CN111403657A - 一种电池热失控气体排放装置、电池模组及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池热失控气体排放装置、电池模组及汽车，以降低电芯热失控后对相邻电芯的影响。该电池热失控气体排放装置，包括：导流结构，所述导流结构内具有导流通道；用于将电芯热失控时所产生的热失控气体进行分流并导流至所述导流通道内的分流结构；所述分流结构部分穿过所述导流结构的外壁后伸入至所述导流通道内。

Description

一种电池热失控气体排放装置、电池模组及汽车
所属技术领域
本发明属于汽车零部件领域，具体涉及一种电池热失控气体排放装置、电池模组及汽车。
背景技术
随着新能源汽车产业高速发展，电池热失控为最严重失效形式，电池热安全已成为制约电动汽车发展的瓶颈。当前模组与模组相邻而放，为提高集成效率，模组间间隙很小，此种布置方式极易发生热扩散。相邻电池模组间热扩散主要原因是 “电芯-空气-电芯”的热对流和“电芯-箱体-电芯”的热传导，且热对流对热扩散的贡献大于热传导。就现有电池包模组布置状态而言，当某一电芯发生热失控后，高温气体散布于电池包内部，热失控点与周边产品存在温度梯度（靠近热失控点温度更高），当相邻模组电芯受到热对流影响达到热失控温度点时，热扩散发生。
发明内容
本发明提供了一种电池热失控气体排放装置、电池模组及汽车，以降低电芯热失控后对相邻电芯的影响。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种电池热失控气体排放装置，包括：
导流结构，所述导流结构内具有导流通道；
用于将电芯热失控时所产生的热失控气体进行分流并导流至所述导流通道内的分流结构；
所述分流结构部分穿过所述导流结构的外壁后伸入至所述导流通道内。
优选地，所述导流结构包括：
用于固定在电芯外表面的导流底座，所述导流底座上设置有供所述分流结构穿过的通孔；
用于安装在所述导流底座上的导流上盖，所述导流上盖和所述导流底座之间形成所述导流通道，所述导流通道的一端连通外界，另一端封闭。
优选地，所述分流结构包括：
具有内部通道的分流框体，所述分流框体部分穿过所述导流结构的外壁后伸入至所述导流通道内；
布置在所述分流框体内的至少一层分流板；
其中，所述分流板上设置有多个用于对流入至所述分流框体内的内部通道中的热失控气体进行分流的第一分流孔，所述第一分流孔沿所述分流框体的轴向方向设置，和/或
所述分流框体的侧壁沿径向方向上设置有多个用于对流入至所述分流框体内的内部通道中的热失控气体进行分流的第二分流孔，所述第二分流孔位于所述导流通道内。
优选地，所述分流板为至少两层，至少两层所述分流板沿所述分流框体的径向方向平行布置在所述分流框体的内部通道内；
其中，相邻两层所述分流板上布置的第一分流孔交错布置。
优选地，所述分流结构伸入所述导流通道后，与所述导流上盖之间具有间隙。
优选地，所述通孔内设置有密封圈。
本发明还提供了一种电池模组，包括：壳体，安装在所述壳体内的多个电芯，以及上述的电池热失控气体排放装置，其中，
每一所述电芯的外表面均固定有爆破层和所述分流结构，所述爆破层与分流框体的内部通道相对；每一所述分流结构的分流框体分别穿过所述导流结构的外壁后伸入所述导流通道内；
所述导流结构固定在多个所述电芯的外表面上。
优选地，所述爆破层、所述分流结构和所述导流结构均焊接于所述电芯上。
优选地，所述电池模组还包括：
固定在其中一个所述电芯上的低压采样组件，进入至所述导流通道内的热失控气体朝远离所述低压采样组件的一侧方向排放。
本发明实施例还提供了一种汽车，包括上述的电池模组。
本发明的有益效果为：
通过设置分流结构来对电池热失控时所产生的热失控气体收集到导流结构内，通过导流结构的导流通道将各个电芯热失控时所产生的高温高热气体一同导流到外界。导流结构起到热失控气体隔离的功效，由于导流通道定向地汇集了各个电芯所产生的热失控气体（即单个电芯所产生的热失控气体不再直接向外发散开），使单个电芯热失控所产生的高温高热气体能够尽可能地远离其相邻的电芯，减少电芯和电芯之间热对流时所伴随传递的热量。
附图说明
图1为本实施例中未安装电池热失控气体排放装置的电池模组的结构示意图；
图2为实施例中安装电池热失控气体排放装置的电池模组的结构示意图；
图3为导流结构未安装导流上盖时电池模组的结构示意图；
图4为分流结构安装在电芯上时的结构示意图；
图5为分流结构的结构示意图；
图6为导流结构的结构示意图；
附图标记说明：1、壳体；2、电芯；3、电池热失控气体排放装置；4、低压采样组件；21、爆破层；31、导流结构；32、分流结构；311、导流底座；312、导流上盖；313、导流通道；3111、通孔；3112、密封圈；321、分流框体；322、分流板；3211、第二分流孔；3221、第一分流孔。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1至图6，本发明实施例提供了一种电池热失控气体排放装置，包括：导流结构31，所述导流结构31内具有导流通道313；用于将电芯2热失控时所产生的热失控气体进行分流并导流至所述导流通道313内的分流结构32；所述分流结构32部分穿过所述导流结构31的外壁后伸入至所述导流通道313内。
