权利要求
1.一种用于新能源锂电池的安全防护装置，包括箱体(1)和转动连接在其上的箱盖(2)，所述箱体(1)侧连接有一罩壳(3)，该罩壳(3)与箱体(1)之间形成一用于安装设备的空间腔，其特征在于：空间腔内设有灭火器(4)，所述灭火器(4)通过管路连接至箱体(1)内，空间腔内还设有散热风扇(5)，散热风扇(5)通过管路连接至箱体(1)内，所述箱体(1)底部设于通风孔;所述散热风扇(5)与灭火器(4)共用同一管路，所述散热风扇(5)通过散热支管(6)连接至管路，灭火器(4)通过灭火剂支管(7)连接至管路，所述散热支管(6)、灭火剂支管(7)分别活动内置有散热活塞件(8)、灭火活塞件(9)，散热活塞件(8)、灭火活塞件(9)之间设置有状态切换件(10)，状态切换件(10)两端设有滑槽，中部通过定位杆(11)连接至一固定部件，所述散热活塞件(8)、灭火活塞件(9)上均设有第一滑柱(12)，所述第一滑柱(12)位于滑槽内，散热通道和灭火剂通道择一开启。
2.根据权利要求1所述的安全防护装置，其特征在于：所述箱体(1)内置有多组隔箱(13)，隔箱(13)内置锂电池组，底部设置通风口;所述隔箱(13)之间通过勾舌组件连接，两侧隔箱(13)则分别通过拉杆(14)连接至气缸(15)的输出端上，所述侧门(23)上部转动连接在箱体(1)上，隔箱(13)底部设有滚轮。
3.根据权利要求2所述的安全防护装置，其特征在于：
所述隔箱(13)外固定连接有一延杆(19)，所述延杆(19)定长，其内为空腔;
所述勾舌组件包括连接在隔箱(13)上的导热体(16)，导热体(16)上连接有形变片(17)，所述形变片(17)内置于延杆(19)，相邻两隔箱(13)的形变片(17)上下设置，两形变片(17)之间通过勾舌(18)连接，所述勾舌(18)顶部贯穿上侧延杆(19)并与滑动配合，勾舌(18)内置上侧延杆(19)内部的部分抵靠在形变片(17)端部上，勾舌(18)底部延伸至下侧延杆(19)内部，并抵靠在形变片(17)端部上。
4.根据权利要求3所述的安全防护装置，其特征在于：所述勾舌(18)上设有一压部(181)，延杆(19)上固定有一感应件(20)，所述压部(181)压在感应件(20)上。
5.根据权利要求4所述的安全防护装置，其特征在于：所述勾舌(18)与延杆(19)之间设有平衡弹簧(21)，用于平衡勾舌(18)的重量。
6.根据权利要求5所述的安全防护装置，其特征在于：所述勾舌(18)顶部还设有把手杆(22)。
7.根据权利要求4所述的安全防护装置，其特征在于：处于中间的隔箱(13)两侧勾舌组件的导热体(16)通过导热体直连。
8.根据权利要求7所述的安全防护装置，其特征在于：
所述拉杆(14)上设有一定位限位凸(24);
所述气缸(15)的输出还连接有活动限位件，包括一楔形块(25)，所述楔形块(25)通过底座(35)固定连接气缸(15)的输出端，楔形块(25)通过固连的第二滑柱(26)活动设在底座(35)上，楔形块(25)与底座(35)之间设有套设在第二滑柱(26)外的复位弹簧(27)。
9.根据权利要求2所述的安全防护装置，其特征在于：所述箱体(1)内设有一取电梁(28)，所述隔箱(13)上设有与取电梁(28)电连接的插座(29)，所述插座(29)可在取电梁(28)上滑动，取电梁(28)通过电连接头与电源线(30)电连接;电源线(30)外设有一保护罩(31)，所述保护罩(31)上连接有一拨脚(32)，所述拉杆(14)连接有拨杆(33)，所述拨杆(33)端部为一斜面，此斜面与拨脚(32)接触。
