CN108063286B - 一种用于电池组电芯膨胀的检测装置及动力电池包 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电池组电芯膨胀的检测装置及动力电池包，该检测装置包括固定架和电芯膨胀检测单元。固定架包括相对设置的第一安装板与第二安装板。第一安装板上间隔设有距离小于或等于电芯正常厚度的两个安装孔。电芯膨胀检测单元包括环形金属带、弹性部件和拉力传感器。环形金属带穿过两个安装孔设置，且该环形金属带位于第一安装板和第二安装板之间的部分构成连接部，其剩余部分构成电芯包裹部。弹性部件的一端与环形金属带的连接部连接，其另一端与拉力传感器连接，该拉力传感器固定连接于第二安装板。本发明能够实时的对电池组中的单个电芯的体积膨胀进行监控，能够更加准确、可靠的反映出动力电池包内单体电芯的膨胀的情况。

Description

一种用于电池组电芯膨胀的检测装置及动力电池包

技术领域

本发明涉及动力汽车电池技术领域，尤其涉及一种用于电池组电芯膨胀的检测装置及动力电池包。

背景技术

随着新能源汽车在我国汽车行业的数量迅速增长，锂离子动力电池已经成为发展电动汽车的关键。目前的动力电池常以动力电池包的形式安装在动力汽车上，动力电池包一般包括外部的壳体以及设置在该壳体内的电芯组。

在动力电池的生命周期内，动力电池随着充放电的循环进行，电池体积会呈现一定比例的膨胀，当电池体积膨胀到一定程度后壳体破裂电解质流出，可能引起燃烧和爆炸等重大安全问题。

针对动力电池的膨胀，目前常用的一种处置方式为在动力电池包内设置压力传感器，通过检测动力电池包内电芯的压力有助于掌握电芯的状态，及时做出应对措施，避免电芯之间压力过大造成爆炸、燃烧等问题。

但是现有的对于动力电池包内电芯压力的检测方式都是整体检测，即对这个电芯组的压力进行检测，因此，检测到的是整个电芯组内多个电芯膨胀程度的平均值。当单个电芯体积出现膨胀时，整体设置的压力传感器检测到的压力数据不仅不能反映问题，还会造成错误的假象，错过及时处理的时机。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种用于电池组电芯膨胀的检测装置以及包含该检测装置的动力电池包，上述用于电池组电芯膨胀的检测装置能够实时对电池组中单个电芯的体积膨胀进行监控。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，该检测装置包括固定架和设置在所述固定架上的电芯膨胀检测单元，

所述固定架包括相对设置的第一安装板与第二安装板，所述第一安装板与第二安装板间隔一定距离，

所述第一安装板上间隔设有两个安装孔，且所述两个安装孔的间隔距离小于或等于对应电芯的正常厚度，

所述电芯膨胀检测单元包括环形金属带、弹性部件和拉力传感器，

所述环形金属带穿过所述两个安装孔设置，且所述环形金属带位于所述第一安装板和第二安装板之间的部分构成连接部，所述环形金属带位于所述第一安装板远离所述第二安装板一侧的部分构成电芯包裹部，所述电芯包裹部套住电芯，

所述弹性部件的一端与所述环形金属带的连接部连接，其另一端与所述拉力传感器连接，所述拉力传感器固定连接于所述第二安装板。

在一个实施方式中，该检测装置还包括调节装置，所述调节装置包括调节螺栓和调节螺母，

所述第二安装板上设有螺栓通孔，所述调节螺栓穿设于所述螺栓通孔并与所述拉力传感器连接，所述调节螺母设置在所述调节螺栓远离所述拉力传感器的一端，调节所述调节螺母，能够使得所述拉力传感器具有第一示值。

在一个实施方式中，所述电芯膨胀检测单元和所述调节装置均为多个，所述第一安装板上设有与所述多个电芯膨胀检测单元相配合的多组安装孔，每组所述安装孔均包括间隔设置的两个安装孔，所述第二安装板上设有与所述多个调节装置相配合的多个螺栓通孔。

优选的，所述两个安装孔的间隔距离与对应电芯的正常厚度一致，所述多个电芯膨胀检测单元以及与其相配合的多组安装孔在所述第一安装板上交错分布，且相邻环形金属带的一边高度相同，

