CN111564588A - 一种高效散热的防火防撞汽车锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,包括若干并联的电池模组，电池模组包括电池箱体，电池箱体的顶部固定有箱盖，箱盖上设有气体扩散机构，电池箱体中安装有电池底座，电池底座上排列分布有电池安装槽，锂电池的顶部设有盖板，同一排相邻两个电池安装槽之间设有耐高温隔热棉，相邻排的耐高温隔热棉之间设有蛇形的柔性隔离板，柔性隔离板的上固定有感温光纤，柔性隔离板内设有液氮及空气通道和冷却液通道，液氮或空气在气体扩散机构的作用下扩散对锂电池进行降温，电池箱体的侧面固定有泄压阀。本发明解决了现有技术中使用液氮降温但利用率不高，在没有触发液氮降温的时候，锂电池也不能很好的解决散热和锂电池之间碰撞的问题。

Description

一种高效散热的防火防撞汽车锂电池
技术领域
本发明涉及汽车锂电池的技术领域，具体涉及一种高效散热的防火防撞汽车锂电池。
背景技术
汽车锂电池由于散热问题引起的高温起火和碰撞起火是一种常见的电动汽车安全事故以及安全隐患，目前对于汽车电池防火并没有很好的措施，一旦电动汽车电池某一个电池模组中的某节单体电池起火，时间短，火势大，一节单体问题，可能很快让整个电池模组中的锂电池都跟着起火，从而造成整车起火，造成大量损失。
常规的灭火方法如沙土覆盖、干粉灭火器、水枪灭火以及泡沫灭火等，无法解决锂电池起火的问题，因为电池内部的化学反应不会停止，而且电池的包装密封性很好，常规的灭火放火方法只能在电汽车电池起火后起到暂时抑制火情的作用，但不能从根本上避免和解决问题，目前虽然也有液氮降温的措施，但是都是在发生火情后使用，而且在使用时液氮的利用效率不高，在没有触发液氮降温的时候，锂电池也不能很好的解决散热和锂电池之间碰撞的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效散热的防火防撞汽车锂电池，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,包括若干并联的电池模组，所述电池模组包括电池箱体，所述电池箱体的顶部固定有箱盖，所述箱盖上安装有气体扩散机构，所述电池箱体中安装有电池底座，所述电池底座上排列分布有若干电池安装槽，所述电池安装槽中安装有锂电池，所述锂电池的顶部设有与电池箱体固定的盖板，同一排相邻两个电池安装槽之间设有耐高温隔热棉，相邻排的耐高温隔热棉之间设有蛇形的柔性隔离板，所述柔性隔离板的顶部固定有感温光纤，所述柔性隔离板内设有液氮及空气通道和冷却液通道，所述液氮及空气通道中通入的液氮或空气在气体扩散机构的作用下扩散到整个电池箱体中对锂电池进行降温，所述冷却液通道中的冷却液可以对每个锂电池进行冷却，所述电池箱体的侧面固定有泄压阀。
优选的，所述耐高温隔热棉与锂电池接触的两侧均设有弧形槽，所述弧形槽与锂电池的圆周面配合，沿着弧形槽的表面设有导热石墨贴片，所述耐高温隔热棉的上端面的两端设有限位支撑柱，所述限位支撑柱贯穿于耐高温隔热棉，所述限位支撑柱的底部与电池底座的顶部连接，所述限位支撑柱的顶部抵接于盖板的底部。
优选的，所述液氮及空气通道和所述冷却液通道之间通过挡板进行隔离，所述冷却液通道的入口设于柔性隔离板的一端，所述冷却液通道的入口连接有冷却液进管，所述冷却液进管伸出到电池箱体外并与冷却液主管一连接，所述冷却液通道的出口设于柔性隔离板的另一端，所述冷却液通道的出口连接有冷却液出管，所述冷却液出管伸出到电池箱体外并与冷却液主管二连接，所述液氮及空气通道的入口设于柔性隔离板的一端，所述液氮及空气通道的出口设于柔性隔离板的另一端，所述液氮及空气通道的入口与液氮及空气支管连接，所述液氮及空气支管伸出到电池箱体外并与液氮及空气主管连接，所述液氮及空气主管与二位三通阀的A端法兰连接，所述二位三通阀的B端与液氮管道法兰连接，所述液氮管道与液氮瓶连接，所述二位三通阀的C端与空气管道法兰连接，所述二位三通阀与控制器连接，所述液氮及空气通道的出口连接有气体扩散主管连接，所述气体扩散主管中的液氮或空气向外喷出并在气体扩散机构的作用下扩散到整个电池箱体中。