本实施例中，通过设置分流结构32来对电池热失控时所产生的热失控气体收集到导流结构31内，再通过导流结构31的导流通道313将各个电芯2热失控时所产生的高温高热气体一同导流到外界。导流结构31起到热失控气体隔离的功效，由于导流通道313定向地汇集了各个电芯2所产生的热失控气体（即单个电芯2所产生的热失控气体不再直接向外发散开），使单个电芯2热失控所产生的高温高热气体能够尽可能地远离其相邻的电芯2，减少电芯2和电芯2之间热对流时所伴随传递的热量。
分流结构32设计的目的则在于，将使进入导流结构31内的热失控气体分为多股，各股热失控气体在不同位置几乎以同等大小的冲击力对导流结构31的壁面进行分散冲击，使导流结构31的壁面更不容易被融化或被冲击破损，进而避免设置在导流结构31上方且采用非金属材料制成的模组上盖出现起火烧毁；而现有技术的方案中，电芯2热失控所产生的高温高热气体则直接集成为一股集中对壳体1的上盖进行冲击，壳体1的模组上盖上受到冲击的位置处的冲击力度较大，使非金属材料制成的上盖容易发生起火现象。
如图3，4和6，所述导流结构31包括：
用于固定在电芯2外表面的导流底座311，所述导流底座311上设置有供所述分流结构32穿过的通孔3111；
用于安装在所述导流底座311上的导流上盖312，所述导流上盖312和所述导流底座311之间形成所述导流通道313，所述导流通道313的一端连通外界。
其中，导流底座311的截面为U型截面，且导流底座311的一端为封闭端。导流上盖312通过焊接的工艺固定在导流底座311的上侧，导流上盖312固定在导流底座311上后，导流上盖312和导流底座311之间形成一个导流通道313，该导流通道313的一端被封闭，另一端则为气体流出口。为了能够让热失控气体进入到该导流通道313内，则需要在导流底座311的表面设置连通该导流通道313的通孔3111，由于分流结构32穿过了该通孔3111而部分伸入到导流通道313内，热失控气体即在分流结构32的作用下直接进入到了导流通道313内。当然，为了提高分流结构32和导流底座311之间的密封性能，本实施例中，各个通孔3111内均布置有密封圈3112，密封圈3112被紧紧地挤压在分流结构32和导流底座311之间，实现分流结构32和导流底座311之间的良好密封。
如图3至5，所述分流结构32包括：具有内部通道的分流框体321，所述分流框体321部分穿过所述导流结构31的外壁后伸入至所述导流通道313内；布置在所述分流框体321内的至少一层分流板322，如图5所示，分流板322沿该分流框体321的径向方向设置，分流板322与分流框体321一体成型；其中，所述分流板322上设置有多个用于对流入至所述分流框体321内的内部通道中的热失控气体进行分流的第一分流孔3221，所述第一分流孔3221沿该分流框体321的轴向方向设置，和/或所述分流框体321的侧壁沿径向方向上设置有多个用于对流入至所述分流框体321内的内部通道中的热失控气体进行分流的第二分流孔3211，所述第二分流孔3211位于所述导流通道313内。也就是说，在第一分流孔3221和第二分流孔3211均设置有时，第一分流孔3221和第二分流孔3211的设置方向相互垂直，第一分流孔3221沿着该分流框体321的径向方向设置，第二分流孔3211则沿该分流框体321的轴向方向设置。并且，第二分流孔3211的设置位置高于第一分流孔3221的设置位置，这样，热失控气体首先通过分流板322上的各个第一分流孔3221进行首次分流，在通过分流框体321上的第二分流孔3211进行二次分流，进一步分散热失控气体对导流上盖312的冲击，进而达到防止热失控气体烧毁导流上盖312后对非金属材料制作的模组上盖进行烧损。
其中，如图5，所述分流板322为至少两层，至少两层所述分流板322沿所述分流框体321的径向方向平行布置在所述分流框体321的内部通道内；相邻两层所述分流板322上布置的第一分流孔3221交错布置。由于电芯2热失控时，由于高温气体冲破爆破层可能会产生一些杂质，这些杂质在高温气体的带动下而窜动，相邻两层分流板322上设置的第一分流孔3221交错布置的方式，还能实现对一些尺寸较大的杂质进行过滤；同时，交错布置的方式，还可以吸收一部分热失控气体的冲击力，进一步减小热失控气体冲破导流上盖312的可能性。
其中，所述分流结构32伸入所述导流通道313后，与所述导流上盖312之间具有间隙。具体来说，分流框体321伸入到导流通道313内的部分的上端面和导流上盖312之间具有一定的间隙，好处在于，避免该导流结构31在分流结构32的电传递下而带电。
本发明还提供了一种电池模组，包括：壳体1，安装在所述壳体1内的多个电芯2，以及上述的电池热失控气体排放装置3，其中，
每一所述电芯2的外表面均固定有爆破层21和所述分流结构32，所述爆破层21与分流框体321的内部通道相对；每一所述分流结构32的分流框体321分别穿过所述导流结构31的外壁后伸入所述导流通道313内；
所述导流结构31固定在多个所述电芯2的外表面上。
