CN113113706A - 一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统 - Google Patents

一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，在锂电池单体之间布置有复合隔板，包括相变材料，正常工作时，相变材料蓄热，由于相变材料导热性比较差，金属腔增强导热，停车热失控时，锂电池周围相变材料难以满足储热要求，发生融化，并将热量传递给金属腔内的形状记忆合金驱动机构，形状记忆合金伸长，推动金属滑块移动，从而达到隔离热失控电池的目的，其次，停车时，报警装置无法启动，此时金属滑块充当温差发电片的热源，产生电流，启动报警装置。最后，电池箱的温度进一步升高，导致顶端中温相变材料融化，封存在顶端的干粉灭火剂释放出来、实施灭火。本发明集预警、隔离、灭火于一体，能够自适应解决停车时锂电池热失控问题。

Description

一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统
技术领域
本发明涉及一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，具体涉及一种集报警、隔离、灭火于一体的应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，属于锂电池停车热失控技术领域。
背景技术
随着锂离子电池能量密度的不断发展，提高其安全性已经成为电动汽车发展中最为重要的一步。因此，热失控就是电池安全研究中的一个关键问题。但目前，新能源汽车却发生了多起自燃事件，整个电池组释放的能量是惊人的。这使公众对电动汽车的安全性充满了怀疑。如果在使用过程中，电动汽车发生了热失控，那么汽车中自带的BMS预警系统能够快速启动，给车上的人们提供预警，使驾驶员有较为充分的时间。然而，停车热失控时，整个自燃过程，没有任何的预警，对驾驶人员及行人都会造成难以想象的后果。
因此，亟须一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中提到的亟须一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统的技术问题，提出一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，集预警、隔离、灭火于一体。
本发明提出一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，包括中温相变材料、干粉、泄压阀、复合隔板、温差发电片、电池箱和报警装置，
所述电池箱的顶部安装有中温相变材料，所述中温相变材料上安装有干粉，干粉上安装有泄压阀，在锂电池单体之间布置有复合隔板，在复合隔板对侧的电池箱的内壁上，对应布置有多个半导体温差发电片，半导体温差发电片连接有报警装置，
所述复合隔板结构为两个相变材料间夹有金属腔，所述金属腔内设置有形状记忆合金弹簧和金属滑块，所述形状记忆合金一端固定，另一端与金属滑块连接。
优选地，正常工作时，相变材料蓄热，由于相变材料导热性比较差，金属腔增强导热；停车热失控时，锂电池周围的相变材料难以满足储热要求，发生融化，并将热量传递给金属腔内的形状记忆合金弹簧，形状记忆合金弹簧伸长，推动金属滑块移动，从而达到隔离热失控电池的目的。
优选地，停车时，金属滑块充当半导体温差发电片的热源，半导体温差发电片产生电流，启动报警装置。
优选地，在锂电池热失控后，电池箱温度急剧升高，中温相变材料吸热融化，干粉灭火剂释放，灭火。
优选地，所述电池箱采用形状记忆合金波纹板，在受热时，进一步延缓爆炸。
本发明所述的应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统的有益效果为：
(1)本发明提出的一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，与传统的电池热失控热管理系统不同。大多热失控热管理系统往往仅考虑热失控的报警装置，或者仅考虑将热失控电池隔离或灭火。本发明提出的系统集预警、隔离、灭火于一体，并且，目前对于停车状态下的热失控热管理系统很少，而本发明在停车状态下，性能优良。
(2)本发明提出的一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，在正常使用以及热失控时都有良好的性能。正常使用，相变材料蓄热，但相变材料导热性比较差，此时，金属腔增强导热。当停车热失控时，锂电池周围的相变材料难以满足储热要求，融化。将热量传递给金属腔内的形状记忆合金驱动机构，从而启动锂电池热失控的隔离、预警装置。带有相变材料的复合隔板，可以通过相变材料缓冲，有效减少误报的风险。即使出现误报现象，温度降低后，形状记忆合金弹簧带动滑块恢复正常状态，预警装置停止警报。
(3)本发明提出的一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，采用了形状记忆合金弹簧作为驱动机构，不需要消耗电能等，使整个系统更加简单、灵活。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本发明所述的一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统的主视图；
