CN110994067A - 一种锂离子电池冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池冷却技术领域,公开一种锂离子电池冷却系统,包括采用具有灭火性能的冷却液的第一换热器,用于对锂离子电池进行降温,第一换热器的外壁与锂离子电池的外壁接触,第一换热器接触锂离子电池的位置设有热熔口,热熔口填充有热熔层,热熔层的熔点小于第一换热器壳体的熔点,且小于预设温度以使锂离子电池发生热失控时热熔层能够熔化以使冷却液能够通过热熔口流出。在常规状况下通过第一换热器对锂离子电池进行降温,降低了锂离子电池发生热失控的概率;在锂离子电池发生热失控时,会瞬间产生较高的热量,利用锂离子电池发生热失控时的热能熔化热熔层,使第一换热器内的冷却液通过热熔口流出,能够及时对锂离子电池进行灭火降温。
Description
技术领域
本发明涉及电池冷却技术领域,尤其涉及一种锂离子电池冷却系统。
背景技术
锂离子电池热失控是指蓄电池在恒压充电时电流和电池温度发生一种积累性的增强作用并逐步损坏。为此,通常采用换热器对锂离子电池进行降温,以降低锂离子电池发生热失控的概率。
但锂离子电池发生剧烈碰撞时,锂离子电池还可能会发生热失控,因此如何快速有效地解决锂离子电池的热失控问题是至关重要的一个问题。目前通常采用检测器检测锂离子电池是否发生热失控,并在确认锂离子电池发生热失控时通过灭火剂进行灭火,一旦检测器发生故障或灵敏度不高,将会造成锂离子电池的热失控得不到有效控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂离子电池冷却系统,能够快速有效地解决锂离子电池的热失控问题。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种锂离子电池冷却系统,包括采用具有灭火性能的冷却液的第一换热器,用于对锂离子电池进行降温,所述第一换热器的外壁与所述锂离子电池的外壁接触,所述第一换热器接触所述锂离子电池的位置设有热熔口,所述热熔口填充有热熔层,所述热熔层的熔点小于所述第一换热器壳体的熔点,且小于预设温度以使所述锂离子电池发生热失控时所述热熔层能够熔化以使所述冷却液能够通过所述热熔口流出。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,每个所述第一换热器外侧设有多个沿其周向分布的锂离子电池。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,每个所述第一换热器的外壁设有多个沿其周向分布的安装槽,每个所述安装槽与所述锂离子电池的外壁匹配。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,每个所述安装槽的内壁均设有所述热熔口。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,所述锂离子电池为圆柱形,所述安装槽为弧形槽。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,所述锂离子电池为长方体,所述安装槽为矩形槽。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,所述安装槽的轴向长度大于等于所述锂离子电池的轴向长度。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,还包括与所述第一换热器的介质通道形成循环回路的磁制冷填充床,用于对所述第一换热器流出的所述冷却液进行降温。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,还包括驱动所述冷却液在所述循环回路内循环流动的动力源。
作为上述锂离子电池冷却系统的一种优选技术方案,所述动力源为泵。
本发明的有益效果:本发明提供的锂离子电池冷却系统能够在常规状况下通过第一换热器对锂离子电池进行有效降温,降低了锂离子电池发生热失控的概率;同时在第一换热器接触锂离子电池的位置设置热熔口,并在热熔口内填充熔点较小的材料形成热熔层,在锂离子电池发生热失控时,会瞬间产生较高的热量,利用锂离子电池发生热失控时的热能熔化热熔层,使第一换热器内的冷却液通过热熔口流出,能够及时有效地对锂离子电池进行灭火降温。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供第一换热器与锂离子电池的排列示意图;
图2是本发明实施例提供的第一换热器的结构示意图;
图3至图5是本发明其他实施例提供的第一换热器与锂离子电池的排列示意图;
图6是采用本发明实施例提供的锂离子电池冷却系统对锂离子电池进行降温时冷却液的循环回路图。
图中:
1、第一换热器;11、冷却液进口;12、冷却液出口;2、锂离子电池;3、安装槽;4、热熔口;5、第一磁制冷填充床;6、动力源;7、第二磁制冷填充床;8、冷端;9、热端;100、第二换热器;200、阀门。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图1和图2所示,本实施例提供了一种锂离子电池冷却系统,包括采用具有灭火性能的冷却液的第一换热器1,用于对锂离子电池2进行降温。上述具有灭火性能的冷却液可以采用水、去离子水等。第一换热器1的外壁与锂离子电池2的外壁接触,第一换热器1接触锂离子电池2的位置设有热熔口4,每个锂离子电池2接触第一换热器1的位置设有一个、两个或更多的热熔口4,在此不再具体限定。热熔口4填充有热熔层,热熔层的熔点小于第一换热器1壳体的熔点,且小于预设温度以使锂离子电池2发生热失控时热熔层能够熔化以使冷却液能够通过热熔口4流出。例如热熔层的熔点小于150℃。
本实施例在常规状况下,能够通过第一换热器1对锂离子电池2进行有效降温,降低了锂离子电池2发生热失控的概率;同时在第一换热器1接触锂离子电池2的位置设置热熔口4,并在热熔口4内填充熔点较小的材料形成热熔层,在锂离子电池2发生热失控时,会瞬间产生较高的热量,利用锂离子电池2发生热失控时的热能熔化热熔层,使第一换热器1内的冷却液通过热熔口4流出,能够及时有效地对锂离子电池2进行灭火降温。
本实施例提供的锂离子电池冷却系统占电池重量的0.5%~10%,锂离子电池冷却系统中流体压力范围0.2MPa~2MPa之间,这样在有热失控发生的情况下,冷却液可以快速并持续的流出以进行灭火,有效防止因某一电池发生热失控而使其他相邻电池发生连锁反应。
