CN116885340B - 浸没式电池模组及其热管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种浸没式电池模组及其热管理系统，其中浸没式电池模组包括壳体、相变模块、电芯组、及导热胶，壳体设有收容腔，收容腔用以填充不燃气体和/或换热流体，相变模块设于收容腔，电芯组设于收容腔，电芯组包括与相变模块连接的电芯，导热胶设于收容腔，导热胶连接壳体、电芯组、及相变模块。本发明的技术方案旨在提高对电芯的散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种浸没式电池模组及其热管理系统。
背景技术
电池模组包括壳体、及设于壳体内的电芯。电池模组在使用的过程中电芯会发热，使得电芯的温度较高。为控制电芯的温度，在现有技术中，电池模组还包括液冷装置，该液冷装置包括抵接电芯的液冷管，液冷管用以供冷却介质流动。然而该液冷装置是通过液冷管来间接为电芯进行散热，散热效率较低。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种浸没式电池模组，旨在提高对电芯的散热效率。
为实现上述目的，本发明提出的浸没式电池模组包括：
壳体，设有收容腔，所述收容腔用以填充不燃气体和/或换热流体；
相变模块，设于所述收容腔；
电芯组，设于所述收容腔，所述电芯组包括与所述相变模块连接的电芯；以及
导热胶，设于所述收容腔，所述导热胶连接所述壳体、所述电芯组、及所述相变模块。
可选地，所述电芯配置为软包电芯，所述电芯组包括多个所述软包电芯；或，所述电芯配置为方形电芯，所述电芯组包括多个所述方形电芯；或，所述电芯配置为圆柱电芯，所述电芯组包括多个所述圆柱电芯。
可选地，所述电芯组包括多个电芯，多个所述电芯沿所述电芯的厚度方向间隔设置，相邻两所述电芯之间设有一所述相变模块。
可选地，所述相变模块的材料配置为固态-固态相变材料或复合相变材料。
可选地，所述相变模块的相变温度范围为35℃-55℃。
可选地，所述不燃气体包括惰性气体、氮气、二氧化碳、及六氟化硫中的一种或多种。
可选地，所述导热胶至少浸没所述电芯的高度为所述电芯高度的5%。
可选地，所述导热胶至多浸没所述电芯的高度为所述电芯高度的50%。
可选地，所述壳体设有均与所述收容腔连通的第一连通口和第二连通口，所述第一连通口和所述第二连通口用以供换热流体和/或所述不燃气体流经。
可选地，所述第一连通口高于所述第二连通口，所述浸没式电池模组具有第一状态、及第二状态，当所述浸没式电池模组自所述第一状态切换至所述第二状态的过程中，所述第一连通口用以供所述不燃气体导入至所述收容腔，所述第二连通口用以供所述换热流体从所述收容腔导出，当所述浸没式电池模组自所述第二状态切换至所述第一状态的过程中，所述第二连通孔用以供所述换热流体导入至所述收容腔，所述第一连通口用以供所述不燃气体从所述收容腔导出。
可选地，所述浸没式电池模组还包括设于所述收容腔的隔板，所述隔板用以分隔所述第二连通口和所述导热胶。
可选地，所述换热流体的材质配置为去离子水、电子氟化液、碳氢化合物、酯类、或硅油类。
可选地，所述浸没式电池模组应用于电池系统，所述电池系统包括多个电连接的所述浸没式电池模组、连通多个所述第一连通口的第一管路、及连通多个所述第二连通口的第二管路。
可选地，所述浸没式电池模组还包括设于所述壳体的泄压装置，所述泄压装置用以当所述收容腔的压强大于预设值时打开以连通所述收容腔和外界环境。
可选地，所述泄压装置配置为单向泄压阀。
可选地，所述浸没式电池模组应用于电池系统，所述电池系统包括多个电连接的浸没式电池模组、及连通多个所述泄压装置的排气管。
可选地，所述排气管内表面设有防火层。
可选地，所述防火层配置为气凝胶层或防火棉层。
本发明还提出一种热管理系统，所述热管理系统包括：
飞行器，设有电池系统，所述电池系统包括多个前述的浸没式电池模组，多个所述浸没式电池模组电连接；以及
地面换热机构，与所述飞行器分体设置，所述地面换热机构用于调节所述浸没式电池模组的温度。
可选地，所述地面换热机构包括用以与所述收容腔连通的充液排气换热系统、及用以与所述收容腔连通的充气排液换热系统，所述充液排气换热系统用以向所述收容腔输送换热流体、及将不燃气体排出于所述收容腔外，所述充气排液换热系统用以向所述收容腔输送不燃气体、及将所述换热流体排出于所述收容腔外。
