CN110635086A - 一种电池包防过热防自燃防自爆方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池包安全技术和散热技术领域，公开了一种电池包防过热、防自燃、防自爆方法，包括箱体、冷却单元、减压单元，所述的电池包是由内壳体、外壳体、电池组模块、立柱板模块、电池格栅、电池组格栅、分流孔管、导流液管组成，电池包一边设有进液口，另一边设有抽液口，外部设有进液口和出液口，电池之间能上下周围都有空间直接散热；冷却单元包括温控器、降温液泵、电动阀；减压单元包括外部换热器、真空泵、排气安全阀。本发明主要公开了一种电池包防过热、防自燃、防自爆方法，“不封闭、不围框液体，直接浸泡电池的方法”，具有成本低、效率高、结构简单、通用性强的特点。

Description

一种电池包防过热防自燃防自爆方法

技术领域

本发明属于电池包技术领域，具体涉及一种电池包防过热防自燃防自爆方法。

背景技术

目前，电动汽车动力电池自燃自爆事件频发，随着新能源汽车的快速发展，对新能源汽车的安全性，成为首要解决的问题，但现有的电池包散热技术，以及电池管理系统（BMS），都无法彻底解决电池包自燃自爆的难题，因为都存在很多缺点和功能局限性，如下：

现有的风冷换热技术存在的缺点：风冷散热是效率最低的，会降低锂电池的使用寿命，并且对于电池包来说，不仅会产生积尘，风冷更不安全，因为它会直接把氧气输送到电池包，一旦个别电池发生内短路自燃自爆时，风冷就会带来或存在充足的氧气，都会立即引起剧烈反应，可能进一步引发整体电池包自燃自爆。

现有的液冷散热技术存在的缺点：在电动车静止全断电时，在管理系统失效时，不能及时启动散热系统时，电解液外泄发生氧化反应时，产生的热，都会因电池周围被隔离材料、导热材料、导流介质、“冷却流道”等围困了，或是被多个电池单元堆叠封闭了，都会发生局部过热、困热、阻热的现象，留下进一步引发电池包整体自燃自爆隐患。

电池管理系统（BMS）存在的局限性：当前电动汽车频发自燃自爆事故的现实已证明，再好的电池管理系统（BMS），也无法解决电池内部出现的问题，如电池快充和过充已造成正极释氧负极析锂、瞬间的化学反应、瞬间的电池内短路、电解液氧化燃烧、电解液外泄结晶堆积等等，再进一步引发了电池包热失控，这种失控而非外部的原因，不是能靠及时切断过充过放电源，就可以停止反应的，BMS管理系统是无能无力的，特别是在停放静止全断电，电池管理系统处在关闭状态或失效时，这些反应依然会发生；不仅如此，电解液化学反应、潮湿空气或有水被电解，都会产生氢气，运行时或撞击时震动摩擦挤压，都可能发生各种电弧火花，引发存在的氢气就会自燃自爆，这些都不受电池管理系统（BMS）控制，这就是当前拥有再好的BMS技术的车企，也频繁发生过多起自燃自爆的根源。

可以看出，以上所有的这些锂电池可能发生自燃自爆的因素，靠电池管理系统（BMS），以及现有的散热技术，是根本解决不了的，所以需要新的技术，从根本上解决电池包整体自燃自爆的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池包防过热防自燃防自爆方法，以解决上述背景技术中存在的多种缺点和弊病。

一种电池包防过热、防自燃、防自爆的方法(简称D3F方法)，其中所述的电池包防过热的方法，是一种让绝缘导热油“不封闭、不围框液体，直接浸泡电池（电芯）的方法”，是把电池包内注满绝缘导热油，让电池直接全浸泡在优选特性的导热液体里。本方法只需要在电池包内一边输入液体，一边抽出液体即可，电池在对应模块支撑下，形成了3D立体空间，然后直接用导热油接触电池的方式，自然的让导热油上下对流运动、周围扩散运动，无阻碍的让每一节（块）电池，可全身接触液体，3D立体化散热，达到快速散热、导热的目的，从而实现本发明防过热的目的。电池在3D的空间里，可直接受到全方位的设定液压，这样可以要求配套定制的软包电池，制造时低压成型，保持低压成型电解液具有的高活性、高容量特点。