具体来说，爆破层21的尺寸面积可以设置成与分流框体321的内部通道的截面尺寸相同，或略微小于该分流框体321的内部通道的截面尺寸，使电芯2内部产生的高温高压热失控气体能够被完全收集到分流框体321的内部通道内。
本实施例中，通过多个电芯2、多个特殊设计的分流结构32和一个导流结构31，并通过模组常用结构汇流排、输出铜排、低压采样组件、端板、侧板等（这些都是现有技术中所公知的部件，本实施例中不作详细描述），形成带导流结构31和分流结构32的电池模组。
其中，所述爆破层21、所述分流结构32和所述导流结构31均焊接于所述电芯2上。
其中，如图3，所述电池模组还包括：固定在其中一个所述电芯2上的低压采样组件4，进入至所述导流通道313内的热失控气体朝远离所述低压采样组件4的一侧方向排放。
本实施例中，当单个电芯2发生热失控时，高温高压热失控气体会冲破在电芯2上设置的爆破层21，再通过分流结构32的各个分流孔（第一分流孔3221和/或第二分流孔3211）进行分流进入导流通道313内，并经导流通道313排至电池模组外部。导流通道313可使热失控气流能够沿特定路径排至电池模组外部，从而降低热失控气流对其它电芯2的影响。
本发明还提供了一种汽车，包括上述的电池模组。
上述实施例只对其中一些本发明的一个或多个实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种电池热失控气体排放装置，其特征在于，包括：
导流结构(31)，所述导流结构(31)内具有导流通道(313)；
用于将电芯（2)热失控时所产生的热失控气体进行分流并导流至所述导流通道(313)内的分流结构(32)；
所述分流结构(32)部分穿过所述导流结构(31)的外壁后伸入至所述导流通道(313)内。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导流结构(31)包括：
用于固定在电芯（2)外表面的导流底座(311)，所述导流底座(311)上设置有供所述分流结构(32)穿过的通孔(3111)；
用于安装在所述导流底座(311)上的导流上盖(312)，所述导流上盖(312)和所述导流底座(311)之间形成所述导流通道(313)，所述导流通道(313)的一端连通外界，另一端封闭。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分流结构(32)包括：
具有内部通道的分流框体（321)，所述分流框体（321)部分穿过所述导流结构(31)的外壁后伸入至所述导流通道(313)内；
布置在所述分流框体（321)内的至少一层分流板（322)；
其中，所述分流板（322)上设置有多个用于对流入至所述分流框体（321)内的内部通道中的热失控气体进行分流的第一分流孔（3221)，所述第一分流孔（3221)沿所述分流框体（321)的轴向方向设置，和/或
所述分流框体（321)的侧壁沿径向方向上设置有多个用于对流入至所述分流框体（321)内的内部通道中的热失控气体进行分流的第二分流孔（3211)，所述第二分流孔（3211)位于所述导流通道(313)内。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述分流板（322)为至少两层，至少两层所述分流板（322)沿所述分流框体（321)的径向方向平行布置在所述分流框体（321)的内部通道内；
其中，相邻两层所述分流板（322)上布置的第一分流孔（3221)交错布置。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分流结构(32)伸入所述导流通道(313)后，与所述导流上盖(312)之间具有间隙。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述通孔(3111)内设置有密封圈(3112)。
7.一种电池模组，包括：壳体（1），安装在所述壳体（1）内的多个电芯（2），以及权利要求1至6任一项所述的电池热失控气体排放装置（3），其中，
每一所述电芯（2）的外表面均固定有爆破层（21）和所述分流结构（32），所述爆破层（21）与分流框体（321）的内部通道相对；每一所述分流结构（32）的分流框体（321）分别穿过所述导流结构（31）的外壁后伸入所述导流通道（313）内；
所述导流结构（31）固定在多个所述电芯（2）的外表面上。
8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述爆破层（21）、所述分流结构（32）和所述导流结构（31）均焊接于所述电芯（2）上。
9.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括：
固定在其中一个所述电芯（2）上的低压采样组件（4），进入至所述导流通道（313）内的热失控气体朝远离所述低压采样组件（4）的一侧方向排放。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求7至9任一项所述的电池模组。
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