CN215451687U - 散热系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种散热系统。该散热系统用于给电池模组，电池模组包括单体电池，散热系统包括：收容装置，收容装置包括边框、排气管和气体回收部，边框的内部区域设有至少一个收容槽，气体回收部用于储存单体电池的排放气体；排气管对应防爆阀的位置开设有通孔；抽气装置用于对气体回收部抽负压；采集装置用于采集单体电池的状态信息；气压检测装置用于检测气体回收部的气压；控制装置用于获取单体电池的状态信息和气体回收部的气压；控制装置还用于根据状态信息控制抽气装置的工作状态，或根据状态信息和气体回收部的气压控制抽气装置的工作状态。本申请能够控制电池模组在发生热失控时的排放气体流向气体回收部，从而保证电池模组的安全。

Description

散热系统

技术领域

本申请涉及散热领域，尤其涉及一种散热系统。

背景技术

目前，电池模组通常放置于框架内，并由上盖和绝缘线束板进行保护。

在相关技术中，当电池系统控制不当或环境因素导致电池模组中的单体电池发生热失控时，单体电池内部高温高压气体和烟雾通过单体电池顶盖的泄压阀喷出，此时高压混合烟雾温度可达350℃以上。由于上盖泄压通道空间有限，且上盖的材质熔点较低(上盖材质熔点约为280℃)，高速喷射热气容易熔穿上盖。从上盖喷射出的高温气体中含有大量的电解液挥发性溶剂，该溶剂在与外部环境中的火星接触时容易发生爆炸，对电池模组的安全造成威胁。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种散热系统，能够控制电池模组在发生热失控时的排放气体流向气体回收部，从而保证电池模组的安全。

根据本申请的第一方面实施例的散热系统，用于给电池模组散热，所述电池模组包括单体电池，所述单体电池设有防爆阀，散热系统包括：收容装置，所述收容装置包括边框、排气管和气体回收部，所述边框的内部区域设有至少一个收容槽，至少一个所述收容槽用于放置所述电池模组，所述气体回收部与所述排气管连接，所述气体回收部用于储存所述单体电池的排放气体；所述排气管固定设置在所述单体电池防爆阀的一侧，并且所述排气管对应所述防爆阀的位置开设有通孔，所述通孔朝向所述防爆阀；抽气装置，与所述气体回收部连接，用于对所述气体回收部抽负压，进而控制所述排放气体流向所述气体回收部；采集装置，采集装置与所述单体电池连接，用于采集所述单体电池的状态信息；气压检测装置，所述气压检测装置的一端与所述气体回收部连接，所述气压检测装置的另一端与所述抽气装置连接，用于检测所述气体回收部的气压；控制装置，分别与所述采集装置、所述气压检测装置连接，用于获取所述单体电池的状态信息和所述气体回收部的气压；所述控制装置还用于根据所述状态信息控制所述抽气装置的工作状态，或根据所述状态信息和所述气体回收部的气压控制所述抽气装置的工作状态。

根据本申请实施例的散热系统，至少具有如下有益效果：通过控制装置对抽气装置的工作状态进行控制，使得单体电池的排放气体排向气体回收部中，提高了电池模组在发生热失控时的安全性以及响应速度，为电池模组具备高安全性能提高了良好的硬件基础。通过气体回收部对排放气体进行回收盛放，避免了排放气体排向空气中对环境造成污染。

根据本申请的一些实施例，所述采集装置包括：电压采集模块，所述电压采集模块与所述单体电池电连接，用于采集所述单体电池的电压；所述控制装置包括第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块与所述电压采集模块电连接，用于接收所述电压；所述第二控制模块分别与所述第一控制模块、所述气压检测装置连接，所述第二控制模块用于获取所述气体回收部的气压，并根据所述电压控制所述抽气装置的工作状态，或根据所述电压和所述气体回收部的气压控制所述抽气装置的工作状态。