10.根据权利要求1所述的安全防护装置，其特征在于：所述散热活塞件(8)、灭火活塞件(9)中任意一部件通过直连件(34)连接至保护罩(31)。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种用于新能源锂电池的安全防护装置。
背景技术
[0002]热失控(ThermalRunaway)是指电池在特定条件下，由于内部化学反应产生的热量超过了电池的散热能力，导致电池温度急剧上升，进而引发一系列不可逆的化学反应，最终可能导致电池起火或爆炸的现象。
[0003]当新能源锂电池发生热失控时，会产生大量的可燃气体并发生爆燃进而燃烧。目前的锂电池在防火防爆装置方面，通常都设置了电芯的防爆泄气孔阀，电堆的冷却与阻燃等措施。然而，热失控导致的爆燃一旦发生实际上是难以通过冷却达成有效控制的，也难以通过周边的阻燃材料阻止燃烧的扩散。燃烧一旦发生爆燃将会持续进行，锂电池起火燃烧时各个方向逃逸的火焰、燃烧产生的过热气体、烟尘与有毒气体会危害人们的生命安全。
[0004]目前在充电过程中一般采用防爆袋进行防护，但防爆袋一般能起到的作用是抗低烈度的燃烧，在热失控的初期可以起到很好的防护，但对达到爆燃这剧烈燃烧甚至爆炸则无法起到有效防护，防爆袋将从内部撕裂，是完全无法很好保护内部的锂电池集群。
[0005]本发明提供一种用于新能源锂电池的安全防护装置，以牺牲防爆袋所具有的便携性，通过不燃且抗压性能好的钢制防爆装置对锂电池充电过程进行防护，适用于家用或换充服务站。
发明内容
[0006]根据背景技术提出的问题，本发明提供一种用于新能源锂电池的安全防护装置来解决，接下来对本发明做进一步地阐述。
[0007]一种用于新能源锂电池的安全防护装置，包括箱体和转动连接在其上的箱盖，所述箱体侧连接有一罩壳，该罩壳与箱体之间形成一用于安装设备的空间腔，空间腔内设有灭火器，所述灭火器通过管路连接至箱体内，空间腔内还设有散热风扇，散热风扇通过管路连接至箱体内，所述箱体底部设有通风孔;所述散热风扇与灭火器共用同一管路，所述散热风扇通过散热支管连接至管路，灭火器通过灭火剂支管连接至管路，所述散热支管、灭火剂支管分别活动内置有散热活塞件、灭火活塞件，散热活塞件、灭火活塞件之间设置有状态切换件，状态切换件两端设有滑槽，中部通过定位杆连接至一固定部件，所述散热活塞件、灭火活塞件上均设有第一滑柱，所述第一滑柱位于滑槽内，散热通道和灭火剂通道择一开启。
[0008]作为优选的，所述箱体内置有多组隔箱，隔箱内置锂电池组，底部设置通风口;所述隔箱之间通过勾舌组件连接，两侧隔箱则分别通过拉杆连接至气缸的输出端上，所述侧门上部转动连接在箱体上，隔箱底部设有滚轮，在出现火情时，隔箱在气缸活塞杆的拉动下被快速拉出箱体，隔箱被拉出后，侧门在自重下复位。
[0009]作为优选的，隔箱外固定连接有一延杆，所述延杆定长，其内为空腔;所述勾舌组件包括连接在隔箱上的导热体，导热体上连接有形变片，所述形变片内置于延杆，相邻两隔箱的形变片上下设置，两形变片之间通过勾舌连接，所述勾舌顶部贯穿上侧延杆并与滑动配合，勾舌内置上侧延杆内部的部分抵靠在形变片端部上，勾舌底部延伸至下侧延杆内部，并抵靠在形变片端部上。当出现火情后，形变片受热形变后将勾舌向上顶起，使之与下侧延杆脱离配合，即使勾舌组件所连接的相邻隔箱脱离配合。
[0010]作为优选的，所述勾舌上设有一压部，延杆上固定有一感应件，所述压部压在感应件上。当形变片受热形变使得勾舌上移脱扣后，联动压部与感应件脱离接触，感应件发出火情信号。
[0011]作为优选的，所述勾舌与延杆之间设有平衡弹簧，所述平衡弹簧的作用在于平衡勾舌的重量，在形变片形变时，端部所产生的弹力能直接将勾舌顶起。