所述多个调节装置以及与其相配合的多个螺栓通孔在所述第二安装板上交错分布。

优选的，所述环形金属带由金属与高分子的复合材料制成。

优选的，所述弹性部件为弹簧。

在一个实施方式中，所述固定架还包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板设置在所述第一安装板和第二安装板之间，并位于所述第一安装板和第二安装板的一端，

所述第二支撑板设置在所述第一安装板和第二安装板之间，并位于所述第一安装板和第二安装板的另一端。

在一个实施方式中，所述固定架还包括设置在所述第一安装板和第二安装板间的多个支撑柱，所述多个支撑柱用于支撑所述第一安装板和第二安装板。

本发明的第二方面提供一种动力电池包，所述动力电池包内设有本发明第一方面中的任意一种用于电池组电芯膨胀的检测装置。

在根据本发明第二方面提供的动力电池包中，该动力电池包还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述电池组的两侧，用于检测整个电池组横向的压力。

本发明的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置及动力电池包，具有如下有益效果：

1.本发明的用于电池组电芯膨胀的检测装置，环形金属带分别位于第一安装板的两侧，由于第一安装板上的两个通孔的间隔距离小于或等于对应单个电芯的正常厚度，因此当电芯置于环形金属带的一侧时，环形金属带能够套住电芯。当电芯膨胀时，电芯的周长会增加，从而拉伸并绷紧环形金属带，由于环形金属带的连接部与弹性部件连接，进而环形金属带又拉伸了弹性部件，使得连接在弹性部件上的拉力传感器的示值发生改变，实现了对电池组中的单个电芯体积膨胀的实时监控。

相对于现有技术中只检测电池组的整体膨胀情况而言，本发明能够更加准确、可靠的反映出动力电池包内单体电芯的膨胀的情况，从而能够更加及时的做出应对措施，避免电芯之间压力过大而造成爆炸、燃烧等问题。

2.本发明的检测装置中，当多个电芯膨胀检测单元以及与其相配合的多组安装孔在第一安装板上交错分布，且相邻环形金属带的一边高度相同时，能够使得整个检测装置结构紧凑，尽量避免动力电池包能量密度的减少。

3.本发明的环形金属带采用金属和高分子复合的材料制成，因此，环形金属带不仅能够长期处于紧绷的状态，而且还具有良好的散热效果。

4.本发明的检测装置安装、调节方便，具有固定电芯的作用，并能实现电芯的快速安装固定，减少动力电池包壳体体积，提升了动力电池包的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明一实施例提供的用于电池组电芯膨胀的检测装置的结构示意图；

图2是图1中的检测装置的右视图。

图中：1-固定架，2-电芯膨胀检测单元，3-调节装置，4-压力传感器，11-第一安装板，12-第二安装板，13-第一支撑板，14-第二支撑板，15-支撑柱，21-环形金属带，22-弹性部件，23-拉力传感器，31-调节螺栓，32-调节螺母，111-第一安装孔，112-第二安装孔，121-螺栓通孔。

具体实施方式

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的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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本发明提供一种用于电池组电芯膨胀的检测装置以及包含该检测装置的动力电池包，上述用于电池组电芯膨胀的检测装置能够实时对电池组中单个电芯的体积膨胀进行监控，从而能够更加及时的做出应对措施，避免电芯之间压力过大而造成爆炸、燃烧等问题。

请参阅图1所示的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置(以下简称检测装置)的结构示意图，该检测装置包括固定架1和电芯膨胀检测单元2。电芯膨胀检测单元2设置在固定架1上，用于检测电池组中单个电芯的体积膨胀。此处的单个电芯的体积膨胀为至少包含该电芯周长增加的体积增大。

固定架1包括第一安装板11和第二安装板12，该第一安装板11和第二安装板12相对设置，且二者间隔一定距离。第一安装板11上间隔设有两个安装孔，如图1所示的第一安装孔111和第二安装孔112，该两个安装孔设置在一条直线上，且两个安装孔的间隔距离小于或等于对应电芯的正常厚度。此处的电芯的正常厚度应理解为在电芯未发生任何形式的膨胀下的厚度。