优选的，所述气体扩散机构包括电机、叶片和喷头，所述喷头为环形结构，所述喷头沿内侧圆周面均布有若干喷孔，所述喷头沿外侧圆周面均匀固定有若干L型板，所述L型板与箱盖的内侧固定连接，所述喷头通过气体扩散支管与气体扩散主管连接，所述气体扩散支管和气体扩散主管均通过固定夹固定在箱盖的内侧，所述电机固定于箱盖的外侧，所述电机的输出轴伸入到箱盖内并穿过喷头，所述电机的输出轴的端面安装有叶片，所述电机与控制器连接。
优选的，所述气体扩散机构有四个并均布于箱盖上。
优选的，所述感温光纤通过线夹固定在柔性隔离板的顶部，所述感温光纤与控制器连接。
本发明具有如下优点：
1、液氮和空气共用液氮及空气通道，当感温光纤没有触发温度警报时，控制器控制二位三通阀，使液氮及空气通道传输的是空气，在气体扩散机构的作用下对电池箱体内的锂电池进行风冷散热，当感温光纤触发温度警报时，控制器控制二位三通阀，使液氮及空气通道传输的是液氮，在气体扩散机构的作用下液氮雾化在电池箱体内扩散，并利用耐高温隔热棉上的导热石墨贴片能将液氮降温的效果传递到锂电池，从而提高液氮的利用率，液氮和空气共用液氮及空气通道，这样能够提高液氮及空气通道的利用率。
2、锂电池之间设有耐高温隔热棉，而且耐高温隔热棉上设有导热石墨贴片从而使锂电池之间无热量交换，而且可以将锂电池分热量从导热石墨贴片的顶部传递出去，从而提高锂电池的散热效率，导热石墨贴片还能将扩散的液氮或空气的降温效果传递到锂电池上，在锂电池之间设有的耐高温隔热棉把锂电池相互隔离开，防止锂电池之间相互碰撞，当一个锂电池起火时，耐高温隔热棉还能够防止火源扩散。
3、喷头沿内圆周面设有喷孔，喷孔可以向圆心方向喷射液氮或者空气，空气或者液氮可以推动叶片，带动整个叶片旋转，并通过外部的电机对叶片的转速进行补偿和调节，此结构不仅可以降低汽车锂电池的对电机转动的耗电量，也可以让外部的空气或者液氮通过喷头进入到电池箱体内，不需要在电池箱体上增加进风口，可以将锂电池在电池箱体内很好的隔离起来，在封闭电池箱体内就能达到风冷的效果，同时在叶片的作用下液氮会雾化，液氮及空气能均匀的传送到电池箱体各处，不会造成液氮的浪费，既有风冷的作用也有液氮降温的作用，电机置于箱盖外侧既能防止液氮对其造成损害，并且电机产生的热量不会对电池箱体内部造成影响。
4、采用感温光纤对电池箱体内的温度进行测量，感温光纤能采集到光纤上所有点的准确温度，而且感温光纤相对于传统的温度传感器其测量精度高、寿命长、成本低、耐火，感温光纤和柔性隔离板有相同的走线方式并固定在柔性隔离板的顶部，使感温光纤的安装更方便，这样还可以保持原有柔性隔离板的装配结构不变。
附图说明
图1为本发明整体三维的结构示意图；
图2为本发明图1中A处局部放大的的结构示意图；
图3为本发明单个电池模组的结构示意图；
图4为本发明的电池箱体的结构示意图；
图5为本发明电池底座、耐高温隔热棉和柔性隔离板安装的结构示意图；
图6为本发明耐高温隔热棉的结构示意图；
图7为本发明图5安装于电池箱体后的结构示意图；
图8为本发明图7安装盖板后的结构示意图；
图9为本发明电池箱体和箱盖打开后的结构示意图；
图10为本发明柔性隔离板的结构示意图；
图11为本发明柔性隔离板的横截面的结构示意图。
其中：1、电池模组，11、电池箱体，111、泄压阀，2、箱盖，3、电池底座，31、电池安装槽，311、锂电池，312、盖板，32、耐高温隔热棉，321、弧形槽，3211、导热石墨贴片，322、限位支撑柱，4、感温光纤，41、线夹，5、柔性隔离板，51、液氮及空气通道，511、液氮及空气支管，512、气体扩散主管，513、气体扩散支管，514、冷却液通道，5141、冷却液进管，5142、冷却液出管，515、挡板，6、冷却液主管一，61、冷却液主管二，7、液氮及空气主管，71、液氮管道，711、液氮瓶，8、二位三通阀，81、A端,82、B端,83、C端，9、电机，91、叶片，10、喷头，101、喷孔，102、L型板，103、固定夹，12、空气管道。