进一步地,每个第一换热器1外侧设有多个沿其周向分布的锂离子电池2。具体地,每个第一换热器1的外壁设有多个沿其周向分布的安装槽,每个安装槽与锂离子电池2的外壁匹配。通过设置安装槽增大了第一换热器1和锂离子电池2的接触面积,提高了换热效果,而且能够通过第一换热器1对锂离子电池2进行支撑,防止锂离子电池2被严重挤压而发生变形。
于其他实施例中,第一换热器1与锂离子电池2的排列形式还可以采用图3至图5所示的排列形式,在图5所示的排列形式时,将第一换热器1置于三个锂离子电池2围成的间隙中,相比其他排列方式,图5所示的排列方式可以缩小第一换热器1的占用空间,不仅能够提高电池组的重量比和体积比,又可以起到降温和控制锂离子电池2热失控的作用。如果是软包电池或方形铝壳锂离子电池,也可以采用平面的第一换热器1与锂离子电池2表面接触。
优选地,安装槽的轴向长度大于等于锂离子电池2的轴向长度,以增大第一换热器1和锂离子电池2的接触面积,提高换热效果。
为了进一步地提高热失控的控制效率,每个安装槽的内壁均设置热熔口4,在锂离子电池2发生热失控时,可以快速地熔化与之对应的热熔口4,以使第一换热器1内的冷却液快速地流出,以有效控制热失控的蔓延。
安装槽的形状可以根据不同的锂离子电池2的形状进行设置,以在提高散热效果的同时,提高安装的便利性。例如,锂离子电池2为圆柱形,安装槽为弧形槽;锂离子电池2为长方体,安装槽为矩形槽。
如图6所示,上述锂离子电池冷却系统,还包括磁制冷填充床,磁制冷填充床的冷端8选择性地与第一换热器1的冷却液进口11连通且使磁制冷填充床的热端9与第一换热器1的冷却液出口12连通,或与第一换热器1的冷却液出口12连通且磁制冷填充床的热端9与第一换热器1的冷却液进口11连通。为了提高换热效果,上述锂离子电池冷却系统还包括驱动第一换热器1内的冷却液在循环回路内流动的动力源6。优选地,动力源6为泵。
本实施例采用磁制冷填充床对第一换热器1流出的冷却液进行降温或升温,磁制冷填充床相比常见的换热系统如热泵系统等具有换热效果好、换热效率高的特点,因而采用磁制冷填充床能够大大地提高换热效果和换热效率。具体地,如图6所示,磁制冷填充床包括第一磁制冷填充床5和第二磁制冷填充床7,在需要对锂离子电池2进行降温时,第一磁制冷填充床5进行磁化,第一换热器1流出的冷却液通过第一磁制冷填充床5的冷端8进入,并通过动力源6将冷却液由第一磁制冷填充床5的热端9流出,使冷却液的温度升高,动力源6将冷却液送入第二换热器100中换热以降低冷却液的温度,之后冷却液由第二磁制冷填充床7的热端9进入,第二磁制冷填充床7进行退磁,使由第二磁制冷填充床7的冷端8流出的冷却液温度降低,之后冷却液进入第一换热器1中,以对锂离子电池2进行冷却。
在温度较低时,为了保证锂离子电池2的性能,此时采用切换阀进行切换以对锂离子电池2进行升温,如何通过切换阀配合磁制冷填充床工作以对冷却液进行升温为现有技术,在此不再赘叙。
第一磁制冷填充床5和第二磁制冷填充床7的热端9和冷端8均设置有阀门200,以控制冷却液的进入和流出。由第一换热器1流出的冷却液是进入第一磁制冷填充床5的冷端8,还是进入第二磁制冷填充床7的冷端8,取决于哪个磁制冷填充床在进行磁化,相应地另一个磁制冷填充床就进行退磁。具体参照6所示,图6中的细线形成冷却液的一个循环回路,粗线形成冷却液的另一个循环回路,通过阀门200的开关状态选择具体哪个循环回路工作。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。其中,术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
Claims (10)
1.一种锂离子电池冷却系统,其特征在于,包括采用具有灭火性能的冷却液的第一换热器(1),用于对锂离子电池(2)进行降温,所述第一换热器(1)的外壁与所述锂离子电池(2)的外壁接触,所述第一换热器(1)接触所述锂离子电池(2)的位置设有热熔口(4),所述热熔口(4)填充有热熔层,所述热熔层的熔点小于所述第一换热器(1)壳体的熔点,且小于预设温度以使所述锂离子电池(2)发生热失控时所述热熔层能够熔化以使所述冷却液能够通过所述热熔口(4)流出。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,每个所述第一换热器(1)外侧设有多个沿其周向分布的锂离子电池(2)。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,每个所述第一换热器(1)的外壁设有多个沿其周向分布的安装槽,每个所述安装槽与所述锂离子电池(2)的外壁匹配。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,每个所述安装槽的内壁均设有所述热熔口(4)。
5.根据权利要求3所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,所述锂离子电池(2)为圆柱形,所述安装槽为弧形槽。
6.根据权利要求3所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,所述锂离子电池(2)为长方体,所述安装槽为矩形槽。
7.根据权利要求3所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,所述安装槽的轴向长度大于等于所述锂离子电池(2)的轴向长度。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,还包括与所述第一换热器(1)的介质通道形成循环回路的磁制冷填充床,用于对所述第一换热器(1)流出的所述冷却液进行降温。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,还包括驱动所述冷却液在所述循环回路内循环流动的动力源(6)。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池冷却系统,其特征在于,所述动力源(6)为泵。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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