CN104681894A - 一种利用热管技术对动力电池组进行热失控防护的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用热管技术对动力电池组进行热失控防护的方法，所述热管技术由四个部分组成，分别是电芯模块、热管、箱体和外部散热结构。将热管技术应用在动力电池组的热失控防护方面，通过疏导热量的方式延缓电芯热失控时的升温速度，防止或者延缓电芯起火，具有效率高，结构简单，制造方便等特点。
Description
技术领域
本发明属电池技术领域，具体涉及一种利用热管技术对动力电池组进行热失控防护的方法。
背景技术
当前动力电池组已经广泛的应用于电动汽车，舰船，电动自行车等领域。随着电动车的广泛应用，对动力电池组的安全性能要求越来越高。动力电池组电芯热失控时的高温、着火等问题都严重影响车辆和驾乘人员的安全。因此，保证电池组的安全性，延缓热失控电芯温升速度，防止或者延缓电芯起火，对电池组安全性都有很大帮助。
动力电池组的电芯热失控时爆燃产生的高温高压气体，起火时的火焰等都会对驾乘人员的安全产生极大的危害，并且动力电池组的热失控防护目前动力电池组技术中的难点，目前动力电池系统的安全主要是通过阻燃材料和结构对电池模组进行隔离，或者将电池组箱体与整车用防火材料进行隔离，这种方法是通过隔离进行热失控防护的方法无法做到单支电芯隔离，热失控电芯产生的高温会像周围的电芯蔓延，造成连锁反应，热失控电芯所在模组几乎完全损坏。
目前关于电池组热失控的防护方法主要是将电池组分成若干个模块，在模块之间采用防火、隔热材料进行隔离，在某个电芯热失控时防止热量和火焰从该电芯所在模块向其他模块和乘员舱扩散，这种方法制造工艺复杂，由于阻燃材料都具有隔热性能，这一点与电芯散热要求相互矛盾。
本申请利用热管技术，在电芯之间的缝隙和电池组箱体外部布置散热翅片或者热交换器，在某个电芯发生热失控时，可以迅速的将电芯热失控产生的热量通过热管将热量迅速传导至大面积的散热翅片或者热交换器进行散热，延迟电芯的温升速度，从而防止电芯起火或者延缓电芯起火时间，给驾乘人员留有更多的处置时间。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种利用热管技术对动力电池组进行热失控防护的方法，将热管技术应用在动力电池组的热失控防护方面，通过疏导热量的方式延缓电芯热失控时的升温速度，防止或者延缓电芯起火，具有效率高，结构简单，制造方便等特点。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本申请是通过疏导的办法，将热失控电芯产生的热量疏导至电池组箱体外部，从而使热失控的电芯温升速度减慢，防止或者延缓电芯爆燃、起火，并且本专利结构简单，便于实现。
本申请由四个部分组成，分别是电芯模块，热管，箱体和外部散热结构。其中热管有2～3个部分组成，第1部分插入到电芯之间缝隙中，使得每个电芯至少有一个侧面与热管贴合，便于将每个电芯产生的热量传递出去，第2部分是与第一部分垂直的热管，这部分热管一个表面与第一部分热管相连接，另一端与直接与散热结构相连，或者第3部分热管相连，其作用在于将第1部分热管传导出的电芯热量通过第2部分热管传导至外部散热结构或者通过第3部分热管连接至外部散热结构进行散热。本申请电芯表面与第一部分热管之间有绝缘膜，如铝塑膜、塑料薄膜等，并且电芯表面、绝缘膜、热管要紧密贴合，保证动力电池组的绝缘特性的同时保证电芯的热能够顺利通过第一部分热管传导至第二部分热管并通过外部散热结构进行散热。当某个电芯热失控时，可以通过热管将热量传导至外部散热结构将热量快速散出，使热失控电芯的升温速度大大降低，从而防止电芯起火或者延缓电芯起火时间，给驾乘人员更多的处置时间。
热管与散热翅片相连，在箱体上与散热翅片高度相当的位置可以装有风扇，在风扇开启状态下可以在散热翅片表面形成强制对流，增强散热效果。风扇可以采用吹风或吸风两种形式，出(进)风口在箱体表面与风扇相对的一侧。如果没有风扇则通过翅片与外界环境的自然对流进行散热。第2部分热管与箱体形成密闭的电池仓，可以将电芯模块封闭在电池仓，保证箱体中电芯模组所在空间的防护等级。
箱体内部的热管与箱体外部的热管相连，箱体外部热管与外部热交换器相连，电芯的热量通过箱体内部、外部的热管传导至热交换器，通过热交换器将热量传导至散热器，并通过散热器进行散热。
用热管技术实现动力电池组电芯热失控的防护；
热管由2～3个部分组成，第1部分热管插入电芯缝隙，第2部分热管连接第1部分热管和散热翅片，或者第2部分热管连接第1部分热管和第3部分热管，第3部分热管与电池箱体外部的换热器相连；
可以采用强制风冷对散热翅片进行散热，也可通过热管与换热器进行散热；
如果采用强制风冷对散热翅片进行散热，那么箱体与第2部分热管形成密闭电池仓，保证电池仓的防护等级；
如果通过换热器进行散热，那么电池箱体是密闭的电池仓，保证电池仓的防护等级；
