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一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统
申请号	CN202410085937.7	申请日	2024-01-22	公开(公告)号	CN117895150A	公开(公告)日	2024-04-16
申请人	慧云电子科技(惠州)有限公司;			发明人	陈果; 黄巍; 李厚; 王勇; 任士界; 韩成见; 孙浩;
摘要	本发明公开了一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，包括外壳、相变框架、锂电池组、热成像仪、NTC传感检测模块、锂电池保护板、显示模块、热气熔灭模块和风扇，外壳的内部形成有储纳腔，相变框架安装于储纳腔的中部且内部加工成型有放置槽，锂电池组内置于放置槽内，热成像仪安装于外壳的拐角处且检测端正对下方的锂电池组，NTC传感检测模块设置于锂电池组上且通过线路与锂电池保护板相连接，NTC传感检测模块由若干组温度探头组成，若干组温度探头均匀分布于锂电池组上。本发明所设计的散热安全防护系统当电池PACK空间内热失控了，出现了起火冒烟灯极端危险，可以触发热气溶灭火装置进行主动灭火，在风险发生的初期就控制住，避免损失扩大。
权利要求	1.一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，其特征在于：包括外壳(1)、相变框架(2)、锂电池组(3)、热成像仪(4)、NTC传感检测模块(5)、锂电池保护板(6)、显示模块(7)、热气熔灭模块(8)和风扇(9)，所述外壳(1)的内部形成有储纳腔(10)，所述相变框架安装于储纳腔(10)的中部且内部加工成型有放置槽(11)，所述锂电池组(3)内置于放置槽(11)内，所述热成像仪(4)安装于外壳(1)的拐角处且检测端正对下方的锂电池组(3)，所述NTC传感检测模块(5)设置于锂电池组(3)上且通过线路与锂电池保护板(6)相连接，所述NTC传感检测模块(5)由若干组温度探头(12)组成，若干组所述温度探头(12)均匀分布于锂电池组(3)上，所述锂电池保护板(6)还通过线路分别与显示模块(7)、热气熔灭模块(8)和风扇(9)相连接，所述显示模块(7)安装于外壳(1)上，所述热气熔灭模块(8)安装于锂电池组(3)的正上方且一侧连接有热敏线(13)，所述热气熔灭模块(8)包括支撑架(14)、储纳容器(15)、微型泵(16)、输料管(17)和滴液板(18)，所述支撑架(14)固定于外壳(1)上，所述储纳容器(15)内部填充有热气溶胶剂(19)且通过一侧与微型泵(16)相连接，所述微型泵(16)的出液端通过若干组输料管(17)分别与若干组滴液板(18)相连接，若干组所述滴液板(18)均匀安装于支撑架(14)上，所述风扇(9)安装于储纳腔(10)内且出气端正对锂电池组(3)。 2.根据权利要求1所述的一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，其特征在于：所述相变框架(2)采用相变材料且内部加工成型有若干组槽口(20)，若干组所述槽口(20)均匀分布于相变框架(2)的内侧。 3.根据权利要求2所述的一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，其特征在于：若干组所述槽口(20)均呈内凹式结构，相邻两组所述槽口(20)等距分别且相连接。 4.根据权利要求1所述的一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，其特征在于：所述锂电池保护板(6)包括板体(21)和安装于板体(21)内的MCU控制单元(22)。 5.根据权利要求1所述的一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，其特征在于：所述滴液板(18)包括内部形成有导液腔(23)的引导板(24)和加工成型于引导板(24)底部的若干组滴管(25)，所述滴管(25)的下端位于锂电池组(3)的正上方。 6.根据权利要求5所述的一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，其特征在于：所述滴管(25)呈漏斗状结构且上端直径大于下端直径，所述滴管(25)的上端与导液腔(23)相连通。 7.根据权利要求1所述的一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，其特征在于：若干组所述滴液板(18)分成若干排，同排相邻两组所述滴液板(18)之间通过管道相连接。 8.根据权利要求1所述的一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，其特征在于：所述外壳(1)采用透明材料且整体呈长方体结构，所述外壳(1)的底部开设有安装口(26)，所述热气熔灭模块(8)内嵌于安装口(26)内。