根据本申请的一些实施例，所述收容装置还包括：至少一根横梁，所述横梁的两端分别与所述边框的相对的两侧连接；其中，所述排气管与所述边框和/或所述横梁连接，所述气体回收部设置于所述边框内。

根据本申请的一些实施例，所述排气管靠近所述气体回收部的部分为所述排气管与所述气体回收部的连接部，所述连接部的内部设有筛网，所述筛网内填充有吸热材料。

根据本申请的一些实施例，所述筛网的过滤孔为蜂窝状，所述吸热材料包括碳酸氢氨、尿素、碳酸氢钠和硝酸钠中的任意一种或多种。

根据本申请的一些实施例，所述收容装置还包括：密封件，设置于所述通孔的孔内壁与所述防爆阀之间。

根据本申请的一些实施例，所述收容装置还包括：单向阀，设置于所述排气管上，用于限制所述排放气体的流动方向。

根据本申请的一些实施例，所述采集装置还包括：温度采集模块，所述温度采集模块与所述单体电池电连接，用于采集所述单体电池的温度；其中，所述第一控制模块与所述温度采集模块电连接，所述第一控制模块还用于接收所述单体电池的温度；所述第二控制模块还用于根据所述电压、所述温度和所述气体回收部的气压控制所述抽气装置的工作状态。

根据本申请的一些实施例，还包括：报警模块，与所述第二控制模块连接，用于根据所述电压和/或温度生成报警信号。

根据本申请的一些实施例，所述排气管为空腔陶瓷管或金属管；其中，所述金属管外套设有绝缘隔热管套。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请实施例散热系统的一结构示意图；

图2为本申请实施例散热系统的另一结构示意图；

图3为本申请实施例A部分的局部剖视图；

图4为本申请实施例散热系统的另一结构示意图；

图5为本申请实施例散热系统的另一结构示意图。

附图标记：

电池模组100、单体电池110、防爆阀111、边框210、横梁211、排气管220、第一排气管221、第二排气管222、气体回收部230、抽气装置300、采集装置400、气压检测装置500、电压汇总线600、通孔700、单向阀800、密封件900。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1，本申请实施例提供了一种散热系统。该散热系统用于给电池模组100散热，电池模组100包括单体电池110。可以理解的是，单体电池110的数量可以根据实际需要进行调整。

在一些实施例中，散热系统包括收容装置、抽气装置300、采集装置400、气压检测装置500和控制装置。其中，收容装置包括边框210、排气管220和气体回收部230。通过对边框210的内部区域进行划分，从而形成至少一个收容槽，电池模组100放置于至少一个收容槽内。排气管220与边框210连接，并与电池模组100对应设置，排气管220用于形成电池模组100排放气体的散热通道。气体回收部230的一端与排气管220连接，气体回收部230的另一端与抽气装置300连接，抽气装置300通过调节气体回收部230内的气压，使得单体电池110的排放气体通过排气管220流向气体回收部230，从而避免电池模组100发生热失控现象时产生的附加危害。气压检测装置500的一端与气体回收部230连接，气压检测装置500的另一端与抽气装置300连接。具体地，采集装置400与单体电池110连接，采集装置400用于采集单体电池110的状态信息，通过该状态信息可判断单体电池110是否处于异常状态。气压检测装置500包括气压阀、气压传感器等具有气压检测功能的装置。气压检测装置500用于检测气体回收部230内的排放气体的气压，并传输给控制装置。控制装置(图中未示出)分别与采集装置400、气压检测装置500连接，控制装置用于获取气压检测装置500发送的气体回收部230的气压，并根据状态信息和气体回收部230的气压控制抽气装置300的工作状态，或根据单体电池110的状态信息控制抽气装置300的工作状态。

