电池模组200进行降温灭火。

而在另外一些实施例中，所述水泵104的输入端连接整车的水冷系统，与整车的水冷系统通过管道连接，能够取用整车所携带的液体，防止整车上的电池模块热失控而发生起火甚至爆炸的问题。

参照图3所示的具有降温灭火功能的电池系统，该电池系统为储能电池系统，所述降温灭火组件300为灭火器或者是连通有外置水源的喷嘴，具体的，该降温灭火组件300还连接有机械臂105，通过机械臂105驱使降温灭火组件300上下移动和转动，从而能够适用于堆叠有若干层电池模组200的储能电池系统，该机械臂105可以采用常规的设计或型号；需要说明的是，还可以是通过机械臂105驱使水泵104上下移动和转动，而移动板102则能够驱使机械臂105和水泵104水平移动，进而保证降温灭火组件300能够移动至对准电池模组200的热导向开口301，而水泵104的输入端可以通过管路连接外置的水源，输出端设置喷嘴以保证液体能够准确对准热导向开口301以实现降温灭火功能。

在一些实施例中，所述检测控制组件为PCS柜600、计量柜700、直流柜800、服务器柜900等储能系统的高低压控制单元。

而在另外一些实施例中，该检测控制组件可独立于常规储能电池系统的计量柜700、直流柜800、服务器柜900等，具体的该检测控制组件包括常规的可编程序控制器和若干个用于检测电池模组200的温度和/或电压的检测传感器，并且移动板102、降温灭火组件300均与该检测控制组件电连接，在具体操作中，检测传感器检测到某一电池模组200上的温度高于预设的温度值，并且将该检测信号发送至可编程序控制器上，从而可以通过移动板102驱使降温灭火组件300移动至对准该温度异常的电池模组200的热导向开口301处，实现定点的降温灭火功能。

在一些实施例中，参照图4所示，所述电池模组200可以是在电芯的外表面设置结构坚固的框架结构，或者是采用具有内腔的一体式存储结构，并且内腔连通有热导向开口301，电芯置于该内腔中，当电芯出现异常而导致温度升高或起火时，该结构坚固的框架结构防止电芯爆发，从而保证火焰从该惹到想开口喷出，方便降温灭火组件300实现降温灭火。

一种降温灭火方法，其包括如下步骤：

系统内的检测单元检测电池模组200的温度，若检测到其中一个电池模组200或若干个电池模组200的温度高于预设的温度值，则判定出现温度异常，具体的，每个电池模组200上均设置有用于检测温度或电压的检测传感器，并且预设一个温度值，如300℃，检测传感器检测到与之对应的电池模组200的温度高于该预设温度值，并且将该检测信号发送至检测控制组件；

检测控制组件判定该电池模组200的温度异常，从而控制降温灭火组件300移动至该温度异常的电池模组200处，并且对准该电池模组200的热导向开口301喷出液体，从而实现定点的降温灭火操作。

在一些实施例中，若该电池系统内的若干个或位于导轨101两侧的电池模组200均发生异常温度升高时，或者是位于另一侧的电池模组200的温度异常时，检测控制组件可以通过控制旋转滑台103以驱使该降温灭火组件300转动至对准该侧的电池模组200，或者是旋转滑台103驱使降温灭火组件300转动以实现对该两侧的电池模组200进行降温灭火操作；本实施例采用可水平移动和转动的降温灭火组件300适用于整车上的动力电池系统中。

在一些实施例中，位于降温灭火组件300两侧的电池模组200均出现温度异常时，检测控制组件根据检测到的两侧的电池模组200的温度高低判定降温灭火的先后顺序，如其中一侧的电池模组200的温度高于另一侧的电池模组200的温度，则检测控制组件能够控制降温灭火组件300先对准该温度较高的电池模组200，即优先降温灭火异常温度较高的电池模组200。

在一些实施例中，该降温灭火组件300可以通过机械臂105驱使而实现上下运动，进而能够水平对准电池模组200的热导向开口301，保证定点降温灭火，本实施例采用机械臂105驱使降温灭火组件300实现转动和上下移动，适用于电池模组200堆叠设置的储能系统中。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。