CN113054300A - 一种电池热失控换热结构、电池总成及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池热失控换热结构、电池总成及车辆，包括上下盖合的盒体和盖体，所述盒体内设有用于固定电池模组的容纳腔，所述盒体的至少一个侧面为换热件，所述换热件包括壳体，所述壳体内形成连通至少一入口和至少一出口的通道，所述入口设置于壳体靠近容纳腔的侧板上且与容纳腔连通，所述出口密封连接有泄压阀；所述壳体靠近容纳腔的侧板为双层板，包括间隔设置的内板和外板，内板和外板之间的间隙填充有相变材料且与入口连通，所述壳体靠近容纳腔的侧板下端间隔设有多个缺口。其能够降低热失控气体排出温度和热失控后电池包内温度，提高散热效果，降低电池模组间的热扩散风险。

Description

一种电池热失控换热结构、电池总成及车辆
技术领域
本发明涉及电池防护技术领域，具体涉及电池热失控换热结构、电池总成及车辆。
背景技术
市场上新能源汽车起火总是牵动着行业的神经，电池包的安全性成为行业的痛点和瓶颈。由于电芯结构特点即正负极片间很薄的一层隔膜和电化学特点即能量密度越高正极材料越活跃的因素，电芯在使用过程存在热失控风险，电芯热失控后会产生大量高温可燃气体，易产生起火、爆炸的后果。
参见图1，现有动力电池热失控的气体换热结构包括相互盖合的现有盒体100和现有盖体200，为避免热失控后电池包发生爆炸，电池包多配有泄压阀10，所述现有盖体中部设有贯穿前、后边沿的凸起300，通过该凸起使得电池包内的热失控高温气体定位流向泄压阀10位置。当靠近泄压阀10的电池模组发生热失控时，高温可燃气体将在泄压阀10处直接燃烧，电池包内的气体经泄压阀排出。当前电池包多为标准模组组装而成，电芯热失控后很快扩散至电池模组其余电芯。随着多电芯喷发，仅依靠泄压阀10无法实现有效散热，导致电池包内环境温度持续升高，而电芯置于高温环境中也易发生热失控，进而导致起火、爆炸。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池热失控换热结构、电池总成及车辆，其能够降低热失控气体排出温度和热失控后电池包内温度，提高散热效果，降低电池模组间的热扩散风险。
本发明所述的动力电池热失控换热结构，包括上下盖合的盒体和盖体，所述盒体内设有用于固定电池模组的容纳腔，所述盒体的至少一个侧面为换热件，所述换热件包括壳体，所述壳体内形成连通至少一入口和至少一出口的通道，所述入口设置于壳体靠近容纳腔的侧板上且与容纳腔连通，所述出口密封连接有泄压阀；所述壳体靠近容纳腔的侧板为双层板，包括间隔设置的内板和外板，内板和外板之间的间隙填充有相变材料且与入口连通，所述壳体靠近容纳腔的侧板下端间隔设有多个缺口。
进一步，所述盒体上与换热件对应的底板为双层板，包括上板体、下板体以及设于上板体和下板体之间的多个支撑肋板，所述支撑肋板的上、下端分别与上板体和下板体固定连接；所述上板体与缺口对应的位置设有连通缺口与上板体和下板体之间的间隙的通孔。
进一步，所述下板体的导热系数大于上板体的导热系数。
进一步，所述壳体靠近容纳腔的侧板上设有多个过孔，以过孔作为入口。优选地，所述过孔为条形孔或圆形孔。
进一步，所述壳体的顶板和背离容纳腔的侧板均为双层板，双层板之间的间隙中填充有相变材料。
进一步，所述内板和外板通过连接件固定。
进一步，所述换热件的数量为两个，位于盒体相对的侧面上。
一种电池总成，包括上述的动力电池热失控换热结构。
一种车辆，包括上述的电池总成。
本发明与现有技术相比具有如下效果。
1、本发明所述盒体的至少一个侧面为换热件，所述换热件的壳体内形成连通至少一入口和至少一出口的通道，当盒体内的电池模组发生热失控时，热失控高温气体通过壳体上的入口进入通道，与侧板内的相变材料发生接触，相变材料吸热后融化，经过相变材料吸热后的气体依次经过通道、出口排出，进而降低了热失控气体排出温度和热失控后电池包内温度，提高了散热效果，降低了电池模组间的热扩散风险。
2、本发明所述盒体上与换热件对应的底板为双层板结构，上板体和下板体之间留有用于容纳融化后的相变材料的间隙，增大了换热面积和相变材料的容纳体积。通过限定下板体的导热系数大于上板体的导热系数，使得热量随着下板体散发到电池盒体外部，而非反作用于盒体内的电池模组中。
附图说明
图1是现有动力电池热失控的气体换热结构；
图2是本发明的结构示意图；
图3是图2中的A-A剖面示意图；
图4是本发明所述通道的内侧结构示意图；
图5是图4中的B-B截面示意图；
图6是本发明所述相变材料的流向示意图；
图7是本发明所述底板的结构示意图；
图中，1—盒体，2—盖体，3—电池模组，4—换热件，5—壳体，6—入口，7—出口，8—侧板，81—内板，82—外板，83—缺口，9—底板，91—上板体，92—下板体，93—通孔，94—支撑肋板，10—泄压阀，11—连接件，12—相变材料；
100—现有盒体，200—现有盖体，300—凸起。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