所述的电池包防自燃、防自爆方法的安全技术，是在上述电池包内“不封闭、不围框液体，直接浸泡电池的散热方法”基础上，先做到发热部位快速散热、整体均摊热，阻止发热部位的热，被局部快速累积；再利用整体电池、连接线、部件等，被全灌注浸泡在液体中，这样液体就可以屏蔽、隔离危险气体，以及灭弧可能产生的火花，再通过“外连接换热器+真空泵+可变的交叉管线的方法”，使两箱体保持永恒贯通，把电池包内可能产生的危险气体、外漏的电解液，导出排掉，再通过真空泵让箱体内保持真空状态，析出可能被溶解的气体，然后排掉，以上综合方法来实现电池包全面防自燃、防自爆的目的。本发明的“不封闭、不围框液体，直接浸泡电池的(D3F)方法”，在“不封闭、不围框液体”的前提下，电池的范围包括每一节（块）电池、电芯、每一个电池模块、每一个单元电池，使用范围包括电池包（箱）和电池储能装置上，以及独立的电池组内。

电池（电芯）顶部的压板模块和底部的垫板模块，是“平板上+有间隙小立柱”的模块，所述的立柱板模块，是一次成型的，板面上有互相有间隙的小立柱，压在电池上面和电池底下，使电池上下都有液体无阻碍的流动空间；固定和隔离电池的“主次式十字架电池格栅”模块，“十字架电池格栅，主体是十字立柱，起到固定和间隔电池空间的作用，次体是上部和下部的横向连接条，作用只是固定框架成型”，电池在立柱板的支撑下，加上电池之间微接触设计的格栅，使每一节(块)电池都能形成3D立体空间，全方位的都有液体流动和扩散的空间，可以让电池3D立体化无阻碍的散热或加热，以此达到本发明(D3F)方法的最佳实施装置。

电池包内导热油的进出管，“是可变线的交叉设计构造”，两根管经过电动阀门，两根管经过液泵，启动液泵时互相切换通路，电池包内部的4根管，出口后4根管就变成2根管了，这种设计构造和切换方法，可在电池管理系统(BMS)失效的时候，不启动的时候，可保持有两根管永久贯通状态，不受液泵或电动阀门阻断，也就是可以让外部换热器箱体与电池包（电池箱）箱体，两箱体之间永久保持贯通状态，可起到自然对流和缓冲的作用。

“两箱体形成的自然液压，再配合本发明的3D立体浸泡方法，也是一种柔性压紧软包电池（电池模块）的方法”，可解决软包电池模块存在的：“加工压力过小，在电动车行驶时，震动就会造成单体电池鼓包、层与层脱开，压力过大，会引起的局部变形、化学降解，导致较大的容量衰减率”的问题。

优选的，进一步的电池包内的电池，上下有立柱板模块，是一次成型的，板面上有互相有间隙的小立柱，压在电池上面和电池底下，使电池上下都有液体无阻碍的流动空间。

进一步的，软包或方形电池，由可焊接固定的“主次式十字架电池格栅”固定和隔离，主体十字架，可微接触隔离和固定相互的电池，次体十字架，是上部和下部的横向连接条,主要起到固定框架成型的作用。圆柱形电池格栅，是圆圈形微接触的格栅，都可焊接可一体化固定，既有固定作用，又有相互隔离作用，并且都是与电池微接触的设计。

进一步的，在电池上有“立柱压板”，下有“立柱垫板”支撑下，周围在微接触的格栅隔离和固定下，这样，因没有了其它导热、换热的介质附件，就可以让电池的上部和下部，周围360度的无阻碍的接触导热油，立体化散热或加热，这种3D立体化散热方式，不同于其它现有散热技术那样，只是局部或部分的散热，如：其它散热技术是电池通过导流冷却管、导流冷却带、导流冷却板、复合孔板等形成的通道，进行导流散热的，包括用原有的部件“单元电池”，相互堆叠形成的一面来代替板面，再与底板或顶板等介质，围成的空腔，做为“冷却流道”而形成的通道，来代替管路进行电池局部或部分散热，其实这种用“单元电池”本身围成的空腔通道，散热效率是很低的，表面上看“冷却流道”中相互堆叠的单元电池，围框通道内的一面，也可直接接触液体散热，但是对于其中一个电芯或一个单元电池来说，80%以上的面积，被相互堆叠的电池外壳或单元电池外壳围框封闭了，一旦个别电芯发生内短路，热就会传导给被围住的其它电芯，就可能发生连锁反应，即使发热的单体不爆炸，产生的气体虽然能从防爆口排出，但是反应热还会持续的，这就会热损害周围的电芯，造成更多电芯内部变化，留下更多的隐患。

