一种具有延缓热失控的液冷系统及其电池包的制作方法

1.本实用新型属于动力电池的技术领域，涉及一种具有延缓热失控的液冷系统及其电池包。


背景技术：

2.为了获得更高能量/功率，往往使用多个电池连接起来制作成模组/电池包，目前的动力电池中，如果电池被滥用或错误使用，内部很可能产生气体、大量热或其他物质时，还有可能发生爆炸，为了获得高体积能量，多个电池之间间距都比较小，这样发生异常的电池很容易引起周围连锁反应，甚至发生热失控。
3.为了解决这一问题，行业里往往另外使用一个装有灭火药剂的灭火罐，并预装了一定压力，再把该罐使用管连接入电池包内，在该管道上设置有关闭阀，在火灾发生时，该关闭阀及时打开，通过灭火罐里的压力把灭火药剂注入电池箱内，达到灭火/降温目的，防止灾情进一步扩大。
4.相对传统无灭火装置的电池包，虽然有一定灭火功能，但该技术存在如下缺陷：
5.（1）需要另外配备一个具有一定压力的压力罐；
6.（2）压力罐需要定期计量、校核安全性；
7.（3）要额外一个地方安装该压力罐；
8.（4）需要很多附属配备件，如开、关阀体、输送管道、进出箱体密封连接件；
9.（5）触发方式不是很可靠，靠电池包内的温度感应/盐雾感应来触动开关阀体，失效风险比较大。


技术实现要素：

10.本实用新型所要解决的问题：本实用新型通过优化液冷系统和对电池包的优化，减少/防止电池热失控的发生可能。
11.为解决上述问题，本实用新型采用的方案如下：
12.一种具有延缓热失控的液冷系统，包括若干相互平行的热交换管，所述热交换管内设置有灭火通道和热交换通道，所述灭火通道内封装有灭火材料；所述灭火通道至少存在部分由可熔化材料制成，使得电池安全阀爆开后所冲出的高温物质能够将其熔化从而释放所述灭火材料。
13.进一步，根据本实用新型的具有延缓热失控的液冷系统，所述灭火通道两端的端部密封形成封装所述灭火材料的容纳腔；并且所述灭火通道在顶面的两端分别设置有薄弱区域。
14.进一步，根据本实用新型的具有延缓热失控的液冷系统，所述灭火通道在所述薄弱区域处设置有排气管，使得所述薄弱区域位于所述排气管连接端的内部。
15.进一步，根据本实用新型的具有延缓热失控的液冷系统，所述排气管的顶部贴敷有透气膜。
16.进一步，根据本实用新型的具有延缓热失控的液冷系统，还包括所述集流管，若干所述热交换管的两端分别通过所述集流管连接，使得各个所述热交换通道相互连通。
17.进一步，根据本实用新型的具有延缓热失控的液冷系统，还包括缓冲卡板；所述热交换管设置在所述缓冲卡板上。
18.进一步，根据本实用新型的具有延缓热失控的液冷系统，所述缓冲卡板上设置有若干卡扣机构，所述热交换管通过所述卡扣机构固定在所述缓冲卡板上。
19.进一步，根据本实用新型的具有延缓热失控的液冷系统，所述灭火材料包括气溶胶灭火剂、六氟丙烷、七氟丙烷、全氟己烷、全氟己酮、全氟聚醚、二氧化碳、全氟辛酸铵、乙氧基五氟环三磷腈、六氟丙烯三聚体、三氟乙基磷酸酯、全氟壬烯、氢氟烃类化合物、cacl2
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6h2o、na2so4
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10h2o、cabr2
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6h2o、ch3coona
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3h2o、石蜡和各种酸酯、脂肪烃类、脂肪酸类、醇类和聚烯醇类中的一种或者多种之混合；所述氢氟烃类化合物包括r134a、r125、r32、r407c、r410a、r152。
