CN104701475B - 一种防碰撞动力电池模组装置 - Google Patents
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Abstract
本发明创造属于动力电池安全技术领域，提供了一种防碰撞动力电池模组装置，包括夹紧机构、碰撞探杆和松动机构。本发明创造中夹紧框架和预紧件的设置使得动力电池保持稳定，碰撞探杆和松动机构的设置，通过探杆监测是否发生碰撞和挤压，一旦探杆检测到碰撞和挤压发生，触发横向松动机构以及纵向松动机构对动力电池进行松动，使得固定的动力电池被释放，保证动力电池可以充分利用电池包内部的空隙进行避让和缓冲，从而可以有效避免碰撞中动力电池不能自由避让而被过度挤压，导致漏夜、起火或爆炸等严重安全事故，提升了动力电池模组在碰撞工况下的安全性。
Description
技术领域
本发明创造属于动力电池安全技术领域，尤其是涉及一种防碰撞动力电池模组装置。
背景技术
目前，传统能源，例如，煤炭、石油、天然气、页岩油等在国民经济的发展中还具有具足轻重的地位，但由于传统能源能量转化效率较低，不但造成严重的能源浪费，还会产生大量的粉尘、氮氧化物、硫氧化物、二氧化碳等有害物质，导致大气、水体以及土壤污染。
清洁能源相对于传统能源，具有能量转化效率高，不排放粉尘、氮氧化物、硫氧化物、二氧化碳等有害物质，随着各国政府对环境保护以及能源污染的重视，清洁能源的开发和利用成为目前能源领域的热点研究话题。
动力电池作为清洁能源的一种，具有能量密度较高，对环境和生态几乎没有不利影响，广泛应用于各行业和领域，例如，电动车(电动自行车、电动摩托车、电动汽车)、移动通信设备、军事、野外探测、航空航天等。
但动力电池在具有上述优点的同时，也具有不少缺点，例如，在碰撞挤压状态下容易泄露，从而导致起火和爆炸，这对于处于运动状态的设备，例如，电动车来说，在行驶过程中，将不可避免地会受到各种角度、各种速度与多种类型车和物的碰撞，这对于在碰撞挤压状态下容易起火和爆炸的新能源汽车(电动车)零部件之一的动力电池来说，在电动车发生碰撞工况时，如何有效保护动力电池的安全是新能源汽车设计过程中必须考虑的问题。
目前，在电动车中，一般情况下，动力电池采用圆柱电芯，将多块圆柱电芯组成一个动力电池模组，多个动力电池模组安装并固定在电池包骨架内，从而形成一个动力电池模组包，用于为新能源汽车提供动力能源。其中，动力电池模组的安装方式和布置类型完全由动力电池模组以及电动车内用于容置动力电池模组的电池包骨架的可用空间决定。
由于受新能源汽车单次充电行驶里程数和整车尺寸等因素限制，在新能源汽车中，不可能为了保证碰撞中动力电池模组的安全性，而无限度增加动力电池模组的防护结构和防护空间。因而，如何将多个圆柱电芯组合在一起是组建动力电池模组包所面对的关键问题。如果选取了不合适的组装方法，轻则影响动力电池模组包的使用效率，重则在碰撞中将会发生起火或爆炸，从而对人员生命安全造成威胁。而现有通过将多个动力电池模组安装并固定在电池包骨架内的动力电池安全设置方法，在电动车发生碰撞时，固定在电池包骨架内的动力电池模组容易受到挤压，从而使得动力电池模组中的电解液泄露，易引起起火和爆炸，导致动力电池模组的安全性较低。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种防碰撞动力电池模组装置，以提升动力电池模组在碰撞工况下的安全性。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种防碰撞动力电池模组装置，包括夹紧机构、碰撞探杆和松动机构；