而本发明方法是“不封闭、不围框的3D立体化散热”，单个电池(电芯)或每个单元电池之间，上下和周围都有空间进行液体运动散热，所以可避免其它电芯连锁反应，其它散热方式，都把冷却液局限在一定的空间里，当不启动散热系统时，或是在电池管理系统失效时，就会把局部瞬间产生的热困住，无法把局部的热，释放到整体冷却液（冷却油）里，无法达到本发明方法，在电池管理系统失效的前提下，依然可以“自然的整体均摊热量、稀释降温”的效果，本发明方法，只需要在电池包内一边用液管导入冷液体，另一边用液管抽出热液体即可，具体实施流程步骤可参照下列实施例阐述，冷却油不围框灌注接触电池的方式，可以自然的让导热油上下对流运动、周围扩散运动，无阻碍的让每一节(块)电池，或是每个单元电池，全身接触液体，3D立体化散热，达到快速散热换热的目的，从而达到本发明方法防过热的目的。

所述的（D3F）方法中，防自燃、防自爆的方法，是在上述的3D散热方法和系统流程基础上实现的，由于绝缘导热油将整个电池、焊点、连接线路、部件等，都全浸泡在溶液中，就可利用氢气、氧气等气体上浮的特性，把各种反应可能产生的氢气（混合气体）和氧气，用灌满的绝缘导热油，屏蔽分离隔离后，在通过经常启动散热系统液泵时，把易燃的氢气和氧气，随液体一起排出电池包之外，进入到外部的换热器里，再经过外部换热器的排气阀或真空泵排出；外部换热器加个真空泵和可变线切换的方法，目的是可以程序设定，让换热器内部可保持真空状态，不仅能起到排空电池包内上浮气体的作用，还能起到可析出导热油里的，可能被溶解的气体作用；通过电池包内全浸泡的方法，既防止了线路的老化，又可灭弧消除电动车在各种震动和撞击时，易产生的电弧火花；综上所述的方法和技术原理，以及对应的系统构造，可以从根本上，消除电池包可能发生自燃自爆的前提存在条件：“氢气（混合气体）、氧气、火花”，从而达到本发明电池包整体防自燃、防自爆的目的。

本发明（D3F）方法实施例电池包内的，“可变线的交叉设计构造和切换方法”，是指电池包内绝缘导热油的4根导流管，两根管经过电动阀门，两根管经过液泵，在启动液泵时互相切换通路，电池包内部的4根管，出口后就变成2根管了，这种设计构造和切换方法，可在电池管理系统(BMS)失效的时候，不启动的时候，可保持有两根管永久贯通状态，不受液泵或电动阀门阻断，也就是可以让外部换热器箱体与电池包（电池箱）箱体，两箱体之间永久保持贯通状态，可起到自然对流和缓冲的作用。

这个变线设计和方法原理，对于完全静止全断电的电动车来说，十分重要，因为在电池管理系统失效或没能及时启动的情况下，可能发生瞬间电池内短路产生的局部热，电解液化学反应产生的局部热，这时，如果系统不启动，热就会被困住而急剧升温，造成进一步连锁反应的后果，这也是发生多起静止的电动车自燃自爆的原因。

进一步的，“可变线的交叉设计构造和切换方法”，可让两箱体保持永恒贯通状态，设计目的还有，可利用“两箱体形成的自然液压，再配合本发明的3D立体浸泡方法，也是一种柔性压紧软包电池（电池模块）的方法”，可解决软包电池模块存在的：“加工如果压力过小，在电动车行驶时，震动就会造成单体电池鼓包、层与层脱开，如果压力过大，会引起的局部变形、化学降解，导致较大的容量衰减率”的问题。

进一步的，如采用本发明3D技术的(D3F)方法，就可利用外箱体不算太高位的低液压，对电池模块3D全方位液压，可柔性压紧软包电池，这样，在对应定制配套电池或电池模块时，就可在电池加工制作时，减轻对层叠电池的压力，保持电解液最高活性，提高电容量，以及电池使用寿命，从而充分发挥软包电池具有高密度和使用寿命长的优势。