例如，单体电池110设有防爆阀111，抽气装置300为抽气泵等真空抽气装置。如图2和图3所示，排气管220固定设置在单体电池110的防爆阀111的一侧，并且排气管220对应防爆阀111的位置开设有通孔700，即排气管220与单体电池110的相邻面上设有通孔700，且该通孔700朝向防爆阀111。需要说明的是，在图3的放大结构示意图中，对排气管220进行局部剖切，以更清楚的表示通孔700的位置。当单体电池110处于异常状态，且气体回收部230的气压变化在预设范围内时，判定电池模组100处于热失控状态，该热失控状态有可能对电池模组100和/或周围环境造成危害。此时，排放气体冲破单体电池110的防爆阀111，通过排气管220的通孔700流入排气管220中。控制装置通过控制抽气装置300开启，使得气体回收部230内形成负压，从而控制电池模组100产生的排放气体流向气体回收部230，以降低或者避免排放气体对电池模组100的安全造成影响。

进一步地，如图1所示，收容装置还包括至少一根横梁211，横梁211的两端分别与边框210的相对的两侧连接，以协调边框210的整体受力和变形。

本申请实施例提供的散热系统通过控制装置对抽气装置300的工作状态进行控制，使得单体电池110的排放气体排向气体回收部230中，提高了电池模组100在发生热失控时的安全性以及响应速度，为电池模组100具备高安全性能提供了良好的硬件基础。通过气体回收部230对排放气体进行盛放，避免了排放气体排向空气中对环境造成污染。

参照图2，在一些实施例中，采集装置400包括电压采集模块，控制装置包括第一控制模块和第二控制模块。电压采集模块与单体电池110连接，例如，电压采集模块设置于单体电池110的电芯汇流极柱上方，用于采集对应单体电池110的电压。第一控制模块与电压采集模块电连接，用于接收电压采集模块采集的电压。第二控制模块分别与第一控制模块、气压检测装置500连接，用于接收气压检测装置500检测到的气体回收部230的气压以及第一控制模块接收到的电压信息，并根据电压信息控制抽气装置300的工作状态，或根据单体电池的电压信息和气体回收部230的气压信息控制抽气装置300的工作状态。

例如，第一控制模块为BMS(Battery Management System，电池管理)，如图2所示，收容装置还包括电压汇总线600，电压采集模块与电压汇总线600连接。电压汇总线600将电压采集模块采集到的单体电池110的电压传输给第一控制模块，第一控制模块与第二控制模块通信连接。第二控制模块对接收到的电压和气压进行判断，当电压变化不满足预设范围，或电压变化和气压变化都不满足对应预设范围时，第二控制模块通过控制抽气装置300的电子开关，使得抽气装置300开启，从而实现对气体回收部230内的排放气体进行抽气操作。

具体地，当第二控制模块判断单体电池110电压的降低幅度ΔV在0mV≤ΔV≤30mV范围内时，第二控制模块控制抽气装置300开启，并通过控制抽气装置300的电机等动力机构，使得气体回收部230的气压变化P在-30kPa≤P＜0kPa范围内。如此设置，保证单体电池110电压的降低幅度ΔV较小时，气体回收部230即处于负压状态，为后续电池失控而收集电池排放气体做准备。一旦单体电池110失控，冲破该单体电池防爆阀111的气体可在第一时间快速、顺利的进入气体回收部230。当第二控制模块判断单体电池110电压的降低幅度ΔV在30mV＜ΔV≤500mV范围内，且由于排放气体冲破防爆阀111导致气体回收部230的气压变化P在3.0kPa≥ΔP≥1.0kPa范围内时，第二控制模块控制抽气装置300开启，并控制气体回收部230的气压变化在-60kPa≤P＜-30kPa范围内。如此设置，保证单体电池110电压的降低幅度△V较大时，冲破失控单体防爆阀111的气体能够快速进入气体回收部230内。当气体回收部230的气压变化在一段时间内恒定于某一范围时，即排气管220内的排放气体全部流入气体回收部230中时，第二控制模块控制抽气装置300关闭，从而实现对抽气装置300的实时控制，提高了单体电池110在发生热失控时急救措施的灵敏度和及时性。