[0012]作为优选的，所述勾舌顶部还设有把手杆。直接将勾舌向上拉起，使勾舌与延杆脱扣，提供了手动操作模式。
[0013]作为优选的，处于中间的隔箱两侧勾舌组件的导热体也通过导热体直连，旨在使得当中间隔箱出现火情时，两侧的勾舌组件能同时被触发。
[0014]作为优选的，所述气缸的输出端连接有活动限位件，包括一楔形块，所述楔形块通过底座固定连接气缸的输出端，楔形块通过固连的第二滑柱活动设在底座上，楔形块与底座之间设有套设在第二滑柱外的复位弹簧。通过定位限位凸和活动定位件维持箱体内相对封闭的状态。
[0015]作为优选的，所述箱体内设有一取电梁，所述隔箱上设有与取电梁电连接的插座，所述插座可在取电梁上滑动，取电梁通过电连接头与电源线电连接;电源线外设有一保护罩，所述保护罩上连接有一拨脚，所述拉杆连接有拨杆，所述拨杆端部为一斜面，此斜面与拨脚接触。当出现火情后，拉杆动作的同时通过拨杆端斜面与拨脚的挤压动作，使电源线与取电梁的电连接头脱离连接，完成对取电梁的断电操作。
[0016]作为优选的，所述散热活塞件、灭火活塞件中任意一部件通过直连件连接至保护罩，当保护罩受拨脚挤压而外拔于电连接头，此时通过直连件联动状态切换件转动，使得灭火管路开启而散热管路关闭。通过气缸的伸出动作以机械联动控制的方式控制散热通道和灭火通道状态切换。
[0017]有益效果：与现有技术相比，本发明中，通过箱体将出现火情的隔箱滞留在其内，并通过灭火剂进行灭火，将未出现火情的隔箱拉出箱体进行保护，实现了对锂电池组的区别保护;通过勾舌组件实现对隔箱的连接定位，以及出现火情的脱位操作，在脱位的同时触发感应将以发出火情信号，判断出现火情的隔箱;通过气缸的动作，将未出现火情的隔箱拉出，并联动箱体进行断电操作，以及联动散热通道和灭火通道进行状态切换，通过机械联动的方式，保证了动作的准确和稳定。
附图说明
[0018]图1为本发明所述的用于新能源锂电池的安全防护装置的结构示意图;
图2为罩壳内散热通道和灭火剂通道择一开启的结构示意图;
图3为本发明所述的安全防护装置的箱盖开启后的结构示意图;
图4为气缸联动隔箱的结构示意图;
图5为勾舌组件的结构示意图;
图6为定位限位凸和活动限位件的结构示意图;
图7为隔箱与电源线的电连接结构示意图;
图中：箱体1、箱盖2、罩壳3、灭火器4、散热风扇5、散热支管6、灭火剂支管7、散热活塞件8、灭火活塞件9、状态切换件10、定位杆11、第一滑柱12、隔箱13、拉杆14、气缸15、导热体16、形变片17、勾舌18、压部181、延杆19、感应件20、平衡弹簧21、把手杆22、侧门23、定位限位凸24、楔形块25、第二滑柱26、复位弹簧27、取电梁28、插座29、电源线30、保护罩31、拨脚32、拨杆33、直连件34、底座35。
具体实施方式
[0019]接下来结合附图1-图7对本发明的一个具体实施例来做详细地阐述。
[0020]参考附图1-图2，一种用于新能源锂电池的安全防护装置，包括不燃且抗压的钢制作的箱体1和转动连接在其上的箱盖2，箱盖2与箱体1通过扣合连接。所述箱体1侧连接有一罩壳3，该罩壳3与箱体1之间形成一用于安装设备的空间腔，空间腔内设有灭火器4，所述灭火器4通过管路连接至箱体1内，在锂电池组充电过程中出现燃烧险情后，灭火器4内的灭火剂由管路进入箱体1内，进行灭火操作。
[0021]在锂电池充电过程中，由于电池内部的化学反应，会产生一定的热量，如果热量不能有效散发，电池的温度就会升高，从而影响电池的性能和寿命，甚至引发电池热失控和爆炸等安全风险。因此，本实施例在锂电池充电过程中对锂电池进行散热。