可选地，所述地面换热机构包括存储有换热流体的储液罐、连接所述储液罐的出口和所述收容腔的第三管路、连接所述储液罐的入口和所述收容腔的第四管路、设于所述第三管路或所述第四管路的换热设备和泵体、设于所述第三管路的第一阀体、设于所述第四管路的第二阀体、及向所述收容腔输送所述不燃气体的储气装置，所述第三管路具有位于所述第一阀体和所述收容腔之间的第一管段，所述第四管路具有位于所述第二阀体和所述收容腔之间的第二管段，所述地面换热机构还包括连接所述第一管段和所述储液罐的入口的第五管路、连接所述储气装置和所述第二管段的第六管路、设于所述第五管路的第三阀体、及设于所述第六管路的第四阀体，所述储液罐具有排气口，所述充气排液换热系统包括所述储液罐、所述第三管路、所述第四管路、所述换热设备、所述泵体、所述第一阀体、及所述第二阀体，所述充气排液换热系统包括所述储气装置、所述第六管路、所述第二管段、所述第一管段、所述第五管路、所述储液罐、所述第三阀体、及所述第四阀体。
可选地，所述第四管路还具有位于所述第二阀体和所述储液罐之间的第三管段，所述第五管路通过所述第三管段与所述储液罐的入口连通。
可选地，所述第四阀体配置为减压阀。
可选地，所述换热设备包括直接蒸发制冷循环设备。
可选地，所述换热设备还包括PTC加热器或所述泵体配置为热泵。
可选地，所述地面换热机构包括充电装置，所述充电装置用以为所述电池系统充电。
可选地，所述飞行器还包括朝所述电池系统设置的风扇。
可选地，所述电池系统设于所述飞行器的机翼。
本发明的技术方案中，该浸没式电池模组包括壳体、相变模块、及电芯组。壳体设有收容腔。相变模块设于收容腔。电芯组设于收容腔，电芯组包括与相变模块连接的电芯。如此，电芯可直接与相变模块发生热交换，有利于提高对电芯的散热效率。此外，浸没式电池模组还包括设于收容腔的导热胶，导热胶连接壳体、电芯、及相变模块。如此，电芯的热量还能通过导热胶传递至壳体，通过壳体与外界环境发生热交换，有利于提高对电芯的散热效率，而且相变模块的热量还能通过导热胶传递至壳体，通过壳体与外界环境发生热交换，有利于提高对电芯的散热效率。此外，收容腔用以填充不燃气体和/或换热流体。如此，当收容腔填充有不燃气体时，电芯组与不燃气体接触。如此，减少了电芯与氧气的接触面积。当浸没式电池模组发生热失控时，不燃气体能抑制浸没式电池模组燃烧。值得一提的是，由于填充了不燃气体，使得收容腔内的水蒸气减少，如此，减少收容腔内产生冷凝水的情况发生，从而避免浸没式电池模组的绝缘失效。当收容腔填充有换热流体时，换热流体可与电芯接触进行热交换，以将电芯的热量传递至壳体，通过壳体与外界环境发生热交换，有利于提高对电芯的散热效率。当收容腔既收容有不燃气体和换热流体时，浸没式电池模组可同时具备收容有不燃气体和换热流体的效果，在此不做过多赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明浸没式电池模组一实施例的结构示意图；
图2为图1中浸没式电池模组的剖视图；
图3为图1中浸没式电池模组的爆炸图；
图4为本发明浸没式电池模组又一实施例的爆炸图；
图5为本发明热管理系统一实施例的电池系统的结构示意图；
图6为图5中排气管的结构示意图；
图7为图6中排气管的剖视图；
图8为图5中的电池系统设于飞行器的机翼的结构示意图；
图9为本发明热管理系统的结构示意图；
图10为图9中飞行器的部分结构示意图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，也可以是抵接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
电池模组包括壳体、及设于壳体内的电芯。电池模组在使用的过程中电芯会发热，使得电芯的温度较高。为控制电芯的温度，在现有技术中，电池模组还包括液冷装置，该液冷装置包括抵接电芯的液冷管，液冷管用以供冷却介质流动。然而该液冷装置是通过液冷管来间接为电芯进行散热，散热效率较低。为此，本发明提出一种浸没式电池模组，旨在提高对电芯的散热效率。
