一种热安全管理系统及电池

文档序号:51686 发布日期:2021-09-28 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 一种热安全管理系统及电池 (Thermal safety management system and battery ) 是由 蒋露霞 鲁海霞 蒋露梅 于 2021-06-29 设计创作,主要内容包括:本发明涉及电池设备技术领域,尤其涉及一种热安全管理系统及电池。该热安全管理系统包括箱体;整包导热机构,所述整包导热机构设置于所述箱体内;多个导热件,多个所述导热件依序间隔布置在所述箱体内,多个所述导热件均与所述整包导热机构热接触,两个相邻布置的所述导热件之间形成用于容纳安装电芯的导热隔离腔,所述导热隔离腔能够容纳安装至少一个所述电芯;所述导热件内设置有环路热管,所述环路热管贯穿设置于所述导热件内,所述环路热管内开设有首尾相通的环形通道,通过环路热管加快导热件对热量的传递,进一步的导热件对电芯热量进行吸收后传导到整包导热机构上进行消散,极大的提高了热安全管理系统的散热能力。(The invention relates to the technical field of battery equipment, in particular to a thermal safety management system and a battery. The thermal safety management system comprises a box body; the whole package heat conduction mechanism is arranged in the box body; the heat conduction pieces are sequentially arranged in the box body at intervals, the heat conduction pieces are in thermal contact with the whole package heat conduction mechanism, a heat conduction isolation cavity for accommodating and installing battery cells is formed between every two adjacent heat conduction pieces, and at least one battery cell can be accommodated and installed in the heat conduction isolation cavity; the heat conducting part is internally provided with a loop heat pipe, the loop heat pipe is arranged in the heat conducting part in a penetrating manner, an annular channel which is communicated from head to tail is formed in the loop heat pipe, the loop heat pipe is used for accelerating the heat transfer of the heat conducting part to the heat, and the heat conducting part further absorbs the heat of the battery core and conducts the heat to the whole package heat conducting mechanism for dissipation, so that the heat dissipation capability of the thermal safety management system is greatly improved.)

一种热安全管理系统及电池

技术领域

本发明涉及电池设备

技术领域

,尤其涉及一种热安全管理系统及电池。

背景技术

随着全球能源问题与环境问题的愈发严重,绿色能源引起人们极大的关注,相应的三元锂电池也得到发展,在三元锂电池组中,通常会设置热安全管理系统对电池组所产生的热量进行干涉以防止电池组出现热故障。传统的热管理方法是在电芯单元之间设置隔热防火材料去缓解电芯单元之间的热扩散,虽然传统的方式能阻止了电芯之间的热量扩散,但是不能有效的将电芯所产生的热量进行消除,并且随着电芯热量的累积,会导致电池组出现电芯鼓包、燃烧或者热失控等问题。

发明内容

本发明提供了一种热安全管理系统,用以解决现有技术中电芯热量不能消除的问题。

为解决上述问题,本发明提供了一种热安全管理系统,包括:

箱体;

整包导热机构,所述整包导热机构设置于所述箱体内;

多个导热件,多个所述导热件依序间隔布置在所述箱体内,多个所述导热件均与所述整包导热机构热接触,两个相邻布置的所述导热件之间形成用于容纳安装电芯的导热隔离腔,所述导热隔离腔能够容纳安装至少一个所述电芯;

所述导热件内设置有环路热管,所述环路热管贯穿设置于所述导热件内,所述环路热管内开设有首尾相通的环形通道。

在一种可能的实现方式中,所述导热件包括支托部和抵接部,所述支托部与所述整包导热机构热接触,所述抵接部用于与容纳安装于所述导热隔离腔内的所述电芯贴合接触。

在一种可能的实现方式中,所述支托部一端面与所述整包导热机构抵接,另一端面远离所述整包导热机构延伸形成所述抵接部,所述支托部与所述抵接部呈L形连接,且所述支托部靠近所述整包导热机构的一侧与所述整包导热机构紧密贴合。