20.一种电池包，包括箱体和若干收容在所述箱体中的电池模组，所述电池模组包含至少两个设置有电池安全阀的电池；还包括如上所述的具有延缓热失控的液冷系统，所述液冷系统设置在所述箱体与所述电池模组之间。
21.进一步，根据本实用新型的电池包，所述灭火通道上还设置有温感线；所述温感线的一端连接所述灭火通道在所述容纳腔内设置的药剂包，另一端正对所述电池的安全阀。
22.本实用新型的技术效果如下：本实用新型通过优化液冷系统和对电池包的优化，减少/防止电池热失控的发生可能。
附图说明
23.图1是本实用新型中实施例一的结构图。
24.图2是本实用新型中实施例一的截面图。
25.图3是图2中虚线框部分的结构放大图。
26.图4是图1的分解图。
27.图5是图4是虚线框部分的结构放大图。
28.图6是本实用新型中实施例一热交换管长度方向可容纳两个电池模组时的结构图。
29.图7是本实用新型中实施例二去除缓冲卡板时的结构图。
30.图8是图7的分解图。
31.图中：1是液冷系统，11是热交换管，111是灭火通道，112是热交换通道，12是缓冲卡板，121是卡扣机构，1211是第一卡接脚，12111是凹槽，1212是第二卡接脚，13是集流管，131是连接孔ⅰ，132是连接孔ⅱ，133是通过孔，2是进液口接头，3是出液口接头，4是薄弱区域，5是排气管。
具体实施方式
32.下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
33.一种电池包，包括箱体、若干收容在箱体中的电池模组和液冷系统1。箱体包括下箱体和顶盖，顶盖盖合在下箱体的顶部，使得电池模组密封在箱体内；液冷系统1设置在下
箱体与电池模组之间。具体地，箱体的类型不受限制，可以是框体型材式、平板托盘式和上下盒式。电池模组包括至少两个设置有电池安全阀的电池，电池安全阀开启压力设置0.02~1.00mpa，优先设置0.6mpa开启。液冷系统1即为本实用新型所指的一种具有延缓热失控的液冷系统。
34.如图1、图2、图3所示，液冷系统1包括若干相互平行的热交换管11、缓冲卡板12以及集流管13，热交换管11内设置有灭火通道111和热交换通道112，灭火通道111内封装有灭火材料；灭火通道111至少存在部分由可熔化材料制成，使得电池安全阀爆开后所冲出的高温物质能够将其熔化从而释放灭火材料。热交换管11设置在缓冲卡板12上；若干热交换管11的两端分别通过集流管13连接，使得各个热交换通道112相互连通，其中一个集流管13上设置有至少一个的进液口接头2，另一个集流管13上设置有至少一个的出液口接头3，并通过进液口接头2与进液管连接，通过出液口接头3与出液管连接，从而形成一个循环通道便于加热水或冷却水流通，对电池包内电池模组实施加热或者降温。这里的可熔化材料是指电池安全阀爆开后所冲出的高温物质能够将其熔化，包括低熔点合金和具有阻燃性质的非金属材料。低熔点合金是指熔点温度不超过300度的合金，优选铝合金材料；具有阻燃性质的塑料比如pc或abs。缓冲卡板12不仅可以阻隔电池模组的热量传递给箱体1；还可以用于固定支撑热交换管11；另外缓冲卡板12还可以起缓冲作用，防止液冷系统1过压或者无有效接触影响热量传递；具体地，缓冲卡板12为非金属材质，通常为具有阻燃性质的塑料，比如pc、abs等材质。本领域技术人员理解，热交换管11内的灭火通道111和热交换通道112均可以设置有一个或者多个，即任意组合。热交换管11通过灭火通道111内的灭火材料起到降温灭火作用，防止电池包内电池热扩散。靠临近电池模组或其他热源触发，即相邻高温传递过来，热熔化灭火通道111的局部，使该灭火材料释放，起到阻燃、隔热、降温灭火作用。