参照图1至4，在本发明一实施例中，该浸没式电池模组400包括壳体410、相变模块510、及电芯组520。壳体410设有收容腔450。相变模块510设于收容腔450。电芯组520设于收容腔450，电芯组520包括与相变模块510连接的电芯521。如此，电芯521可直接与相变模块510发生热交换，有利于提高对电芯521的散热效率。此外，浸没式电池模组400还包括设于收容腔450的导热胶530，导热胶530连接壳体410、电芯521、及相变模块510。如此，电芯521的热量还能通过导热胶530传递至壳体410，通过壳体410与外界环境发生热交换，有利于提高对电芯521的散热效率，而且相变模块510的热量还能通过导热胶530传递至壳体410，通过壳体410与外界环境发生热交换，有利于提高对电芯521的散热效率。此外，收容腔450用以填充不燃气体和/或换热流体。如此，当收容腔450填充有不燃气体时，电芯组520与不燃气体接触。如此，减少了电芯521与氧气的接触面积。当浸没式电池模组400发生热失控时，不燃气体能抑制浸没式电池模组400燃烧。值得一提的是，由于填充了不燃气体，使得收容腔450内的水蒸气减少，如此，减少收容腔450内产生冷凝水的情况发生，从而避免浸没式电池模组400的绝缘失效。当收容腔450填充有换热流体时，换热流体可与电芯521接触进行热交换，以将电芯521的热量传递至壳体410，通过壳体410与外界环境发生热交换，有利于提高对电芯521的散热效率。当收容腔450既收容有不燃气体和换热流体时，浸没式电池模组400可同时具备收容有不燃气体和换热流体的效果，在此不做过多赘述。
需要特别说明的是，本文所说的不燃气体指的是除可燃气体和助燃气体外的气体。
电芯组520的结构形式有很多种，可选地，在一实施例中，电芯521配置为软包电芯521，电芯组520包括多个所述方形电芯521；或电芯521配置为方形电芯521，电芯组520包括多个所述软包电芯521；或，电芯521配置为圆柱电芯521，电芯组520包括多个圆柱电芯521。
可选地，在一实施例中，电芯组520包括多个电芯521，多个电芯组520沿电芯521的厚度方向间隔设置，相邻两电芯521之间设有一相变模块510。如此，使得相邻的两电芯组520之间的热量能通过相变模块510散出，避免热量积聚于相邻的两电芯组520之间，有利于提高浸没式电池模组400的散热效率。
相变模块510的种类有很多种，可选地，在一实施例中，相变模块510的材料配置为固态-固态相变材料或复合相变材料。
可选地，在一实施例中，相变模块510的相变温度范围为35℃-55℃。如此，相变模块510与电芯521相匹配，在该温度范围内，电芯521具有较高的电化学活性。
可选地，在一实施例中，不燃气体包括惰性气体、氮气、二氧化碳、及六氟化硫中的一种或多种。如此，不燃气体既减小电芯521与氧气的接触面积，又不会与氧气发生反应。
可选地，在一实施例中，导热胶530至少浸没电芯521的高度为电芯521高度的5%。如此，导热胶530与电芯521具有较大的接触面积，有利于提高对电芯521的散热效率。
可选地，在一实施例中，导热胶530至少浸没电芯521的高度为电芯521高度的20%。如此，导热胶530与电芯521具有较大的接触面积，有利于提高对电芯521的散热效率。
可选地，在一实施例中，导热胶530至多浸没电芯521的高度为电芯521高度的50%。如此，导热胶530的量不会过多，使得浸没式电池模组400不会过重，当浸没式电池模组400应用于飞行器200时，有利于飞行器200轻量化。进一步地，在一实施例中，所述壳体410设有均与所述收容腔450连通的第一连通口460和第二连通口470，所述第一连通口460和所述第二连通口470用以供换热流体和所述不燃气体流经。如此，导热胶530占用收容腔450的空间不会过多，使得收容腔450具有较大的空间供较多的换热流体流经，有利于提高换热流体与浸没式电池模组400的换热效率。此外，导热胶530与电芯521的接触面积不会过大，使得流经收容腔450的换热流体与电芯521具有较大的接触面积，也有利于提高换热流体与浸没式电池模组400的换热效率。
