CN104716284B - 一种动力电池模组安全装置 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种动力电池模组安全装置，包括用于容纳动力电池模组的模组框架和控制模组框架解体的松动机构，模组框架包括多个模组立柱、模组支架和模组探杆，模组支架通过模组立柱连接，模组支架包括上模组支架和下模组支架，上模组支架和下模组支架分别与模组立柱的上下端相连接，上模组支架和下模组支架形成限制电池模组活动的限制区，所述的模组探杆沿其中任何一个模组支架的方向设置。本发明创造的一种动力电池模组安全装置，模组框架与松动机构的设置，使得动力电池模组在碰撞中有足够的缓冲和安全变形空间，有效避免动力电池模组受到挤压引起的起火和爆炸，有效提升了动力电池模组的安全性。

Description

一种动力电池模组安全装置

技术领域

本发明创造属于动力电池安全技术领域，尤其是涉及一种动力电池模组安全装置。

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，将多块动力电池(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。然而，现有的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动力电池模组安全装置，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：

一种动力电池模组安全装置，包括用于容纳动力电池模组的模组框架和控制模组框架解体的松动机构，所述的模组框架包括多个模组立柱、模组支架和模组探杆，所述的模组支架通过模组立柱连接，所述的模组支架包括上模组支架和下模组支架，所述的上模组支架和下模组支架分别与模组立柱的上下端相连接，所述的上模组支架和下模组支架形成限制电池模组活动的限制区，所述的模组探杆沿其中任何一个模组支架的方向设置。

进一步的，所述模组立柱内侧开设有相对应的凹槽，所述的模组支架两端分别嵌入模组立柱中开设的凹槽中形成卯榫连接。

进一步的，所述模组探杆一端与模组立柱固定连接，所述的模组探杆的另一端为自由端且伸出对应侧的模组立柱，所述的松动机构包括探杆推动块和柱形铰链，所述的探杆推动块一端通过柱形铰链与模组探杆相连，所述的探杆推动块中间部位通过柱形铰链与模组探杆同一侧设置的模组支架相连，所述的探杆推动块末端部位延伸至靠近模组探杆自由端的模组立柱处。

进一步的，所述模组支架与模组立柱之间销接，所述模组探杆与模组支架位于模组立柱的两侧，所述的模组探杆沿与之平行设置的模组支架方向自由移动，所述的松动机构包括探杆牵引索和连接销，所述的探杆牵引索一端与模组探杆固定连接，所述的探杆牵引索另一端与连接销固定连接，所述的模组立柱上设有容纳连接销的通孔，所述的与模组探杆平行设置的模组支架的对应位置处设有凹槽，所述的连接销穿过所述通孔部分放置在所述凹槽中。

进一步的，所述模组探杆沿与之平行设置的模组支架方向自由移动，所述的松动机构包括设置在模组探杆上的切割刀片和与切割刀片运动方向相适应的设置在模组立柱上的预留切割区。

进一步的，所述模组立柱的数目至少是3个。

进一步的，所述模组探杆的数目至少是1个。

进一步的，所述模组支架为L形结构。

进一步的，所述模组探杆上设有碰撞传感器，所述的碰撞传感器的碰撞信号输出至碰撞分析器。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种动力电池模组安全装置具有以下优势：

本发明创造所述的一种动力电池模组安全装置，动力电池模组放置于由模组立柱与模组支架形成的箱体内，并通过模组支架进行限位，松动机构与设置在模组框架上的模组探杆的设置，在电动车发生碰撞受到撞击时，模组探杆感知撞击方向，模组探杆带动松动机构运动，导致模组框架解体，释放内部的动力电池模组，使得动力电池模组在碰撞中有足够的缓冲和安全变形空间，可以有效避免动力电池模组受到挤压引起的起火和爆炸，有效提升了动力电池模组的安全性。

