[发明专利]一种新能源汽车动力电池热失控保护装置

说明书

本发明属于被动式车辆电气防火保护技术领域，具体涉及一种新能源汽车动力电池热失控保护装置。该保护装置包括电池包、电池包隔热层和热释放管，所述电池包内设置有多个电池组，在电池包内部或外部设置电池包隔热层，在电池组之间设置有电池组隔热层，所述电池组隔层将电池包分割成多个隔舱。所述热释放管连接电池包上设置的热排放口和设置车辆外表面的热释放口。本发明能够在电池单体发生热失控的情况下，对电池包以及车辆进行防护，防止火势失控和爆炸。特别是车辆发生碰撞，乘客失能情况下，能够保证乘客生命安全。

技术领域

本发明属于被动式车辆电气防火保护技术领域，具体涉及一种新能源汽车动力电池热失控保护装置。

背景技术

随着世界往可持续能源的转变，新能源汽车推广，锂离子动力电池系统的应用快速增长，对锂离子动力电池系统的性能及安全性要求也越来越高。为满足功率和能量的要求，当新能源汽车依靠电池驱动时需要将一定数量的单体电池串并联，一般由数十个单体电池并联封装成一个电池模块，再将若干个电池模块串联成一个电池组，最后将电池组置入电池包中。

当电池包处于极端工作环境下，由于碰撞、短路、热失控等引起电池组冒烟起火、爆炸、燃烧等现象，当对于电池组起火无有效安全的处理结构及措施时，常因为电池组内部起火导致电池包壳体表面温度过高诱发整车附近上可燃物起火燃烧，从而导致电动车燃烧事故。

锂离子电池因为具备高能量密度、高功率密度和长使用寿命的特点，在化学储能器件中脱颖而出，在便携式电子产品领域已经技术成熟广泛应用了，如今在电动汽车领域和大规模储能领域的需求量也呈爆发式的增长。锂离子电池在通常情况下是安全的，但是，时有安全性事故的报道呈现在公众面前，比较著名的有波音公司B787飞机电池着火、特斯拉MODEL S起火等。发展到现在，安全性仍然是制约锂离子电池在高能量/高功率领域应用的关键性因素。热失控不仅是发生安全性问题的本质原因，也是制约锂离子电池性能表现的短板之一。

受制造过程、使用周期、外部环境，完全避免锂离子单体电池不发生热失控是极不可能的。而且随着市场对性能源汽车里程的增加需求，电池能量密度逐步提升，三元锂电池的能量密度已经突破200Wh/kg，预计不远的将来会达到300Wh/kg，单位质量内存储的能量更多，热失控后影响更大。

锂离子电池一旦发生热失控，会快速产生大量高温气体，使电池箱体/电池包内压急剧增加，所以，电池箱体/电池包设计有防爆排泄路径、排泄口，目前排泄口多设置于电池箱体上，当车内仍有人时，两侧或底部的喷火的泄放会阻碍人的逃生，且容易使高温气体、火焰包围车身，引燃整个车辆，排放放的有毒气体容易进入乘客舱，造成乘客呼吸有毒气体，甚至影响到生命。

现有技术中也有采用电池单体之间和模组本体进行隔离，包括防火棉、灌封胶等，电池单体之间的隔离是为了阻断热量的传递，减缓对周围电池单体的加热，例如，每个电芯周围使用阻燃结构胶材料进行填充，当某个电芯发生热失控后热量被约束在热失控电芯内，避免扩散至周围电芯从而阻断热失控连锁反应。但同时也会影响电池的散热，需要额外的热管理措施。再比如使用主动灭火方法，汽车电池系统和电子电器行业普遍使用的灭火剂，针对电池热失控场景，有3类灭火剂，以七氟丙烷为代表的气体灭火剂、以全氟己酮为代表的液体灭火剂、以干粉气溶胶为代表的干粉气溶胶。往往需要较多的重量代价。

目前为止，现有技术中还没有完全有效的电池单体防护方案，至今也还没有本征安全的电池单体/电芯，从而电动汽车总会发生起火问题。不同与传统燃油车火灾，锂电池内既有氧化剂也有还原剂，起火速度快，隔绝空气不能停止/减缓热失控，需要对车辆的传统防火灭火方法进行改进。

发明内容

本发明为解决上述问题，在进行电池系统设计时，需要考虑电池单体起火后的防护。即在热失控已经发生的情况下，如何避免热失控蔓延，避免导致整包，甚至是整车层面的起火燃烧，也要避免车辆停放时自燃引起周围车辆着火或其他财产损失。