[发明专利]一种基于热管的电池模组热失控扩展抑制装置

说明书

技术领域

本发明属于电动汽车动力电池管理领域，特别涉及一种基于热管的电池模组热失控扩展抑制装置。

背景技术

电动汽车作为一种清洁、环保的新型交通工具越来越受到人们的关注。锂离子动力电池(以下简称“动力电池”)作为一种比能量高、循环寿命高、自放电率低的动力电池，目前已经广泛应用于电动汽车内。动力电池的安全性是电动汽车的大规模发展与应用所需要解决的首要问题。当动力电池发生机械滥用、电滥用、热滥用时，均有可能触发动力电池的热失控。对于动力电池系统而言，一个电池包包含若干个电池模组，一个电池模组又包含若干节串联或并联的单体电池。单体电池热失控所释放的能量，很可能转递给周围的电池造成电池模组内的热失控扩展，进而造成电池包内的热失控扩展。单体电池热失控所释放的能量有限，但若发生热失控扩展，造成电池模组乃至电池包的热失控，则将释放出50-100kgTNT当量的能量，造成极大的危害，可能导致电动汽车发生起火、爆炸等情况。因此，当单体电池发生热失控时，必须抑制热失控在电池模组内发生扩展，严格将热失控限制在单体电池内。

目前绝大多数电动汽车内的电池模组结构，均为单体电池之间直接接触或者在单体电池之间增加导热铝片进行散热，如上汽EV/HEV的电池模组结构，这种电池模组的设计结构，虽然提高了电池模组的成组效率，但对于大容量锂离子电池的导热效果有限，并且当热失控发生时无法抑制电池模组内的热失控扩展。而目前用于抑制电池模组热失控扩展的专利较少，专利201410232534.7利用建模仿真的方法提出了一种在电池单体之间增加隔热层抑制热失控扩展的方法，并通过实验进行了验证了这种方法的可行性。由于动力电池的温度对电池的性能有很大的影响，温度过低或过高会导致电池容量衰减、寿命降低、电池模组一致性减弱等，增加隔热层仅能用于抑制热失控扩展而不能起到电池热管理的效果。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种基于热管的电池模组热失控扩展抑制装置，该电池模组结构相对于其他基于热管的电池热管理系统具有更高的成组效率，并且可以用于抑制电池模组内的热失控扩展。为了方便说明，本发明以4节电池构成的电池模组为例阐述其热失控扩展抑制结构，多节电池结构与之相同。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于热管的电池模组热失控扩展抑制装置，其特征在于，包括电池模组、用于传递冷却液体的流道、底座以及铝板外套；所述电池模组通过电池模组下部的底座和两侧的铝板外套进行固定，所述流道固定于电池模组下部；所述电池模组包括多个结构相同且沿电池模组厚度方向依次布设的电池-热管模块单元；

各电池-热管模块单元均包括2个对称设置的绝热外套和固定于绝热外套内侧的2节单体电池、1个热管组、1个绝热条以及2个导热铝片；其中，位于电池模组两端的绝热外套分别与所述铝板外套直接接触，各单体电池一侧与相应绝热外套内侧直接接触，各单体电池另一侧分别与1个所述导热铝片直接接触；所述热管组由多个相同且位于同一平面内的热管构成，各热管上端为蒸发端，各热管下端为冷凝端，各热管的蒸发端均通过所述绝热条分别与2个导热铝片固定，各热管的冷凝端置于所述流道内，且热管与流道之间采用密封连接，通过流道内冷却液体的强制对流换热进行电池散热。

各所述电池-热管模块单元中绝热外套与单体电池接触的表面与电池表面形状相配合，该绝热外套的两侧和底部边缘设有用于包裹单体电池的突起结构，且两侧突起结构的宽度不相等；所述绝热条上开设用于通过热管蒸发段的多个通孔。

所述热管为烧结铜粉末热管，并且以水作为热管内部的工作介质；热管为L型，热管冷凝段为圆管，热管蒸发段为厚度为2mm的平板。

所述流道包括上流道和下流道；其中，所述上流道上方开有形状与热管蒸发段相同的小孔，从而将热管蒸发端从下至上插入上流道之中，上流道与热管之间通过胶水进行密封；所述下流道两侧对称设有螺纹孔，并分别接入一个管道接头作为流道的入水口和出水口，上流道与下流道之间通过胶水进行密封。

所述底座的中心开有面积略小于流道上下表面积的孔，流道位于底座中心的下方，底座四角设有支撑立柱。

本发明的特点及有益效果：

本发明提出了一种基于热管的电池模组热失控扩展抑制装置。当电池模组正常工作时，可以用于电池模组的热管理，控制电池模组的温度和温差在最佳的范围内；当单体电池发生热失控时，可以抑制电池模组内的热失控扩展的发生。本发明将电池模组热管理与抑制电池模组的热失控扩展相结合，为电池模组的安全设计提供了指导。