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1-11所示，本发明提供了一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,包括若干并联的电池模组1，所述电池模组1包括电池箱体11，所述电池箱体11的顶部固定有箱盖2，所述箱盖2上安装有气体扩散机构，所述电池箱体11中安装有电池底座3，所述电池底座3上排列分布有若干电池安装槽31，所述电池安装槽31中安装有锂电池311，所述锂电池311的顶部设有与电池箱体11固定的盖板312，同一排相邻两个电池安装槽31之间设有耐高温隔热棉32，相邻排的耐高温隔热棉32之间设有蛇形的柔性隔离板5，所述柔性隔离板5的顶部固定有感温光纤4，所述柔性隔离板5内设有液氮及空气通道51和冷却液通道514，所述液氮及空气通道51中通入的液氮或空气在气体扩散机构的作用下扩散到整个电池箱体11中对锂电池311进行降温，所述冷却液通道514中的冷却液可以对每个锂电池311进行冷却，所述电池箱体11的侧面固定有泄压阀111。
所述耐高温隔热棉32与锂电池311接触的两侧均设有弧形槽321，所述弧形槽321与锂电池311的圆周面配合，沿着弧形槽321的表面设有导热石墨贴片3211，所述耐高温隔热棉32的上端面的两端设有限位支撑柱322，所述限位支撑柱322贯穿于耐高温隔热棉32，所述限位支撑柱32的底部与电池底座3的顶部连接，所述限位支撑柱322的顶部抵接于盖板312的底部。通过在锂电池311之间设置的耐高温隔热棉32，而且耐高温隔热棉32上设有导热石墨贴片3211从而使锂电池311之间无热量交换，而且可以将锂电池311分热量传递出去，从而提高锂电池311的散热效率，导热石墨贴片3211还能将扩散的液氮或空气的降温效果传递到锂电池311上，设有的耐高温隔热棉32把锂电池311相互隔离开，防止锂电池311之间相互碰撞，当一个锂电池311起火时，耐高温隔热棉32还能够防止火源扩散。
所述液氮及空气通道51和所述冷却液通道514之间通过挡板515进行隔离，所述冷却液通道514的入口设于柔性隔离板5的一端，所述冷却液通道514的入口连接有冷却液进管5141，所述冷却液进管5141伸出到电池箱体11外并与冷却液主管一6连接，所述冷却液通道514的出口设于柔性隔离板5的另一端，所述冷却液通道514的出口连接有冷却液出管5142，所述冷却液出管5142伸出到电池箱体11外并与冷却液主管二61连接，所述液氮及空气通道51的入口设于柔性隔离板5的一端，所述液氮及空气通道51的出口设于柔性隔离板5的另一端，所述液氮及空气通道51的入口与液氮及空气支管511连接，所述液氮及空气支管511伸出到电池箱体11外并与液氮及空气主管7连接，所述液氮及空气主管7与二位三通阀8的A端81法兰连接，所述二位三通阀8的B端82与液氮管道71法兰连接，所述液氮管道71与液氮瓶711连接，所述二位三通阀8的C端83与空气管道12法兰连接，所述二位三通阀8与控制器连接，所述液氮及空气通道51的出口连接有气体扩散主管512连接，所述气体扩散主管512中的液氮或空气向外喷出并在气体扩散机构的作用下扩散到整个电池箱体11中。通过设置的液氮及空气通道51，液氮和空气能够共用液氮及空气通道51，当感温光纤4没有触发温度警报时，控制器控制二位三通阀8使液氮及空气通道51传输的是空气，在气体扩散机构的作用下对电池箱体11内的锂电池311进行风冷散热，当感温光纤4触发温度警报时，控制器控制二位三通阀8使液氮及空气通道51传输的是液氮，在气体扩散机构的作用下液氮雾化在电池箱体11内扩散，并利用耐高温隔热棉32上的导热石墨贴片3211能将液氮降温的效果传递到锂电池311，从而提高了液氮的利用率，液氮和空气共用液氮及空气通道51，这样能够提高液氮及空气通道51的利用率。