可选地，在一实施例中，壳体410设有均与收容腔450连通的第一连通口460和第二连通口470，第一连通口460和第二连通口470用以供换热流体和/或不燃气体流经。如此，可更换收容腔450内的不燃气体和/或换热流体。此外还可以是，为调节浸没式电池模组400的温度，可通过第一连通口460或第二连通口470通入换热流体，以使换热流体与浸没式电池模组400直接接触，使得换热流体与浸没式电池模组400发生热交换，从而使得浸没式电池模组400的温度升高或降低。当浸没式电池模组400的温度调节到预设温度时，可通过第一连通口460或第二连通口470通入不燃气体，一方面将收容腔450内的换热流体导出，另一方面使得收容腔450内填充有不燃气体，以在浸没式电池模组400发生热失控时，抑制浸没式电池模组400燃烧。值得一提的是，预设温度可以根据实际需求进行设置，在此不做过多赘述。
可选地，在一实施例中，第一连通口460高于第二连通口470，浸没式电池模组400具有第一状态、及第二状态，当浸没式电池模组400自第一状态切换至第二状态的过程中，第一连通口460用以供不燃气体导入至收容腔450，第二连通口470用以供换热流体从收容腔450导出。如此，在该过程中，不燃气体从上往下挤压换热流体以使换热流体从第二连通口470导出。如此，有利于将不燃气体导入至收容腔450，且有利于将换热流体从收容腔450导出，以使在收容腔450内，不燃气体的量逐渐增多而换热流体的量逐渐减少。当浸没式电池模组400自第二状态切换至第一状态的过程中，第二连通孔用以供换热流体导入至收容腔450，第一连通口460用以供不燃气体从收容腔450导出。如此，换热流体从下往上上涨以挤压不燃气体，以使不燃气体从第一连通口460导出。如此，有利于将换热流体导入收容腔450，且有利于将不燃气体从收容腔450导出，以使在收容腔450内，不燃气体的量逐渐减少而换热流体的量逐渐增多。
可选地，在一实施例中，浸没式电池模组400还包括设于收容腔450的隔板，隔板用以分隔第二连通口470和导热胶530。如此，在将导热胶530装入收容腔450的过程中，在隔板的作用下，导热胶530不会流动至第二连通口470，如此，可避免第二连通口470封堵。然本设计不限于此，于其他实施例中，浸没式电池模组400还包括隔离管，隔离管的一管口连接第二连通口470，另一管口高于导热胶530且与收容腔450连通。
可选地，在一实施例中，第一连通口460和第二连通口470连接有阻燃器或电控阀，以防止浸没式电池模组400发生热失控时，火焰从第一连通口460和第二连通口470逸出。
可选地，在一实施例中，换热流体的材质配置为去离子水、电子氟化液、碳氢化合物、酯类、或硅油类。如此，换热流体具有比热容高、导热系数高、绝缘、不燃烧、无闪点、无毒、化学活性低的特性。可选地，在一实施例中，电子氟化液配置为氢氟醚、氢氟烯烃。可选地，在一实施例中，碳氢化合物配置为矿物油或合成碳氢化合物油，例如变压器油。可选地在一实施例中脂类配置为甘油三酯、合成酯。可选地，在一实施例中，硅油类配置为二甲基硅油。
一并参照图5，可选地，在一实施例中，浸没式电池模组400应用于电池系统300，电池系统300包括多个电连接的浸没式电池模组400、连通多个第一连通口460的第一管路550、及连通多个第二连通口470的第二管路560。如此，使得电池系统300的多个浸没式电池模组400共用一个第一管路550、及共用一个第二管路560，便于输送换热流体和不燃气体至多个收容腔450、及便于从收容腔450输出换热流体和不燃气体。然本设计不限于此，于其他实施例中，电池系统300包括多个电连接的浸没式电池模组400、多根第七管路、及多根第八管路，一第一连通口460对应连接有一第七管路，一第二连通口470对应连接有一第八管路。
可选地，在一实施例中，第一管路550可以配置为软管。软管具有柔性，便于布设各浸没式电池模组400的相对位置。然本设计不限于此，于其他实施例中，第一管路550还可以配置为硬管。
可选地，在一实施例中，浸没式电池模组400还包括设于壳体410的泄压装置540，泄压装置540用以当收容腔450的压强大于预设值时打开以连通收容腔450和外界环境。如此，当电芯521发生不可控热扩散时，收容腔450的压强大于预设值时，泄压装置540打开进行泄压，避免浸没式电池模组400发生爆炸，有利于提高浸没式电池模组400的安全性。预设值可但不限于为壳体410所能承受的最小压力值。
可选地，在一实施例中，泄压装置540配置为单向泄压阀。如此，可避免外界环境较大时使得泄压阀打开，从而避免外界环境的空气进入至收容腔450内，且避免不燃气体流动至收容腔450外，进而有利于在浸没式电池模组400发生热失控时，抑制浸没式电池模组400燃烧。
