【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池热管理，具体涉及一种电池热管理与热失控抑制一体化装置及控制方法。
技术介绍
1、随着全球能源短缺和环境污染问题日益显著，电池行业得到了快速的发展。电池较差的安全性能、散热不佳的密封设计和在充放电过程中的发热特征容易诱发热失控火灾事故，严重威胁生命与财产安全。因此，高效的电池热管理系统对于抑制电池热失控火灾具有重要作用。
2、性能优良的电池热管理系统应能够保证电池内部温度的均匀性，使电池始终处于安全的工作范围，避免因温度过高而导致电池热失控的发生。目前电池常用的热管理系统主要有风冷、液冷、相变材料冷却系统。风冷系统由于空气的导热性能较差且对电池组结构排列、间距等的要求较高，对热失控的蔓延防控效果不佳；液冷系统相对于风冷的散热效果更好，是电池最常用的冷却方法之一，主要分为间接冷却和直接冷却。间接冷却的冷却效果受冷却系统的布置方式、流量设置和流道设计等影响较大，容易导致散热不均匀。
3、申请公布号为cn114614148a的专利技术专利申请公开了一种浸没式电池包直接冷却系统，该系统虽然减少了换热过程中的热阻，具有较高的换热效率，但未考虑冷却介质在换热过程中的损耗，且电池组温度均匀性无法保证；申请公布号为cn114639866a的专利技术专利申请公开了一种基于复合相变材料与液体冷却的锂离子电池热管理装置，该装置能够提高电池组的温度均匀性，改善电池组内部积热问题，解决复合相变材料受到二次储热饱和的困扰，但该装置仅在环境温度低于40℃时具有良好的工作性能，在极端复杂工况下装置的工作性能和可靠性较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种电池热管理与热失控抑制一体化装置及控制方法。
2、为了解决上述问题，第一方面，本专利技术提供一种电池热管理与热失控抑制一体化装置，包括密封散热箱，所述密封散热箱包括用于容纳电池模组的箱体、与箱体顶部密封连接的箱盖，所述箱体内设置有易蒸发的冷却介质，所述箱盖包括密封盒、翅片、风扇，所述密封盒内设置有复合相变材料，所述翅片的一端插入密封盒内，用于吸收复合相变材料的热量，所述翅片的另一端伸出密封盒，所述风扇布置在密封盒上方，用于对翅片和密封盒进行散热。
3、进一步的，所述箱盖包括散热冷板，所述散热冷板与箱体顶部密封连接，所述散热冷板内设置有散热介质，所述散热介质用于冷凝蒸发的冷却介质，所述密封盒布置在散热冷板的上表面。
4、进一步的，所述翅片平行间隔布置多个，多个所述翅片将密封盒内部均匀分隔成多个独立空间，所述复合相变材料充满独立空间。
5、进一步的，所述箱体内设置有温度传感器，所述温度传感器用于采集电池模组的温度，所述箱盖包括温升报警装置和控制单元，所述控制单元分别与温升报警装置、温度传感器、风扇连接，所述控制单元用于根据温度传感器监测的温度信息向温升报警装置发送信号并控制风扇的启停以及转速，所述温升报警装置用于发出警报便于及时的人工干预。
6、进一步的，包括第一进水管、第一出水管、第二进水管、第二出水管，所述第一进水管与散热冷板的进水口连通，所述第一出水管与散热冷板的出水口连通，所述第一进水管和第一出水管用于散热介质的循环，所述第二进水管与箱体的进水口连通，所述第二出水管与箱体的出水口连通，所述第二进水管和第二出水管用于冷却介质的循环。
7、进一步的，所述箱体内的底部设置有多个固定凹槽，相邻所述固定凹槽之间设置间隙。
8、进一步的，所述箱体内设置有压力传感器，所述箱体侧壁设置有泄压阀，所述泄压阀分别与压力传感器和控制单元连接，所述压力传感器用于监测箱体内的压力变化；所述泄压阀用于根据压力传感器检测的信号对箱体内进行泄压。
9、进一步的，所述冷却介质的液面高度高于电池模组的高度。
10、进一步的，所述复合相变材料以有机物石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构混合而成，有机物石蜡的含量为50％～80％。
11、第二方面，本专利技术提供一种电池热管理与热失控的控制方法，包括：
12、压力传感器采集箱体内的压力，温度传感器采集箱体内电池模组的温度；
13、控制单元根据压力传感器的采集压力值控制泄压阀的开闭，若检测到采集压力值大于高压阈值，则控制单元控制泄压阀开启，直至检测到采集压力值不大于高压阈值，关闭泄压阀；
14、控制单元根据温度传感器的采集温度值控制电池热管理与热失控抑制一体化装置的工况，电池热管理与热失控抑制一体化装置的工况包括热管理工况和热失控抑制工况；
15、若采集温度值小于正常工作温度上限，则电池热管理与热失控抑制一体化装置无需进入热管理工况或热失控抑制工况；
16、若采集温度值大于正常工作温度上限而小于高温阈值，则电池热管理与热失控抑制一体化装置进入热管理工况，控制单元控制风扇以小功率运行；
17、若采集温度值大于或等于高温阈值，则电池热管理与热失控抑制一体化装置进入热失控抑制工况，控制单元控制风扇以大功率或全功率运行并增大冷却介质和散热介质的流量，直至检测到采集温度值小于高温阈值，电池热管理与热失控抑制一体化装置进入热管理工况，控制单元控制风扇以小功率运行，直至检测到采集温度值小于正常工作温度上限，电池热管理与热失控抑制一体化装置退出热管理工况。
18、本专利技术的有益效果为：
19、1、本专利技术既能显著提高电池模组内部的温度均匀性，又能大幅提升装置的换热效率，显著降低电池模组的热失控风险。
20、2、本专利技术采用风冷、液冷和相变材料冷却耦合的复合冷却装置，相较于传统的单一的冷却装置，在电池模组高倍率放电，环境温度恶劣等电池模组产热量较大的极端复杂工况条件下具有更好的工作性能和可靠性。
21、3、本专利技术采用大面积翅片、散热冷板、复合相变材料等结构强化散热，加快与电池模组发生热交换后蒸发的冷却介质冷凝回流，实现了电池模组的快速冷却并提高了冷却介质的利用率。
22、4、本专利技术分别采用热管理工况和热失控抑制工况对不同温度的电池模组实现了宽温域范围内的温度调节。热管理工况下，冷却介质不蒸发或蒸发量较少，风扇不运行或以小功率运行，在低能耗环境下对电池模组进行热管理；热失控抑制工况下，为防止冷却介质大量蒸发无法浸没电池模组实现降温，风扇以大功率或全功率运行，冷却介质流量增大，使电池模组仍能浸没在冷却介质中，电池模组产生的热量能够及时散发到外部环境中，实现对电池模组热失控的抑制。