所述电芯膨胀检测单元2包括环形金属带21、弹性部件22和拉力传感器23。

所述环形金属带21穿过所述两个安装孔设置，从而使得环形金属带21分别位于第一安装板11的两侧。其中，环形金属带21位于第一安装板11和第二安装板12之间的部分构成连接部，该连接部的形状优选为圆弧形，如图1中的位于第一安装板11左侧的部分，环形金属带21位于第一安装板11另一侧的部分构成电芯包裹部，该电芯包裹部套住电芯，如图1中的位于第一安装板11右侧的部分。

由于两个安装孔间隔的距离小于或等于对应电芯的正常厚度，如图1所示的第一安装孔111和第二安装孔112之间的垂线距离与单个电芯的正常厚度一致，因此，当环形金属带21穿过第一安装孔111和第二安装孔112设置后，环形金属带21的位于第一安装板11右侧的电芯包裹部呈长条形，且该长条形的宽度与置于其中的单个电芯的正常厚度一致，即当单个电芯置于环形金属带21的电芯包裹部中时，环形金属带21的内壁与该电芯的外壁相贴合，该环形金属带21套住该电芯，并且环形金属带21套住电芯时，环形金属带21应处于绷紧的状态。

当然，可以理解的是，当两个安装孔间隔的距离小于对应电芯的厚度，电芯置于环形金属带21的电芯包裹部中时，环形金属带21仍然能够牢牢的套住电芯，并且环形金属带21处于绷紧的状态。

需要说明的是，环形金属带21应能至少包覆住部分电芯，其可以设置为绳状，也可以设置为板状，当其设置为板状时可以包覆住更多的电芯，因此，本发明优选的，将环形金属带21设置为在其宽度方向上具有一定延伸长度的板状。

由于电芯在充放电过程中其温度会升高，为了将热量及时散发，环形金属带21还应具有很好的散热性能，其材质可以选择导热及散热性能良好的金属如不锈钢等，但是由于一般的金属均具有一定的延展性，在使用的过程中，金属材质的环形金属带21容易变形伸长，而使得环形金属带21处于非绷紧状态，影响检测结果的准确性。因此，本发明优选的，所述环形金属带21的材质为金属与高分子的复合材料制成，即在金属中嵌入高分子材料，以使得复合材料的延展性较金属弱，同时还具有良好的散热性能。本发明更优选的，在金属中嵌入芳纶线。

芳纶全称为聚苯二甲酰苯二胺，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560℃的温度下，不分解，不融化。同时，其还具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。在金属如不锈钢中嵌入芳纶线，能够有效降低长条形金属板的变形，保持金属板处于绷紧状态，同时还具有良好的散热效果。

所述弹性部件22的一端与所述环形金属带21的连接部连接，其另一端与所述拉力传感器23连接，所述拉力传感器23固定连接于所述第二安装板12。本发明中的弹性部件22可以为弹簧，也可以为其他的可以产生弹性力的部件。

具体的，如图1所示，拉力传感器23和弹性部件22如弹簧设置在第一安装板11和第二安装板12之间，且拉力传感器23、弹性部件22和环形金属带21的连接部依次连接。安装时应确保拉力传感器23的受力轴线与弹簧产生的加载力的作用线重合。一个优选的实施方式中，弹性部件22连接于环形金属带21连接部的中心处，以使得检测结果更加准确。

当然，实际使用时，拉力传感器23需要与一显示装置连接，用于显示拉力传感器23检测到的结果，对于电动汽车，该显示装置可以设置在驾驶室内，以方便观察。

在一个优选的实施方式中，该检测装置还包括调节装置3，所述调节装置3包括调节螺栓31和调节螺母32。所述第二安装板12上设有螺栓通孔121，所述调节螺栓31穿设于所述螺栓通孔121并与所述拉力传感器23连接。所述调节螺母32设置在所述调节螺栓31远离所述拉力传感器23的一端，调节所述调节螺母32能够使得所述拉力传感器23具有第一示值，环形金属带21能够牢牢的抱住设置于其中的电芯。

具体的，如图1所示，螺栓通孔121在第二安装板12上的设置位置与电芯膨胀检测单元2在第一安装板11上的设置位置相对应。优选的，螺栓通孔121的中轴线与环形金属带21连接部的中轴线相重合。调节螺栓31穿设于螺栓通孔121，且该调节螺栓31至少部分位于第一安装板11于第二安装板12间。

