本發明專利技術公開了一種帶有冷卻裝置的電池組，還同時公開了該電池組的冷卻方法，包括如下步驟：當殼體中的電池單體的溫度上升時，該電池單體周圍的冷卻液立刻沸騰蒸發，蒸發時吸收的潛熱能實現對該電池單體的降溫；產生的冷卻液蒸汽分布至殼體內腔，使殼體內腔中的壓力上升，從而使殼體內腔中的部分的冷卻液被冷凝，進而使殼體內的溫度上升，使殼體內形成新蒸氣壓所對應的溫度；當殼體中的電池單體或冷卻部件的溫度下降時，該電池單體或冷卻部件周圍的冷卻液蒸汽冷凝，釋放潛熱，冷卻液蒸汽冷凝引起的殼體內腔壓力下降，從而使部分的冷卻液蒸發，進而使殼體內的溫度下降，使殼體內形成新蒸氣壓所對應的溫度。
【技術實現步驟摘要】
電池組的冷卻方法及帶有冷卻裝置的電池組
本專利技術涉及電池組的冷卻方法，以及相應的帶有冷卻裝置的電池組。
技術介紹
目前現有電池組冷卻采取了液體冷卻、氣流冷卻、相變介質冷卻、熱管冷卻等方式。這些方式中氣流冷卻結構最簡單，但存在冷卻能力小、電池單體間的溫差大、電池壽命受影響、放電功率受限等問題，雖可通過調整電池材料進行彌補，但多以損失儲電容量為代價。液體冷卻需要有復雜的循環回路，系統的重量增加較多，成組后電池組的單體占比只有50％左右，在目前電池重量比能量不足的情況下，損失了寶貴的重量。相變介質冷卻，通過介質的相變點和相變潛熱，實現了電池組的溫度的恒定，通過熱管散熱后一定程度上可以保證電池組的散熱，CN102231447的專利技術公開了一種相變材料熱管耦合散熱動力電池組，包括電池組殼體，在電池組殼體內放置有若干單體電池，單體電池之間縫隙內填充相變材料，相變材料中插入若干根熱管，熱管與相變材料接觸的蒸發端以及熱管與電池組外部環境接觸的冷凝段均設置有翅片或螺紋。電池充放電產生的熱量通過相變材料以潛熱形式儲存，相變材料中的熱量再通過熱管導出散到電池組外部環境。但該方案中當高于或低相變溫度點時是不具備恒溫條件的，當環境溫度長時間高于相變點時，相變介質因環境影響下已經相變，需要消耗能能量強制對外散熱，或失去恒溫能力；當溫度低于相變點時，相變介質相當于普通的材料。同時該方案需要利用的介質和熱管的數量較多，系統中的有效的電池重量占比小。因此，上述現有的方案中，存在或有效重量少，導致電池組的重量增加；或冷卻效果不佳電池組的壽命受影響等問題。同時根據已有事件顯示，成組后的電池組仍不夠安全，當在遇到意外情況下仍有熱失控并導致燃燒的事件發生。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種電池組冷卻裝置及相應的冷卻方法。本專利技術通過改進電池組的冷卻方式，減輕電池組系統重量，提高電池單體的冷卻和均溫效果，進而保證電池組的使用壽命和可靠性。為了解決上述技術問題，本專利技術提供以下一種帶有冷卻裝置的電池組，包括殼體和位于殼體內腔中的電池單體；在殼體的內腔中設置電池小組，所述電池小組由若干個電池單體電連接而成；在具備真空度的殼體內灌注有冷卻液，冷卻液與需冷卻的電池單體表面相接觸(冷卻液充滿需冷卻的電池單體表面)；殼體內的冷卻液吸收熱量后形成了冷卻液蒸汽，殼體內的冷卻液蒸汽能相互流通，殼體內的冷卻液能相互流通；當所述電池單體的正負極位于殼體的內腔中時，在外殼內腔的上方和下方分別設置隔離罩，電池單體的正極和負極均分別處于隔離罩內，從而使電池單體的正極和負極與殼體內腔中的冷卻液相隔離；當所述電池單體的正負級位于殼體之外時，殼體與電池單體的外表面保持無間隙的密封接觸。備注說明：所述真空度的要求一般為：殼體內殘余不凝氣體的分壓要小于最低工作溫度下的冷卻液的蒸汽壓。作為本專利技術的帶有冷卻裝置的電池組的改進：當冷卻液具有導電性能時，所述電池單體為外表面與正負極之間絕緣的電池單體；當冷卻液為絕緣性介質時，所述電池單體的外表面與正負極之間無需絕緣；當冷卻液具有導電性能時，同時冷卻液所有連通的電池組單體的外表面具有相等的電位時，所述電池單體的外表面與正負極回路之間可以無需絕緣或有絕緣。