所述气体扩散机构包括电机9、叶片91和喷头10，所述喷头10为环形结构，所述喷头10沿内侧圆周面均布有若干喷孔101，所述喷头10沿外侧圆周面均匀固定有若干L型板102，所述L型板102与箱盖2的内侧固定连接，所述喷头10通过气体扩散支管513与气体扩散主管512连接，所述气体扩散支管513和气体扩散主管512均通过固定夹103固定在箱盖2的内侧，所述电机9固定于箱盖2的外侧，所述电机9的输出轴伸入到箱盖2内并穿过喷头10，所述电机9的输出轴的端面安装有叶片91，所述电机9与控制器连接。通过在喷头10沿内圆周面设置的喷孔101，喷孔101可以向圆心方向喷射液氮或者空气，空气或者液氮可以推动叶片91旋转，并通过外部的电机9对叶片91的转速进行补偿和调节，此结构不仅可以降低叶片91转动的耗电量，也可以让外部的空气或液氮通过喷头10进入到电池箱体11内，不需要在电池箱体11上增加进风口，可以将锂电池311在电池箱体11内很好的隔离起来，在封闭电池箱体11内就能达到风冷的效果，同时在叶片91的作用下，液氮会雾化，液氮或空气能均匀的传送到电池箱体11各处，不会造成液氮的浪费，既有风冷的作用也有液氮降温的作用，电机9置于箱盖2外侧既能防止液氮对其造成损害，并且电机9产生的热量不会对电池箱体11内部造成影响。
所述气体扩散机构有四个并均布于箱盖2上。
所述感温光纤4通过线夹41固定在柔性隔离板5的顶部，所述感温光纤4与控制器连接。通过在柔性隔离板5的顶部设置感温光纤4，采用感温光纤4的方式对电池箱体11内的温度进行测量，感温光纤4能采集到光纤上所有点的准确温度值，而且感温光纤4相对于传统的温度传感器其测量精度高、寿命长、成本低、耐火，感温光纤4和柔性隔离板5有相同的走线方式并固定在柔性隔离板5的顶部，这样使感温光纤4的安装更方便，还可以保持原有柔性隔离板5的装配结构不变。
具体实施方式及原理：
本发明在实际应用时，当使用锂电池311时，在冷却液主管一6中通入冷却液，冷却液通过每个电池模组1中的冷却液进管5141进入电池箱体11中的柔性隔离板5中，对锂电池311进行冷却，冷却液在冷却液通道514中从柔性隔离板5的一端流向另一端并从冷却液出管5142流出电池箱体11进入冷却液主管二61中，感温光纤4对电池箱体11内的温度进行实时监测，当检测到电池箱体11内温度正常时，控制器控制二位三通阀8的A端81和C端连83通，空气从空气管道12经二位三通阀8进入液氮及空气主管7，然后从液氮及空气支管511进入柔性隔离板5中的液氮及空气通道51，然后从液氮及空气通道51的另一端进入气体扩散主管512，再经气体扩散支管513进入喷头10中，最后从喷头10的喷孔101中喷出，在电机9输出轴上的叶片91作用下扩散到电池箱体11中对锂电池311进行降温，当检测到电池箱体11内温度异常时，控制器控制二位三通阀8的A端81和B端82连通，液氮瓶711中的液氮从液氮管道71经二位三通阀8进入液氮及空气主管7，然后从液氮及空气支管511进入柔性隔离板5中的液氮及空气通道51，然后从液氮及空气通道51的另一端进入气体扩散主管512，再经气体扩散支管513进入喷头10中，最后从喷头10的喷孔101中喷出，在电机9上的叶片作用下扩散到电池箱体11中对锂电池进行降温，耐高温隔热棉32上的导热石墨贴片3211与锂电池311接触，可以将风冷和液氮降温的效果更好的传递至锂电池311上，设有的耐高温隔热棉32把锂电池311相互隔离开，防止锂电池311之间相互碰撞，当一个锂电池311起火时，耐高温隔热棉32还能够防止火源扩散。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,其特征在于：包括若干并联的电池模组(1)，所述电池模组(1)包括电池箱体(11)，所述电池箱体(11)的顶部固定有箱盖(2)，所述箱盖(2)上安装有气体扩散机构，所述电池箱体(11)中安装有电池底座(3)，所述电池底座(3)上排列分布有若干电池安装槽(31)，所述电池安装槽(31)中安装有锂电池(311)，所述锂电池(311)的顶部设有与电池箱体(11)固定的盖板(312)，同一排相邻两个电池安装槽(31)之间设有耐高温隔热棉(32)，相邻排的耐高温隔热棉(32)之间设有蛇形的柔性隔离板(5)，所述柔性隔离板(5)的顶部固定有感温光纤(4)，所述柔性隔离板(5)内设有液氮及空气通道(51)和冷却液通道(514)，所述液氮及空气通道(51)中通入的液氮或空气在气体扩散机构的作用下扩散到整个电池箱体(11)中对锂电池(311)进行降温，所述冷却液通道(514)中的冷却液可以对每个锂电池(311)进行冷却，所述电池箱体(11)的侧面固定有泄压阀(111)。