[0022]具体地，空间腔内还设有散热风扇5，散热风扇5通过管路连接至箱体1内，所述箱体1底部设于通风孔，在散热风扇5启动后，通过引风作用将箱体1内的气体抽出，维持箱体1内微负压，箱体1外气体则由底部的通风孔进入箱体1，使得箱体1内外气流循环，将锂电池充电过程中产生的热量散发至箱体1外。
[0023]锂电池组充电过程中出现险情时，灭火器4启动，灭火器4内的灭火剂由管路进入箱体1内，进行灭火操作。本实施例中，灭火器4采用D类灭火器，D类灭火器专门用于扑救金属火灾，其灭火剂通常采用特殊的金属灭火剂，如氯化钠基粉末、石墨基粉末等，这些灭火剂能够在燃烧的锂金属表面形成一层覆盖层，隔绝氧气，阻止火势进一步蔓延，同时降低金属的燃烧温度，从而达到灭火的目的，适用于锂金属电池的火灾扑救。
[0024]灭火器4的灭火剂喷出主要依赖于内部的压力系统，一般内部装有压缩气体或惰性气体，这些气体在灭火器4被激活时迅速释放，产生高压，推动灭火剂喷出，由管路进入箱体1，箱体1内压力将急增，此时通风孔也具有泄压作用。
[0025]本实施例中，散热风扇5与灭火器4共用同一管路，罩壳3内置的管路为固定在罩壳3或箱体1上的固定管道，旨在稳定输送气流体，罩壳3至箱盖2侧通过柔性管段连接，使得箱盖2能转动翻起。在常规状态下，散热风扇5与管路构成开启的散热通道，灭火器4与管路构成开启的灭火通道关闭，即散热通道与通道关闭只能择一启动，旨在避免灭火通道启动时，灭火剂从开放的散热风扇5处逸出，造成灭火剂无效损耗以及后续散热风扇5清洗困难。
[0026]所述散热风扇5通过散热支管6连接至管路，灭火器4通过灭火剂支管7连接至管路，所述散热支管6、灭火剂支管7分别活动内置有散热活塞件8、灭火活塞件9，所述散热活塞件8、灭火活塞件9之间设置有状态切换件10，状态切换件10两端设有滑槽，中部通过定位杆11连接至一固定部件，例如本实施例中的管路管壁，所述状态切换件10具有转动自由度，以其与定位杆11的连接点为转动中心转动，所述散热活塞件8、灭火活塞件9上均设有第一滑柱12，所述第一滑柱12位于滑槽内。
[0027]常规状态下，即散热通道开启、灭火剂通道关闭，所述散热活塞件8处于推出状态，散热支管6与管路连通，而灭火活塞件9处于内封状态，灭火剂支路与管路隔断;当出现火情时，散热活塞件8、灭火活塞件9中任意一部件受外力作用活动，必然改变其所在管路的状态，同时通过状态切换件10联动另一部件动作而切换该部件所在管路状态，使得灭火剂喷出时散热通道处于关闭状态。如此，实现了散热通道和灭火剂通道择一开启功能。
[0028]参考附图3-图4，本实施例中，为增大锂电池组的充电效率，以及通过一组灭火器4实现对多组锂电池组的保护，具体地，所述箱体1内置有多组隔箱13，隔箱13用于内置锂电池组，所述隔箱13底部设置通风口，与箱体1底部的通风孔构成气流流通的通道。
[0029]所述隔箱13的存在对锂电池起到一定的隔离作用，但锂电池起火后发应剧烈，将快速引起相邻锂电池组起火，本实施例起到将出现火情的锂电池组单独隔离在箱体1内，将未出现火情的锂电池组拉出箱体1。所述隔箱13之间通过勾舌组件连接，两侧隔箱13则分别通过拉杆14连接至气缸15的输出端上，所述气缸15优选双轴缸，实现对两侧隔箱13的单独或同步拉动作用。
[0030]在常规情况下，锂电池组起火是低概率事件，本实施例所考虑的情况，也即以某一锂电池组起火为险情情况，当出现险情时，出现险情的锂电池组所在的隔箱13与相邻隔箱13脱钩，并触发气缸15动作，将未出现险情的隔箱13拉出箱体1，对其进行隔离保护，而出现险情的隔箱13则被隔离在箱体1内进行灭火操作。考虑到气缸15的行程和推力限制，本实施例优选隔箱13的数量为三个。
