1.本发明涉及新能源电动汽车锂电池安全技术领域，具体为一种锂电池箱氮气监测保护装置。


背景技术：

2.近年来，我国新能源汽车产业超速发展，目前市场上的动力电池企业也在快速发展。大容量、高能量密度锂电池快速发展的同时，电池安全性从电芯本身已无法解决，锂电池的热失控导致的电池箱起火和爆炸现象层出不穷，进而引起整车起火，存在巨大的安全隐患，因此配套具有提前探测预警、过程保护以及热失控发生后的处置一体的监测保护装置势在必行。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种锂电池箱氮气监测保护装置，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明通过从空气中实时制取高纯氮气，降低能源消耗，同时通过储气罐内存储的高压氮气对电池箱进行脉冲式灭火，有效提前保护电池箱不因过大压强而撕裂的方式，解决了现有技术中的问题。
4.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种锂电池箱氮气监测保护装置，包括：氮气防护模块组件、多通道分流控制阀、电池箱以及主控制器，其中，
5.氮气防护模块组件，通过线路管道输出至少一路氮气至多通道分流控制阀，用于实时为所述电池箱提供纯度氮气；
6.多通道分流控制阀，输出端与电池箱连接，用于对进入电池箱的氮气进行分流控制；
7.所述主控制器电性连接氮气防护模块组件，以实现对氮气防护模块组件中多路氮气的输出控制；
8.所述主控制器电性连接电池箱，用于检测输入于电池箱的氮气气压阀值，并建立电池箱与主控制器间的数据交互通道。
9.作为对本发明中所述一种锂电池箱氮气监测保护装置的改进，氮气防护模块组件包括压缩气瓶、空气干燥器以及加热装置，其中，
10.空气干燥器输入端连接压缩气瓶，用于滤除压缩气瓶采集存储的压缩空气中的水分以及油污杂质；
11.空气干燥器输出端通过恒压恒流阀连接至加热装置输入端，用于在低温环境下形成一对所述压缩气体中氮气进行提纯的通道；
12.所述加热装置输出端连接有氮气提纯装置，用于提取并输出纯度氮气，且所述加热装置电性连接主控制器。
13.作为对本发明中所述一种锂电池箱氮气监测保护装置的改进，所述氮气防护模块组件还包括单向阀以及存储罐，其中，
14.所述氮气提纯装置输出端的一端部依次连接单向阀、存储罐，形成一路氮气输出通道，所述存储罐通过电磁阀连接于多通道分流控制阀；
15.所述氮气提纯装置输出端的另一端部连接于多通道分流控制阀；
16.所述电磁阀电性连接主控制器，用于接收主控制器的逻辑指令以控制执行存储罐中氮气的输出或关闭。
17.作为对本发明中所述一种锂电池箱氮气监测保护装置的改进，所述多通道分流控制阀由至少一个电磁阀组成，其中，两两所述电磁阀的输入端均并联连接，输出端均连接于电池箱。
18.作为对本发明中所述一种锂电池箱氮气监测保护装置的改进，所述电池箱内置有监测模块组件，所述监测模块组件包括与所述主控制器连接的mcu处理器、分别与mcu 处理器连接的传感器、电源管理单元、通信单元以及存储单元，
19.所述传感器由至少一个气压传感器或至少一个温度传感器组成，用于检测电池箱内的环境气压以及热失控状态；
20.所述电源管理单元，用于实时监控电池箱充放电状态；
21.所述通信单元，建立与主控制器的数据交互通道；
22.所述存储单元，存储mcu处理器所执行的指令信息。
23.在本发明提出的一种锂电池箱氮气监测保护装置可能实现的一种方式中，所述电池箱外置有进气阀和排气阀，其中，
24.所述进气阀采用单向进气接口，通过气管连接于多通道分流控制阀；
25.所述排气阀由电磁阀或机械式单向泄压阀或气动阀组成，且电性连接于mcu处理器。
26.作为对本发明中所述一种锂电池箱氮气监测保护装置的改进，所述氮气提纯装置为被动式提纯装置，且所述氮气提纯装置采用高分子分离膜或分子筛材料，其中，所述高分子分离膜为mbr中空纤维膜，用于提纯压缩空气中的氮气。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果：