35.进一步地 ，灭火通道111两端的端部密封形成封装灭火材料的容纳腔。具体地，灭火通道111两端的端部采用片材焊接密封从而形成容纳腔，片材的制备材料与灭火通道111的制备材料相同，为低熔点合金或具有阻燃性质的塑料。灭火通道111与片材之间采用焊接方式密封连接，优选钎焊，钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起，焊接变形小。钎焊前使用钎剂清除被焊接材料表面氧化膜，改善钎料的润湿性能。钎料采用熔点较低的锡铅钎料。灭火通道111或者片材上设置有注液孔，通过注液孔注入灭火材料，当容纳腔内灭火材料灌注完成后，注液孔密封；注液孔可以使用密封钉、密封珠等进行密封；本实施例优选密封钉，将密封钉打入注液孔中，密封钉与注液孔采用过盈配合，并进行焊接密封，然后再涂结构胶固化进行多重密封。本领域技术人员理解，也可以在灭火通道111或片材上设置连通容纳腔的排气孔，在灌注过程中通过排气孔进行排气提高灌注灭火材料的速度；灌注完成后该孔同时密封。
36.另外，如图4、图5所示，灭火通道111在顶面的两端分别设置有薄弱区域4，在电池热失控情况下容纳腔内的灭火材料在受热后膨胀产气，气压增大，薄弱区域4被气体冲破开启，灭火通道111内的灭火材料喷发至电池包内，达到降温灭火作用。
37.为了提高灭火、降温速度和效果，灭火通道111在薄弱区域4处连接有排气管5，使得薄弱区域4位于排气管5连接端的内部。当遇到电池包突发情况时，电池热失控，通过电池安全阀喷出的高温物质在融化灭火通道111的同时；也会加热灭火材料，灭火材料在受热后
膨胀产气，气压增大，薄弱区域4被气体冲破开启，并通过排气管5定向的排除气体/液体，提高灭火、降温速度和效果。
38.进一步地，为了防止异物进入排气管5，同时调节排气管5内部气压，排气管5的顶部贴敷有透气膜。
39.为了安装维护方便，缓冲卡板12上设置有卡扣机构121，热交换管11通过卡扣机构121固定在缓冲卡板12上；本实施例中，有八个热交换管11、一块缓冲卡板12；缓冲卡板12上设置有卡扣机构121，八个热交换管11分别通过卡扣机构121固定在缓冲卡板12上。本领域技术人员理解，缓冲卡板12也可以是两块或多块，具体可根据热交换管11的长度来定，当热交换管11的长度足够放置两个以长度方向设置在热交换管11上方的电池模组时，缓冲卡板12对应为两块，当然也可以是一个大整块，优选两块，在能满足支撑的同时还可以节省生产成本；参见图6所示。当然，热交换管11也可以是通过胶水粘接或使用卡箍配合螺钉固定在缓冲卡板12，优选卡扣机构121，安装、更换、维修均非常方便。
40.进一步地，如图2、图3所示，卡扣机构121包括第一卡接脚1211与第二卡接脚1212，第一卡接脚1211朝向第二卡接脚1212的侧立面上设置有仿形于热交换管11侧面的凹槽12111；第一卡接脚1211与第二卡接脚1212之间卡入热交换管11，热交换管11一侧与凹槽12111卡合，另一侧与第二卡接脚1212的侧立面相抵。本领域技术人员理解，为了提高卡接牢度，可以在缓冲卡板12上设置有多个卡扣机构121对应一个热交换管11的安装。
41.此外，需要指出的是，箱体、电池模组，为本领域技术人员所熟悉，且不是本实用新型所讨论的范畴，本说明书不再示例赘述。
42.本领域技术人员理解，在上述结构下，可选择的灭火材料有很多种。具体来说，要求灭火材料在释放后能够起到阻燃、隔热、灭火效果。比如或者灭火剂、或者冷却剂、或者相变材料。具体地，这类灭火材料包括不限于气溶胶灭火剂、六氟丙烷、七氟丙烷、全氟己烷、全氟己酮、全氟聚醚、二氧化碳、全氟辛酸铵、乙氧基五氟环三磷腈、六氟丙烯三聚体、三氟乙基磷酸酯、全氟壬烯、氢氟烃类化合物、cacl2
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6h2o、na2so4