所述的夹紧机构包括夹紧框架2和预紧件3，所述的夹紧框架2包括第一夹紧支架201、第二夹紧支架202、第一支撑支架203和第二支撑支架204，所述的第一夹紧支架201、第二夹紧支架202、第一支撑支架203和第二支撑支架204形成用于容纳动力电池1的容纳区，所述的第一夹紧支架201的两端分别与第二夹紧支架202两端通过预紧件3连接，所述的第一支撑支架203和第二支撑支架204分别设置在第一夹紧支架201和第二夹紧支架202的两端，所述的第一支撑支架203和第二支撑支架204的相应位置上设有限制第一夹紧支架201和第二夹紧支架202回入容纳区的限位件4；
所述的碰撞探杆包括纵向碰撞探杆5和横向碰撞探杆6，所述的纵向碰撞探杆5和横向碰撞探杆6均设置在夹紧框架2的外侧，所述的松动机构包括纵向松动机构和横向松动机构，所述的纵向碰撞探杆5与纵向松动机构相连，用于感测动力电池1的纵向碰撞，所述的横向探杆与横向松动机构相连，用于感测动力电池1的横向碰撞，所述的纵向松动机构控制第一夹紧支架201松动，所述的横向松动机构控制第二夹紧支架202松动。
进一步的，所述预紧件3是弹簧。
进一步的，所述纵向松动机构包括第一偏心轮7、第一释放钳8和第一开启推杆9，所述的第一偏心轮7通过第一偏心轴10与第二支撑支架204连接，所述的第一偏心轮7的边缘上第一偏心轴10的另一侧设有连接纵向碰撞探杆5的第一旋转轴11，所述的第一释放钳8的首端靠近第一偏心轴10设置，中部通过第一固定转轴12与第二支撑支架204连接，末端与第一开启推杆9的一端活动连接，所述的第一开启推杆9的另一端与第一夹紧支架201固定连接。
进一步的，所述横向松动机构包括第二偏心轮13、第二释放钳14和第二开启推杆15，所述的第二偏心轮13通过第二偏心轴16与第二支撑支架204连接，所述的第二偏心轮13的边缘上第二偏心轴16的另一侧设有连接横向碰撞探杆6的第二旋转轴17，所述的第二释放钳14的首端靠近第二偏心轴16设置，中部通过第二固定转轴18与第二支撑支架204连接，末端与第二开启推杆15的一端活动连接，所述的第二开启推杆15的另一端与第二夹紧支架202固定连接。
进一步的，所述限位件4是圆柱形凸起或是限位档杆。
进一步的，所述第一夹紧支架201和第二夹紧支架202在限位件4的对应位置设有与限位件4形状相适应的凹槽。
进一步的，所述第一释放钳8和第二释放钳14的末端分别设有用于第一开启推杆9和第二开启推杆15滑动的限位槽。
进一步的，所述第一开启推杆9和第二开启推杆15分别与第一夹紧支架201和第二夹紧支架202的中部固定连接。
进一步的，所述第一夹紧支架201和第二夹紧支架202内侧形状与所夹紧动力电池1形状相适应。
进一步的，所述夹紧框架2的对角线上均设置纵向松动机构和横向松动机构。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种防碰撞动力电池模组装置具有以下优势：
本发明创造所述的一种防碰撞动力电池模组装置，动力电池在夹紧框架和预紧弹簧的约束下保持稳定，在动力电池容易受到碰撞挤压方向设置横向碰撞探杆以及纵向碰撞探杆，发生横向碰撞时，横向碰撞探杆被推动，带动横向松动机构推动动力电池夹紧支架向两边运动，达到释放动力电池的目的，发生纵向碰撞时，纵向碰撞探杆被推动，带动纵向松动机构推动动力电池夹紧支架向两边运动，从而释放动力电池。这样，通过探杆监测是否发生碰撞和挤压，一旦探杆检测到碰撞和挤压发生，触发横向松动机构以及纵向松动机构对动力电池进行松动，使得固定的动力电池被释放，保证动力电池可以充分利用电池包内部的空隙进行避让和缓冲，从而可以有效避免碰撞中电芯不能自由避让而被过度挤压，导致漏夜、起火或爆炸等严重安全事故，提升了动力电池模组在碰撞工况下的安全性。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的一种防碰撞动力电池模组装置的结构示意图；