作為本專利技術的帶有冷卻裝置的電池組的進一步改進：在殼體的內腔中設置由縱橫交錯的隔板組合而成的網格狀的分割區，在分割區內設置電池小組；在隔板的上半部設置通孔，從而使隔板由位于下部的隔板實心塊和位于上部的通孔隔板結構塊組成，冷卻液受熱形成的冷卻液蒸汽能通過通孔隔板結構塊在殼體內流通，高度超過隔板實心塊的冷卻液能通過通孔隔板結構塊在殼體內流通；或者，隔板的頂端與殼體頂蓋保持間隙，冷卻液受熱(蒸發)形成的冷卻液蒸汽能通過該間隙在殼體內流通，高度達到該間隙的冷卻液能通過該間隙在殼體內流通；所述隔板的底部與殼體的底部密封的固定相連；從而確保位于分割區底部的冷卻液(為部分的冷卻液)能被相對定位于分割區內。備注說明：該電池隔板還起到阻擋電池小組受擠壓與相鄰的電池小組短路的作用，也起到對冷卻液做局部留存的作用。所述隔板的底部與殼體的底部密封高度可以為0；注：這時利用吸水材料的吸附性能保持局部冷卻液分布均勻。作為本專利技術的帶有冷卻裝置的電池組的進一步改進：電池單體之間具有0.1～5mm的小間隙，從而確保冷卻液的氣體和液體的連通。作為本專利技術的帶有冷卻裝置的電池組的進一步改進：在電池單體的外表面包裹吸水層，該吸水層由能有效吸附冷卻液的材料制成；所述吸水層與冷卻液相接觸，吸收了冷卻液后的吸水層緊貼電池單體的外表面，從而使電池單體的外表面與冷卻液相接觸；或者，在電池單體的外表面設置細微溝槽，從而依靠毛細效應實現電池單體的外表面與冷卻液相接觸。備注說明：即，細微溝槽能代替吸水層。所述能有效吸附冷卻液的材料例如為脫脂棉、海綿、吸水泡沫體等等。作為本專利技術的帶有冷卻裝置的電池組的進一步改進：帶有冷卻裝置的電池組還包括檢測系統(電池的安全系統)，所述檢測系統包括用于檢測殼體內腔中的溫度、壓力的溫度傳感器和壓力傳感器；在殼體上設置用于抽真空的預留口；備注說明：所述檢測系統還包括用于檢測電池組內部的絕緣失效的冷卻液電壓傳感器；并在蒸汽腔內部設有低溫氧化氫氣的催化反應器；在隔離罩內設置濕度檢測傳感器，用于檢測從殼體內腔泄露至隔離罩內的冷卻液；即，濕度檢測傳感器用于實現冷卻液泄漏的檢測和報警。作為本專利技術的帶有冷卻裝置的電池組的進一步改進：若干個電池組配套使用時，在殼體的上部設置氣體導管，在殼體的下部設置液體導管；冷卻液蒸發所產生的冷卻液蒸汽通過氣體導管相流通，冷卻液通過液體導管相流通。作為本專利技術的帶有冷卻裝置的電池組的進一步改進：在殼體內腔的上半部或者在殼體的外部設置用于使冷卻液蒸汽被冷卻的散熱裝置，在殼體內腔的下半部設置用于加熱冷卻液的加熱裝置。本專利技術還同時提供一種電池組的冷卻方法(利用上述裝置)，包括如下步驟：當殼體中的電池單體的溫度上升時，該電池單體周圍的冷卻液立刻沸騰蒸發，蒸發時吸收的潛熱能實現對該電池單體的降溫；產生的冷卻液蒸汽分布至殼體內腔，使殼體內腔中的壓力上升，從而使殼體內腔中的部分的冷卻液被冷凝，進而使殼體內的溫度上升，使殼體內形成新蒸氣壓所對應的溫度；當殼體中的電池單體或冷卻部件的溫度下降時，該電池單體或冷卻部件周圍的冷卻液蒸汽冷凝，釋放潛熱，冷卻液蒸汽冷凝引起的殼體內腔壓力下降，從而使部分的冷卻液蒸發，進而使殼體內的溫度下降，使殼體內形成新蒸氣壓所對應的溫度；蒸發所消耗的冷卻液或凝結所產生的冷卻液通過流動和毛細作用重新平衡分布。作為本專利技術的電池組的冷卻方法的改進：冷卻液為純凈水、乙二醇、甘油、酒精或它們的水溶液、氟利昂、丙酮；冷卻液占殼體內空余空間的10～90％。備注說明：殼體內空余空間是指殼體的空間去除電池單體、隔板等零部件后的空間。作為本專利技術的電池組的冷卻方法的進一步改進：冷卻液優選水。當采用水作為冷卻液時，其工作特性符合電池的需要，當電池單體發生意外放熱時，升高溫度能夠通過冷卻液迅速的散發，其散熱功率大于電池的內部傳導功率，可以有效阻止電池單體的熱失控的發生，在生產、退役、使用中遭受嚴重破損時、或維修維護時對環境無害。作為本專利技術的進一步改進：當電池單體的正極/負極位于隔離罩內時，在隔離罩內部填充驅水本文檔來自技高網...