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10h2o、cabr2
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6h2o、ch3coona
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3h2o、石蜡和各种酸酯、脂肪烃类、脂肪酸类、醇类和聚烯醇类中的一种或者多种之混合。其中，氢氟烃类化合物包括但不限于r134a、r125、r32、r407c、r410a、r152等。气溶胶灭火剂可以是kno3、sr(no3)2与锶化物等；本领域技术人员理解，灭火材料通常还需要是满足无毒，对环境无污染的材料。
43.另外，在热交换管11的顶部还可以设置有导热硅胶、或者导热硅脂、或者导热胶垫、或者其他具有高热导的材质。使得电池模组中电池的底部与热交换管11传热相接触，使得热交换管11反应更加灵敏。
44.另外，灭火通道111上还可以设置有温感线（未示出）。温感线是一根引燃线，温感线一端连接灭火通道111在容纳腔内设置有的药剂包，另一端正对电池的安全阀。由此，电池热失控，通过电池安全阀喷出的高温物质引燃温感线，通过温感线引燃药剂包，从而炸开容纳腔，释放容纳腔内设置的灭火材料进行降温灭火。具体来说，本实施例采用了双重触发方式触发灭火。本领域技术人员理解，本实施例的灭火触发方式也可以择一实施。比如容纳腔可以不配置温感线。
45.实施例一
46.如图1、图4所示，热交换管11的中间设置有灭火通道111，热交换通道112设置在灭
火通道111的两侧，灭火通道111的长度大于热交换通道112的长度，使得灭火通道111的两端向外凸出，薄弱区域4设置在灭火通道111外凸部分的顶面上。集流管13的一侧侧壁上设置有连接孔ⅰ131，并且集流管13的顶面上还设置有连接孔ⅱ132；当热交换管11的两端连接有集流管13时，热交换管11的端部与连接孔ⅰ131连接，使得中间的灭火通道111外凸的一端穿过连接孔ⅰ131位于集流管13内；排气管5的底部穿过连接孔ⅱ132与位于集流管13内的灭火通道111连接，并使得薄弱区域4位于排气管5连接端内。为了防止集流管13进行加热水或冷却水流通时连接处存在漏水的风险，各连接处均采用焊接密封；具体地，薄弱区域4是通过机加工在灭火管道111的顶面钻出通孔，再在通孔位置焊接铝塑膜，铝塑膜厚度小于灭火通道111的壁厚。
47.实施例二
48.如图7、图8所示，与实施例一不同的是，集流管13的一侧侧壁上设置有连接孔ⅰ131，与该侧壁相对的侧壁上设置有通过孔133；当热交换管11的两端连接有集流管13时，热交换管11的端部与连接孔ⅰ131连接，使得中间的灭火通道111外凸的一端依次穿过连接孔ⅰ131、通过孔133与排气管5连接，并使得薄弱区域4位于排气管5连接端内。具体地，薄弱区域4是通过机加工在灭火通道111的顶面上铣出一个薄壁沉槽；薄壁沉槽的深度小于灭火通道111的壁厚，在机加工过程中，在刻刀上设置有限位台阶，通过限位台阶限制刻刀刻画深度，防止薄壁沉槽的深度过深，并且该限位台阶不随刀头转动，防止刮花灭火管道11上的非加工表面；当然也可以对灭火管道11上的非加工表面进行保护，防止刀头移动过程中的损伤；如在灭火管道111非加工表面贴防滑耐磨的材料（铁氟龙）等。更为具体地，第一步，热交换管11通过挤压方式成型形成多个通道，再机加工使得灭火通道111两端凸出，灭火通道111两端端部通过片材密封，并留出注液孔，灭火通道111凸出的两端的顶面局部减薄做薄弱处理形成薄弱区域4，接着通过注液孔注入灭火材料，再将注液孔密封；第二步，集流管13钻孔，集流管13进液口接头2和出液口接头 3的焊接；第三步，将热交换管11与集流管13焊接，再将排气管5与灭火通道111焊接，排气管5贴敷透气膜。