在另一个优选的实施方式中，为了使得第一安装板11和第二安装板12间具有能够容纳至少部分调节螺栓31、拉力传感器23、弹性部件22和环形金属带21的连接部的空间，所述固定架1还包括第一支撑板13和第二支撑板14，所述第一支撑板13设置在所述第一安装板11和第二安装板12之间，并位于所述第一安装板11和第二安装板12的一端。所述第二支撑板14设置在所述第一安装板11和第二安装板12之间，并位于所述第一安装板11和第二安装板12的另一端。如图1所示，第一支撑板13设置在第一安装板11和第二安装板12的上端，第二支撑板14设置在第一安装板11和第二安装板12的下端。

在另一个优选的实施方式中，所述电芯膨胀检测单元2和所述调节装置3均为多个。所述第一安装板11上设有与所述多个电芯膨胀检测单元2相配合的多组安装孔，每组所述安装孔均包括间隔设置的两个安装孔，所述第二安装板12上设有与所述多个调节装置3相配合的多个螺栓通孔121。

具体的，如图1和2所示，该检测装置的固定架1上设有四个电芯膨胀检测单元2和与电芯膨胀检测单元2配合的四个调节装置3。相应的第一安装板11上设有4组安装孔，每组安装孔均包括间隔距离等于对应电芯正常厚度的两个安装孔，每组安装孔均有一环形金属带21穿过其间隔设置的两个安装孔，四个环形金属带21的连接部具有相同的弧度，第二安装板12上设有四个螺栓通孔121，四个调节螺栓31分别设置于四个螺栓通孔121，且调节螺栓31、拉力传感器23、弹簧和环形金属带21的连接部依次连接，并位于同一直线上。

使用时，将电芯套在环形金属带21内并通过调节调节螺母31预紧，逐一调节每个拉力传感器的示值，使得拉力传感器23指向一固定的第一示值。

在一个优选的实施方式中，为了使得该检测装置的结构更加紧凑，所述多个电芯膨胀检测单元2以及与其相配合的多组安装孔在所述第一安装板11上交错分布，且相邻环形金属带21的一边高度相同，所述多个调节装置3以及与其相配合的多个螺栓通孔121在所述第二安装板12上交错分布。

具体的，如图2所示，四个电芯膨胀检测单元在固定架1的长度方向呈类似S形排列，且完全岔开，相邻环形金属带21的电芯包裹部的一边在同一高度，但紧邻而不重合。例如，图2由上至下设置的四个环形金属带21分别按照方位命名为右1、左1、右2和左2，右1和右2设置在第一安装板11中轴线的右侧，左1和左2设置在第一安装板11中轴线的左侧，左1设置在右1和右2之间，右2设置在左1和左2之间，且左1的上边与右1的下边在同一高度，左1的下边与右2的上边在同一高度，右2的下边与左2的上边在同一高度。

在一个优选的实施方式中，为了防止第一安装板11和第二安装板12长期受力导致的中间位置变形，所述固定架1还包括设置在第一安装板11和第二安装板12间的多个支撑柱15，所述多个支撑柱15用于支撑所述第一安装板11和第二安装板12。

具体的，如图1和图2所示，四个支撑柱15设置在第一安装板11和第二安装板12之间的缝隙中，优选的，支撑柱15穿插的设置在相邻两个电芯膨胀检测单元2之间的空间，即四个支撑柱15也呈类似S形交错分布在第一安装板11和第二安装板12间。

本发明的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，具有如下有益效果：

1.本发明的用于电池组电芯膨胀的检测装置，环形金属带分别位于第一安装板的两侧，由于第一安装板上的两个通孔的间隔距离小于或等于对应单个电芯的正常厚度，因此当电芯置于环形金属带的一侧时，环形金属带能够套住电芯。当电芯膨胀时，电芯的周长会增加，从而拉伸并绷紧环形金属带，由于环形金属带的连接部与弹性部件连接，进而环形金属带又拉伸了弹性部件，使得连接在弹性部件上的拉力传感器的示值发生改变，实现了对电池组中的单个电芯体积膨胀的实时监控。

相对于现有技术中只检测电池组的整体膨胀情况而言，本发明能够更加准确、可靠的反映出动力电池包内单体电芯的膨胀的情况，从而能够更加及时的做出应对措施，避免电芯之间压力过大而造成爆炸、燃烧等问题。