2.根据权利要求1所述的一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,其特征在于：所述耐高温隔热棉(32)与锂电池(311)接触的两侧均设有弧形槽(321)，所述弧形槽(321)与锂电池(311)的圆周面配合，沿着弧形槽(321)的表面设有导热石墨贴片(3211)，所述耐高温隔热棉(32)的上端面的两端设有限位支撑柱(322)，所述限位支撑柱(322)贯穿于耐高温隔热棉(32)，所述限位支撑柱(32)的底部与电池底座(3)的顶部连接，所述限位支撑柱(322)的顶部抵接于盖板(312)的底部。
3.根据权利要求1所述的一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,其特征在于：所述液氮及空气通道(51)和所述冷却液通道(514)之间通过挡板(515)进行隔离，所述冷却液通道(514)的入口设于柔性隔离板(5)的一端，所述冷却液通道(514)的入口连接有冷却液进管(5141)，所述冷却液进管(5141)伸出到电池箱体(11)外并与冷却液主管一(6)连接，所述冷却液通道(514)的出口设于柔性隔离板(5)的另一端，所述冷却液通道(514)的出口连接有冷却液出管(5142)，所述冷却液出管(5142)伸出到电池箱体(11)外并与冷却液主管二(61)连接，所述液氮及空气通道(51)的入口设于柔性隔离板(5)的一端，所述液氮及空气通道(51)的出口设于柔性隔离板(5)的另一端，所述液氮及空气通道(51)的入口与液氮及空气支管(511)连接，所述液氮及空气支管(511)伸出到电池箱体(11)外并与液氮及空气主管(7)连接，所述液氮及空气主管(7)与二位三通阀(8)的A端(81)法兰连接，所述二位三通阀(8)的B端(82)与液氮管道(71)法兰连接，所述液氮管道(71)与液氮瓶(711)连接，所述二位三通阀(8)的C端(83)与空气管道(12)法兰连接，所述二位三通阀(8)与控制器连接，所述液氮及空气通道(51)的出口连接有气体扩散主管(512)连接，所述气体扩散主管(512)中的液氮或空气向外喷出并在气体扩散机构的作用下扩散到整个电池箱体(11)中。
4.根据权利要求1所述的一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,其特征在于：所述气体扩散机构包括电机(9)、叶片(91)和喷头(10)，所述喷头(10)为环形结构，所述喷头(10)沿内侧圆周面均布有若干喷孔(101)，所述喷头(10)沿外侧圆周面均匀固定有若干L型板(102)，所述L型板(102)与箱盖(2)的内侧固定连接，所述喷头(10)通过气体扩散支管(513)与气体扩散主管(512)连接，所述气体扩散支管(513)和气体扩散主管(512)均通过固定夹(103)固定在箱盖(2)的内侧，所述电机(9)固定于箱盖(2)的外侧，所述电机(9)的输出轴伸入到箱盖(2)内并穿过喷头(10)，所述电机(9)的输出轴的端面安装有叶片(91)，所述电机(9)与控制器连接。
5.根据权利要求1所述的一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,其特征在于：所述气体扩散机构有四个并均布于箱盖(2)上。
6.根据权利要求1所述的一种高效散热的防火防撞汽车锂电池,其特征在于：所述感温光纤(4)通过线夹(41)固定在柔性隔离板(5)的顶部，所述感温光纤(4)与控制器连接。
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