用于电池包的降温系统的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种用于电池包的降温系统。


背景技术：

2.随着新能源汽车行业的发展，电池安全问题越来越得到重视。由于在电芯的充放电过程中，会产生大量高温气体，使电池箱体内压急剧增大；高温气体不仅会加热其周边电芯，使周边电芯出现热失控现象；还会造成箱体内部电芯燃烧及爆炸。因此，当电池箱体内的电芯产生热失控及燃烧时，应对电池进行及时降温以降低损害。
3.由于电芯位于电池箱体内部，一般采用循环冷却液对电芯进行降温。而当电芯热失控后，电芯温度的升高可能就会造成电芯燃烧，电芯的燃烧不需要借助外部氧气，其随着内部结构的破坏，电芯正负短路释放出巨大的能量从而助于燃烧；因此若不及时对电芯快速降温，将会起火，引发安全事故。现有冷却液循环构造难以有效实现对于电芯的快速降温。并且目前一般是采用在电池包内安装电子灭火器的方式对电芯进行灭火。但电子灭火器对于电池包内的除电芯之外的其他零部件具有较好的灭火效果，但对于燃烧的电芯来说，灭火能力较弱，不仅使得电芯灭火或降温所花费的时间变长，甚而会引燃周边电芯。因此，如何对燃烧的单体电芯进行快速灭火及降温是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种用于电池包的降温系统，以解决现有技术中存在的一个或多个问题。
5.根据本发明的一个方面，本发明公开了一种用于电池包的降温系统，所述降温系统包括布置在电池包箱体外部的冷却液储存箱、用于监测电池包温度的温度传感器以及与所述温度传感器连接的电池管理控制器；
6.所述冷却液储存箱连接有第一冷却管路和第二冷却管路；
7.所述第一冷却管路为循环管路，且所述第一冷却管路包括串联连接的第一支管、循环泵、热交换器、第一分管以及总管，所述热交换器位于电芯的一侧，且所述热交换器被配置为与所述电芯可进行热交换；
8.所述第二冷却管路包括串联连接的总管、第二分管以及喷淋管；
9.其中所述第一分管以及第二分管均与所述总管连通，所述降温系统被配置为在所述温度传感器到达预定条件时激活启用所述第二冷却管路。
10.在本发明一些实施例中，所述喷淋管的一端封闭，另一端与所述第二分管的远离所述总管的一端连接，所述喷淋管上设有与各个电芯相对应的且在预定条件下开启的多个喷发口。
11.在本发明一些实施例中，所述喷发口为所述喷淋管管壁的薄弱点，且所述喷淋管的喷发口的材料为在预定温度和/或预定压力时易破裂的材料。
12.在本发明一些实施例中，所述薄弱点为壁厚小于其周围的管壁厚度的凹点。
13.在本发明一些实施例中，在第一冷却管路工作状态下，制冷液依次流经第一支管、循环泵、热交换器、第一分管以及总管；
14.在第二冷却管路工作状态下，制冷液依次流经总管、第二分管以及喷淋管。
15.在本发明一些实施例中，所述降温系统还设置有连接至所述冷却液储存箱的且在第二冷却管路工作状态下用于将所述冷却液储存箱内的冷却液快速排出的快速置换装置。
16.在本发明一些实施例中，所述快速置换装置为高压储气罐。
17.在本发明一些实施例中，所述快速置换装置与所述冷却液储存箱之间设有控制阀，所述控制阀还用于连通所述电池管理控制器与快速置换装置。
18.在本发明一些实施例中，所述传感器为烟雾传感器、电压检测传感器和红外传感器中的至少一种。
19.在本发明一些实施例中，所述电芯的数量为多个，所述喷发口的数量与所述电芯的数量相同，多个所述喷发口与多个所述电芯的安全阀出口位置一一对应。
20.本发明实施例中的用于电池包的降温系统，其冷却液储存箱连接有第一冷却管路以及第二冷却管路，且第一冷却管路中的第一分管以及第二冷却管路中的第二分管均与总管连通，总管不仅可作为第一冷却管路的回流管，还可作为第二冷却管路的流出管，且降温系统被配置为在所述温度传感器到达预定条件时激活启用所述第二冷却管路；通过上述结构的设置，使得冷却液储存箱内的冷却液即可对电芯起到快速降温作用，也可起到快速灭火的作用，因此可保证该降温系统在一段时间内持续对失火电芯进行快速降温及快速灭火，避免了电池着火发生热扩展至其他电芯。