2.本发明的检测装置中，当多个电芯膨胀检测单元以及与其相配合的多组安装孔在第一安装板上交错分布，且相邻环形金属带的一边高度相同时，能够使得整个检测装置结构紧凑，尽量避免动力电池包能量密度的减少。

3.本发明的环形金属带采用金属和高分子复合的材料制成，因此，环形金属带不仅能够长期处于紧绷的状态，而且还具有良好的散热效果。

4.本发明的检测装置安装、调节方便，具有固定电芯的作用，并能实现电芯的快速安装固定，减少动力电池包壳体体积，提升了动力电池包的能量密度。

实施例2

本实施例提供一种动力电池包，该动力电池包内设有电池组以及上述任意一种检测装置，由于该检测装置具有固定电芯的作用并且结构紧凑，从而不仅能够实时监测电池包内单个电芯的膨胀，还能够减小动力电池包的壳体，提升电池包的能量密度。

在一个优选的实施方式中，该动力电池包内还可以根据需要在电池组的两侧分别设置压力传感器4，该压力传感器4用于检测整个电池组横向的压力，避免电池组横向压力过度，造成电芯损坏。

设有压力传感器的上述动力电池包，由于能够同时监测电池包内的单个电芯的膨胀以及电池包的整体压力，因此，能够更加有效的避免动力电池包因电芯膨胀而造成的爆炸、燃烧等问题。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，其特征在于，包括固定架和设置在所述固定架上的电芯膨胀检测单元，

所述固定架包括相对设置的第一安装板与第二安装板，所述第一安装板与第二安装板间隔一定距离，

所述第一安装板上间隔设有两个安装孔，且所述两个安装孔的间隔距离小于或等于对应电芯的正常厚度，

所述电芯膨胀检测单元包括环形金属带、弹性部件和拉力传感器，

所述环形金属带穿过所述两个安装孔设置，且所述环形金属带位于所述第一安装板和第二安装板之间的部分构成连接部，所述环形金属带位于所述第一安装板远离所述第二安装板一侧的部分构成电芯包裹部，所述电芯包裹部套住电芯，

所述弹性部件的一端与所述环形金属带的连接部连接，其另一端与所述拉力传感器连接，所述拉力传感器固定连接于所述第二安装板。

2.根据权利要求1所述的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，其特征在于，还包括调节装置，所述调节装置包括调节螺栓和调节螺母，

所述第二安装板上设有螺栓通孔，所述调节螺栓穿设于所述螺栓通孔并与所述拉力传感器连接，所述调节螺母设置在所述调节螺栓远离所述拉力传感器的一端，调节所述调节螺母，能够使得所述拉力传感器具有第一示值。

3.根据权利要求2所述的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，其特征在于，所述电芯膨胀检测单元和所述调节装置均为多个，

所述第一安装板上设有与所述多个电芯膨胀检测单元相配合的多组安装孔，每组所述安装孔均包括间隔设置的两个安装孔，所述第二安装板上设有与所述多个调节装置相配合的多个螺栓通孔。

4.根据权利要求3所述的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，其特征在于，所述两个安装孔的间隔距离与对应电芯的正常厚度一致，所述多个电芯膨胀检测单元以及与其相配合的多组安装孔在所述第一安装板上交错分布，且相邻环形金属带的一边高度相同，

所述多个调节装置以及与其相配合的多个螺栓通孔在所述第二安装板上交错分布。

5.根据权利要求1所述的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，其特征在于，所述环形金属带由金属与高分子的复合材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，其特征在于，所述弹性部件为弹簧。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，其特征在于，所述固定架还包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板设置在所述第一安装板和第二安装板之间，并位于所述第一安装板和第二安装板的一端，

所述第二支撑板设置在所述第一安装板和第二安装板之间，并位于所述第一安装板和第二安装板的另一端。

8.根据权利要求1～6中任意一项所述的一种用于电池组电芯膨胀的检测装置，其特征在于，所述固定架还包括设置在所述第一安装板和第二安装板间的多个支撑柱，所述多个支撑柱用于支撑所述第一安装板和第二安装板。

9.一种动力电池包，其特征在于，包含权利要求1～8中任意一项所述的用于电池组电芯膨胀的检测装置。

10.根据权利要求9所述的动力电池包，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述电池组的两侧，用于检测整个电池组横向的压力。

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