【技術保護點】
帶有冷卻裝置的電池組，包括殼體(1)和位于殼體(1)內腔中的電池單體(20)；其特征是：在殼體(1)的內腔中設置電池小組(2)，所述電池小組(2)由若干個電池單體(20)電連接而成；在具備真空度的殼體(1)內灌注有冷卻液(7)，冷卻液(7)與需冷卻的電池單體(20)表面相接觸；殼體(1)內的冷卻液(7)吸收熱量后形成了冷卻液蒸汽，殼體(1)內的冷卻液蒸汽能相互流通，殼體(1)內的冷卻液(7)能相互流通；當所述電池單體(20)的正負極位于殼體(1)的內腔中時，在外殼(1)內腔的上方和下方分別設置隔離罩(4)，電池單體(20)的正極和負極均分別處于隔離罩(4)內，從而使電池單體(20)的正極和負極與殼體(1)內腔中的冷卻液(7)相隔離；當所述電池單體(20)的正負級位于殼體(1)之外時，殼體(1)與電池單體(20)的外表面保持無間隙的密封接觸。
【技術特征摘要】
1.帶有冷卻裝置的電池組，包括殼體(1)和位于殼體(1)內腔中的電池單體(20)；其特征是：在殼體(1)的內腔中設置電池小組(2)，所述電池小組(2)由若干個電池單體(20)電連接而成；在具備真空度的殼體(1)內灌注有冷卻液(7)，冷卻液(7)與需冷卻的電池單體(20)表面相接觸；殼體(1)內的冷卻液(7)吸收熱量后形成了冷卻液蒸汽，殼體(1)內的冷卻液蒸汽能相互流通，殼體(1)內的冷卻液(7)能相互流通；當所述電池單體(20)的正負極位于殼體(1)的內腔中時，在殼體(1)內腔的上方和下方分別設置隔離罩(4)，電池單體(20)的正極和負極均分別處于隔離罩(4)內，從而使電池單體(20)的正極和負極與殼體(1)內腔中的冷卻液(7)相隔離；當所述電池單體(20)的正負極位于殼體(1)之外時，殼體(1)與電池單體(20)的外表面保持無間隙的密封接觸；當冷卻液(7)具有導電性能時，所述電池單體(20)為外表面與正負極之間絕緣的電池單體；當冷卻液(7)為絕緣性介質時，所述電池單體(20)的外表面與正負極之間無需絕緣；當冷卻液(7)具有導電性能時，同時冷卻液(7)所有連通的電池單體(20)的外表面具有相等的電位時，所述電池單體(20)的外表面與正負極回路之間可以無需絕緣或有絕緣；在殼體(1)的內腔中設置由縱橫交錯的隔板(30)組合而成的網格狀的分割區，在分割區內設置電池小組(2)；在隔板(30)的上半部設置通孔(31)，從而使隔板(30)由位于下部的隔板實心塊(301)和位于上部的通孔隔板結構塊(302)組成，冷卻液(7)受熱形成的冷卻液蒸汽能通過通孔隔板結構塊(302)在殼體(1)內流通，高度超過隔板實心塊(301)的冷卻液(7)能通過通孔隔板結構塊(302)在殼體(1)內流通；或者，隔板(30)的頂端與殼體(1)頂蓋保持間隙，冷卻液(7)受熱形成的冷卻液蒸汽能通過該間隙在殼體(1)內流通，高度達到該間隙的冷卻液(7)能通過該間隙在殼體(1)內流通；所述隔板(30)的底部與殼體(1)的底部密封的固定相連；從而確保位于分割區底部的冷卻液(7)能被相對定位于分割區內。2.根據權利要求1所述的帶有冷卻裝置的電池組，其特征是：電池單體(20)之間具有0.1～5mm的小間隙，從而確保冷卻液(7)的氣體和液體的連通。3.根據權利要求2所述的帶有冷卻裝置的電池組，其特征是：...
【專利技術屬性】
技術研發人員：方樂同，方國平，
申請(專利權)人：方樂同，
類型：發明
國別省市：浙江;33
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