【本发明的突出优点】

本发明的（D3F）方法，实施的3D立体散热方式，不仅可以达到最高的散热效率，还因具有整体均摊热的设计特点，可提高整体电池的使用寿命。

本发明的（D3F）方法，可以一箭三雕，同步解决电池包可能发生过热、自燃、自爆的问题，特别是在电池管理系统（BMS）失效的情况下，避免进一步的更大后果，顺带解决了软包电池制造时选择压力难的问题。

本发明的（D3F）方法，具有全面的通用性，此方法原理的解决方案，无论是模组电池包，还是无模组电池包，都适用于安装任何形体的电池，包括圆柱形电池、方形电池、软包电池等等。

本发明的(D3F)方法，对应实施的3D立体散热技术，技术原理对于现有的电池散热技术来说，具有独特的创造性和新颖性，并且因方法原理所需的结构简单，也省去了复杂的工艺和繁多的部件材料，降低了系统的成本，又能提高了生产效率，对于电动车未来发展来说，具有推动其发展的实用性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提供的(D3F)方法的3D技术，能让电池包安全性达到最高，面对当前电动汽车频发的自燃自爆事故，造成政策倾向尴尬的处境，已严重影响到新能源发展的方向，本发明能提高电动车产品的竞争力，可提高电动汽车发展的推动力。

2.本发明提供的(D3F)方法的3D技术，可解决软包锂电池存在缺点的进一步后果：“只要一个电池出问题，就报废一组电池的缺点，以及制造时压力选择难的缺点”，从而发挥其能量密度高、内阻小、使用寿命长的优势，推进其实用性。

3.本发明提供的(D3F)方法的3D技术，对于眼前新能源电动车的未来发展来说，具有决定性的作用，因为【安全性】和【续航里程】的长短，是决战燃油车成败的关键，而能做到长续航的电池，只有锂电池能量密度比较大，包括固态锂电池和液态锂电池，固态锂电池虽然理论上有能量密度大、安全性相对高的优点，但是眼前存在成本造价太高、界面阻抗过大的缺点，面对越来越便宜的燃油车，造价过高就是最大的障碍，很难推动电动车使用和发展，眼前能量密度比较高的，有801无钴电池和811电池，技术比较成熟的是811电池，具有能量密度相对最高、成本造价低的优点，但是存在更易发热自燃的缺点，彻底解决液态锂电池的安全问题，才是推动电动车持续发展的当务之急，特别是在眼前大小品牌电动汽车，都频发自燃自爆造成的尴尬之际，严重打击了消费者的购买欲！所以解决电池包安全的技术，更是关键中的关键，因为安全性如能从根本上解决了，就能充分发挥眼前811液态锂电池优势，而采用本发明3D技术的电池包防过热、防自燃、防自爆(D3F)方法，不仅能解决电池包的安全问题，更能让软包锂电池优势充分发挥出来，特别是高密度和寿命长的优势，更是消费者最实际需要的，软包电池也可以考虑是否能同一个电芯，加双层隔膜，电解液包装体积再加宽加长点，这样，既降低成本，又提高密度，还能提高电解液击穿的防护，只要在保证安全的前提下，能把续航里程达到足够远，眼前电动车存在的续航里程短、不敢跑长途、不敢开空调、北方太冷不适合、电池寿命短、充电难的问题，通通的就能全解决了，因为【续航里程】的长短，也是电池【使用寿命】长短的决定因素，因为续航里程越长，充电的次数就越少，电池的使用寿命时间自然就会越长，正常以每日充电一次，来定位实际使用寿命5年的话，如果大幅度增加续航里程，就减少了充电次数，平均达到3天充一次电的话，就是1天充1次电的三倍寿命，也就是15年了，基本达到了和燃油车一样的使用期限！如果只是上下班用途，可以平均达到10天充1次电的话，那么电池寿命就远超过燃油车了，这样电池寿命短的缺点就彻底消除了，消费者换电池贵的忧虑也就没了，因为车本身使用期限到了，还换啥电池了，充电桩是否普及也都不重要了，换电站也没有价值了，也不用强求快充了，因为有了足够的电量，根本就不需要去充电桩充高价电了（服务费太高），也没必要花着高租金换电池包了，自己家充电更省钱了，不用高电压快充，电池的使用寿命更长，也不用排队了，并且有了足够的电量，冬季夏季也就敢开空调了，这个对比燃油车的缺点也消除了，电动车竞争力就全面上来了，就能推进新能源电动车快速发展，自然进一步取代燃油汽车。