21.另外，将喷淋管设置在电芯的安全阀出口侧，且喷淋管的与电芯安全阀相对应的位置处还具有在预定温度和预定压力下易被撕裂的薄弱点，以使的当传感器检测到电芯出现热失控现象时，冷却液储存箱内的压力增大以使的高压的冷却液冲破喷淋管的与失火电芯的安全阀相对应的薄弱点，从而精准的将冷却液喷射至失火电芯，从而进一步的实现了失火电芯的快速灭火，从而确保防止其周边电芯被引燃以及失火电芯二次复燃。
22.本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
23.本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：
25.图1为本发明一实施例的用于电池包的降温系统的冷却管路的结构示意图。
26.图2为本发明另一实施例的用于电池包的降温系统的结构示意图。
27.图3为图2所示的用于电池包的降温系统的喷淋管的正视图。
28.图4为图3所示的a处的放大图。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
30.在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
31.应该强调，术语“包括/包含/具有”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
32.在此，还需要说明的是，本说明书内容中所出现的方位名词是相对于附图所示的位置方向；如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。直接连接为两个零部件之间不借助中间部件进行连接，间接连接为两个零部件之间借助其他零部件进行连接。
33.目前带有降温系统的电池包，一般是在电池包箱体的外部设置冷却液储存箱，而在电池包箱体的内部设置与电芯可进行热交换的液冷板，通过循环流经液冷板的制冷液带走电芯的热量，从而对电芯进行降温。上述冷却方式虽然在一定程度上对电芯进行了降温，但当电芯产生热失控失火或温度急剧升高时，目前普遍采用的降温方式降温速度慢，难以满足快速降温的需求。
34.为了快速的对燃烧的单体电芯进行灭火，从而避免失火电芯周围的其他电芯被引燃或失火电芯被灭火后二次复燃，本发明公开了一种用于电池包的降温系统。该降温系统中的第二冷却管路在电池处于失火或热失控状态下，可启动工作，从而冷却液储存箱内的制冷液快速的通过喷淋管喷向失火或热失控电芯，不仅实现了电池包内电芯的快速降温，还实现了对燃烧单体电芯的快速灭火。
35.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件。
36.图1为本发明一实施例的用于电池包01的降温系统的冷却管路的结构示意图，如图1所示，该降温系统包括冷却液储存箱60、温度传感器20以及电池管理控制器30。其中，冷却液储存箱60可设置在电池包01的外部；温度传感器20用于监测电池包01的温度，其具体的可位于电池包01箱体90的外部或内部；而电池管理控制器30与温度传感器20连接，用于接收温度传感器20监测到的电池包01的温度信号。
37.冷却液储存箱60连接有第一冷却管路和第二冷却管路。其中第一冷却管路为循环管路，且第一冷却管路包括串联连接的第一支管71、循环泵72、热交换器73、第一分管74以及总管80，而热交换器73位于电芯的一侧，且热交换器73被配置为与电芯之间可进行热交换。第二冷却管路包括串联连接的总管80、第二分管81以及喷淋管10；喷淋管10具体的可设置在电池包01的箱体90内部，且喷淋管10用于向电芯喷射冷却液。另外，第一分管74以及第二分管81均与总管80连通，且该降温系统被配置为在温度传感器20到达预定条件时激活启用第二冷却管路，以即在温度传感器20到达预定条件时总管80可向第二分管81输送冷却