说明书全文	一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统技术领域 [0001] 本发明涉及锂电池散热技术领域，具体为一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统。背景技术 [0002] 锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流，锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池，锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的，锂电池组是由多个单个锂电池单体组成的电池系统，通过将这些单体电池连接在一起，以提供更大的电能存储容量和更高的输出电压，锂电池组广泛应用于各种领域，包括电动车辆、电动工具、航空航天、能源储存系统和便携式电子设备等。 [0003] 然而，现有的锂电池在使用的过程中存在以下的问题：锂电池在长时间运作的过程中锂电池会产生较大的热量，如果得不到及时的散热可能会影响锂电池的安全性，因为热失控带来的电池组损毁、冒烟、起火等极端异常情况，现有的对于锂电池的散热方式也较为常规主要采用风冷或者水冷散热的方式，当锂电池出现自燃时，缺乏相应的高效紧急避险措施。为此，需要设计相应的技术方案解决存在的技术问题。发明内容 [0004] 本发明的目的在于提供一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，解决了锂电池在长时间运作的过程中锂电池会产生较大的热量，如果得不到及时的散热可能会影响锂电池的安全性，因为热失控带来的电池组损毁、冒烟、起火等极端异常情况，现有的对于锂电池的散热方式也较为常规主要采用风冷或者水冷散热的方式，当锂电池出现自燃时，缺乏相应的高效紧急避险措施，这一技术问题。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，包括外壳、相变框架、锂电池组、热成像仪、NTC传感检测模块、锂电池保护板、显示模块、热气熔灭模块和风扇，所述外壳的内部形成有储纳腔，所述相变框架安装于储纳腔的中部且内部加工成型有放置槽，所述锂电池组内置于放置槽内，所述热成像仪安装于外壳的拐角处且检测端正对下方的锂电池组，所述NTC传感检测模块设置于锂电池组上且通过线路与锂电池保护板相连接，所述NTC传感检测模块由若干组温度探头组成，若干组所述温度探头均匀分布于锂电池组上，所述锂电池保护板还通过线路分别与显示模块、热气熔灭模块和风扇相连接，所述显示模块安装于外壳上，所述热气熔灭模块安装于锂电池组的正上方且一侧连接有热敏线，所述热气熔灭模块包括支撑架、储纳容器、微型泵、输料管和滴液板，所述支撑架固定于外壳上，所述储纳容器内部填充有热气溶胶剂且通过一侧与微型泵相连接，所述微型泵的出液端通过若干组输料管分别与若干组滴液板相连接，若干组所述滴液板均匀安装于支撑架上，所述风扇安装于储纳腔内且出气端正对锂电池组。 [0006] 作为本发明的一种优选方式，所述相变框架采用相变材料且内部加工成型有若干组槽口，若干组所述槽口均匀分布于相变框架的内侧。 [0007] 作为本发明的一种优选方式，若干组所述槽口均呈内凹式结构，相邻两组所述槽口等距分别且相连接。 [0008] 作为本发明的一种优选方式，所述锂电池保护板包括板体和安装于板体内的MCU控制单元。 [0009] 作为本发明的一种优选方式，所述滴液板包括内部形成有导液腔的引导板和加工成型于引导板底部的若干组滴管，所述滴管的下端位于锂电池组的正上方。 [0010] 作为本发明的一种优选方式，所述滴管呈漏斗状结构且上端直径大于下端直径，所述滴管的上端与导液腔相连通。 [0011] 作为本发明的一种优选方式，若干组所述滴液板分成若干排，同排相邻两组所述滴液板之间通过管道相连接。 [0012] 作为本发明的一种优选方式，所述外壳采用透明材料且整体呈长方体结构，所述外壳的底部开设有安装口，所述热气熔灭模块内嵌于安装口内。 [0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下： [0014] 1.本发明所设计的散热安全防护系统当电池PACK空间内热失控了，出现了起火冒烟灯极端危险，可以触发热气溶灭火装置进行主动灭火，在风险发生的初期就控制住，避免损失扩大。 [0015] 2.本发明采用相变材料，由于相变材料的运用，支撑并包裹在所有锂电芯的周围，可以把电芯的热量吸收暂时储存起来，达到快速给电芯散热的目的，给电芯提供相对良好的工作环境，不会因为快速放到过程中的发热导致电芯性能衰减或者损坏。 [0016] 3.本发明系统可以做到更加的智能和安全，能够主动地去获取产品的状态及物理量信息进行分析判断，能够联合布局在不同位置的温度采集模块实时监控温度物理值，可以通过热成像仪感知到的温度分布情况，来选择降低那个区域的温度，然后能在较短的时间内做出最优的选择，对电池组的工作状态主动做出散热控制和动作，并且可以记录保存实时的数据，也可以通过显示屏把所有的关键信息显示出来。 [0017] 4.本发明使用者可以根据获取到数据和信息进行分析和确认，决定下一步的操作，让产品的寿命和性能优化后达到最好的状态，而传统的散热系统并没有这么智能化，合理化，不具备主动性，也不方便能够让用户很直接地感知到当前的状态和信息获取。 [0018] 5.本发明可以通过通信工具和上位机程序，灵活地设置较多参数和工作条件，本方案的主动智能散热和安全防护系统可以极大地提升锂电池组在未来新能源领域中各种复杂的应用场景，应对不同领域的开发设计需求，能够创造出更多更好的应用案例和带来经济收益。附图说明 [0019] 图1为本发明的整体装置结构图； [0020] 图2为本发明的系统示意图； [0021] 图3为本发明所述相变框架结构图； [0022] 图4为本发明所述热气熔灭模块结构图； [0023] 图5为本发明所述滴液板结构图 [0024] 图中:1、外壳；2、相变框架；3、锂电池组；4、热成像仪；5、NTC传感检测模块；6、锂电池保护板；7、显示模块；8、热气熔灭模块；9、风扇；10、储纳腔；11、放置槽；12、温度探头；13、热敏线；14、支撑架；15、储纳容器；16、微型泵；17、输料管；18、滴液板；19、热气溶胶剂；20、槽口；21、板体；22、MCU控制单元；23、导液腔；24、引导板；25、滴管；26、安装口。具体实施方式 [0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0026] 请参阅图1‑5，本发明提供一种技术方案：一种新型的锂电池智能散热和安全防护系统，包括外壳1、相变框架2、锂电池组3、热成像仪4、NTC传感检测模块5、锂电池保护板6、显示模块7、热气熔灭模块8和风扇9，外壳1的内部形成有储纳腔10，相变框架安装于储纳腔10的中部且内部加工成型有放置槽11，锂电池组3内置于放置槽11内，热成像仪4安装于外壳1的拐角处且检测端正对下方的锂电池组3，NTC传感检测模块5设置于锂电池组3上且通过线路与锂电池保护板6相连接，NTC传感检测模块5由若干组温度探头12组成，若干组温度探头12均匀分布于锂电池组3上，锂电池保护板6还通过线路分别与显示模块7、热气熔灭模块8和风扇9相连接，显示模块7安装于外壳1上，热气熔灭模块8安装于锂电池组3的正上方且一侧连接有热敏线13，热气熔灭模块8包括支撑架14、储纳容器15、微型泵16、输料管17和滴液板18，支撑架14固定于外壳1上，储纳容器15内部填充有热气溶胶剂19且通过一侧与微型泵16相连接，微型泵16的出液端通过若干组输料管17分别与若干组滴液板18相连接，若干组滴液板18均匀安装于支撑架14上，风扇9安装于储纳腔10内且出气端正对锂电池组3，当需要对锂电池组3进行灭火时，可以通过微型泵16将热气溶胶剂19外抽并导入至各滴液板18上，通过滴液板18将热气溶胶剂19均匀滴落在锂电池组上进行灭火处理。 [0027] 进一步改进地，如图3所示：相变框架2采用相变材料且内部加工成型有若干组槽口20，若干组槽口20均匀分布于相变框架2的内侧。 [0028] 进一步改进地，如图3所示：若干组槽口20均呈内凹式结构，相邻两组槽口20等距分别且相连接。 [0029] 进一步改进地，如图1所示：锂电池保护板6包括板体21和安装于板体21内的MCU控制单元22。 [0030] 进一步改进地，如图5所示：滴液板18包括内部形成有导液腔23的引导板24和加工成型于引导板24底部的若干组滴管25，滴管25的下端位于锂电池组3的正上方。 [0031] 进一步改进地，如图5所示：滴管25呈漏斗状结构且上端直径大于下端直径，滴管25的上端与导液腔23相连通。 [0032] 进一步改进地，如图4所示：若干组滴液板18分成若干排，同排相邻两组滴液板18之间通过管道相连接，便于将热气溶胶剂19均匀滴落在锂电池组3上，热气溶胶灭火剂19是由一定比例的水、表面活性剂、墨汁等成分组成的，当喷洒到火源处时，受到高温高压的作用，热气溶胶剂中的水分开始汽化，形成一系列的微小水滴，并且由于表面活性剂的作用，这些水滴会形成一层均匀的液滴膜，包裹在火源周围，从而阻止火焰的扩散，此外，热气溶胶灭火剂中的墨汁成分也起到了重要的作用，墨汁中的色素能够吸收热辐射，从而减少火源的热辐射，降低火源的温度，抑制燃烧反应的进行。 [0033] 具体地，外壳1采用透明材料且整体呈长方体结构，外壳1的底部开设有安装口26，热气熔灭模块8内嵌于安装口26内，这样的设计方式便于对内部情况进行观测。 [0034] 在使用时：本发明当锂电池组3给用电产品供电工作时用电产品，如：机器人，照明设备，电动车辆，由于锂电池电芯释放大量电能且流过保护板线路，以及线束插座等的电流比较大，例如100A，500A及以上，这些大的热量长期累积起来在一个密闭的空间里面没有办法很好地散去，会导致锂电池组3性能下降，甚至失效和损毁，而影响产品的功能和安全，相变框架3可以将电池组上的热量进行吸收并储存起来，当热量吸收足够后再缓慢释放出来，可以做到热量均衡，避免在电池组瞬间大电流或者某个时间段持续大电流热量突然累积而导致电池组过热保护和性能衰减，红外热成像仪4可监控电磁组和本散热装置内部的整体温度，将温度数据反馈给保护板上的MCU和传感器进行运算和判断，启动不同位置和数量的风扇9达到最精准的散热和降温，可以通过软件程序上设置温度报警和保护的阈值，来起到相应的作用，NTC传感检测模块5可以检测到锂电池组3传递过来的温度值，然后将值给到锂电池保护板6相当于这个系统中的中央控制单元，所有的指令接收和发送都要经过这里，锂电池保护板6上有MCU控制单元22，并集成了控制逻辑和传感数据处理能力，将控制布局在电磁组周围的散热风扇9，然后对锂电池进行散热，将不需要的热量带走，达到热量平衡，如果温度非常高，例如已经达到60℃，接近电芯工作温度的极限，那么将风扇9的转速调制最高速，在最短的时间内把温度降下来，此时散热效果达到最佳，反之则然，当NTC传感模块检测到的温度比较低时，风扇9转速都会处在比较低的情况，而且NTC传感检测模块5还可以对风扇9冷却系统内部的温度进行检测，同样可以控制风扇9的速度来改善电池组内部的工作状况，锂电池组3发生冒烟和起火等异常时，对电池组喷射灭火材料，终端使用者可以在显示屏上可以实时观察到当前电池PACK的温度变化，工作状态，报警信息，寿命等等，另外，用户也可以通过PC上位机的串口工具获取到整个设备装置的工作状态信息，有工作打印log，保存到本地或者在线进行数据分析和调试，本装置的所有控制逻辑都是依赖于锂电池保护板6上的MCU程序进行控制的，所以，我们的开发团队技术人员前期做了充分的调研，以及汇聚了日常工作中的典型应用，以及市场和售后多个领域的反馈后进行的软件代码控制的编写，并且进行了技术可行性的评审才输出。支持做定制化的开发和设计，做到任意的程序控制逻辑修改，对性能参数不断进行优化和迭代，以求达到最佳的散热效果，同时做到最优的节能效果。 [0035] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0036] 此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。 [0037] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0038] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。