[發明專利]一種增壓液冷抑制電池熱失穩系統

有效

• 申請號: 201410203166.3
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103985921A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 李樹民;袁承超;周鵬
• 申請（專利權）人: 華霆（合肥）動力技術有限公司
• 主分類號: H01M10/613
• 分類號: H01M10/613;H01M10/625;H01M10/635
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 汪貴艷

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，具體涉及一種增壓液冷抑制電池熱失穩系統。

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背景技術

近年來，由于能源成本以及環境污染的問題越來越突出，純電動汽車以及混合動力汽車以其能夠大幅消除甚至零排放汽車尾氣的優點，受到政府以及各汽車企業的重視，然而純電動以及混合動力汽車尚有很多技術問題需要突破，電池熱失穩便是其中最為重要的問題之一。安全性問題一直是動力鋰離子電池研發生產的頭號難題，隨著電池起火、爆炸事故頻現報端，動力鋰電池安全問題再次被推至輿論的風口浪尖。

鋰電池的熱穩定性表現為耐溫性，有些鋰電池電池耐溫性高一些，有些鋰電池耐溫性差一些，耐溫性差的更容易熱失控（又叫熱失穩），引發起火等事故。熱失控是電池故障的一種整體性表現，發生在電池內部的可能是被擠壓、穿刺或過度充電后使電池內部發生了短路；另外，電解液膜也有一定的溫度限制，超過臨界點即有可能起火。

在鋰電池充放電的過程中，電池本身和大電流通路上的組件會產生熱量，并且由于動力電池包發熱密度大，散熱空間小，容易造成熱量積累。另外電池在溫度非常規升高或者外力碰撞等因素作用下，電池便會自己失穩，內部能量通過化學反應產生大量的熱，而大量的熱傳遞到與其緊挨的其他電池周圍，使得周圍的電池溫度也迅速升高，從而溫度誘導周圍電池產生熱失穩，以此類推產生鏈式反應，威脅了整車的安全，甚至威脅乘車人員的安全。電池熱失穩是一個非常嚴重的安全問題，出現了電池熱失穩基本上是汽車發生了交通事故造成了電池包破壞或者電池系統由于某些原因短路造成溫度急劇上升，如果熱失穩得不到控制，輕者電池包燒毀，嚴重的車毀人亡。所以，一旦發生熱失穩電池系統即停止工作。

現有解決熱失穩的技術方案一般是通過增加電池間距或增添電池間的填充物，但是這些方案都會降低整個電池包的單位體積或者單位質量的能量，即會降低能量密度，且不能很好的解決電池熱失穩的問題。

發明內容

本發明的目的就是提供一種增壓液冷抑制電池熱失穩系統，使得電池系統工作時產生熱失穩也能夠得到及時控制，從而保證電池系統的安全及整車和人員的安全。

為了達到上述效果，本發明提供一種增壓液冷抑制電池熱失穩系統，包括用于對電池箱內電池進行降溫處理的液冷系統，所述液冷系統包括儲液箱、液冷泵、散熱器與液管，所述液管包括布設于電池箱外部的連接管與布設于電池之間的冷卻管，所述冷卻管的材質為塑膠材料，所述塑膠材料的熱變形溫度位于所述電池使用最高溫度與電池熱失穩溫度之間；所述液冷系統連接有加壓器，所述加壓器對液冷系統進行加壓，并使與熱失穩電池相接觸發生熱變形的冷卻管炸開而對相鄰電池進行降溫。

因為液體的壓力是可以傳導的，所以本專利中加壓器可連接在液冷系統中任何位置，如儲液箱或連接管的任一段上。

本專利中冷卻管采用的是塑膠材料，而連接管的材質不限，一般可為塑膠、鋼等。其中塑膠材料的熱變形溫度是指對塑料或橡膠材料施加一定的負荷，并以一定的速度升溫，當達到規定形變時所對應的溫度。一般情況下塑膠材料在溫度升高時，其承受壓力的能力會迅速下降。本專利就是利用塑膠材料的這種特性，而選擇熱變形溫度合適的材料來做冷卻管，當某電池發生熱失穩時，其釋放出的大量熱量使冷卻管快速升溫而產生熱變形，由于加壓器施加一定壓力使該段冷卻管爆炸，將液體釋放出來對相鄰電池進行降溫，避免發生電池熱失穩鏈式反應。

所以，符合本專利要求的冷卻管的塑膠材料有PVC、PU、PE、PP管、硅膠管，以及有機材料改性材料管等。

進一步，所述加壓器與儲液箱連接；所述儲液箱的出口端與液冷泵連接，所述液冷泵的出口端通過第一接頭與布設于電池之間的冷卻管進口端連接；所述冷卻管的出口端通過第二接頭與散熱器的入口端連接，所述散熱器的出口端與儲液箱的入口端連接；所述儲液箱與液冷泵、液冷泵與第一接頭、第二接頭與散熱器、散熱器與儲液箱之間均通過連接管連接。

更進一步，所述第二接頭通過三通閥分別與散熱器、儲液箱連接，所述散熱器為風冷換熱器。

本專利的另一種方案是，還包括用于監控電池充、放電及溫度的電池管理系統BMS，所述電池管理系統BMS與所述加壓器之間通過電纜連接。

電池管理系統BMS，其主要就是為了智能化管理及維護各個電池單元，防止電池出現過充電和過放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態。目前使用較多的是正菱科技的ZK系列，其主要是由主控單元、采集單元、顯示單元等組成，是現有成熟的系統，可直接購買來安裝在電池組中即可，故在本專利中就不對其作詳細描述。