热失控时可以通过热管迅速将热量传导至外部散热结构，使电芯温升速度变慢，防止或者延缓电芯起火。
有益效果
1、由于热管导热系数可以达到105W/m·℃(银的导热系数＝410W/m·℃)，可以迅速的将热失控电芯产生的热量疏导至外部散热结构；
2、由于热管外壁面与电芯的外壁面通过很薄的绝缘层(0.5mm以下)紧密贴合，因此冷却效率更高；
3、与传统的防火隔断结构相比，本申请电池仓内部结构简单，便于工程应用；
4、电芯热失控时目前的防护方法是将热量封闭在固定的模块中，这种结构设计复杂，并且热量积聚在电池仓内部，因此热失控时电池仓内部温度更高，气体压力更大，存在更多的安全风险，本申请中使用的方法是通过热管结构形成快速散热通道，将电芯热失控产生的热量疏导至电池仓外部，可以延缓电池仓内部温度和压力的升高，控制住燃烧三个因素(温度、可燃物、氧气)中的温度，防止或者延缓电芯起火，更加安全。
附图说明
图1是直接通过散热翅片进行散热热失控防护主视图；
图2是直接通过散热翅片进行散热热失控防护侧视图；
图3是间接散热利用换热器将热管传导过来的热量进行散热的实施方案示意图。
其中，1是电芯模块；2是热管；3是箱体；4是外部散热结构；5是风扇；6是换热器；7是散热器；8是冷却管路。
具体实施方式
实施例1
热管与散热翅片相连，在箱体上与散热翅片高度相当的位置可以装有风扇，在风扇开启状态下可以在散热翅片表面形成强制对流，增强散热效果。风扇可以采用吹风或吸风两种形式，出(进)风口在箱体表面与风扇相对的一侧。如果没有风扇则通过翅片与外界环境的自然对流进行散热。第2部分热管与箱体形成密闭的电池仓，可以将电芯模块封闭在电池仓，保证箱体中电芯模组所在空间的防护等级。
箱体内部的热管与箱体外部的热管相连，箱体外部热管与外部热交换器相连，电芯的热量通过箱体内部、外部的热管传导至热交换器，通过热交换器将热量传导至散热器，并通过散热器进行散热。
实施例2
用热管技术实现动力电池组电芯热失控的防护；
热管由2～3个部分组成，第1部分热管插入电芯缝隙，第2部分热管连接第1部分热管和散热翅片，或者第2部分热管连接第1部分热管和第3部分热管，第3部分热管与电池箱体外部的换热器相连；
可以采用强制风冷对散热翅片进行散热，也可通过热管与换热器进行散热；
如果采用强制风冷对散热翅片进行散热，那么箱体与第2部分热管形成密闭电池仓，保证电池仓的防护等级；
如果通过换热器进行散热，那么电池箱体是密闭的电池仓，保证电池仓的防护等级；
热失控时可以通过热管迅速将热量传导至外部散热结构，使电芯温升速度变慢，防止或者延缓电芯起火。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种利用热管技术对动力电池组进行热失控防护的方法，其特征在于：所述热管技术由四个部分组成，分别是电芯模块(1)、热管(2)、箱体(3)和外部散热结构(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述热管(2)包括主路热管和支路热管，第一部分为支路热管，作用在于将电芯表面的热量快速传到至主路热管，第一部分插入到电芯之间缝隙中，使得每个电芯至少有一个侧面与热管(2)贴合，便于将每个电芯产生的热量传递出去；第二部分是与第一部分垂直的主路热管，这部分热管一个表面与第一部分热管相连接，另一端与直接与散热结构相连。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述热管还包括第三部分热管，其作用在于将第一部分热管传导出的电芯热量通过第二部分热管传导至外部散热结构或者通过第三部分热管连接至外部散热结构进行散热，所述电芯的表面与第一部分热管之间有绝缘膜，所述绝缘膜为铝塑膜或塑料薄膜，并且电芯表面、绝缘膜和热管紧密贴合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：当某个电芯热失控时，通过热管将热量传导至外部散热结构将热量快速散出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述主路热管与散热翅片相连，在箱体上与散热翅片高度相当的位置装有风扇，在风扇开启状态下在散热翅片表面形成强制对流，增强散热效果；风扇采用吹风或吸风两种形式，出或进风口在箱体表面与风扇相对的一侧；如果没有风扇则通过翅片与外界环境的自然对流进行散热，第2部分热管与箱体形成密闭的电池仓，将电芯模块封闭在电池仓。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述箱体内部的热管与箱体外部的热管相连，箱体外部热管与外部热交换器相连，电芯的热量通过箱体内部和外部的热管传导至热交换器，通过热交换器将热量传导至散热器，并通过散热器进行散热。
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