在一种可能的实现方式中,所述环路热管依次贯穿所述支托部和所述抵接部设置,所述环路热管内填充有降温导热的液体。

在一种可能的实现方式中,所述环路热管的壁厚为0.3mm~1mm,所述环路热管的截面半径为3mm~10mm。

在一种可能的实现方式中,所述导热隔离腔内设置有1~5个所述电芯。

在一种可能的实现方式中,所述导热隔离腔内设置有2个所述电芯。

在一种可能的实现方式中,所述整包导热机构包括直冷板或者常规液冷板,所述导热件依序间隔布置在所述直冷板或者所述常规液冷板上,所述导热件与所述直冷板或者所述常规液冷板热接触。

在一种可能的实现方式中,所述整包导热机构还包括进液组件和出液组件,所述直冷板中设置有储液室,所述进液组件与所述出液组件分别与所述储液室连通。

本发明还提供一种电池,包括上述的热安全管理系统以及多个所述导热隔离腔和安装于所述导热隔离腔内所述电芯。

本发明的有益效果是:本发明提出一种热安全管理系统,包括箱体和设置在箱体内的整包导热机构,以及布置在箱体内的导热件,在导热件中设置有环路热管以提升导热件对电芯热量传导的速率,进一步的将热量传导到整包导热机构上进行消除,极大的提高了该热安全管理系统的热传导能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了热安全管理系统的整体结构示意图;

图2示出了图1中A部分的局部放大示意图;

图3示出了图1的B部分的局部放大示意图;

图4示出了另一视角下的热安全管理系统的结构示意图;

图5示出了图4中C部分的局部放大示意图;

图6示出了导热件的整体结构示意图;

图7示出了环路热管在导热件内的位置结构示意图;

图8示出了整包导热机构的结构示意图;

图9示出了图8中D部分的局部放大示意图;

图10示出了进液组件的爆炸结构示意图。

主要元件符号说明:

100-箱体;110-护板;120-固定杆;200-整包导热机构;210-直冷板;211-储液室;220-进液组件;221-第一通管;222-第一接头;223-导管;224-第二接头;225-第二通管;230-出液组件;300-导热件;310-导热隔离腔;320-支托部;330-抵接部;340-环路热管;400-电芯;410-极耳;500-盖板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中,需要解释的是,极耳是从电芯中将正负极引出来的金属导电体,通俗的说,极耳是电芯的正极和负极在进行充放电时的接触点,这个接触点是电芯400内部的一种连接。极耳分为三种材料,电芯的正极使用铝(Al)材料,负极使用镍(Ni)材料,负极也有铜镀镍(Ni—Cu)材料,它们都是由胶片和金属带两部分复合而成。

本发明提供一种热安全管理系统,该热安全管理系统可应用于包括太阳能电池组、风能电池组、地热能电池组、以及各类锂电池组等新能源电池中,用于将电池组中所产生的热量进行消除,以保证电池组的正常作业。

请参阅图1和图2,该热安全管理系统包括箱体100、整包导热机构200和多个导热件300,两个相邻布置的导热件300形成用于容纳安装电芯400的导热隔离腔310。整包导热机构200设置于箱体100内,且导热隔离腔310也设置在箱体100内,并且导热隔离腔310与整包导热机构200有热接触,在导热隔离腔310中至少可以容纳安装一个电芯400。

请参阅图1和图3,整包导热机构200通过可拆卸连接方式设置于箱体100底部,导热隔离腔310沿着整包导热机构200的延伸方向布置在箱体100内,导热隔离腔310与整包导热机构200热接触,且在箱体100内形成有序列的导热隔离腔310组,在该导热隔离腔310中至少可以容纳安装一个电芯400,当电芯400工作发热时,导热隔离腔310将电芯400所产生的热量进行吸收,进一步的传递给整包导热机构200进行消除,进而实现对电芯400散热。