附图标记说明：
1-动力电池，2-夹紧框架，201-第一夹紧支架，202-第二夹紧支架，203-第一支撑支架，204-第二支撑支架，3-预紧件，4-限位件，5-纵向碰撞探杆，6-横向碰撞探杆，7-第一偏心轮，8-第一释放钳，9-第一开启推杆，10-第一偏心轴，11-第一旋转轴，12-第一固定转轴，13-第二偏心轮，14-第二释放钳，15-第二开启推杆，16-第二偏心轴，17-第二旋转轴，18-第二固定转轴。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
另外，在本发明创造的实施例中所提到的水平方向为横向方向(左右方向)，垂直纸面的方向为纵向(前后方向)。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1所示，一种防碰撞动力电池模组装置，包括夹紧机构、碰撞探杆和松动机构，夹紧机构包括夹紧框架2和预紧件3，预紧件3是预紧弹簧，夹紧框架2包括第一夹紧支架201、第二夹紧支架202、第一支撑支架203和第二支撑支架204，第一夹紧支架201、第二夹紧支架202、第一支撑支架203和第二支撑支架204形成用于容纳动力电池1的容纳区，第一夹紧支架201的两端分别与第二夹紧支架202两端通过预紧件3连接，第一支撑支架203和第二支撑支架204分别设置在第一夹紧支架201和第二夹紧支架202的两端，第一支撑支架203和第二支撑支架204的相应位置上设有限制第一夹紧支架201和第二夹紧支架202回入容纳区的限位件4；
碰撞探杆包括纵向碰撞探杆5和横向碰撞探杆6，纵向碰撞探杆5和横向碰撞探杆6均设置在夹紧框架2的外侧，松动机构包括纵向松动机构和横向松动机构，纵向松动机构包括第一偏心轮7、第一释放钳8和第一开启推杆9，第一偏心轮7通过第一偏心轴10与第二支撑支架204连接，第一偏心轮7的边缘上第一偏心轴10的另一侧设有连接纵向碰撞探杆5的第一旋转轴11，第一释放钳8的首端靠近第一偏心轴10设置，中部通过第一固定转轴12与第二支撑支架204连接，末端与第一开启推杆9的一端活动连接，所述的第一开启推杆9的另一端与第一夹紧支架201固定连接。横向松动机构包括第二偏心轮13、第二释放钳14和第二开启推杆15，第二偏心轮13通过第二偏心轴16与第二支撑支架204连接，第二偏心轮13的边缘上第二偏心轴16的另一侧设有连接横向碰撞探杆6的第二旋转轴17，第二释放钳14的首端靠近第二偏心轴16设置，中部通过第二固定转轴18与第二支撑支架204连接，末端与第二开启推杆15的一端活动连接，第二开启推杆15的另一端与第二夹紧支架202固定连接。
纵向碰撞探杆5与纵向松动机构相连，用于感测动力电池1的纵向碰撞，横向探杆与横向松动机构相连，用于感测动力电池1的横向碰撞，纵向松动机构控制第一夹紧支架201松动，横向松动机构控制第二夹紧支架202松动。
动力电池1可以是圆柱电芯，也可以是其他形状的电芯，例如，方形电芯、矩形电芯，相应的，第一夹紧支架201和第二夹紧支架202内侧形状与电芯形状相一致，这样夹紧框架对电芯的夹紧比较平稳，夹紧力大。
若是动力电池1是圆柱电芯，那么第一夹紧支架201和第二夹紧支架202相对的内侧分别开设有与圆柱电芯直径尺寸相匹配的、用以对所述圆柱电芯进行限位的凹槽。凹槽可以为半圆凹圆槽，也可以为三分之一圆凹圆槽或五分之三圆凹圆槽等，具体可根据实际需要确定，其中，凹圆槽的直径等于或稍大于圆柱电芯直径。
限位件4是限位档杆，与第一夹紧支架201和第二支架202对应位置开始的凹圆槽相匹配，用于对第一夹紧支架201和第二夹紧支架202进行限位，使之不过分压紧圆柱电芯；限位件也可以是圆柱形凸起，一般限位件4的数量设为4，分别设置在第一夹紧支架201和第二夹紧支架202的两端。