[0031]所述隔箱13底部设有滚轮，在出现火情后，气缸15动作快速将隔箱13拉出箱体1，基于锂电池组具有重量大的特点，滚轮的作用在于能减小摩擦力，使得隔箱13能顺利被拉出。在正常充电过程中，隔箱13处于箱体1内，而底部的滚轮为确保能被气缸15顺利拉出而不被约束，为使得隔箱13不会晃动，所述隔箱13之间通过勾舌组件进行定位连接，一方面使得相邻隔箱13的位置固定，另一方面，在任意隔箱13内的锂电池组出现火情时，能触发勾舌组件脱扣，使得未着火的隔箱13被拉出箱体1得以保护。
[0032]参考附图5，具体地：所述勾舌组件包括连接在隔箱13上的导热体16，所述导热体16为热的良导体，隔箱13外固定连接有一延杆19，所述延杆19定长，其内为空腔，导热体16上连接有形变片17，所述形变片17内置于延杆19，相邻两隔箱13的形变片17上下设置，且受热后，形变片17因其内部不同材质的热膨胀系数不同，端部将向上翘起;两形变片17之间通过勾舌18连接，所述勾舌18顶部贯穿上侧延杆19并与滑动配合，勾舌18内置上侧延杆19内部的部分抵靠在形变片17端部上，勾舌18底部延伸至下侧延杆19内部，并也抵靠在形变片17端部上。
[0033]当勾舌组件两侧的任意一个锂电池组起火后，温度短时间内急剧升高，并被导热体16所感知传导到形变片17上，形变片17受热形变后形变量最终反应到端部时，表现为一端向上翘起，将勾舌18向上顶起，使之与下侧延杆19脱离配合，即使勾舌组件所连接的相邻隔箱13脱离配合。
[0034]如前述，出现火情后需要启动灭火器4，关闭散热风扇5，所述触发信号来自探测器，常规情况下，一般会在箱体1内置感温、感烟或火焰探测器，因锂电池组承载在隔箱13内，导致上述探测器或感知空间有限，或具有一定延迟。本实施例中，利用温度上升触发勾舌18上移的动作特性，设置通过勾舌18脱扣来触发感应件20实现，所述勾舌18上设有一压部181，延杆19上固定有一感应件20，所述压部181压在感应件20上。当形变片17受热形变使得勾舌18上移脱扣后，联动压部181与感应件20脱离接触，感应件20发出火情信号。
[0035]所述勾舌18与延杆19之间设有平衡弹簧21，所述平衡弹簧21的作用在于平衡勾舌18的重量，在形变片17形变时，端部所产生的弹力能直接将勾舌18顶起。
[0036]所述勾舌18顶部还设有把手杆22，其作用在于供操作者手动操作，直接将勾舌18向上拉起，使勾舌18与延杆19脱扣，提供了手动操作模式，在手动模式下，会自动屏蔽传递到灭火器4的触发信号。
[0037]本实施例通过温升触发勾舌组件动作脱扣，同时能通过勾舌组件动作联动触发感应件20，具有快速且精准反应火情出现的优势。本实施例具有三个隔箱13，因此具有两组勾舌组件，其判断逻辑为下：当两侧隔箱13中任意一个起火时，触发其直连(近端)的勾舌组件脱扣，同时触发感应件20发出信号，而远端的勾舌组件不脱扣，远端的感应件20也不发出火情信号，如此根据两组感应件20的状态，判定出现火情的隔箱13为两侧中的一个;当中间隔箱13出现火情时，将同时触发其两侧的勾舌组件动作脱扣，并同步触发两感应件20均发出信号，进而判定出现火情的是处于中间的隔箱13。
[0038]处于中间的隔箱13两侧勾舌组件的导热体16也通过导热体16直连，旨在使得当中间隔箱13出现火情时，两侧的勾舌组件能同时被触发。
[0039]参考附图4、图6，本实施例将出现火情的隔箱13滞留在箱体1内，将未出现火情的隔箱13拉出箱体1以免其被火势蔓延到，而将其侧向拉出箱体1时，需要将箱体1侧门23开启。本实施例采用如下技术方案：所述侧门23上部转动连接在箱体1上，侧门23具有转动自由度，在出现火情时，隔箱13在气缸15活塞杆的拉动下，底部滚轮在隔箱13上滚动，隔箱13被快速拉出箱体1，在隔箱13被拉出的过程中，先直接接触侧门23，将其顶开向上翻起，直至隔箱13被拉出后，侧门23在自重下复位。