在导热件300中设置有环路热管340,以增加电芯400与导热件300之间的热量传递速率,极大的提高了该热安全管理系统对电芯400的热量消除能力。

在本实施例中,环路热管340贯穿设置于导热件300内,且环路热管340内设置有首尾相通的环形通道。

在传统的电池热管理系统中,通常在电芯400之间设置隔热防火材料,进而防止电芯400之间的热量扩散,当一个电芯400热失控时,虽然可以避免其他电芯400受影响,但是电芯400所产生的热量并不能有效消除,随着电芯400所产生热量的累积,会导致电池组发生鼓包、燃烧或者热失控等问题。

本发明提供一种热安全管理系统,在箱体100内设置整包导热机构200和导热件300,导热件300形成导热隔离腔310,电芯400设置在导热隔离腔310中,并且导热隔离腔310与整包导热机构200进行热接触,通过导热隔离腔310的作用,将电芯400所产生的热量传递到整包导热机构200上进行消散,进而实现对电芯400所产生热量的消除,避免了电池组因为电芯400热量过高而导致鼓包、燃烧或者热失控的问题的出现。

请参阅图4、图5和图6,导热件300设置在整包导热机构200上,并且导热件300一端与整包导热机构200抵接,另一端形成导热隔离腔310设置。

具体地,导热件300包括支托部320和抵接部330,支托部320与整包导热机构200热接触,并且支托部320一端面与整包导热机构200抵接,另一端面远离整包导热机构200延伸形成抵接部330,两个相邻抵接部330之间形成导热隔离腔310,支托部320与抵接部330呈L形连接,且支托部320靠近整包导热机构200的一侧与整包导热机构200紧密贴合,抵接部330用于与安装在导热隔离腔310中的电芯400贴合接触。

请参阅图6和图7,导热件300内部设置有环路热管340,环路热管340依次贯穿支托部320和抵接部300设置在导热件300内。

可以理解的是,通过在导热件300中设置环路热管340可以增强导热件300的导热能力,在本实施例中,环路热管340中设置有降温导热的液体,且该环路热管340首尾连通形成闭环回路。

具体的,该环路热管340在导热件300的抵接部330中上下贯穿设置,且在支托部320中沿着支托部320的延伸方向进行贯穿设置,通过该设计,进一步的提升了热量从电芯400传导到整包导热机构200上的速度,间接的提高了该热安全管理系统的热传导能力。在另一些实施例中,环路热管340可以通过螺旋布置或者交叉布置等方式贯穿设置于导热件300中以增强导热件300的导热能力。

环路热管340的壁厚可以设置为0.3mm~1mm,且截面半径为3mm~10mm;具体的,环路热管340为中空的通管且呈偏平化设置,该环路热管340的管壁厚度在0.3mm~1mm之间,截面宽度的半径为3mm~10mm之间。

在本实施例中,环路热管340的管壁厚度设置为0.5mm,截面半径设置为5mm;在另一些实施例中,可根据导热件300的大小对环路热管340的壁厚和截面宽度的半径进行设定,使得该环路热管340设置在导热件300上时,经过环路热管340的作用,加快了热量从电芯400传递到整包导热机构200上的速度,极大的提高了该热安全管理系统的热传递效率。

请参阅图5和图8,整包导热机构200包括直冷板210或者常规液冷板,但不限于直冷板210和常规液冷板。

在本实施例中,整包导热机构200包括直冷板210,具体的,直冷板210设置于箱体100底端,且与箱体100底端固定连接。直冷板210周边设置护板110,护板110与箱体100连接或者护板110围成箱体100的箱壁,以将直冷板210保护在箱体100内。

在直冷板210上依序间隔布置多个导热件300,且在直冷板210上至少形成一个导热隔离腔310,且该导热隔离腔310与直冷板210热接触,在导热隔离腔310中安装电芯400可以将电芯400所产生的热量传递到直冷板210上。

在另一些实施例中,导热件300依序间隔布置在常规液冷板上,或者导热件300依序间隔布置在常规液冷板下端位置、侧端位置等其他位置上,导热件300均可以实现将电芯400所产生的热量传递到常规液冷板上进行消除。