一并参照图6和图7，可选地，在一实施例中，浸没式电池模组400应用于电池系统300，电池系统300包括多个电连接的浸没式电池模组400、及连通多个泄压装置540的排气管570。如此，电池系统300的多个浸没式电池模组400可共用一个排气管570，有利于节省电池系统300的生产成本，此外，在排气管570也能引导烟气，当电池系统300应用于飞行器200时，能避免烟气在飞行器200内扩散。然本设计不限于此，于其他实施例中，排气管570设有多个，一泄压装置540连通一排气管570。
可选地，在一实施例中，排气管570内表面设有防火层580。如此，可避免排气管570熔化，从而提高电池系统300的安全性。
可选地，在一实施例中，防火层580配置为气凝胶层或防火棉层。如此，可避免排气管570熔化，从而提高电池系统300的安全性。
可选地，在一实施例中，排气管570的材质配置为金属，以使排气管570具有较高的耐火性能。然本设计不限于此，于其他实施例中，排气管570的材质还可以配置为其他，只要能使排气管570的耐火性能较高即可。
壳体410的结构形式有很多，可选地，在一实施例中，壳体410包括呈一端开口的壳本体420、盖合于开口的盖板440、及锁付于壳本体420和盖板440的螺钉，壳本体420和盖板440限制出收容腔450。然本设计不限于此，于其他实施例中，壳体410结构还有其他形式，只要该壳体410具有收容腔450机壳。
可选地，在一实施例中，所述壳体410还包括及设于盖板440和壳本体420之间的密封圈430，以提高壳体410的密封性。
可选地，在一实施例中，浸没式电池模组400还包括与电芯521电连接的电池管理系统590。如此，电池管理系统590可以采集电芯521的温度。
一并参照图9，本发明还提出一种热管理系统100，该热管理系统100包括设有电池系统300的飞行器200、及地面换热机构600，其中，电池系统300包括多个前述的浸没式电池模组400，该电池系统300的具体结构参照上述实施例，由于本热管理系统100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，多个浸没式电池模组400电连接，地面换热机构600与飞行器200分体设置，地面换热机构600用于调节浸没式电池模组400的温度。值得一提的是，飞行器200可但不限于为eVTOL（Electric Vertical Take-off and Landing，电动垂直起降）飞行器200。
飞行器200降落的过程中，飞行器200的功率较大，电池系统300发热量较大，电池系统300容易处于高温状态，例如电池系统300的温度大于40℃，此时，不能立即对电池系统300进行充电，以避免电芯521超温。此时，可通过地面换热机构600来调节电池系统300的温度，将电池系统300的温度降低，例如将电池系统300的温度降低至25℃至30℃之间，使得电芯521具有较高的电化学活性，当电池系统300的温度较低时，再对电池系统300进行充电。在地面换热机构600的调节下，缩短了飞行器200在地面维护时间，提高了飞行器200的运营效率。
和/或，当环境温度较低时，例如环境温度小于15℃时，可以通过地面换热机构600来调节电池系统300的温度，以使电池系统300升温，例如将电池系统300的温度升高至25℃至30℃之间，使得电芯521具有较高的电化学活性，当电池系统300的温度较高时，飞行器200再起飞。如此，减少电池系统300自身电量的损耗，增大了电池系统300的环境适应范围。
可选地，在一实施例中，地面换热机构600包括用以与收容腔450连通的充液排气换热系统、及用以与收容腔450连通的充气排液换热系统，充液排气换热系统用以向收容腔450输送换热流体、及将不燃气体排出于收容腔450外，充气排液换热系统用以向收容腔450输送不燃气体、及将换热流体排出于收容腔450外。如此，为调节浸没式电池模组400的温度，可通过充液排气换热系统通入换热流体且将不燃气体排出，以使换热流体与浸没式电池模组400直接接触，使得换热流体与浸没式电池模组400发生热交换，从而使得浸没式电池模组400的温度升高或降低。当浸没式电池模组400的温度调节完毕后，可通过充气排液换热系统通入不燃气体且将换热流体排出，一方面将收容腔450内的换热流体导出，另一方面使得收容腔450内填充有不燃气体，以避免浸没式电池模组400发生热失控时，抑制浸没式电池模组400燃烧。