参照图1和图3，在一些实施例中，排气管220的形状与电池模组100的放置位置有关。例如，当电池模组100呈图1所示的两列放置时，排气管220的形状为H型；当电池模组100呈一排或一列放置时，排气管220的形状为一字型。其中，以H型排气管220为例，排气管220包括第一排气管221和第二排气管222。第一排气管221为靠近单体电池110的排气管部分；第二排气管222为靠近气体回收部230的排气管部分，即第二排气管222为排气管220与气体回收部230的连接部。具体地，第一排气管221设有与单体电池110的防爆阀111对应的通孔700，第二排气管222的一端与第一排气管221连接，第二排气管222的另一端与气体回收部230连接。第二排气管222的内部设有筛网，该筛网内填充有吸热材料，用于吸收排放气体的热量，从而避免在排气管220上出现熔穿现象。可以理解的是，可选取过滤孔为蜂窝状的筛网，以提高散热性能，并缓解电池模组100的热失控蔓延。

进一步地，吸热材料包括碳酸氢氨、尿素、碳酸氢钠和硝酸钠中的任意一种或多种。可以理解的是，还可以根据实际需要对吸热材料进行选取。

在一些实施例中，排气管220为空腔陶瓷管或金属管。其中，金属管外套设有绝缘隔热管套，以避免排气管220与单体电池110的相对面受管道内排放气体的影响而产生的热传导效应，以及电池模组100的外短路现象，并降低了排放气体对电池模组100的热辐射。

参照图3至图5，在一些实施例中，收容装置还包括密封件900。该密封件900密封设置于通孔700的孔内壁与防爆阀111之间，以对通孔700和防爆阀111之间的缝隙进行密封，防止排放气体的泄漏。具体地，密封件900为环形，且由耐高温橡胶材质制成，密封件900通过镶嵌、卡扣等方式与防爆阀111的阀口周向闭合。可以理解的是，密封件900的形状和大小与防爆阀111相适配，即可以根据防爆阀111的形状对密封件900的形状进行适应性调整。

在一些实施例中，如图1所示，收容装置还包括单向阀800。该单向阀800设置于排气管220上，用于限制排放气体的流动方向。具体地，请再次参照图1，单向阀800设置于第一排气管221上，用于限制排放气体从第一排气管221流向第二排气管222，进而流入气体回收部230中，即用于防止排放气体逆向流动。

在一些实施例中，采集装置400还包括温度采集模块。温度采集模块与单体电池110电连接，温度采集模块用于采集对应单体电池110的温度。其中，第一控制模块还与温度采集模块电连接，用于接收温度采集模块采集的单体电池110的温度。第二控制模块还用于根据电压、温度和气体回收部230的气压控制抽气装置300的工作状态。具体地，温度采集模块设置于单体电池110的电芯极柱上，用于对单体电池110的温度进行实时采集，并通过电压汇总线600或其他汇总线传输给第一控制模块。第一控制模块与第二控制模块通信连接。第二控制模块对接收到的电压、温度和气压的变化进行判断，当电压、温度和气压的变化都不满足对应预设范围时，第二控制模块通过控制抽气装置300的电子开关，使得抽气装置300开启，从而实现对气体回收部230内的气体进行抽气操作。

在一些实施例中，散热系统还包括报警模块。报警模块与第二控制模块连接，用于根据电压和/或温度生成报警信号。具体地，报警模块与第二控制模块通信连接。第二控制模块对电压、温度和气压的变化分别进行阈值判断，当电压和温度的变化不满足对应的预设范围，而气压变化满足预设阈值时，即单体电池110有发生热失控的预兆，但没有产生排放气体或排放气体没有冲破防爆阀111时，报警模块通过声、光等报警方式对电池模组100的异常状态进行提示从而可以在单体电池110发生热失控的早期进行预警，提高了单体电池110发生热失控的监控灵敏度以及实施急救措施的及时性。

