一种动力电池被动安全管理系统技术方案

本发明专利技术提供一种应用于新能源汽车技术领域的动力电池被动安全管理系统，所述的动力电池被动安全管理系统的电池模组(2)相邻电芯(32)之间设置换热板(31)，换热板(31)的制冷剂进口(37)和制冷剂出口(41)之间设置多道弯曲设置在换热板(31)上的制冷剂管道(38)，换热板(31)上还设置制冷剂喷出口(39)，制冷剂喷出口(39)连通制冷剂管道(38)，制冷剂喷出口(39)上覆盖易熔材料片(40)，本发明专利技术所述的动力电池被动安全管理系统，结构简单，能够有效利用热管理系统中的冷媒做为灭火介质，利用阻燃的制冷剂来隔绝氧气并冷却、稀释热失控时的高温可燃气体，热失控控制不需要控制器以及驱动设备，灭火性能可靠，提升动力电池安全性。提升动力电池安全性。提升动力电池安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池被动安全管理系统


[0001]本专利技术属于新能源汽车
，更具体地说，是涉及一种动力电池被动安全管理系统。

技术介绍

[0002]随着当今社会的不断发展，工业水平的不断提升，能源环境问题变得日益严峻，因此纯电动汽车的推广和普及迫在眉睫。作为纯电动汽车的动力来源，其电池安全是制约纯电动汽车发展的关键。目前，纯电动汽车的动力电池主要采用的是三元锂电池电芯或者磷酸铁锂电池电芯，均存在着严重的热失控的风险。在应力、热刺激作用下，电池模组内的电芯发生短路，出现电芯爆喷现象，从喷发口喷射出大量混合物，其中混有大量如甲烷、氢气、一氧化碳等可燃气体。这些喷射出的混合物温度较高，可达几百甚至上千摄氏度，并且这些气流柱以一定压力冲击电池上盖，对电池包上盖结构设计与选材提出极大的挑战。当压强和温度超过电池上盖材料承受极限时，电池包上盖破损，高温可燃气体发生泄漏，接触空气的瞬间发生燃烧。由于可燃气体密度远小于空气，火焰上窜，必然造成车主的生命和财产损失。
[0003]现有的已经被应用的热失控被动安全系统主要有三条措施。一、用隔热材料保护未热失控的电芯；二、设置烟气流道将热失控产生的气体排出电池包壳体外；三、利用电池包的热管理系统加强冷却。这类系统的显著的缺点是不能够主动的减低热失控产生气体的温度，热失控产生的高温气体排放到电池包外后接触到空气中的氧气满足着火条件，依然会起火。在查到的很多专利也有利用灭火介质降温灭火的方案。典型的方案：利用灭火介质罐存储/制备一定量的灭火介质，利用温度、压力、电压等传感器探测到电池包热失控，然后控制器电动/电磁的设备将灭火介质输送到热失控的电芯附近，达到降温灭火的目的。这类系统存在的问题主要有：一、系统中的电动/电磁设备需要控制器以及驱动设备会导致整个系统比较复杂，可靠性降低。二、电池发生热失控时，几百度的高温气体会破坏驱动设备或者控制器导致系统失效。三、灭火介质的存储罐也会占用比较多的空间。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，能够有效将电动车的热管理系统应用在电池热失控被动安全系统中，利用热管理系统中的冷媒做为灭火介质，利用阻燃的制冷剂来隔绝氧气并冷却、稀释热失控时的高温可燃气体，热失控控制不需要控制器以及驱动设备，不需要单独的传感器，也不需要另外存储气体的储罐，简化结构，并且灭火性能可靠，提升动力电池安全性的动力电池被动安全管理系统。
[0005]要解决以上所述的技术问题，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]本专利技术为一种动力电池被动安全管理系统，所述的动力电池被动安全管理系统包括电池模组，电池模组包括多个电芯，相邻电芯之间设置换热板，换热板包括制冷剂进口和制冷剂出口，制冷剂进口和制冷剂出口之间设置多道弯曲设置在换热板上的制冷剂管道，
换热板上还设置制冷剂喷出口，制冷剂喷出口连通制冷剂管道，制冷剂喷出口上覆盖易熔材料片。
[0007]所述的电池模组的每个电芯上分别设置制冷剂入口和制冷剂出口，每个电芯的制冷剂入口和相邻电芯的制冷剂出口连通，每个电芯的制冷剂出口和另一侧相邻电芯的制冷剂入口连通。相邻制冷剂入口和制冷剂出口之间设置密封件。
[0008]所述的换热板的制冷剂进口连通管理系统制冷剂输送管路Ⅰ，制冷剂出口连通管理系统制冷剂输送管路Ⅱ。
[0009]所述的动力电池被动安全管理系统包括热泵模式和制冷模式。
[0010]所述的动力电池被动安全管理系统在热泵模式工作时，管理系统制冷剂输送管路Ⅰ为压缩后的高温制冷剂输送进入电池模组加热电芯的输入管道，管理系统制冷剂输送管路Ⅱ为高温制冷剂进入电池模组加热电芯后的输出管道。
[0011]所述的动力电池被动安全管理系统在制冷模式工作时，管理系统制冷剂输送管路Ⅱ为低温制冷剂输送进入电池模组冷却电芯的输入管道，管理系统制冷剂输送管路Ⅰ为低温制冷剂进入电池模组冷却电芯后的输出管道。
[0012]所述的管理系统制冷剂输送管路Ⅱ上设置双向节流阀。
[0013]每个电池模组包括多个电芯和多个换热板，每个电芯每侧各设置一个换热板，每个换热板对准电芯的一面分别设置制冷剂喷出口。