液。
38.在上述实施例中，第一冷却管路的第一分管74和第二冷却管路的第二分管81均与总管80接通；使得当第一冷却管路工作时，总管80作为回流管，从而将流经热交换器73的冷却液回流至冷却液储存箱60；而当第二冷却管路工作时，总管80作为流出管，从而使得冷却液储存箱60内的冷却液通过该总管80流至喷淋管10，进而喷向失火或热失控电芯。
39.在本发明一实施例中，第一支管71、循环泵72、热交换器73、第一分管74以及总管80依次串联连接。此时，第一支管71的一端与冷却液储存箱60的出液口连接，而第一支管71的另一端与循环泵72的进液口连接，循环泵72的出液口与热交换器73的进液口连接，热交换器73的出液口与第一分管74的一端连接，第一分管74的另一端与总管80的一端连接，而总管80的另一端则与冷却液储存箱60的进液口连接。类似的，总管80、第二分管81以及喷淋管10也可依次串联连接。此时，总管80的除与冷却液储存箱60的进液口连接的一端与第二分管81的一端连接，而第二分管81的另一端与喷淋管10连通。应当理解的是，该实施例仅是多种实施例中的其中一种，还可以根据需要在任意两个部件之间添加其他部件；例如，在循环泵72与热交换器73之间添加第二支管，此时第二支管的一端可与循环泵72的出液口连接，而第二支管的第二端与热交换器73的进液口连接。并且在该实施例中，第一分管74、第二分管81均与总管80的远离冷却液储存箱60的一端连接，可通过在总管80的端部安装三通阀的方式实现。
40.图2为本发明另一实施例的用于电池包01的降温系统的结构示意图，如图2所示，该用于电池包01的降温系统包括冷却液储存箱60、温度传感器20、电池管理控制器30、快速置换装置以及与冷却液储存箱60连接的第一冷却管路和第二冷却管路。
41.温度传感器20用于监测电池包01的箱体90内的电芯的热失控状态，并将接收到的电芯的运行状态信息转换为电信号或其他形式的信息输出；其位于电池包01的箱体90的腔体内，具体地可固定在箱体90的侧壁或顶壁上。电池管理控制器30与温度传感器20电连接，电池管理控制器30具体地设置在箱体90的外部，用于接收温度传感器20的检测信号且判断电芯的热失控状态；示例性的，电池管理控制器30与温度传感器20之间可通过信号线连接，以实现电信号的传输。电芯的热失控状态包括电芯的着火状态。快速置换装置具体地可为高压储气罐50，且高压储气罐50设置在电池包01箱体90的外部，其出气口与冷却液储存箱60连通，以使电池管理控制器30控制其可向冷却液储存箱60内输送高压气体。喷淋管10的进液口通过第二分管81以及总管80与冷却液储存箱60连通，且喷淋管10位于电芯的安全阀出口一侧。具体的，喷淋管10的一端封闭，而另一端与第二分管81的远离总管80的一端连接。
42.当电芯热失控或失火时，为了使喷淋管10精准的朝向失火电芯喷发冷却液，喷淋管10上设有与各个电芯相对应的且在预定条件下开启的多个喷发口。示例性的，喷发口为喷淋管10管壁的薄弱点，且喷淋管10的喷发口的材料为在预定温度和/或预定压力时易破裂的材料。当喷发口破裂时，即形成喷水口。
43.在该实施例中，若仅对电池包01降温，则第一冷却管路工作，此时制冷液依次流经第一支管71、循环泵72、热交换器73、第一分管74以及总管80；也即冷却液储存箱60内的冷却液从第一支管71流出，而从总管80回流，从而实现了冷却液在第一冷却管路的循环流动。若需要对电池包01内的电芯进行快速降温或灭火时，第二冷却管路进行工作；此时冷却液
储存箱60内的冷却液从总管80流出，进一步的经第二分管81流至喷淋管10，从而喷发至电池包01内的电芯。
