一种基于换热、消防及热安全一体的电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于换热、消防及热安全一体的电池系统，包括电箱一体液冷板，电箱一体液冷板的一侧板面固定有防护边框以形成电池放置空间，防护边框内设有模组隔离板，模组隔离板将电池放置空间分隔成多个隔离腔，隔离腔内置有电池模组；防护边框的一端为透气板；透气板与电池模组之间设有防爆泡棉；模组隔离板上设有U型消防管网，U型消防管网上设有与电池模组对应的消防喷口。本发明专利技术公开的基于换热、消防及热安全一体的电池系统能够对电池系统进行温控，同时能够实现集换热、消防以及热安全于一体，使得各部件功能得到提升，可提升电池系统使用及安全性能，并具有更少的零部件设计，可减少整体系统制造时间及成本，提升产品质量可靠性。品质量可靠性。品质量可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于换热、消防及热安全一体的电池系统


[0001]本专利技术涉及锂电池及新能源
，具体涉及基于换热、消防及热安全一体的电池系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着全球经济社会的发展，环境污染及能源短缺问题的不断加剧，中国为应对全球能源变革提出了新要求，“碳达峰”、“碳中和”的目标也随之提出。开发和使用以锂离子电池系统为动力的新能源汽车、轨道交通车辆、轮船等交通工具及以其作为主要能量转换部件的新能源电力储能系统成为了工业技术重点突破方向，锂离子电池因其环保、节能等诸多优点，掀起了新一轮能源技术革命，受到世界各国的广泛关注。
[0003]锂离子电池系统作为新能源产品的核心，其系统零部件较多，集成复杂，其安全性亦是新能源装备可靠性的重中之重。它的充放电工作过程是锂离子材料的电化学反应过程，因其材料特性，锂离子电池在工作状态下会发热，长时间使用，电芯内部温度会超过60℃甚至更高，电芯温度过高，会发生局部电芯热失控，电池热失控是指电池使用过程中，电池温度发生一种积累性的增强作用并逐步损坏，发生着火，爆炸等现象，向系统内其他电芯热蔓延，如没有采取有效隔温、降温、灭火及抑制复燃等措施，电池系统会发生严重热失控，热失控过程中若没有进行定向排烟气、排热，其会引发电池燃烧、爆炸等严重后果。在温度低于0℃时，电池放电能力显著下降。温度会影响电池的充放电倍率，电池功率容量，循环寿命及安全。从设计上满足电池系统对于换热、消防及安全的需求，从系统集成上降低功能部件个数，采用一体化设计，从电池安全上采用多维度、多层级安全防护预防电池发生爆炸等重大安全问题是后续技术的主要突破方向。本专利提出了一种兼具换热，消防，热安全一体设计技术应对锂电池系统安全挑战，提升电池安全性。
[0004]目前主流电池系统换热功能均采用风冷通道或液冷板等部件实现，多数液冷板与电池箱体分离，需进行导热与固定安装的设计。液冷板多采用冲压或吹胀钎焊工艺，安装于电池箱体中，其制造工艺复杂，制造模具成本较高，液冷板材料较薄，长时间使用会出现较大变形，局部温差增大，换热工质腐蚀，漏液隐患较大。消防系统采用七氟丙烷工质结合消防喷头深入电池PACK内部，或电池PACK内置气溶胶等灭火装置，七氟丙烷是一种以化学灭火为主兼有物理灭火作用的洁净气体化学灭火剂，无色、无味、低毒、不导电、不污染被保护对象，不会对财物和精密设施造成损坏，但不能有效针对出现高温发热的电芯单体进行快速物理降温，对于发生着火的电芯区域也不能精准点喷灭火，灭火效果较差。对于消防失效或者严重热失控的电池没有采取热安全设计来进行热阻隔，延缓电池系统从“电芯”到“整体”热失控速度，没有针对热失控的电池系统进行定向排烟气，来预防爆燃、爆炸等重大安全问题的发生。目前换热、消防及系统集成部件较多，工艺复杂。热管理、消防、热安全等系统设计上缺乏一体化、多维度联动设计来保证电池使用安全，也是目前发生电池安全事故的主要原因之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了一种基于换热、消防及热安全一体的电池系统，解决了现有电池系统集成时，换热系统、消防系统、热安全、箱体结构等部件都是单独设计，并在功能和应用上是相互独立的系统，造成在生产制造中零部件繁多、工艺复杂，在安全保障方面功能单一，不能形成从电池的热
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消防