附图说明

图1为本发明的电池包总体结构平面图

图2为本发明的(D3F)方法的原理和系统结构示意图

图3为本发明的电池包外部换热器连接和流程示意图

图4为一侧的具体安装的各模块简介结构示意图

图5为圆柱形电池格栅和立柱垫板模块结构示意图

图6为圆柱形电池3D空间的示意图

图7为软包和方形电池3D空间示意图

图8为方形或软包电池的格栅模块结构示意图

图9本发明的电池包箱体框架结构示意图

图10电池包内主线路与液管分配示意图

图11电池包不同形状的框架结构示意图

图中标记：1绝缘导热油，2外壳体（外层），3内壳体，4立柱压板垫板模块，5电池（电芯），6液管对接管口，7液管对接管口，8圆柱形电池格栅模块，9正极主线路，10负极主线路，11所示的导热油进出管，12所示的导热油进出管，13电池组固定框架，14电池间隔固定格栅模块，15铝合金隔层垫板，16防火层，17过充过放保护装置，18支撑模块，19外部换热器，20真空泵，21真空泵排气阀，22是换热器排气阀，27是排污、排液阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1所示的是电池包总体结构示意图，所示的绝缘导热油1，优选为“低粘度的二甲基硅油”，10粘度以下具有和水一样的流动性，可在-50℃～+200℃下长期使用，还具有绝缘性、导热性、灭弧性、化学惰性、不易燃、保护介质抗氧化、黏温系数小、封膜介质防水性，特别是具有“不腐蚀金属、不溶解塑料磨具、橡胶、线路的特性”，是其它导热油不具备的特性；所示的外壳体（电池包外层），优选材料铝合金材质；所示的内壳体3，优选耐高温的PPR或阻燃性的PVC型材（塑钢）材质；所示的电池（电芯）5，可装配圆形、方形和软包等任何形体的电芯；所示的圆柱形电池格栅模块8，材质和选择和真空内壳体一样；所示的正极主线路9,；所示的负极主线路10；所示的导热油进液管11；所示的导热油出液管12；所示的电池组框架，具体(D3F)技术原理和流程参考图2阐述。

图2所示的是电池包换热管线布置示意图，是对(D3F)方法实施的3D全浸泡技术原理，具体的阐述和系统结构简介，所示的出液口2001，是电池包散热降温时，冷液体流入的顶部管线口，进入一边的分流管，就是对接的拐弯管打些孔，均匀分布冷液体，所示的出液口2002，是电池包散热降温时，高温液体抽出去的顶部管线口，电池包需要降温时，启动降温抽取液泵2009，同时关闭电动阀门通道2010，把一边2002处上部的热硅油抽出，进入外部的散热器里的进口一端26（见图3），降温后的冷硅油，在外箱体高度自然压力下，通过外部散热器另一端的出口23（见图3），把冷的硅油通过2008的管道（正常时是通路状态），回流到电池包的另一边上面2001处，再通过拐弯的横管孔排出，这样降温时就形成了一个液体最上部的换热循环，一边2002处液管口，把热的硅油抽出进入外部的换热箱体，一边2001处把导入的冷硅油排出，冷的硅油在电池组（电芯）上部流动时，自然的把冷传导到下面围绕电池的液体里，完成整个散热降温的流程，整个流程过程十分简单、自然、直接、通畅，并且循环周长很短，只是从电池包左边到右边或前到后的距离，所示的2005代表冷向下对流运动，而电池产生的热，也会自然的把热传导到整体的导热油的上部，所示的2006代表热向上对流运动，由于液体受热具有自然的上下对流运动性，横向有扩散运动性，所以散热效率是最高的，D3F散热技术，就是利用了这一点，不像其它液冷散热技术那样复杂、局限、介质换热，循环距离长，所以D3F电池包散热技术效率最高的；所示的2003，是底部冷液体抽出去的管线口，所示的2004，是加温后的高温液体进入底部的管线口，在电池包内需要加温时，或是需要定时每天一次排污时（管理系统设定），启动加热抽取液泵2007，同时关闭电动阀2008通道，液泵把一边2003处下部的冷硅油抽出，进入外部的加热器里的进口一端24（见图3），升温后的硅油在高度自然压力下，通过外部加热器另一端的出口25（见图3），把热的硅油回流到电池包的另一边下面2004处，再通过拐弯的横管多孔排出，这样也形成了一个液体最下部的循环，一边2003处液管口，把冷的硅油抽出，一边2004处液管口，把热的硅油导入，热的硅油在电池组的电芯下面流动时，自然的把热传导到上面围绕电池的液体里，快速加温整体冷的导热油，同时电池自然也升温了，完成整个升温或排污的流程；所示的6，所示的7，是散热和加温进出液管，是与外部管路的对接口；所示的2A示意图，是把散热液泵和加热液泵，设置在电池包里面或上面，导热进出管就两根了；所示的2B示意图，是把散热液泵和加热液泵，设置在外部的换热器处，电池包就四根液体进出管；由于正常不启动液泵的状况下，电动阀门2008和2010，都是管路开通状态，两根或四根导流管，也就自然起到释放电池包内气压、膨胀压的作用，避免电池管理系统失效后的进一步更大后果，让电池包内安全系数达到最高。