44.进一步的，降温系统也可包括控制阀，控制阀用于连通电池管理控制器30与快速置换装置。快速置换装置连接至冷却液储存箱60，且在第二冷却管路工作状态下用于将冷却液储存箱60内的冷却液快速排出。优选的，快速置换装置为高压储气罐50。示例性的，控制阀也可位于箱体的外部，且与电池管理控制器30电连接。控制阀接收电池管理控制器30发送的控制信号，控制阀体开启或关闭。控制阀进一步地还具有进气口和出气口，其进气口与高压储气罐50的出气口连通，而控制阀的出气口与冷却液储存箱60的进气口连通，既实现了电池管理控制器30与高压储气罐50的连接，也实现了高压储气罐50与冷却液储存箱60的连接。应当理解的是，快速置换装置除了为高压储气罐50之外，也可以为带有灭火材料的其他类型的气体发生装置。
45.在该实施例中，当电池包01箱体内的电芯处于着火状态时，电池管理控制器30接收到电芯的着火信号，并判断是否真的着火；当判断出电芯真着火时，向控制阀发送控制信号，从而控制阀的阀门开启，以使的高压储气罐50向冷却液储存箱60内输送高压气体。冷却液储存箱60内具有可对电芯进行降温或灭火的液体；当控制阀开启时，高压储气罐向冷却液储存箱60内输送高压气体，在高压气体的压力作用下，冷却液储存箱60内的冷却液被输送至喷淋管10。
46.喷淋管10优选地设置在电芯的安全阀出口一侧，且喷淋管10的管壁的与电芯的安全阀相对应的位置处具有薄弱点，薄弱点在预定温度和/或预定压力下可被撕裂。应当理解的是，预定温度可为电芯热失控所喷发的气体的温度，而预定压力可为电芯热失控所喷发的气体的压力；除此之外，当电芯发生热失控时，与该电芯相对应的薄弱点由于电芯的热失控喷发作用而使机械性能降低，因而由于冷却液储存箱60内的高压液体，而使位于喷淋管10上的机械性能被降低的薄弱点会被高压液体撕裂，从而被撕裂的薄弱点作为喷水口，以使冷却液进一步地通过该喷水口喷向失火电芯，以保证对失火电芯进行精准且快速灭火。由此可知，本发明实施例中的用于电池包01的降温系统确保了对失火电芯的精准灭火以及快速降温，从而减少了电芯灭火或降温所需要的时间，也防止了失火电芯周围的其他电芯被引燃。
47.优选地，该用于电池包01的降温系统的热交换器73为液冷板，液冷板的出液口通过第一分管74以及总管80与冷却液储存箱60的进液口连通；另外，又由于喷淋管10的端部通过第二分管81以及总管80与冷却液储存箱60连通，因而即使得第一分管74与第二分管81连通。如图1所示，液冷板位于电池包01的箱体的腔体内，而循环泵72位于箱体的外部。液冷板具体地可贴近于电芯的表面放置，以用于对电芯进行降温。冷却液储存箱60的进液口具体地可位于冷却液储存箱60的侧壁上或顶壁上。液冷板的进液口与冷却液储存箱60的出液口通过循环泵72连通，以使冷却液储存箱60内的冷却液可被输送至液冷板；液冷板的出液口通过第一分管74以及总管80与冷却液储存箱60的进液口连通。液冷板在循环泵72的作用下，可实现冷却液的循环流动，流动的冷却液带走电芯产生的一部分热量，从而实现了对电芯的有效降温。
48.在本发明一实施例中，也可在冷却液储存箱60的进液口安装三通管，三通管的其中一端与冷却液储存箱60的进液口连接，三通管的另外两端分别与喷淋管10的进液口及液
冷板的出液口连接。除此之外，也可以在冷却液储存箱60的进液口位置安装三通控制阀，其连接方式与三通管类似，不同的是，三通控制阀可以控制各个支路的通断；例如，其在灭火或快速降温时可仅保留喷淋管10与冷却液储存箱60连通，以使的冷却液储存箱60内的冷却液仅用来对电芯灭火；而在电池包01正常工作过程中仅保留液冷板与冷却液储存箱60之间的连通，以使的流经液冷板的冷却液实现高效循环流动。
49.对于现有的电池管理系统来说，由于电芯在充放电过程中会产生大量热量，其一般会为电芯配备专门的散热装置。散热装置一般包括液冷板、循环泵72和冷却液储存箱60，并且冷却液储存箱60一般足够大，其内部储存的冷却液也可满足电芯的灭火用量。因此对于该灭火系统，可直接沿用电池管理系统本身的冷却液储存箱60，省去了对电芯灭火所需要的灭火剂及灭火剂盛装设备，本系统相对于单独设置灭火剂盛装设备的系统，不仅降低了整个系统的成本，还减轻了重量。
