[发明专利]使用被动冷却防止电池系统内的电池单元间热传播

说明书

本发明使用被动冷却防止电池系统内的电池单元间热传播。本文公开了构造为防止电池单元间热传播的液冷式电池系统。在一个实施例中，系统包括构造为通过生热电化学反应生成并存储电能的部分。冷却系统可以构造为生成通过电池系统的液体冷却剂流以去除由电池产生的热量。散热片可以构造为接纳通过主要冷却剂通道的液体冷却剂流并且将热量从电池传递到液体冷却剂。散热片还可以包括构造为至少部分地填充有熔化材料的次要冷却剂通道，该熔化材料构造为在低于温度阈值的温度下阻碍液体冷却剂通过孔离开。当熔化材料熔化时，其允许一些液体冷却剂离开散热片并且润湿和冷却相邻的电池部分。

技术领域

本发明总体上涉及的领域包括用于防止电池系统内的电池单元间热传播的方法和组件。更具体地但不排他地，本发明可以适用于液冷式电池，其中当电池的部分达到特定温度时启用被动冷却。被动冷却可以冷却受影响的电池部分并且从而防止热失控事件的电池单元间传播。

背景技术

术语热失控事件指的是电池系统中温度的不受控增加。在热失控事件期间，电池系统或者电池单元内的热量的生成超过散热量，从而导致温度的进一步增加。热失控事件可以由各种条件触发，包括电池单元内的短路、不正确的电池单元使用、机械损伤、制造缺陷或者电池单元暴露于极端外部温度。

电池系统可以包括彼此相对接近的多个电池单元。可以设计各种冷却系统来防止热量从经历失控热事件的电池单元扩散到相邻的电池单元，这是因为电池单元暴露于高温可能导致电池单元经历热失控事件。

本申请的发明人们已经认识到通过提供次要“冷却”系统可以实现某些优点，其中该次要冷却系统可以用于抑制热失控事件并且也被动地工作（例如当主要冷却系统被关断、损坏等等时）。本发明提供这种系统和相关方法的各个实施例。被动系统的使用可以帮助确保冷却系统的可靠操作，而与可能触发热事件的其他条件无关。

发明内容

本发明涉及构造为防止电池单元间热传播的液冷式电池系统和相关方法。在一个实施例中，系统包括构造为通过生热电化学反应生成并存储电能的部分。冷却系统可以构造为生成通过电池系统的液体冷却剂流以去除由电池产生的热量。散热片可以构造为接纳通过主要冷却剂通道的液体冷却剂流并且将热量从电池传递到液体冷却剂。散热片还可以包括构造为至少部分地填充有熔化材料的次要冷却剂通道，该熔化材料构造为在低于温度阈值的温度下阻碍液体冷却剂通过孔离开。当熔化材料熔化时，其允许一些液体冷却剂通过散热片离开并且润湿和冷却相邻的电池部分。在一些实施例，阈值温度可以近似等于液冷式电池系统的电池单元间热传播阈值。对于某些类型的电池系统，阈值温度可以是在从大约80摄氏度到大约100摄氏度的范围内。在这样的实施例中，适当的熔化的材料可以是聚乙烯。随着液体冷却剂通过次要冷却剂通道离开散热片，液体冷却剂可以直接地接触相邻的电池部分。液体冷却剂与电池部分的接触可以通过对流和/或蒸发使热量进入环境。

在一些实施例中，系统可以构造为被动地工作。在一个具体实施例中，可以在次要冷却剂通道上方配置与冷却系统流体连通的冷却剂贮存器。因此，当熔化材料至少部分地熔化时，冷却剂可以在重力作用下通过次要冷却剂通道被动地离开。在一些实施例中，可以对流体贮存器加压，并且当熔化材料至少部分地熔化时，冷却剂可以由于加压冷却剂贮存器中的压力而通过次要冷却剂通道被动地离开。

在一些实施例中，可以在两个电池部分之间放置散热片，使得一个电池部分接触散热片的第一侧并且第二电池部分接触散热片的第二侧。在其它实施例中，电池部分的一侧可以接触散热片并且另一侧可以接触泡沫层。根据本发明的散热片可以包括与主要冷却剂通道流体连通的歧管。歧管可以构造为将冷却剂分配到跨越散热片的至少一部分配置的多个微型通道。在一些实施例中，次要冷却剂通道可以邻近歧管配置。