图3所示的是电池包外部换热器连接和流程示意图，所示的19，是外部换热器，外部的换热器可以与空调系统整合在一起，相互转换利用；所示的20，是真空泵，作用是抽空换热器里的空气、电池包内可能内短路反应产生的氢气（混合气体）、电解可能产生的氧气，保持箱体内真空或低负压状态，程序设定，或是设定每天几次抽空，目的是起到析出电池包的导热油里，可能溶解的氢气或氧气的作用，让电池包和外部换热器内无任何气体存在，达到最高的安全系数；所示的21，是换热器内气压测定控制器，设定需要的压力值启动真空泵；所示的22，是低压力排气阀，多一个安全阀，目的是在真空泵失效的情况下，产生的气体也能自然排出，使电池包永远处在无太大气压状态，进一步提高电池包安全系数；所示的27，是排污阀，阀门口径选择可外接软管的规格，目的是在电池包需要更换电池时，可启动加温（排污）液泵，打开排污阀，把所有的导热油导出，装入容器内，换完电池后再灌注；电池包组装最后流程，在所有电池包内的电池、零部件、管线、模块等等，都安装固定完毕后，用耐高温硅脂，刷一下所有电芯最后的封口处，起到再次密封作用，避免有质量不良的电芯，封闭不严，最后箱体边框加密封垫，螺丝压紧封死电池包，密封有两种方式，一种是内壳体保温层，在上盖与箱体扣合处设计凹凸槽，可以一次成型，也可热熔焊接，然后槽里加橡胶圈或橡胶垫，用外层金属壳体压实扣紧就行了；另一种是保温内壳体与上盖的内壳体都是平面的，接触处设计材料加厚一点，直接盖盖热熔焊死就行了，绝对的密封！需要更换电芯时，割开就行了，密封完毕后，然后开始灌满低粘度的二甲基硅油，对接好外部的换热器管线后，外部的换热器里，再加入低粘度的二甲基硅油，总量不超过一半，剩于一半的空间做为缓冲空间，当电池包内个别电池发生内短路发热时，电池管理系统此刻失效时，产生的热膨胀油，会自然的进入到外部的换热器里，形成自然的换热循环，进一步提高电池包的安全系数。

图4所示的是一侧的具体安装的各模块简介结构示意图，所示的2001和2004，是顶部和底部的横向一边的进液管，材质优选的材料为PPR塑料材质或PVC型材（塑钢），因其材质具有耐低温冲击性、绝缘性、热熔性、经济性、使用寿命长等优点，拐弯的最后这一段管，管头堵死，然后上面钻两排小孔，既起到排流时减压作用，又起到均匀分流作用；所示的立柱垫板模块4，是压在电池上面和底部的支撑立柱板，材质选择都一样，利于相互焊接，底部立柱垫板也可选择铝合金加绝缘漆涂层；所示的支撑模块18，是支撑2001边管的，材质选择都一样，可以独立模块，也可以与电池包的內壳体、上下边管焊接在一起固定；从图中可以明显看出，电池包如采用(D3F)方法的3D立体散热方式，不需要繁多复杂的导流管、导流板、导流层、换热片、换热膜、换热版、绝缘膜、复合材料等等，会让整个电池包内散热、加温、排污的液冷系统，成本相对复杂技术构造，可降低90%以上，电池包内所需的仅仅是导热油进出管线，进去后在两边拐个弯，钻些孔而已，工艺十分简单、成本十分经济，散热效率又十分高。