图2是本发明结构中复合隔板的结构图，其中，(a)表示正常工作状态下的复合隔板结构，(b)表示电池热失控状态下的复合隔板结构；
图3是本发明结构中复合隔板的立面图；
图4是本发明所述的一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统热失控时的俯视图；
图5是本发明结构中的热失控报警连接图；
图6是本发明结构中的热失控报警电路图；
图7是本发明所述的一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统热失控时的局部立面图；
其中：1-中温相变材料，2-干粉，3-泄压阀，4-复合隔板，5-锂电池，6-形状记忆合金弹簧，7-金属滑块，8-金属腔，9-半导体温差发电片，10-相变材料，11-电池箱，12-报警装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1-7说明本实施方式。本实施方式所述的应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，包括中温相变材料1、干粉2、泄压阀3、复合隔板4、温差发电片9、电池箱11和报警装置12，
如图1所示，所述电池箱11的顶部安装有中温相变材料1，所述中温相变材料1上安装有干粉2，干粉上安装有泄压阀3，在锂电池5单体之间布置有复合隔板4，如图4所示，在复合隔板4对侧的电池箱11的内壁上，对应布置有多个半导体温差发电片9，如图5，半导体温差发电片9连接有报警装置12，
如图2所示，所述复合隔板4结构为两个相变材料10间夹有金属腔8，所述金属腔8内设置有形状记忆合金弹簧6和金属滑块7，所述形状记忆合金6一端固定，另一端与金属滑块7连接。
所述电池箱11采用形状记忆合金波纹板，在受热时，进一步延缓爆炸。
正常工作时，锂电池5为阻燃油冷却。停车时，电池箱11内没有阻燃油循环。正常工作时，相变材料10蓄热，由于相变材料10导热性比较差，金属腔8增强导热。停车热失控时，锂电池5周围的相变材料10难以满足储热要求，发生融化，并将热量传递给金属腔8内的形状记忆合金弹簧6。形状记忆合金弹簧6伸长，推动金属滑块7移动，从而达到隔离热失控电池5的目的。
其次，当发生停车热失控时，由于缺少电源，报警装置12无法启动。此时复合隔板4内的形状记忆合金6感受温度变化，从而伸长，推动金属滑块7与半导体温差发电片9接触，此时，金属滑块7充当半导体温差发电片9的热源，利用温差产生电流，启动报警装置12。带有相变材料的复合隔板，可以通过相变材料缓冲，有效减少误报的风险。即使出现误报现象，温度降低后，形状记忆合金弹簧带动滑块恢复正常状态，预警装置停止警报。
最后，所述的电池箱11顶部由内向外，依次布置有中温相变材料1和干粉2。在锂电池5热失控后，电池箱11温度急剧升高，中温相变材料1吸热融化，干粉2灭火剂释放，灭火。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，其特征在于，包括中温相变材料(1)、干粉(2)、泄压阀(3)、复合隔板(4)、半导体温差发电片(9)、电池箱(11)和报警装置(12)，
所述电池箱(11)的顶部安装有中温相变材料(1)，所述中温相变材料(1)上安装有干粉(2)，干粉(2)上安装有泄压阀(3)，在锂电池(5)单体之间布置有复合隔板(4)，在复合隔板(4)对侧的电池箱(11)的内壁上，对应布置有多个半导体温差发电片(9)，半导体温差发电片(9)连接有报警装置(12)，
所述复合隔板(4)结构为两个相变材料(10)间夹有金属腔(8)，所述金属腔(8)内设置有形状记忆合金弹簧(6)和金属滑块(7)，所述形状记忆合金弹簧(6)一端固定，另一端与金属滑块(7)连接。
2.根据权利要求1所述的应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，其特征在于，正常工作时，相变材料(10)蓄热，由于相变材料(10)导热性比较差，金属腔(8)增强导热；停车热失控时，锂电池(5)周围的相变材料(10)难以满足储热要求，发生融化，并将热量传递给金属腔(8)内的形状记忆合金弹簧(6)，形状记忆合金弹簧(6)伸长，推动金属滑块(7)移动，从而达到隔离热失控电池的目的。
3.根据权利要求1所述的应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，其特征在于，停车时，金属滑块(7)充当半导体温差发电片(9)的热源，半导体温差发电片(9)产生电流，启动报警装置(12)。
4.根据权利要求3所述的应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，其特征在于，温度降低后，形状记忆合金弹簧(6)带动金属滑块(7)恢复正常状态，报警装置(12)停止警报。
5.根据权利要求1所述的应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，其特征在于，在锂电池(5)热失控后，电池箱(11)温度急剧升高，中温相变材料(1)吸热融化，干粉(2)灭火剂释放，灭火。
6.根据权利要求1所述的应对锂电池停车热失控的自适应热管理系统，其特征在于，所述电池箱(11)采用形状记忆合金波纹板，在受热时，进一步延缓爆炸。
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