28.本发明，通过设置的氮气防护模块组件，达到从空气中实时制取高纯氮气，降低了能源消耗的目的，同时，利用氮气的惰性气体特性，实时的限制了电池箱内的起火条件，并能够在因电池箱外在因素起火后，通过储气罐内存储的高压氮气对电池箱进行脉冲式灭火的效果；
29.其次，通过主动控制式排气阀起到快速排气功能、有效地提前保护电池箱不因过大压强而撕裂，并同时结合主控制器形成的电池箱内气体置换能，时刻保证电池箱内氮气纯度在设计范围内。
附图说明
30.参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制，在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
31.图1为本发明一实施例中所提出一种锂电池箱氮气监测保护装置的整体结构框图；
32.图2为本发明一实施例中所提出锂电池箱氮气监测保护装置系统原理示意图。
33.附图说明：
34.1-压缩气瓶、2-空气干燥器、3-恒压恒流阀、4-加热装置、5-氮气提纯装置、6
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存储罐、7-电磁阀、8-多通道分流控制阀、9-进气阀、10-排气阀、11-监测模块组件、 12-主控制器、13-电池箱、15-单向阀、16-气管。
具体实施方式
35.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
36.如图1-2所示，作为本发明的一个实施例，本发明提供技术方案：一种锂电池箱氮气监测保护装置，包括氮气防护模块组件、多通道分流控制阀8、电池箱13以及主控制器12，其中，
37.氮气防护模块组件，通过线路管道输出至少一路氮气至多通道分流控制阀8，用于实时为电池箱13提供纯度氮气，需要说明的是，为达到从空气中实时制取高纯氮气，降低了能源消耗的目的，因此将氮气防护模块组件设置为包括，压缩气瓶1、空气干燥器2以及加热装置4，其中，
38.空气干燥器2输入端连接压缩气瓶1，用于滤除压缩气瓶1采集存储的压缩空气中的水分以及油污杂质，为后面的氮气提纯装置提供洁净的气源，提高氮气提纯装置的使用寿命及氮气提纯纯度，在具体实施时，压缩气瓶1可与车辆固有的气罐共用，亦可独立设置空气压缩机及压缩气瓶1；
39.空气干燥器2输出端通过恒压恒流阀3连接至加热装置4输入端，用于在低温环境下形成一对压缩气体中氮气进行提纯的通道，可以理解的是，将压缩气瓶1通过管道与空气干燥器2连接，接着通过恒压恒流阀3进行稳压和限流，目的是为氮气提纯装置提供洁净稳定的空气源，而在恒压恒流阀3后或前设置一加热装置4，起到在低温环境下为压缩气瓶1的气源加热，进一步提高氮气的提纯浓度；
40.加热装置4输出端连接有氮气提纯装置5，用于提取并输出纯度氮气，且加热装置 4电性连接主控制器12，需要说明的是，氮气提纯装置5提纯出的高纯度氮气，一方面，通过管道进入多通道分流控制阀8，实时为需要的电池箱13提供高纯度氮气，此时，上述的管道为由压缩气瓶1、空气干燥器2、加热装置4、氮气提纯装置5、多通道分流控制阀8组成，可以理解的是，多通道分流控制阀8由至少一个电磁阀7组成，其中，两两电磁阀7的输入端均并联连接，形成阵列式分布，其输出端均连接于电池箱13上的进气阀9，实现氮气由电池箱监测模块组件11分控后的气路连通；另一方面，氮气提纯装置5提纯出的高纯度氮气通过线路通道经单向阀15向氮气储气罐充气，充气的最大气压为气源的最大气压，接着由电磁阀7控制进入至多通道分流控制阀8，在具体实施时，电磁阀7电性连接主控制器12，用于接收主控制器12的逻辑指令以控制执行存储罐6中氮气的输出或关闭，因此，进入存储罐6的氮气可由电磁阀7控制向电池箱13 供气。
41.基于上述构思，加热装置4可为带有电加热器件的装置，通过主控制器12控制开启与关闭，可以理解的是，电加热器件可采用电炉丝、ptc、半导体或其它金属丝状及片状加热
材料，加热装置4直接安装在气流通道中，使用直接加热形式进行高效加热。
42.多通道分流控制阀8，输出端与电池箱13连接，用于对进入电池箱13的氮气进行分流控制；
43.主控制器12电性连接氮气防护模块组件，以实现对氮气防护模块组件中多路氮气的输出控制；