可选地，在一实施例中，地面换热机构600包括存储有换热流体的储液罐610、连接储液罐610的出口和收容腔450的第三管路620、连接储液罐610的入口和收容腔450的第四管路630、设于第三管路620或第四管路630的换热设备710和泵体720、设于第三管路620的第一阀体660、设于第四管路630的第二阀体670、及向收容腔450输送不燃气体的储气装置700，第三管路620具有位于第一阀体660和收容腔450之间的第一管段，第四管路630具有位于第二阀体670和收容腔450之间的第二管段，地面换热机构600还包括连接第一管段和储液罐610的入口的第五管路640、连接储气装置700和第二管段的第六管路650、设于第五管路640的第三阀体680、及设于第六管路650的第四阀体690，储液罐610具有排气口，充液排气换热系统包括储液罐610、第三管路620、第四管路630、换热设备710、泵体720、第一阀体660、及第二阀体670，充气排液换热系统包括储气装置700、第六管路650、第二管段、第一管段、第五管路640、储液罐610、第三阀体680、及第四阀体690。
如此，当需要调整电池系统300的温度时，开启充液排气换热系统且关闭充气排液换热系统，以使第一阀体660、第二阀体670、换热设备710、及泵体720开启，第三阀体680和第四阀体690关闭。在泵体720的作用下，换热流体在充液排气换热系统及收容腔450内循环。换热流体流经换热设备710时，在换热设备710的作用下，换热流体的温度得以升高或降低，使得换热流体与电芯521的温差较大。与电芯521温差较大的换热流体通过第三管路620进入收容腔450后与电芯521进行换热，有利于电芯521快速升温或降温，电芯521温度均一性较好。且在泵体720的作用下，使得电芯521能始终与电芯521温差较大的换热流体接触，有利于电芯521快速升温或降温。换热流体流动至收容腔450内以将不燃气体从收容腔450排出，排出的不燃气体可通过第四管路630流动至储液罐610，不燃气体经储液罐610的排气口排出于外界环境。此外，与电芯521换热后的换热流体可通过第四管路630流动至储液罐610。
当电芯521达到预设温度时，关闭充液排气换热系统且开启充气排液换热系统，以使第一阀体660、第二阀体670、换热设备710、及泵体720关闭，第三阀体680和第四阀体690开启。在储气装置700的作用下，不燃气体依次流经第六管路650、第二管段、收容腔450、第一管段、第五管路640、储液罐610，最后从储液罐610的排气口排出于外界环境。不燃气体经过收容腔450时能将换热流体带走至储液罐610。
可以理解，由于飞行器200与地面换热机构600为分体设置，因此第三管路620和第四管路630分别与电池系统300可拆卸连接。可选地，在一实施例中，第三管路620与第二连通口470连接，第三管路620与第一连通口460连接。可选地，在一实施例中，第三管路620通过第二管路560与第二连通口470连接，第三管路620与第二管路560可拆卸连接，第四管路630通过第一管路550与第一连通口460连接，第四管路630与第一管路550可拆卸连接。
由于飞行器200与地面换热机构600为分体设置，那么充液排气换热系统和充气排液换热系统不在飞行器200上，有利于减轻飞行器200的重量。此外，在调整电芯521的温度后，收容腔450内填充有不燃气体，而换热流体从收容腔450排出。因此，飞行器200在飞行的过程中，飞行器200的重量较轻，且不会有换热流体泄漏的情况发生。
可选地，在一实施例中，第四管路630还具有位于第二阀体670和储液罐610之间的第三管段，第五管路640通过第三管段与储液罐610的入口连通。如此，有利于减少第五管路640的长度，有利于节省热管理机构的生产成本。
可选地，在一实施例中，第四阀体690配置为减压阀。如此，储气装置700内的气压较高，打开第四阀体690时，在高气压的作用下，不燃气体会流动至收容腔450，