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一所述的一种动力电池模组安全装置的立体结构示意图；

图2为本发明创造实施例一所述的一种动力电池模组安全装置中的松动机构结构示意图；

图3为本发明创造实施例二所述的一种动力电池模组安全装置中的松动机构结构示意图；

图4为本发明创造实施例三所述的一种动力电池模组安全装置中的松动机构结构示意图。

附图标记说明：

1-动力电池模组，

2-模组纵向支架，201-模组第一纵向支架，202-模组第二纵向支架，203-模组第三纵向支架，204-模组第四纵向支架，

3-模组横向支架，301-模组第一横向支架，302-模组第二横向支架，303-模组第三纵向支架，304-模组第四横向支架，

4-模组立柱，401-模组第一立柱，402-模组第二立柱，403-模组第三立柱，404-模组第四立柱，

5-模组横向探杆，501-模组第一横向探杆，502-模组第二横向探杆，503-模组第三横向探杆，504-模组第四横向探杆，

6-模组纵向探杆，601-模组第一纵向探杆，602-模组第二纵向探杆，603-模组第三纵向探杆，604-模组第四纵向探杆，

7-探杆推动块，8-柱形铰链，9-连接销，10-牵引索固定端，11-牵引索，12-切割刀片。

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纵向方向(左右方向)，垂直纸面的方向为横向(前后方向)，装置立放的方向为竖直方向(上下方向)。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

实施例一：

如图1-图2所示，一种动力电池模组安全装置，包括动力电池模组1、模组框架，所述的模组框架包括模组纵向支架2、模组横向支架3、模组立柱4、模组横向探杆5以及模组纵向探杆6，

模组纵向支架2包括：模组第一纵向支架201、模组第二纵向支架202、模组第三纵向支架203和模组第四纵向支架204；

模组横向支架3包括：模组第一横向支架301、模组第二横向支架302、模组第三横向支架303和模组第四横向支架304；

模组立柱4包括：模组第一立柱401、模组第二立柱402、模组第三立柱403以及模组第四立柱404；

模组横向探杆5包括：模组第一横向探杆501、模组第二横向探杆502、模组第三横向探杆503以及模组第四横向探杆504；

模组纵向探杆6包括：模组第一纵向探杆601、模组第二纵向探杆602、模组第三纵向探杆603以及模组第四纵向探杆604。

在模组第一立柱401、模组第二立柱402、模组第三立柱403和模组第四立柱404上部的纵向方向上，分别开设有第一凹槽，在上部的横向方向上，分别开设有第二凹槽；

在模组第一立柱401、模组第二立柱402、模组第三立柱403以及模组第四立柱404底部的纵向方向上，分别开设有第三凹槽，在底部的横向方向上，分别开设有第四凹槽；

模组第一横向支架301两端通过卯榫连接分别与模组第一立柱401、模组第二立柱402上部横向方向上开设的第二凹槽连接；

模组第二横向支架302两端通过卯榫连接分别与模组第一立柱401、模组第二立柱402底部横向方向上开设的第四凹槽连接；

模组第三横向支架303两端通过卯榫连接分别与模组第三立柱403、模组第四立柱404上部横向方向上开设的第二凹槽连接；

模组第四横向支架304两端通过卯榫连接分别与模组第三立柱403、模组第四立柱404底部横向方向上开设的第四凹槽连接；

模组第一纵向支架201两端通过卯榫连接分别与模组第一立柱401、模组第三立柱403上部纵向方向上开设的第一凹槽连接；

模组第二纵向支架202两端通过卯榫连接分别与模组第一立柱401、模组第三立柱403底部纵向方向上开设的第三凹槽连接；

模组第三纵向支架203两端通过卯榫连接分别与模组第二立柱402、模组第四立柱404上部纵向方向上开设的第一凹槽连接；

模组第四纵向支架204两端通过卯榫连接分别与模组第二立柱402、模组第四立柱404底部纵向方向上开设的第三凹槽连接。

模组第一立柱401、模组第二立柱402、模组第三立柱403、模组第四立柱404、模组第一纵向支架201、模组第二纵向支架202、模组第三纵向支架203、模组第四纵向支架204、模组第一横向支架301、模组第二横向支架302、模组第三横向支架303和模组第四横向支架304构成六面体，动力电池模组1放置于所述六面体内，并由模组第一纵向支架201、模组第二纵向支架202、模组第三纵向支架203以及模组第四纵向支架204在横向方向进行限位，由模组第一横向支架301、模组第二横向支架302、模组第三横向支架303和模组第四横向支架304在纵向方向进行限位。