[0014]每个所述的电池模组上分别设置制冷剂接口A和制冷剂接口B，每个电池模组的制冷剂接口A与一个电池模组的制冷剂接口B连通，每个电池模组的制冷剂接口B与另一个电池模组的制冷剂接口A连通。
[0015]多个所述的电池模组固定安装在电池包外壳内。
[0016]采用本专利技术的技术方案，能得到以下的有益效果：
[0017]本专利技术所述的动力电池被动安全管理系统，在动力电池上，有制冷剂进行制冷。因此，有效利用制冷剂。在每块换热板(冷却板)的中心位置分别存在制冷剂喷出口，在制冷剂喷出口上覆盖易熔材料片，在电池正常温度下，制冷剂正常流动，对电芯实现冷却，易熔材料片此时并未受到过高的温度，处于固体状态，可以可靠封闭制冷剂喷出口，确保流道内的制冷剂不会喷出。当某个位置的电芯发生热失控时，布置在该热失控电芯两侧的换热板上覆盖在制冷剂喷出口的易熔材料片受到高温而融化，制冷剂喷出口瞬间打开，瞬间将高压的制冷剂泄露到距离热失控电芯最近的位置。这样，通过制冷剂可以在有效降低周围环境温度的同时，还可以隔绝氧气并稀释从电芯中喷出的高温可燃气体。这样，有效打断热失控的连锁反应，确保周围的电芯不会因为高温继续发生热失控，有效控制热失控损坏范围，实现安全隐患可控，进而保护电池包的其他模组、整个电池包、驾乘人员的安全，全面提升电池包的安全性能。本专利技术所述的动力电池被动安全管理系统，在电芯热失控时，可以及时主动进行干涉，实现主动灭火。整个系统结构简单，能够有效将电动车的热管理系统应用在电池热失控被动安全系统中，利用热管理系统中的冷媒做为灭火介质，利用阻燃的制冷剂来隔绝氧气并冷却、稀释热失控时的高温可燃气体，热失控控制不需要控制器以及驱动设备，不需要单独的传感器，也不需要另外存储气体的储罐，简化结构，并且灭火性能可靠，提升动力电池安全性。
附图说明
[0018]下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
[0019]图1为本专利技术所述的动力电池被动安全管理系统处于热泵模式时的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术所述的动力电池被动安全管理系统处于制冷模式时的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术所述的动力电池被动安全管理系统的电池模组的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术所述的动力电池被动安全管理系统的电池模组之间的连接结构示意图；
[0023]图5为本专利技术所述的动力电池被动安全管理系统的换热板的结构示意图；
[0024]附图中标记分别为：1、管理系统制冷剂输送管路Ⅰ；2、电池模组；3、双向节流阀；4、管理系统制冷剂输送管路Ⅱ；5、电池包外壳；30、制冷剂接口A；33、制冷剂接口B；31、换热板；32、电芯；36、密封件；37、制冷剂进口；38、制冷剂管道；39、制冷剂喷出口；40易熔材料片；41、制冷剂出口。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池被动安全管理系统，其特征在于：所述的动力电池被动安全管理系统包括电池模组(2)，电池模组(2)包括多个电芯(32)，相邻电芯(32)之间设置换热板(31)，换热板(31)包括制冷剂进口(37)和制冷剂出口(41)，制冷剂进口(37)和制冷剂出口(41)之间设置多道弯曲设置在换热板(31)上的制冷剂管道(38)，换热板(31)上还设置制冷剂喷出口(39)，制冷剂喷出口(39)连通制冷剂管道(38)，制冷剂喷出口(39)上覆盖易熔材料片(40)。2.根据权利要求1所述的动力电池被动安全管理系统，其特征在于：所述的电池模组(2)的每个电芯(32)上分别设置制冷剂入口和制冷剂出口，每个电芯(32)的制冷剂入口和相邻电芯(32)的制冷剂出口连通，每个电芯(32)的制冷剂出口和另一侧相邻电芯(32)的制冷剂入口连通。相邻制冷剂入口和制冷剂出口之间设置密封件。3.根据权利要求1所述的动力电池被动安全管理系统，其特征在于：所述的换热板(31)的制冷剂进口(37)连通管理系统制冷剂输送管路Ⅰ(1)，制冷剂出口(41)连通管理系统制冷剂输送管路Ⅱ(4)。4.根据权利要求1所述的动力电池被动安全管理系统，其特征在于：所述的动力电池被动安全管理系统包括热泵模式和制冷模式。5.根据权利要求1所述的动力电池被动安全管理系统，其特征在于：所述的动力电池被动安全管理系统在热泵模式工作时，管理系统制冷剂输送管路Ⅰ(1)为压缩后的高温制冷剂输送...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔国亮，范礼，李后良，姜倩，丁万龙，
申请(专利权)人：杰锋汽车动力系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：