本申请实施例提供的散热系统通过单向阀门和抽气装置使得单体电池内部喷射的高温气体能够快速进入排气管中，从而有效降低了高温气体通过排气管对电池模组造成的影响。通过排气管内的过滤蜂窝状筛网，能够降低高温气体的温度，以降低并缓解热失控的传播。在将该散热系统应用于新能源汽车领域时，保证了驾乘人员的逃生时间。可以理解的是，本申请实施例提供的散热系统还可对电池模组在发生热失控时产生的液态或固态排放物进行回收，避免了有毒有害物质的排放。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.散热系统，用于给电池模组散热，所述电池模组包括单体电池，所述单体电池设有防爆阀，其特征在于，所述散热系统包括：

收容装置，所述收容装置包括边框、排气管和气体回收部，所述边框的内部区域设有至少一个收容槽，至少一个所述收容槽用于放置所述电池模组，所述气体回收部与所述排气管连接，所述气体回收部用于储存所述单体电池的排放气体；所述排气管固定设置在所述防爆阀的一侧，并且所述排气管对应所述防爆阀的位置开设有通孔，所述通孔朝向所述防爆阀；

抽气装置，与所述气体回收部连接，用于对所述气体回收部抽负压，进而控制所述排放气体流向所述气体回收部；

采集装置，采集装置与所述单体电池连接，用于采集所述单体电池的状态信息；

气压检测装置，所述气压检测装置的一端与所述气体回收部连接，所述气压检测装置的另一端与所述抽气装置连接，用于检测所述气体回收部的气压；

控制装置，分别与所述采集装置、所述气压检测装置连接，用于获取所述单体电池的状态信息和所述气体回收部的气压；所述控制装置还用于根据所述状态信息控制所述抽气装置的工作状态，或根据所述状态信息和所述气体回收部的气压控制所述抽气装置的工作状态。

2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述采集装置包括：

电压采集模块，所述电压采集模块与所述单体电池电连接，用于采集所述单体电池的电压；

所述控制装置包括第一控制模块和第二控制模块；所述第一控制模块与所述电压采集模块电连接，用于接收所述电压；所述第二控制模块分别与所述第一控制模块、所述气压检测装置连接，所述第二控制模块用于获取所述气体回收部的气压，并根据所述电压控制所述抽气装置的工作状态，或根据所述电压和所述气体回收部的气压控制所述抽气装置的工作状态。

3.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述收容装置还包括：

至少一根横梁，所述横梁的两端分别与所述边框的相对的两侧连接；

其中，所述排气管与所述边框和/或所述横梁连接，所述气体回收部设置于所述边框内。

4.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述排气管靠近所述气体回收部的部分为所述排气管与所述气体回收部的连接部，所述连接部的内部设有筛网，所述筛网内填充有吸热材料。

5.根据权利要求4所述的散热系统，其特征在于，所述筛网的过滤孔为蜂窝状，所述吸热材料包括碳酸氢氨、尿素、碳酸氢钠和硝酸钠中的任意一种或多种。

6.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述收容装置还包括：

密封件，设置于所述通孔的孔内壁与所述防爆阀之间。

7.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述收容装置还包括：

单向阀，设置于所述排气管上，用于限制所述排放气体的流动方向。

8.根据权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述采集装置还包括：

温度采集模块，所述温度采集模块与所述单体电池电连接，用于采集所述单体电池的温度；

其中，所述第一控制模块与所述温度采集模块电连接，所述第一控制模块还用于接收所述单体电池的温度；所述第二控制模块还用于根据所述电压、所述温度和所述气体回收部的气压控制所述抽气装置的工作状态。

9.根据所述权利要求8所述的散热系统，其特征在于，还包括：

报警模块，与所述第二控制模块连接，用于根据所述电压和/或温度生成报警信号。

10.根据权利要求1至9任一项所述的散热系统，其特征在于，所述排气管为空腔陶瓷管或金属管；

其中，所述金属管外套设有绝缘隔热管套。

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