模组第一横向探杆501的一端横向固定于模组第一立柱401上部，另一端在横向方向上伸出模组第二立柱402；

模组第二横向探杆502的一端横向固定于模组第一立柱401底部，另一端在横向方向上伸出模组第二立柱402；

模组第三横向探杆503的一端横向固定于模组第三立柱403上部，另一端在横向方向上伸出模组第四立柱404；

模组第四横向探杆504的一端横向固定于模组第三立柱403底部，另一端在横向方向上伸出模组第四立柱404；

模组第一纵向探杆601的一端纵向固定于模组第一立柱401上部，另一端在纵向方向上伸出模组第三立柱403；

模组第二纵向探杆602的一端纵向固定于模组第二立柱402上部，另一端在纵向方向上伸出模组第四立柱404；

模组第三纵向探杆603的一端纵向固定于模组第一立柱401底部，另一端在纵向方向上伸出模组第三立柱403；

模组第四纵向探杆604的一端纵向固定于模组第二立柱402底部，另一端在纵向方向上伸出模组第四立柱404。

模组横向探杆5(模组第一横向探杆501、模组第二横向探杆502、模组第三横向探杆503以及模组第四横向探杆504)的一端可以横向固定于模组立柱4的内侧，也可以固定于模组立柱4的外侧，较佳地，模组横向探杆5的一端横向固定于模组立柱4的外侧。

模组纵向探杆6(模组第一纵向探杆601、模组第二纵向探杆602、模组第三纵向探杆603以及模组第四纵向探杆604)的一端可以纵向固定于模组立柱4的内侧，也可以固定于模组立柱4的外侧。较佳地，模组纵向探杆6的一端纵向固定于模组立柱4的内侧，且上部的模组纵向探杆6位于模组纵向支架2或模组横纵向支架上方，底部的模组纵向探杆6位于模组纵向支架2或模组横纵向支架下方。

该装置还包括控制模组框架解体的松动机构，每一个模组探杆上均设有松动机构，松动机构包括探杆推动块7以及柱形铰链8，其中，探杆推动块7上设置有柱形铰链孔，探杆推动块7一端通过柱形铰链8固定在模组探杆5上，另一端延伸至模组立柱4，并与模组立柱4具有公共接触区域，柱形铰链8通过探杆推动块7中间位置设置的柱形铰链孔，将探杆推动块7与模组横向支架3相连，模组横向支架3以及模组纵向支架2采用卯榫连接方式可用的探杆带动失效结构，模组纵向探杆6或模组横向探杆5带动后方的模组立柱4与模组横向支架3或模组纵向支架2脱开，模组纵向探杆6或模组横向探杆5同时带动探杆推动块7发生旋转，探杆推动块7绕柱铰链旋转的同时，推动前方模组立柱4与模组横向支架3或模组纵向支架2脱开。

模组第二纵向支架202以及模组第四纵向支架204为L形结构，动力电池模组1安放在L形结构。

本实施例中，动力电池模组1安全装置为近似六面体结构，根据动力电池模组1外形大小和装置内部空间合理调整六面体结构各边尺寸，动力电池模组1在装置内部合理组合，并固定在模组横向支架3以及模组纵向支架2上，并在动力电池模组1容易受到碰撞挤压的方向，设置碰撞监测探杆(模组纵向探杆6以及模组横向探杆5)，在电动车发生碰撞受到横向方向(模组横向探杆5的另一端至一端的方向)的撞击时，模组横向探杆5最先感知撞击，由于模组横向探杆5一端固定在模组立柱4上，另一端为自由端，因而，带动与之固定的模组立柱4沿模组横向探杆5的另一端至一端的方向运动，而由于模组横向支架3与模组立柱4之间为卯榫连接，使得与模组横向探杆5固定的模组立柱4与该侧的模组横向支架3松开，导致动力电池模组安全装置在变形方向自动解体，释放内部的动力电池模组1，从而保证动力电池模组1可以充分利用电池包内部的散热空隙进行避让和缓冲，使得动力电池模组1在碰撞中有足够的缓冲和安全变形空间，可以有效避免固定在电池包骨架内的动力电池模组1受到挤压，避免引起起火和爆炸，有效提升了动力电池模组1的安全性。也就是说，本实施例通过设置模组横向探杆5以及模组纵向探杆6，并使装置采用卯榫连接方式，模组横向探杆5以及模组纵向探杆6监测是否发生碰撞，一旦检测到碰撞发生、电池包(动力电池模组1)开始发生变形，装置将在变形方向自动解体，释放内部的动力电池模组1，保证动力电池模组1可以充分利用装置内部的散热空隙进行避让和缓冲。

实施例二：

如图3所示，与实施例一中不同的是松动机构，松动机构包括：连接销9、牵引索固定端10和探杆牵引索11，其中，模组立柱4沿纵向方向开设有通孔，沿横向方向嵌入模组立柱4中的模组横向支架3开设有与通孔位置相对应的凹槽，连接销9通过所述通孔部分放置于凹槽中，连接销9通过探杆牵引索11与牵引索固定端10相连，所述牵引索固定端10固定在模组横向探杆5上。