图5所示的是圆柱形电池格栅和立柱垫板模块结构示意图，所示的隔离和固定格栅模块8，所示的立柱上下垫板4，圆柱形电池格栅可与边框、内壳体相互焊接固定，圆柱电池（电芯）格栅圆套设计为圆柱形环圆，这样格栅圈套接触电池面就更少了，由于电池和格栅套都是圆形，在圆形格栅微接触的隔离下，使每一节电池与电池之间，没有任何接触点，上下和周围360度被绝缘导热油浸泡着，即使在隔离栅处，周围也有5个三角空间，可以自然的让导热的硅油，上下无阻碍流动散热，不仅能达到最佳的散热效果，还有空间缓冲作用，在电池管理系统失效的情况下，个别电池在发生内短路膨胀或爆炸时，缓冲的空间避免刺穿或祸及其它好电池，以及避免进一步造成连锁反应的后果，根据所需定制圆柱电池隔离栅，可以做独立一条的，也可以两条连接一起的，也可以做一个分框架大小连接一体的，都还可与边框互相热熔焊接。

图6所示的是圆柱形电池3D空间的示意图，所示的绝缘导热油1，是低粘度二甲基硅油；从图中可以看出，电池（电芯）整体被导热油包围着，无论是上部液体的冷循环，或是下部液体的热循环，全方位都畅通无阻，3D立体散热加热，所以效率是最高的。

图7所示的是软包和方形电池3D空间示意图。

图8所示的是方形或软包电池的格栅模块结构示意图，所示的模块格栅14，材料选择耐热的PPR或PVC型材（塑钢），可以一次成型，又可热熔焊接，可起到隔离和固定的作用，格栅框架（十字立柱）高度，根据安装的电池（电芯、个体单元电池)的高度设计，连接的小边框数量根据需要设计，这种电池组格栅模块设计，不仅结构简单，成本低廉，并且电池组装十分快捷，可流水化，使用人工组装也很快，挨个插上就行了；十字格栅设计与电池（电芯）的接触面很少，可以让每一块电池5的表面，接触更多的是绝缘导热硅油1，上下和四边（可选）无阻碍的散热，没有任何阻碍热的弊病，不会因各种介质阻热困热，十字格栅让电池与电池之间，四面都有空间，满满的柔性导热液体，由于贯通外部的换热器有高度，既可以起到液压的作用，减少软包电池自然鼓胀，起到硬壳电池的压实作用，又可以在不良电池发生内短路时，鼓胀有缓冲的空间，其它液冷散热方式，都有换热铝合金孔版、复合液板、金属导流带、扁管等硬介质，或是多个单元电池堆叠在一起，既没有膨胀缓冲的空间，又可能会造成一个电芯损坏整组都报废的后果，再进一步连锁反应，这也是软包电池发生自燃的原因之一。

图9所示的是电池包箱体框架结构示意图，所示的9A，为电池包部分框架平面图，所示的9B为电池包侧截面框架结构图，所示的电池包（箱）外层壳体2，为金属材质，可选择不锈钢或一次成型的铝合金材质，主要起到防护作用；所示的真空内壳体3（内层），材质选择也是耐高温的PPR或阻燃性的PVC型材（塑钢）材质，利于与电池组框架焊接，制作电池包真空内壳体时，塑钢隔层保温板可一次成型，也可先制板后，再裁剪合适尺寸后，抽空里面空气再封闭，然后再对接焊接成型箱体，真空内壳体保温板设计，如图所示中间为波浪形支撑中空，波浪形可起到缓冲震动传导的作用，真空层可起到最好的保温作用，可自然的隔离夏季的地面热，以及冬季空气的冷，减少电池散热和加热所需的电量消耗，提高电池使用寿命，同时真空也起到隔音的作用（振动空气波），降低对电池包内电池和部件的震动；所示的电池组固定框架13，格栅材质也选用同样的塑料材质，便于与保温内壳体焊接，成为一体化；所示的电池包防火层16，防火层是选择性的，根据实际需要选择，在电池包保温的内壳体与外金属壳体之间，选择适合的防火材质就行，主要起到防止意外受到撞击时，如果外部发生火灾，可以保护电池包，避免进一步后果。