44.主控制器12电性连接电池箱13，用于检测输入于电池箱13的氮气气压阀值，并建立电池箱13与主控制器12间的数据交互通道。
45.在本发明的一实施例中，氮气提纯装置5输出端的一端部通过单向阀15连接存储罐6。
46.在本发明的一实施例中，电池箱13内置有监测模块组件11，监测模块组件11包括与主控制器12连接的mcu处理器、分别与mcu处理器连接的传感器、电源管理单元、通信单元以及存储单元，
47.传感器由至少一个气压传感器或至少一个温度传感器组成，用于检测电池箱13内的环境气压以及热失控状态，可以理解的是，传感器中的气压传感器结合主控制器12 提供的基准气压参考，设定向电池箱13内充入氮气的气压值p
阀
，其中，电池箱13充氮气气压的阀值计算如下式：
48.p
阀
＝p
环
+δp，式中，p
环
为气压传感器实时监测环境气压；在具体实施时，通过压力开关采集氮气气源气压值，在一定压力值以上时，打开电磁阀7进行氮气提纯，同时通过氮气或氧气传感器监测电池箱13内的实时氮气纯度，而气压传感器实时监测环境气压p
环
，并将此值用于监测模块组件11的充氮气压阀值；
49.电源管理单元，用于实时监控电池箱13充放电状态；
50.通信单元，建立与主控制器12的数据交互通道，可以理解的是，主控制器12通过通信单元与电池箱13的bms电源管理系统进行数据交互；
51.存储单元，存储mcu处理器所执行的指令信息。
52.基于上述技术构思，在当电池箱13内发火起火时，监测模块组件11识别到电池箱 13出现热失控或起火后通过通信单元向氮气防护模块组件报警，由主控制器12执行控制向电池箱13快速充入存储罐6内的高纯氮气，达到瞬间稀释电池箱13内氧气含量及提高电池箱13内气压，同时触发监测模块组件11的排气程序，快速排出电池箱13内的可燃混合气体，起到预防起火和扑灭明火的目的，可以理解的是，本发明在执行上述指令时，通过设置的氮气防护模块组件，达到从空气中实时制取高纯氮气，降低了能源消耗的目的，同时，利用氮气的惰性气体特性，实时的限制了电池箱13内的起火条件，并能够在因电池箱13外在因素起火后，通过储气罐内存储的高压氮气对电池箱13进行脉冲式灭火的效果；
53.其次，通过主动控制式排气阀10起到快速排气功能、有效地提前保护电池箱13不因过大压强而撕裂，并同时结合主控制器12形成的电池箱13内气体置换能，时刻保证电池箱13内氮气纯度在设计范围内。
54.在具体实施时，电池箱13外置有进气阀9和排气阀10，其中，
55.进气阀9采用单向进气接口，通过气管16连接于多通道分流控制阀8，可以理解的是，进气阀9为设有单向阀15功的能进气接口，采用金属材料，进气阀9与电池箱13 连接，其进气接口为螺纹或快插接头，通过气管16与多通道分流控制阀8连接；
56.排气阀10由电磁阀7或机械式单向泄压阀或气动阀组成，且电性连接于mcu处理器。
57.在本发明的一实施例中，氮气提纯装置5为被动式提纯装置，且氮气提纯装置5采用高分子分离膜或分子筛材料，其中，高分子分离膜为mbr中空纤维膜，用于提纯压缩空气中的氮气，在具体实施时，利用分离膜两侧压差的作用，当两种或两种以上的气体混合通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的差异，导致不同气体在膜中相对渗透速率有所不同，根据这一特性，可将气体分为“快气”和“慢气”，因此，渗透速率相对较快的气体和水、氧、二氧化碳等透过膜后在膜渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体如氮气则在滞留侧被富集，从而达到混合气体分离、提取高纯氮气的目的，与此同时，氮气提纯装置的高分子分离膜采用高强度环氧进行多股分离膜封装，形成一整束分离膜，其股数不限，封装后的分离膜两端采用气动连接接头进行结构固定，实现进出气接口。
58.作为本发明的第二实施例，需要说明的是，在不改边其他结构的情况下，存储罐6 还可以存储全氟己酮灭火剂，作为锂电池箱的保护物料，具体参见本发明上述第一实施例中的相关描述，此处不一一赘述。
59.本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。