[0040]本实施例中，箱体1任意一侧拉出隔箱13的数量可能是一个也可能是两个，因此，本实施例中气缸15的行程以及启动后伸出的距离满足能将两组隔箱13直接拉出箱体1，并且与箱体1存在一定的间隔，该间隔使得侧门23能翻转复位在箱体1的侧边。
[0041]所述侧门23具有转动自由度，但在工作情况下，尤其是在灭火情况下，应使得箱体1处于封闭状态，所述拉杆14上设有一定位限位凸24，在工作情况下，定位限位凸24抵靠在侧门23外，将侧门23压在箱体1侧。
[0042]所述气缸15的输出还连接有活动限位件，包括一楔形块25，所述楔形块25通过底座35固定连接气缸15的输出端，楔形块25通过固连的第二滑柱26活动设在底座35上，楔形块25与底座35之间设有套设在第二滑柱26外的复位弹簧27。当气缸15动作将隔箱13拉出既定距离后，所述活动限位件恰好露出箱体1侧，同时侧门23失去隔箱13的作用而在自重下翻转复位，在翻转过程中预先接触在活动限位件的楔形块25上，通过与楔形块25的斜面作用，向下的分力将楔形块25向下压，并压缩复位弹簧27，当侧门23越过楔形块25后，封在箱体1侧，此时楔形块25在复位弹簧27的作用下被顶起复位，并抵靠侧门23，达到对其限位的目的。
[0043]本实施例通过赋予侧门23转动自由度，使得隔箱13能被顺利拉出，通过定位限位凸24和活动定位件维持箱体1内相对封闭的状态。在出现火情后，根据常识，还需要将电源断电，本实施例通过拉出隔箱13的动作，联动装置进行断电。
[0044]参考附图2、图7，所述箱体1内设有一取电梁28，所述隔箱13上设有与取电梁28电连接的插座29，所述插座29随隔箱13移动可在取电梁28上滑动，所述取电梁28通过电连接头与电源线30电连接;电源线30外设有一保护罩31，所述保护罩31上连接有一拨脚32，所述拉杆14连接有拨杆33，所述拨杆33端部为一斜面，此斜面与拨脚32接触。
[0045]当出现火情后，气缸15动作伸出，通过拉杆14将隔箱13拉出箱体1动作，拉杆14动作的同时，通过拨杆33端斜面与拨脚32的挤压动作，使电源线30与取电梁28的电连接头脱离连接，完成对取电梁28的断电操作，而此时罩壳3内的电器部件则还处于通电状态，完成后续动作。
[0046]如前述，当出现火情时，散热活塞件8、灭火活塞件9中任意一部件受外力作用活动，通过状态切换件10联动另一部件动作，实现散热通道和灭火剂通道择一开启功能，本实施例中，也通过气缸15的伸出动作实现机械方式的联动控制。
[0047]具体地，所述散热活塞件8、灭火活塞件9中任意一部件通过直连件34连接至保护罩31，当保护罩31受拨脚32挤压而外拔于电连接头，此时通过直连件34联动状态切换件10转动，使得灭火管路开启而散热管路关闭。
[0048]本发明中，通过箱体1将出现火情的隔箱13滞留在其内，并通过灭火剂进行灭火，将未出现火情的隔箱13拉出箱体1进行保护，实现了对锂电池组的区别保护;通过勾舌组件实现对隔箱13的连接定位，以及出现火情的脱位操作，在脱位的同时触发感应件20发出火情信号，判断出现火情的隔箱13;通过气缸15的动作，将未出现火情的隔箱13拉出，并联动箱体1进行断电操作，以及联动散热通道和灭火通道进行状态切换，通过机械联动的方式，保证了动作的准确和稳定。
[0049]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
说明书附图(7)