第一释放钳8和第二释放钳14的末端分别设有用于第一开启推杆9和第二开启推杆15滑动的限位槽，第一释放钳8和第二释放钳14均为长条状。
夹紧框架2的对角线上均设置纵向松动机构和横向松动机构，如可以设置沿装置对角线对称的两套纵向松动机构或是横向松动机构，两套纵向松动机构或横向松动机构之间留有避免干涉的足够空间。对于设置的一套纵向松动机构或横向松动机构，第一开启推杆9可以位于第一夹紧支架201的中心位置或第二开启推杆15位于第二夹紧支架202的中心位置。
本装置的夹紧框架2的上下端可以设置采用具有阻燃和液体吸附能力的无机材料制成的无机电解液吸附垫，用以吸附发生碰撞时泄漏的电解液，避免发生二次爆炸。
一种防碰撞动力电池模组装置的工作原理如下：
在正常状态下，动力电池紧密放置于六面体结构内，通过第一夹紧支架201以及第二夹紧支架202开设的凹圆槽进行初步定位，然后，通过位于两边的夹击弹簧3将第一夹紧支架201和第二夹紧支架202拉紧，从而使得第一夹紧支架201和第二夹紧支架202夹紧圆柱电芯，可以保证圆柱电芯不会发生位移。
当该防碰撞动力电池模组装置发生纵向碰撞挤压时，电芯纵向碰撞探杆5沿挤压方向运动，带动第一偏心轮7转动，而第一偏心轮7偏心转动时将会挤压第一释放钳8，使得第一释放钳8的首端向靠近第二夹紧支架202方向运动，由于第一释放钳8的中部可以绕第一固定转轴12转动，使得第一释放钳8的末端会向靠近第一夹紧支架201方向运动，由于第一开启推杆9与第一释放钳8的底部采用旋转铰链和滑块滑动结构，第一释放钳8末端的运动通过杠杆效应，推动第一开启推杆9向靠近第一夹紧支架201方向运动，而第一开启推动杆9与第一加紧支架201固定连接，因此，通过第一开启推杆9的推动，第一夹紧支架201克服弹簧力将夹击的圆柱电芯释放，使圆柱电芯可以自由避让碰撞挤压；
当该防碰撞动力电池模组装置发生横向碰撞挤压时，电芯横向碰撞探杆6沿挤压方向运动，带动第二偏心轮12转动，而第二偏心轮13偏心转动时将会挤压第二释放钳14，使得第二释放钳14的首端向靠近第一夹紧支架201方向运动，由于第二释放钳14的中部可以绕第二固定转轴18转动，使得第二释放钳14的末端会向靠近第二夹紧支架202方向运动，由于第二开启推杆15与第二释放钳14的底部采用旋转铰链和滑块滑动结构，第二释放钳14末端的运动通过杠杆效应，推动第二开启推杆15向靠近第二夹紧支架202方向运动，而第二开启推动杆15与第二加紧支架202固定连接，因此，通过第二开启推杆15的推动，第二夹紧支架202克服弹簧力将夹击的圆柱电芯释放，使圆柱电芯可以自由避让碰撞挤压；
本装置可以有效避免碰撞中圆柱电芯不能自由避让而被过度挤压，导致漏夜、起火或爆炸等严重安全事故，提升了动力电池模组在碰撞工况下的安全性。
一种防碰撞动力电池模组装置，根据需要组合的电芯(动力电池)多少和电池包(电芯夹紧框架)内部空间合理调整电芯夹紧框架各边尺寸，可以采用单层或多层电芯组合结构。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：包括夹紧机构、碰撞探杆和松动机构；
所述的夹紧机构包括夹紧框架(2)和预紧件(3)，所述的夹紧框架(2)包括第一夹紧支架(201)、第二夹紧支架(202)、第一支撑支架(203)和第二支撑支架(204)，所述的第一夹紧支架(201)、第二夹紧支架(202)、第一支撑支架(203)和第二支撑支架(204)形成用于容纳动力电池(1)的容纳区，所述的第一夹紧支架(201)的两端分别与第二夹紧支架(202)两端通过预紧件(3)连接，所述的第一支撑支架(203)和第二支撑支架(204)分别设置在第一夹紧支架(201)和第二夹紧支架(202)的两端，所述的第一支撑支架(203)和第二支撑支架(204)的相应位置上设有限制第一夹紧支架(201)和第二夹紧支架(202)回入容纳区的限位件(4)；