在减压阀的作用下，可将储气装置700内高压的不燃气体降压释放，以避免壳体410和管路承受过高的气压，从而避免壳体410和管路损坏。然本设计不限于此，于其他实施例中，储气装置700还可以设有泵体以为不燃气流动至收容腔450提供动力。
可选地，在一实施例中，换热设备710包括直接蒸发制冷循环设备。如此，换热设备710能调节换热流体的温度，通过调节换热流体的温度来调节浸没式电池模组400的温度。然本设计不限于此，于其他实施例中，换热设备710通过间接水循环制冷设备、吸收式制冷设备或半导体制冷设备来调节换热流体的温度。
可选地，在一实施例中，换热设备710还包括PTC加热器或泵体720配置为热泵。如此，有利于提高地面换热机构600对换热流体的升温能力。
可选地，在一实施例中，地面换热机构600包括充电装置，充电装置用以为电池系统300充电。如此，地面换热机构600不仅能调节电池系统300的温度，还能为电池系统300充电，有利于缩短了飞行器200在地面维护时间，提高了飞行器200的运营效率。
一并参照图10，可选地，在一实施例中，飞行器200还包括朝电池系统300设置的风扇220。如此，风扇220对电池系统300实现风冷，提高了对浸没式电池模组400的散热效率。
一并参照图8，可选地，在一实施例中，电池系统300设于飞行器200的机翼210。如此，可以避免电池系统300占用飞行器200机身的空间。进一步地，在一实施例中，机翼210设有流经电池系统300的风道，在飞行器200飞行的过程中，气流可通过风道流经电池系统300，从而对电池系统300进行散热。
可选地，在一实施例中，地面换热机构600还包括用以控制充液排气换热系统和充气排液换热系统的控制系统730，控制系统730还与电池管理系统590通讯连接。如此，控制系统730可获取浸没式电池模组400的状态，以对充液排气换热系统和充气排液换热系统进行控制。可选地，在一实施例中，控制系统730通过控制第一阀体660、第二阀体670、第三阀体680、第四阀体690、泵体720、及制冷设备，实现对充液排气换热系统和充气排液换热系统的控制。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (18)
1.一种浸没式电池模组，其特征在于，应用于飞行器，所述浸没式电池模组包括：
壳体，设有收容腔，所述收容腔用以填充不燃气体和/或换热流体；
相变模块，设于所述收容腔；
电芯组，设于所述收容腔，所述电芯组包括与所述相变模块连接的电芯；以及
导热胶，设于所述收容腔，所述导热胶连接所述壳体、所述电芯组、及所述相变模块；
所述壳体设有均与所述收容腔连通的第一连通口和第二连通口，所述第一连通口和所述第二连通口用以供换热流体和/或所述不燃气体流经；
所述第一连通口高于所述第二连通口，所述浸没式电池模组具有第一状态、及第二状态，当所述浸没式电池模组自所述第一状态切换至所述第二状态的过程中，所述第一连通口用以供所述不燃气体导入至所述收容腔，所述第二连通口用以供所述换热流体从所述收容腔导出，当所述浸没式电池模组自所述第二状态切换至所述第一状态的过程中，所述第二连通口用以供所述换热流体导入至所述收容腔，所述第一连通口用以供所述不燃气体从所述收容腔导出。
2.如权利要求1所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述电芯配置为软包电芯，所述电芯组包括多个所述软包电芯；或，所述电芯配置为方形电芯，所述电芯组包括多个所述方形电芯；或，所述电芯配置为圆柱电芯，所述电芯组包括多个所述圆柱电芯；
和/或，所述电芯组包括多个电芯，多个所述电芯沿所述电芯的厚度方向间隔设置，相邻两所述电芯之间设有一所述相变模块；
和/或，所述相变模块的材料配置为固态-固态相变材料或复合相变材料；
和/或，所述相变模块的相变温度范围为35℃-55℃；
和/或，所述不燃气体包括惰性气体、氮气、二氧化碳、及六氟化硫中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述导热胶至少浸没所述电芯的高度为所述电芯高度的5%。
4.如权利要求1所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述导热胶至多浸没所述电芯的高度为所述电芯高度的50%。