请参阅图8和图9,在本实施例中,整包导热机构200还包括进液组件220和出液组件230,具体的,直冷板210上开设有储液室211,储液室211用于储放散热降温的液体,进液组件220和出液组件230分别与储液室211连通,使得直冷板210内的液体能够流动,进而实现将直冷板210上的热量带离电芯400,避免了电芯400因为温度过高而发生电芯400鼓包、燃烧或者热失控的问题。

请继续参阅图2和图4,导热件300的一端与直冷板210连接,另一端背离直冷板210延伸形成抵接部330。

具体的,当电芯400安装在导热隔离腔310中时,抵接部330的两个接触面均与电芯400紧密贴合设置,且热传递接触面积达到最大,当电芯400产生热量时,抵接部330可以更好的将电芯400所产生的热量进行吸收,进一步的传递到整包导热机构200上去进行消散,极大提升了该热安全管理系统的导热能力。

请继续参阅图1和图3,通过在直冷板210上设置容纳安装电芯400的导热隔离腔310,进一步的对电芯400的热量进行转移,以达到对电芯400所产生的热量进行消散的效果,可以理解的是,在导热隔离腔310中设置不同数量的电芯400,会使得该热安全管理系统的散热能力有不一样的散热效果。

在本实施例中,为了达到更好的散热效果,导热隔离腔310中设置的电芯数量为1~5个,具体的,在导热隔离腔310中设置有2个电芯400,两个电芯400之间相互贴合,相背离的两个面均与导热件300上的抵接部330贴合设置,抵接部330的接触面全部贴合在电芯400上,以达到最大有效热接触面积。

在另一些实施例中,可以在两个电芯400之间设置有隔热防火材料,以将两个电芯400进行分隔,两个电芯400相背离的两个面均与导热隔离腔310紧密贴合,使得单个电芯400之间的所产生的热量不会相互扩散,间接的提高了该热安全管理系统的散热效率。

请参阅图10,在本实施例中,进液组件220和出液组件230具有相同的结构,均包括第一通管221、第一接头222、导管223、第二接头224和第二通管225。

请继续参阅图4和图10,第一通管221的一端穿过直冷板210与储液室211连通,另一端与第一接头222连接,通过第一接头222与导管223导通,第二通管225穿过护板110后与第二接头224连通,通过第二通管225与导管223导通,通过该种设置方式,使得储液室211中的冷液流动得更加顺畅,间接的提高了该系统的热传导能力。

请继续参阅图1和图4,本实施例提供一种可用于各类电池组的热安全管理系统,包括箱体100和设置在箱体100底端的直冷板210,直冷板210内开设有储液室211,且在储液室211上设置有接口与进液组件220和出液组件230导通,以实现储液室211的液体流动。

在直冷板210上依序间隔布置多个导热件330,且在直冷板210上形成导热隔离腔310,导热隔离腔310的一端与直冷板210抵接,另一端与电芯400紧密贴合接触,在导热件300内设置有环路热管340以提高热量从电芯400传递到导热隔离腔310上的效率。

在导热隔离腔310内设置两个电芯400,两个电芯400相背离的两个面均与导热件300上的抵接部330紧密贴合,在电芯400的两端还延伸出极耳410,极耳410与电池组的输电系统电连接,在电芯400上还设置有固定杆120以将全部电芯400紧密固定在导热隔离腔310内,以提高了电芯400的稳固性。

通过在箱体100周边设置护板110以防止因为电池组受到撞击而导致电芯400发生燃烧。

当电芯400产生热量时,导热隔离腔310将电芯400所产生的热量传递到导热件300上,经过导热件300将该热量传递到直冷板210上,随着直冷板210内储液室211中的制冷液的流动,实现将电芯400所产生的热量带离该电池组中,有效的对电芯400的热量进行消散,避免了电池组因为热量过高而导致电芯400热失控等问题。

在本实施例中,该热安全管理系统还包括盖板500,盖板500可以扣合在箱体100上,以将电池组和热安全管理系统包裹在箱体100内,防止因为电池组进水而导致电芯400的短路。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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