[發明專利]阻燃電池箱及阻燃動力電池系統

有效

• 申請號: 201410290981.8
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN104300097B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 朱建錦;劉宇強;薛利峰;程永周
• 申請（專利權）人: 中航鋰電（洛陽）有限公司
• 主分類號: H01M2/10
• 分類號: H01M2/10;H01M10/48;H01M10/42
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及新能源汽車領域中動力電池部分，具體涉及一種動力電池系統中氣體保護的動力電池模組。

背景技術

隨著新能源汽車的逐步發展，用戶對于新能源汽車的安全性能要求越來越高。縱觀國內外新能源汽車應用推廣情況，動力電池系統的安全性能已經成為影響整車安全性能的技術瓶頸。

動力電池系統因其特殊的物理化學特性，在極端情況(如碰撞、高溫、低溫等)下，可能引起動力電池系統燃燒、爆炸等危險狀況。解決動力電池系統在極端情況下可能發生的燃燒、爆炸已經成為行業內一個主要的技術研究點。在目前行業內已經采用的多種措施解決上述問題，主要總結如下：

采用電池管理系統，監控電池系統內各單體電池(或模組)的電壓、溫度等狀態信息，通過上述狀態信息及時預判可能潛在的危險，通知操作人員提前采取相應措施避免事故產生。通過對以往事故分析，電池管理系統存在著實時性、準確性較差的弊端。

特斯拉Model S電動跑車采用液冷循環及防火隔斷墻設計方案，控制動力電池系統的運行溫度，避免因溫度引起的動力電池系統熱失控。此外，采用防火隔斷墻限制熱失控傳播路徑。上述設計在一定程度上改善了Model S的安全性能，但上述安全裝置增加了產品成本，占用了動力電池系統的安裝空間，降低了動力電池系統的有效容量。

寶馬i3電動車采用了防裝格柵瓦的設計方案，通過格柵瓦吸收車輛撞擊的形變力，避免動力電池系統受到擠壓。上述設計極大提高了動力電池系統的防撞擊性能，但成本較高。

專利文件《具有高效冷卻功能的防燃防爆型二次電池組系統》(申請號200910025407.9)采用的技術方案是，在電池組封裝外殼內充有絕緣流體介質，使電池組置于絕緣流體介質內從而與外界空氣中的氧氣隔離，達到阻燃的目的。然而這種設計對電池組外殼的密封性要求較高，一旦密封性未達到要求就會導致液體泄漏，對電池系統造成不利影響；電池組長期處于流體介質中有可能被腐蝕，影響電池的充放電性能；這種設計下的電池系統重量大，成本高。

因此，有必要解決上述設計方案存在的控制器件多、線路復雜、重量大、液體泄漏、電池組被腐蝕及成本較高的問題。

發明內容

本發明提供了一種阻燃電池箱及阻燃動力電池系統，旨在解決新能源汽車領域中動力電池系統潛在的熱失控問題，并改善動力電池系統控制器件多、線路復雜、重量大、液體泄漏、電池組被腐蝕及成本較高的問題。

為解決上述問題，本發明阻燃動力電池系統采用了以下技術方案：包括從首級到末級至少兩個阻燃電池箱，所述阻燃電池箱，包括用于充入阻燃氣體的氣體密封的箱體；所述箱體內設置有若干單體電池；所述箱體上設有動力接口和控制接口，每個箱體內電池組與相鄰箱體內電池組通過所述動力接口連接；所述箱體上還設置有一個進氣口和一個排氣口，前級箱體的排氣口連接于后級箱體的進氣口，首級箱體的進氣口安裝有進氣控制閥，末級箱體的排氣口安裝有排氣控制閥。

所述箱體內設置有用于檢測氧氣濃度的檢測元件。

所述進氣控制閥與排氣控制閥均為電磁閥(Y1，Y2)；包括一個電磁閥控制電路；所述電磁閥控制電路包括一個控制繼電器(K1)，該控制繼電器設有至少兩個觸點，兩個觸點分別與兩電磁閥的控制線圈串聯。

所述電磁閥控制電路還包括一個指示燈支路，該支路上串聯一個電磁閥工作狀態指示燈以及一個控制繼電器的觸點。

本發明阻燃電池箱采用了以下技術方案：包括氣體密封的箱體；所述箱體上設置有一個進氣口和一個排氣口。

所述箱體上設有動力接口和控制接口；所述動力接口和控制接口均為氣密的電連接器。

所述箱體內設置有用于檢測氧氣濃度的檢測元件。

本發明采用在電池箱內充入阻燃氣體從而減少氧氣含量的技術方案來達到阻燃目，即使發生氣體泄漏也可以及時發現進行檢修并充入阻燃氣體，因此，本發明具有成本低、重量輕、效果好的優點。本發明阻燃動力電池系統，將至少兩個阻燃電池箱串聯在一起，只在首級電池箱與末級電池箱安裝電磁閥完成氣體的充入或排出，可以減少控制元件，簡化線路連接，降低成本。

本發明阻燃動力電池系統電池箱內安裝有檢測元件，可以檢測電池箱內的氧氣濃度，當氧氣濃度超過規定數值范圍時，可以向電池箱內充入阻燃氣體，使氧氣濃度下降至規定數值，還可以依據氧氣濃度上升速率判斷箱體的氣密有效性。

本發明阻燃動力電池系統，通過一個繼電器實現進氣控制閥與排氣控制閥同時開啟或關閉，可避免氣壓突升造成箱體氣密性損壞或氣壓突降造成過多氧氣進入。