5.如权利要求1所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述浸没式电池模组还包括设于所述收容腔的隔板，所述隔板用以分隔所述第二连通口和所述导热胶；
和/或，所述换热流体的材质配置为去离子水、电子氟化液、碳氢化合物、酯类、或硅油类。
6.如权利要求1所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述浸没式电池模组应用于电池系统，所述电池系统包括多个电连接的所述浸没式电池模组、连通多个所述第一连通口的第一管路、及连通多个所述第二连通口的第二管路。
7.如权利要求1所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述浸没式电池模组还包括设于所述壳体的泄压装置，所述泄压装置用以当所述收容腔的压强大于预设值时打开以连通所述收容腔和外界环境。
8.如权利要求7所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述泄压装置配置为单向泄压阀。
9.如权利要求7所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述浸没式电池模组应用于电池系统，所述电池系统包括多个电连接的浸没式电池模组、及连通多个所述泄压装置的排气管。
10.如权利要求9所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述排气管内表面设有防火层。
11.如权利要求10所述的浸没式电池模组，其特征在于，所述防火层配置为气凝胶层或防火棉层。
12. 一种热管理系统，其特征在于，包括：
飞行器，设有电池系统，所述电池系统包括多个如权利要求1-11任一项所述的浸没式电池模组，多个所述浸没式电池模组电连接；以及
地面换热机构，与所述飞行器分体设置，所述地面换热机构用于调节所述浸没式电池模组的温度。
13.如权利要求12所述的热管理系统，其特征在于，所述地面换热机构包括用以与所述收容腔连通的充液排气换热系统、及用以与所述收容腔连通的充气排液换热系统，所述充液排气换热系统用以向所述收容腔输送换热流体、及将不燃气体排出于所述收容腔外，所述充气排液换热系统用以向所述收容腔输送不燃气体、及将所述换热流体排出于所述收容腔外。
14.如权利要求13所述的热管理系统，其特征在于，所述地面换热机构包括存储有换热流体的储液罐、连接所述储液罐的出口和所述收容腔的第三管路、连接所述储液罐的入口和所述收容腔的第四管路、设于所述第三管路或所述第四管路的换热设备和泵体、设于所述第三管路的第一阀体、设于所述第四管路的第二阀体、及向所述收容腔输送所述不燃气体的储气装置，所述第三管路具有位于所述第一阀体和所述收容腔之间的第一管段，所述第四管路具有位于所述第二阀体和所述收容腔之间的第二管段，所述地面换热机构还包括连接所述第一管段和所述储液罐的入口的第五管路、连接所述储气装置和所述第二管段的第六管路、设于所述第五管路的第三阀体、及设于所述第六管路的第四阀体，所述储液罐具有排气口，所述充气排液换热系统包括所述储液罐、所述第三管路、所述第四管路、所述换热设备、所述泵体、所述第一阀体、及所述第二阀体，所述充气排液换热系统包括所述储气装置、所述第六管路、所述第二管段、所述第一管段、所述第五管路、所述储液罐、所述第三阀体、及所述第四阀体。
15.如权利要求14所述的热管理系统，其特征在于，所述第四管路还具有位于所述第二阀体和所述储液罐之间的第三管段，所述第五管路通过所述第三管段与所述储液罐的入口连通；
和/或，所述第四阀体配置为减压阀。
16.如权利要求14所述的热管理系统，其特征在于，所述换热设备包括直接蒸发制冷循环设备。
17.如权利要求16所述的热管理系统，其特征在于，所述换热设备还包括PTC加热器或所述泵体配置为热泵。
18.如权利要求12所述的热管理系统，其特征在于，所述地面换热机构包括充电装置，所述充电装置用以为所述电池系统充电；
和/或，所述飞行器还包括朝所述电池系统设置的风扇；
和/或，所述电池系统设于所述飞行器的机翼。
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