50.进一步地，喷淋管10的材料为易变形材料。优选地为塑料管或铝管。在电池的充放电过程中，当电池过热或者着火后，单体电芯温度上升，导致位于电芯安全阀出口一侧的喷淋管10受热发生破损或机械强度降低。示例性的，薄弱点可为壁厚小于其周边管壁厚度的凹点，因此当喷淋管10受热发生破损或机械强度降低时，与电芯安全阀出口位置相对应的薄弱点在受热时会产生更为明显的破损现象或先于喷淋管10的其他部位破损。因此当对电芯进行灭火或快速降温时，冷却液储存箱60内的冷却液被高压输送至喷淋管10，其会首先冲破或撕裂喷淋管10的与着火电芯的安全阀出口相对应的薄弱点，从而喷淋管10内的冷却液会从破损的薄弱点处被喷射至失火电芯，从而精准的对着火电芯进行灭火。
51.应当理解的是，薄弱点是指喷淋管10的与电芯安全阀出口相对应位置处的易破损点，即其在预定温度或预定压力作用下，会优先于其周边的管壁发生破损，从而确保破损的薄弱点作为冷却液的喷发口。由此可知，薄弱点除了设计为其壁厚小于周边管壁厚度的结构之外，也可以设为其他结构，只要能保证其在满足温度和/或压力条件时被打开即可。
52.进一步地，传感器可为烟雾传感器、温度传感器20、电压检测传感器和红外传感器中的至少一种。烟雾传感器通过监测箱体内的烟雾气体来达到监测电芯热失控状态的目的；温度传感器20用于监测箱体内的电芯温度并转化为电信号输出至电池管理控制器30；电压检测传感器可将监测到的电芯的电压信号转换至可用输出信号，红外传感器类似的，也是将监测到的电芯的温度转换为电信号传输至电池管理控制器30。电池管理控制器30在接收到上述传感器向其发送的信号后，进一步地判断电芯的热失控状态，并进一步地根据判断结果控制控制阀进行开启或关闭。控制阀优选地为电磁阀40。
53.在本发明的一些实施例中，电池包01的箱体内具有多个电芯，相应的，位于喷淋管10上的薄弱点的数量也为多个，也即位于喷淋管10上的喷发口的数量也为多个。优选地，薄弱点的数量与电芯的数量相同，且多个薄弱点与多个电芯的安全阀出口位置一一对应。如图1所示，喷淋管10具体地可位于箱体的腔体内，且位于电芯的安全阀出口一侧，也即电芯的安全阀出口附近或正上方的位置。若电芯的安全阀出口位于电芯的除上方之外的其他侧时，喷淋管10也位于电芯的安全阀出口所在的一侧，只要能确保喷淋管10在电芯的喷发口喷发范围内即可。
54.图3为喷淋管10的结构示意图，图4为喷淋管10的薄弱点处的局部放大图，如图3和图4所示，多个薄弱点均布在喷淋管10的管壁上，且在喷淋管10的靠近与电芯的一侧设置。
薄弱点具体地可为在喷淋管10的局部位置处设置的壁厚小于其周边管壁厚度的局部易撕裂点。该易撕裂点可通过在管壁的局部位置切除部分壁厚的方式来实现。但应保证在电池包01正常运行过程中，该薄弱点不会被撕裂，即位于冷却液储水箱内的冷却液仅通过液冷板用来对电芯进行降温；而当电芯出现热失控状态时，该薄弱点被撕裂，此时位于冷却液储水箱内的冷却液即起到对失火电芯的灭火作用。
55.通过上述实施例可以发现，本公开内容的用于电池包的降温系统在电芯的安全阀出口侧设置喷淋管，且喷淋管的与电芯安全阀相对应的位置处还具有在预定温度和/或预定压力下易被撕裂的薄弱点，以使的当传感器检测到电芯出现热失控现象时，冷却液储存箱内的压力增大并使高压的冷却液冲破喷淋管的与失火电芯的安全阀相对应的薄弱点，从而精准的将冷却液喷射至失火电芯，从而实现失火电芯的快速灭火或快速降温，从而防止其周边电芯被引燃以及失火电芯二次复燃。
56.并且另外，液冷板及喷淋管共用同一个冷却液储存箱，不仅降低了整个系统的成本，还提高了整个系统的结构紧凑性，减轻了系统重量。
57.本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
58.上述所列实施例，显示和描述了本发明的基本原理与主要特征，但本发明不受上述实施例的限制，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下对本发明做出的修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。