[发明专利]一种基于振动强化的电池热管理以及热安全防护装置

说明书

本发明提供了一种基于振动强化的电池热管理以及热安全防护装置，包括：电池模组，由若干个电池单体串联并封装在密封壳中组成，所述密封壳顶部设有夹层，所述夹层内封装高导热、高潜热的升华材料；电池下箱体；所述电池下箱体内具有不导电的液态工质，所述液态工质将所述电池模组浸没；上盖板，设置在所述电池下箱体的顶端；以及冷凝器，所述冷凝器相对的两侧壁设置振动放大器，所述冷凝器通过导气管以及回液管与所述电池下箱体连接。本发明有效解决动力电池的控温、均温以及热失控蔓延抑制的问题，并且具有较好的热失控预警能力。

技术领域

本发明涉及动力电池热安全技术领域，具体涉及一种基于振动强化的电池热管理以及热安全防护装置。

背景技术

发展新能源汽车是汽车行业节能减排、缓解环境问题、实现可持续发展的重要举措，但动力电池的热敏感性以及热安全问题严重制约着新能源汽车的进一步发展。一方面，温度过高以及温度分布不均匀会降低动力电池的循环寿命、续航能力以及动力性能；另一方面，温度过高是热失控的重要诱因，单体热失控或局部热失控后能释放很大的能量，造成热量迅速蔓延，导致整车起火、爆炸，给使用者带来很大的安全隐患。因此，开发出能够有效控制动力电池的温升、温度均匀性，并且能够有效防止热失控蔓延的热安全防护系统，对于促进新能源汽车的进一步发展具有重要意义。

在防止动力电池热量聚集方面，空气冷却、单相液体冷却、相变材料冷却以及气液相变冷却等热管理方式受到广泛关注。空气冷却热管理系统虽然造价低、结构简单，但是空气与电池的对流换热能力较低，冷却效果不理想。液冷系统的传热性能很好，但是系统复杂，占用体积大，存在漏液风险，需要定期维护，耗能较高。相变材料冷却是一种被动冷却的散热方式，耗能低，但是存在材料自身的导热能力较低，热量无法高效导出等缺陷。气液相变冷却系统利用工质的沸腾和冷凝来吸收和释放巨大的潜热，与传统冷却方式相比具有冷却效率高、结构紧凑、结构简单、占用空间小等优点。热管冷却属于气液相变冷却的一种，大多是将蒸发段贴在电池表面，冷凝段布置在电池组外，虽然能将电池产生的热量导出电池组，但是系统较为复杂，并且冷凝段的传热效果较差。在气液相变冷却系统中，冷凝部件的传热瓶颈问题更为突出，严重制约整体传热性能。

新能源汽车在运行过程中不可避免地产生机械振动。研究表明振动激励对表面上液滴的附着状态和形貌有明显的影响，而液滴的附着状态和形貌会影响冷凝壁面的传热热阻。通过振动强化装置放大表面的振动效应，促进液滴脱离表面，能降低传热阻力，强化冷凝传热效率。另外值得注意的是，在正常状况下，上述热管理方法能在一定程度上控制动力电池温升，但是均温效果不理想，并且对非正常因素诱发的局部热失控的蔓延抑制能力较差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于振动强化的电池热管理以及热安全防护装置有效解决动力电池的控温、均温以及热失控蔓延抑制的问题，并且具有较好的热失控预警能力。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种基于振动强化的电池热管理以及热安全防护装置，包括：电池模组，由若干个电池单体串联并封装在密封壳中组成，所述密封壳顶部设有夹层，所述夹层内封装高导热、高潜热的升华材料；电池下箱体，底部设置毛细泵，所述毛细泵上表面设有定位凹台，所述定位凹台三条边抵接在所述电池下箱体的侧壁上，所述电池模组固定在所述定位凹台内；所述电池下箱体内具有不导电的液态工质，所述液态工质将所述电池模组浸没；上盖板，设置在所述电池下箱体的顶端；以及冷凝器，所述冷凝器的相对两外侧壁设置振动放大器，所述冷凝器通过导气管以及回液管与所述电池下箱体连接。

进一步地，所述液态工质的沸点为40℃至55℃，所述升华材料的相变温度高于所述液态工质的沸点。

进一步地，所述密封壳为金属材料，所述密封壳外表面设有小型针肋阵列结构。

进一步地，所述针肋为方形、圆形中的至少一种。