所述的碰撞探杆包括纵向碰撞探杆(5)和横向碰撞探杆(6)，所述的纵向碰撞探杆(5)和横向碰撞探杆(6)均设置在夹紧框架(2)的外侧，所述的松动机构包括纵向松动机构和横向松动机构，所述的纵向碰撞探杆(5)与纵向松动机构相连，用于感测动力电池(1)的纵向碰撞，所述的横向碰撞探杆(6)与横向松动机构相连，用于感测动力电池(1)的横向碰撞，所述的纵向松动机构控制第一夹紧支架(201)松动，所述的横向松动机构控制第二夹紧支架(202)松动。
2.根据权利要求1所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述预紧件(3)是弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述纵向松动机构包括第一偏心轮(7)、第一释放钳(8)和第一开启推杆(9)，所述的第一偏心轮(7)通过第一偏心轴(10)与第二支撑支架(204)连接，所述的第一偏心轮(7)的边缘上第一偏心轴(10)的另一侧设有连接纵向碰撞探杆(5)的第一转轴(11)，所述的第一释放钳(8)的首端靠近第一偏心轴(10)设置，中部通过第一固定转轴(12)与第二支撑支架(204)连接，末端与第一开启推杆(9)的一端活动连接，所述的第一开启推杆(9)的另一端与第一夹紧支架(201)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述横向松动机构包括第二偏心轮(13)、第二释放钳(14)和第二开启推杆(15)，所述的第二偏心轮(13)通过第二偏心轴(16)与第二支撑支架(204)连接，所述的第二偏心轮(13)的边缘上第二偏心轴(16)的另一侧设有连接横向碰撞探杆(6)的第二转轴(17)，所述的第二释放钳(14)的首端靠近第二偏心轴(16)设置，中部通过第二固定转轴(18)与第二支撑支架(204)连接，末端与第二开启推杆(15)的一端活动连接，所述的第二开启推杆(15)的另一端与第二夹紧支架(202)固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述限位件(4)是圆柱形凸起或是限位档杆。
6.根据权利要求5所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述第一夹紧支架(201)和第二夹紧支架(202)在限位件(4)的对应位置设有与限位件(4)形状相适应的凹槽。
7.根据权利要求4所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述第一释放钳(8)和第二释放钳(14)的末端分别设有用于第一开启推杆(9)和第二开启推杆(15)滑动的限位槽。
8.根据权利要求4所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述第一开启推杆(9)和第二开启推杆(15)分别与第一夹紧支架(201)和第二夹紧支架(202)的中部固定连接。
9.根据权利要求1所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述第一夹紧支架(201)和第二夹紧支架(202)内侧形状与所夹紧动力电池(1)形状相适应。
10.根据权利要求1所述的一种防碰撞动力电池模组装置，其特征在于：所述夹紧框架(2)的对角线上均设置纵向松动机构和横向松动机构。
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