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热安全多维度，一体化的安全保障机制的问题。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种基于换热、消防及热安全一体的电池系统，包括电池模组、箱体上盖、U型消防管网、防护边框、电箱一体液冷板、防爆泡棉、透气板以及模组隔离板；
[0008]所述电箱一体液冷板的一侧板面固定有所述防护边框，所述防护边框与所述电箱一体液冷板围成用于容纳所述电池模组的电池放置空间；
[0009]所述防护边框内设有至少一个所述模组隔离板，所述模组隔离板将所述电池放置空间分隔成多个平行布置的隔离腔，每个所述隔离腔内置有所述电池模组；
[0010]沿所述隔离腔布置的方向的一端，所述防护边框为透气板；
[0011]所述隔离腔内位于所述透气板与所述电池模组之间设有所述防爆泡棉；
[0012]所述模组隔离板上设有所述U型消防管网，所述U型消防管网上设有与所述电池模组对应的消防喷口；
[0013]所述箱体上盖与所述防护边框扣合。
[0014]进一步地，还包括防爆阀，所述防爆阀设置在所述箱体上盖和/或所述防护边框上。
[0015]进一步地，所述模组隔离板内设有中空腔体，所述中空腔体内填充防火隔热胶。
[0016]进一步地，所述电箱一体液冷板包括液冷板壳体和设置在所述液冷板壳体内的拉伸筋，所述拉伸筋将所述液冷板壳体的内腔分隔成冷却流道，所述液冷板壳体上设有冷却液进口和冷却液出口。
[0017]进一步地，所述U型消防管网包括设置在模组隔离板上的消防工质喷撒管和用于连通多个所述消防工质喷撒管的连通管。
[0018]进一步地，还包括导热垫，所述导热垫设置在所述电箱一体液冷板与所述电池模组之间。
[0019]与现有技术比较，本专利技术所述的基于换热、消防及热安全一体的电池系统具有以下有益效果：由于设有电箱一体液冷板、模组隔离板、U型消防管网以及防护边框，防护边框的一端设有防爆泡棉和透气板，使得电池模组在使用过程，由电箱一体液冷板、导热垫等部件构成的热管理系统对电池进行温控，可对电池系统进行高温冷却和低温加热，同时能够实现集换热、消防以及热安全于一体，使得各部件功能得到提升，可提升电池系统使用及安全性能，并具有更少的零部件设计，可减少整体系统制造时间及成本，提升产品质量可靠性。
附图说明
[0020]图1为本专利技术公开的基于换热、消防及热安全一体的电池系统的结构图；
[0021]图2为模组隔离板与消防管网连接的结构图；
[0022]图3为电箱一体液冷板的内部结构图；
[0023]图4为本专利技术公开的基于换热、消防及热安全一体的电池系统的消防工质流动示意图；
[0024]图5为本专利技术公开的基于换热、消防及热安全一体的电池系统的热安全示意图，即烟气流动示意图；
[0025]图6为烟气空过透气板的示意图。
[0026]图中：1、电池模组，2、箱体上盖，3、U型消防管网，4、防护边框，5、电箱一体液冷板，6、防爆泡棉，7、透气板，8、模组隔离板，9、电池放置空间，10、隔离腔，11、消防喷口，12、防爆阀，13、冷夜板壳体，14、拉伸筋，15、冷却流道，16、冷却液进口，17、冷却液出口，18、消防工质喷撒管，19、连通管，20、导热垫，21、中空腔体，22、安装孔，23、防火气凝胶垫，24、防火隔热胶，25、消防工质入口，26、透气孔。
具体实施方式
[0027]如图1所示为本专利技术公开的基于换热、消防及热安全一体的电池系统，包括电池模组1、箱体上盖2、U型消防管网3、防护边框4、电箱一体液冷板5、防爆泡棉6、透气板7以及模组隔离板8；
[0028]所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于换热、消防及热安全一体的电池系统，其特征在于：包括电池模组、箱体上盖、U型消防管网、防护边框、电箱一体液冷板、防爆泡棉、透气板以及模组隔离板；所述电箱一体液冷板的一侧板面固定有所述防护边框，所述防护边框与所述电箱一体液冷板围成用于容纳所述电池模组的电池放置空间；所述防护边框内设有至少一个所述模组隔离板，所述模组隔离板将所述电池放置空间分隔成多个平行布置的隔离腔，每个所述隔离腔内置有所述电池模组；沿所述隔离腔布置的方向的一端，所述防护边框为透气板；所述隔离腔内位于所述透气板与所述电池模组之间设有所述防爆泡棉；所述模组隔离板上设有所述U型消防管网，所述U型消防管网上设有与所述电池模组对应的消防喷口；所述箱体上盖与所述防护边框扣合。2.根据权利要求1所述的基于换热、消防及热安全一体的电池系统，其特征在于：还包括防爆阀，所述防...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟彦超，曹哲强，陈志，朱琳，阚京波，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：