所示的铝合金隔层垫板15，可放在电池包内的金属外壳底层和上层，也可放在电池包下面当托盘，也可与铝合金外壳体一次成型，作用是保护电池包框架结构，可强力支撑汽车底盘框架，防止侧面撞击时，车体底盘框架变形挤压到电池包，并且底部有了一层铝合金隔层板做缓冲，还可以防护电池包受到地面异物的撞击，避免电池包变形、电池损坏、线路挤压短路等；本发明的(D3F)方法，是在电池包整体保持完整的前提下，达到个别电池因快充过充过放发生的内短路、电解液外漏反应、电弧现象、以及有限的局部被外力刺伤或小坑变形，这些情况造成个别电池发生问题后，本发明(D3F)方法可防止进一步发生整体更大的后果，如果发生严重事故，电池包受到严重损坏变形，什么保护措施都是零，就算是全固态锂电池一样是危险的，因为正负极一样会大面积短路，所以，保护电池包整体框架完整性，也是重要的，尽管严重的交通事故只有是十万分之一，为了电动车能取代燃油车，必须全面提高电动车的安全性，所以，保护电池包整体框架完整性，也是重要的，本发明提供以上的电池包框架防御方法是其中之一，还有一种增强底盘框架的方法，来保护电池包整体框架，如果汽车底盘框架能够围住电池包，就在框架焊接的方管里，横向添满裁断的多层铝合金方管或板块，把底盘框架做成钢筋混凝土的原理，既不增加多少重量，也不影响焊接和钻眼，又能大大提高了底盘框架的支撑力。

图10所示的是电池组主线路与液管分配示意图，所示的13，为电池组或电池包框架，所示的9，为正极主线路，所示的10，为负极主线路，所示的12，为导热油液管，在主线路下面，正极和负极线路，分配在液管圆柱体的两侧，由凸起的管加立柱压板隔开（见图4），对于圆柱形电池线路，两边液管上面的位置线路，只放正极主线路就行了，负极主线路可以放在中间位置13处，从图中可以看出，这样各行其道的分配方式，火线与零线之间，有一定的距离，可以避免正负极主线受外力挤压短路，还可以简化保护设置布置，工艺简单化，布局灵活化，可并联可串联，减少部件使用，降低成本，所示的17，是安全组件，包括过充过放保护、电压释放装置、保险丝、温度传感器等，也可以安装电池管理系统集成部件，不占用电池组内的空间，这样可增加或增高电池（电芯），提高电池包总电量。

图11所示的是电池包不同形状的框架结构示意图，所示的正极主线路9，所示的负极主线路10，所示的导热油进出管11，所示的导热油进出管12，可根据需要选择在电池组上面，或平行电池包凸出处，根据车辆电动机布局不同，选择定制相符形状的电池包框架，此处可综合安装电池管理系统和换热系统。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种电池包防过热防自燃防自爆方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1）. 不封闭、不围框液体，直接浸泡电池的散热方法，在电池包内一边输入液体，一边抽出液体即可，电池在对应模块支撑下，形成了3D立体空间，然后直接用导热油接触电池的方式，自然的让导热油上下对流运动、周围扩散运动，无阻碍的让每一节电池，可全身接触液体，3D立体化散热；

2）. 在上述电池包内“不封闭、不围框液体，直接浸泡电池的散热方法”基础上，先做到发热部位快速散热、整体均摊热，防止发热部位的热，被局部快速累积；再利用整体电池、连接线、部件，被全灌注浸泡在液体中，这样液体就可以屏蔽、隔离危险气体，以及灭弧可能产生的火花，再通过“外连接换热器+真空泵+可变的交叉管线的方法”，使两箱体保持永恒贯通，把电池包内可能产生的危险气体、外漏的电解液，导出排掉，再通过真空泵让箱体内保持真空状态，析出可能被溶解的气体，然后排掉。

2.根据权利要求1所述的3D立体散热方法，同时也是一种软包电池制造减压方法，其特征在于，电池在3D的空间里，可直接受到全方位的设定液压，这样可以要求配套定制的软包电池，制造时低压成型，保持低压成型电解液具有的高活性、高容量特点。

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