参见图2至图7，所示的动力电池热失控换热结构，包括上下盖合的盒体1和盖体2，所述盒体1内设有用于固定电池模组3的容纳腔，所述盒体1的左侧面和右侧面为换热件4。
所述换热件4包括壳体5，所述壳体5为长方体结构，其内部形成连通入口6和出口7的通道，所述入口6设置于壳体5靠近容纳腔的侧板8后部且与容纳腔连通，具体地，在所述壳体5靠近容纳腔的侧板8上设有六个平行排列的条形孔，以条形孔作为入口6。所述出口7设于壳体的前侧板上，在出口7处密封连接有泄压阀10，保证了动力电池内部的密封性。
所述壳体5靠近容纳腔的侧板8为双层板，包括间隔设置的内板81和外板82，所述内板81和外板82通过连接件11固定，使得内板81和外板82形成中空型腔。内板81和外板82之间的间隙填充有相变材料12且与入口6连通，所述壳体5靠近容纳腔的侧板8下端间隔设有多个缺口83，缺口83的的大小以及相邻缺口83的间距根据实际工作需求进行合理限定。所述相变材料12在动力电池正常使用温度下为固态，受高温影响后变为液体，相变材料12的用量根据需求的换热量进行合理限定。
当盒体1内的电池模组3发生热失控时，热失控高温气体通过壳体5后部的入口6进入通道，与靠近容纳腔的侧板8内的相变材料12发生接触，相变材料12吸热后融化，由于内板81和外板82之间留有空间足够大的间隙，避免了融化后的相变材料倒灌进入到容纳腔中，直接经侧板8下部的缺口83排出。经过相变材料12吸热后的气体依次经过通道、出口7排出，进而降低了热失控气体排出温度和热失控后电池包内温度，提高了散热效果，降低了电池模组间的热扩散风险。并且由于入口6和出口7分别设于壳体5后部和前部，增加了通道长度，相应地增加了热失控气流换热路径长度，进而降低了气流在出口7处的温度。
作为本发明的一种优选实施方式，所述盒体1上与换热件4对应的底板9为双层板，包括上板体91、下板体92以及设于上板体91和下板体92之间的多个支撑肋板94，所述支撑肋板94的上、下端分别与上板体91和下板体92固定连接；所述上板体91与缺口83对应的位置设有连通缺口83与上板体91和下板体92之间的间隙的通孔93。通孔93的设置使得相变材料12吸热融化后能够依次从缺口83、通孔93流向上板体91和下板体92之间的间隙中，该间隙能够容纳的相变材料的体积大于侧板8中相变材料的体积，以便更好地实现换热。
所述下板体92的导热系数大于上板体91的导热系数，使得热量随着下板体92散发到电池盒体1外部，而非反作用于盒体1内的电池模组3中，提高了散热效果。
作为本发明的一种优选实施方式，所述壳体5的顶板和背离容纳腔的侧板均为双层板，双层板之间的间隙中填充有相变材料12，能够有效保证换热件4的换热效果，大幅提高了散热效果。
一种电池总成，包括上述的动力电池热失控换热结构。
一种车辆，包括上述的电池总成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动力电池热失控换热结构，包括上下盖合的盒体（1）和盖体（2），所述盒体（1）内设有用于固定电池模组（3）的容纳腔，其特征在于：所述盒体（1）的至少一个侧面为换热件（4），所述换热件（4）包括壳体（5），所述壳体（5）内形成连通至少一入口（6）和至少一出口（7）的通道，所述入口（6）设置于壳体（5）靠近容纳腔的侧板（8）上且与容纳腔连通，所述出口（7）密封连接有泄压阀（10）；
所述壳体（5）靠近容纳腔的侧板（8）为双层板，包括间隔设置的内板（81）和外板（82），内板（81）和外板（82）之间的间隙填充有相变材料（12）且与入口（6）连通，所述壳体（5）靠近容纳腔的侧板（8）下端间隔设有多个缺口（83）。
2.根据权利要求1所述的动力电池热失控换热结构，其特征在于：所述盒体（1）与换热件（4）位置相对应的底板（9）为双层板，包括上板体（91）、下板体（92）以及设于上板体（91）和下板体（92）之间的多个支撑肋板（94），所述支撑肋板（94）的上、下端分别与上板体（91）和下板体（92）固定连接；所述上板体（91）与缺口（83）对应的位置设有连通缺口（83）与上板体（91）和下板体（92）之间的间隙的通孔（93）。
3.根据权利要求2所述的动力电池热失控换热结构，其特征在于：所述下板体（92）的导热系数大于上板体（91）的导热系数。
4.根据权利要求1或2所述的动力电池热失控换热结构，其特征在于：所述壳体（5）靠近容纳腔的侧板（8）上设有多个过孔，以过孔作为入口（6）。
5.根据权利要求1或2所述的动力电池热失控的气体换热结构，其特征在于：所述壳体（5）的顶板和背离容纳腔的侧板均为双层板，双层板之间的间隙中填充有相变材料（12）。
6.根据权利要求1或2所述的动力电池热失控换热结构，其特征在于：所述内板（81）和外板（82）通过连接件（11）固定。
7.根据权利要求1或2所述的动力电池热失控换热结构，其特征在于：所述换热件（4）的数量为两个，位于盒体（1）相对的侧面上。
8.一种电池总成，其特征在于：包括权利要求1~7任一项所述的动力电池热失控换热结构。
9.一种车辆，其特征在于：包括权利要求8所述的电池总成。
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