本实施例中，模组横向支架3以及模组纵向支架2采用销钉连接方式可用的探杆带动失效结构。模组纵向探杆6或模组横向探杆5带动探杆牵引索11向外运动，探杆牵引索11将连接销9拔出，实现装置的解体。

实施例三：

如图4所示，与实施例一和实施例二中不同的是松动机构，松动机构包括切割刀片12和与切割刀片12运动方向相适应的设置在模组立柱4上的预留切割区，所述切割刀片12沿横向方向设置模组横向探杆5上。

本实施例中，装置采用破坏立柱结构导致失效的探杆结构。模组纵向探杆6或模组横向探杆5带动横向切割刀片12切割模组立柱4的预留切割位置，导致模组立柱4断裂实现装置的解体。

动力电池模组1在装置中的安装方式可以为立式安装，也可以根据动力电池模组1情况采用卧式安装，还可以多个单动力电池通过热缩套封装成方块，再安装到该装置中，为了保障新能源汽车在发生碰撞时乘员的安全，在模组纵向探杆6或模组横向探杆5上还可以进一步设置有碰撞传感器，该装置还可以进一步包括：碰撞分析器(图中未示出)，用于接收设置在模组纵向探杆6或模组横向探杆5上的碰撞传感器输出的碰撞信号，对碰撞信号进行分析处理并确定车辆发生碰撞后，启动预先设置的安全气囊。

动力电池模块控制模块(图中未示出)，用于在碰撞分析器对碰撞信号进行分析处理并确定车辆发生碰撞后，接收来自碰撞分析器的通知，关断动力电池模组1向外输出的通路。这样，通过在车辆发生碰撞时，切断动力传输，可以有效降低车辆的危险性；动力电池模块控制模块也可以在接收到来自碰撞分析器的通知后，只关断动力电池模组1向外输出的高压通路，即截断高压的输出线路。

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 (9)

1.一种动力电池模组安全装置，其特征在于：包括用于容纳动力电池模组的模组框架和控制模组框架解体的松动机构，所述的模组框架包括多个模组立柱、模组支架和模组探杆，所述的模组支架通过模组立柱连接，所述的模组支架包括上模组支架和下模组支架，所述的上模组支架和下模组支架分别与模组立柱的上下端相连接，所述的上模组支架和下模组支架形成限制电池模组活动的限制区，所述的模组探杆沿其中任何一个模组支架的方向设置。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池模组安全装置，其特征在于：所述模组立柱内侧开设有相对应的凹槽，所述的模组支架两端分别嵌入模组立柱中开设的凹槽中形成卯榫连接。

3.根据权利要求2所述的一种动力电池模组安全装置，其特征在于：所述模组探杆一端与模组立柱固定连接，所述的模组探杆的另一端为自由端且伸出对应侧的模组立柱，所述的松动机构包括探杆推动块和柱形铰链，所述的探杆推动块一端通过柱形铰链与模组探杆相连，所述的探杆推动块中间部位通过柱形铰链与模组探杆同一侧设置的模组支架相连，所述的探杆推动块末端部位延伸至靠近模组探杆自由端的模组立柱处。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池模组安全装置，其特征在于：所述模组支架与模组立柱之间销接，所述模组探杆与模组支架位于模组立柱的两侧，所述的模组探杆沿与之平行设置的模组支架方向自由移动，所述的松动机构包括探杆牵引索和连接销，所述的探杆牵引索一端与模组探杆固定连接，所述的探杆牵引索另一端与连接销固定连接，所述的模组立柱上设有容纳连接销的通孔，所述的与模组探杆平行设置的模组支架的对应位置处设有凹槽，所述的连接销穿过所述通孔部分放置在所述凹槽中。

5.根据权利要求1所述的一种动力电池模组安全装置，其特征在于：所述模组探杆沿与之平行设置的模组支架方向自由移动，所述的松动机构包括设置在模组探杆上的切割刀片和与切割刀片运动方向相适应的设置在模组立柱上的预留切割区。

6.根据权利要求1所述的一种动力电池模组安全装置，其特征在于：所述模组立柱的数目至少是3个。

7.根据权利要求1所述的一种动力电池模组安全装置，其特征在于：所述模组探杆的数目至少是1个。

8.根据权利要求1所述的一种动力电池模组安全装置，其特征在于：所述模组支架为L形结构。

9.根据权利要求1所述的一种动力电池模组安全装置，其特征在于：所述模组探杆上设有碰撞传感器，所述的碰撞传感器的碰撞信号输出至碰撞分析器。