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1.一种电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：包括密封散热箱，所述密封散热箱包括用于容纳电池模组(18)的箱体(1)、与箱体(1)顶部密封连接的箱盖(2)，所述箱体(1)内设置有易蒸发的冷却介质(19)，所述箱盖(2)包括密封盒(16)、翅片(4)、风扇(3)，所述密封盒(16)内设置有复合相变材料(5)，所述翅片(4)的一端插入密封盒(16)内，用于吸收复合相变材料(5)的热量，所述翅片(4)的另一端伸出密封盒(16)，所述风扇(3)布置在密封盒(16)上方，用于对翅片(4)和密封盒(16)进行散热。
2.根据权利要求1所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述箱盖(2)包括散热冷板(17)，所述散热冷板(17)与箱体(1)顶部密封连接，所述散热冷板(17)内设置有散热介质，所述散热介质用于冷凝蒸发的冷却介质(19)，所述密封盒(16)布置在散热冷板(17)的上表面。
3.根据权利要求1或2所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述翅片(4)平行间隔布置多个，多个所述翅片(4)将密封盒(16)内部均匀分隔成多个独立空间
4.根据权利要求1或2所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述箱体(1)内设置有温度传感器，所述温度传感器用于采集电池模组(18)的温度，所述箱盖(2)包括温升报警装置(15)和控制单元(14)，所述控制单元(14)分别与温升报警装置(15)、温度传感器、风扇(3)连接，所述控制单元(14)用于根据温度传感器监测的温度信息向温升报警装置(15)发送信号并控制风扇(3)的启停以及转速，所述温升报警装置(15)用于发出警报便于及时的人工干预。
5.根据权利要求2所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：包括第一进水管、第一出水管、第二进水管、第二出水管，所述第一进水管与散热冷板(17)的进水口连通，所述第一出水管与散热冷板(17)的出水口连通，所述第一进水管和第一出水管用于散热介质的循环，所述第二进水管与箱体(1)的进水口连通，所述第二出水管与箱体(1)的出水口连通，所述第二进水管和第二出水管用于冷却介质(19)的循环。
6.根据权利要求1或2所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述箱体(1)内的底部设置有多个固定凹槽(13)，相邻所述固定凹槽(13)之间设置间隙。
7.根据权利要求4所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述箱体(1)内设置有压力传感器，所述箱体(1)侧壁设置有泄压阀(10)，所述泄压阀(10)分别与压力传感器和控制单元(14)连接，所述压力传感器用于监测箱体(1)内的压力变化；所述泄压阀(10)用于根据压力传感器检测的信号对箱体(1)内进行泄压。
8.根据权利要求1或2所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述冷却介质(19)的液面高度高于电池模组(18)的高度。
9.根据权利要求1或2所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述复合相变材料(5)以有机物石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构混合而成，有机物石蜡的含量为50％～80％。
10.一种电池热管理与热失控的控制方法，其特征在于：包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：包括密封散热箱，所述密封散热箱包括用于容纳电池模组(18)的箱体(1)、与箱体(1)顶部密封连接的箱盖(2)，所述箱体(1)内设置有易蒸发的冷却介质(19)，所述箱盖(2)包括密封盒(16)、翅片(4)、风扇(3)，所述密封盒(16)内设置有复合相变材料(5)，所述翅片(4)的一端插入密封盒(16)内，用于吸收复合相变材料(5)的热量，所述翅片(4)的另一端伸出密封盒(16)，所述风扇(3)布置在密封盒(16)上方，用于对翅片(4)和密封盒(16)进行散热。
2.根据权利要求1所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述箱盖(2)包括散热冷板(17)，所述散热冷板(17)与箱体(1)顶部密封连接，所述散热冷板(17)内设置有散热介质，所述散热介质用于冷凝蒸发的冷却介质(19)，所述密封盒(16)布置在散热冷板(17)的上表面。
3.根据权利要求1或2所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述翅片(4)平行间隔布置多个，多个所述翅片(4)将密封盒(16)内部均匀分隔成多个独立空间，所述复合相变材料(5)充满独立空间。
4.根据权利要求1或2所述的电池热管理与热失控抑制一体化装置，其特征在于：所述箱体(1)内设置有温度传感器，所述温度传感器用于采集电池模组(18)的温度，所述箱盖(2)包括温升报警装置(15)和控制单元(14)，所述控制单元(14)分别与温升报警装置(15)、温度传感器、风扇(3)连接，所述控制单元(14)用于根据温度传感器监测的温度信息向温升报警装置(15)发送信号并...
【专利技术属性】
技术研发人员：余庆华，李致远，黄珂睿，何梓楦，颜伏伍，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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