CN111668422A - 电池模组、动力电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电池模组、动力电池包和车辆，该电池模组包括模组端盖、若干单体电池和单体保护盖，所述模组端盖上设置有若干排气孔，所述排气孔与单体电池上的防爆阀相对设置且一一对应，单体保护盖上形成有导气筒，该导气筒包括筒体、第一端口和第二端口，第一端口的外周包围防爆阀，第二端口的外周包围排气孔，防爆阀排出的气体依次经第一端口、筒体和第二端口后到达排气孔。该电池模组内的每个单体电池具有独立的排气通道，能够避免热扩散，不会将热失控传递至其他单体电池，并且缩短了排气通道的排气路径，使得气体不会滞留在电池模组内部，能够快速排出，同时也不会损伤电池模组内的其他零部件。

Description

电池模组、动力电池包和车辆

技术领域

本公开涉及电动汽车领域，具体地，涉及一种电池模组、具有该电池模组的动力电池包和具有该动力电池包的车辆。

背景技术

如图1至图3所示，现在电池模组中设有若干单体电池20和一条排气管道100，若干单体电池20共用一个排气管道100，当电池模组中的某个单体电池20发生热失控时，该热失控单体电池20的防爆阀21将会开启，单体电池20内部的高温气体能够沿着排气管道100排出，以释放电池模组内压。

然而多个单体电池20共用一条排气通道100会存在以下缺点：第一，如图2所示，由于多个单体电池100共用一个排气管道100，在持续排气的过程中，高温气体不断加热排气路径上的单体电池20，导致其它单体电池的温度不断上升，加剧热扩散，导致更多单体电池发生热失控；第二、排气管道100的排气路径过长，布置时不容易避让电池模组中的线束，排气过程中高温气体可能会烧毁其他线束的绝缘皮，导致线束短路；第三、受空间限制，排气管道100的排气孔径小，排气速度慢，热失控产生的大量气体来不及从电池模组内排出，容易导致热失控单体电池的电芯温度快速上升，电池模组的内压持续增大，最终可能导致电池模组起火爆炸。

发明内容

本公开的目的是提供一种电池模组，该电池模组能够避免热扩散，不会将热失控传递至其他单体电池，而且能够将气体快速排出，同时也不会损伤电池模组内的其他零部件。

为了实现上述目的，本公开提供一种电池模组，包括模组端盖、若干单体电池和单体保护盖，所述模组端盖上设置有若干排气孔，所述排气孔与所述单体电池上的防爆阀相对设置且一一对应，所述单体保护盖上形成有导气筒，所述导气筒包括筒体、第一端口和第二端口，所述第一端口的外周包围所述防爆阀，所述第二端口的外周包围所述排气孔，所述防爆阀排出的气体依次经所述第一端口、所述筒体和所述第二端口后到达所述排气孔。

可选地，所述导气筒的中心线与对应的排气孔以及对应的防爆阀的中心线重合。

可选地，所述导气筒的内壁上设置有防火材料。

可选地，所述单体保护盖的数量与所述单体电池的数量相等，每个单体保护盖上形成有一个所述导气筒。

可选地，所述排气孔由薄膜封闭，该薄膜能够在其两侧压差达到预设值时破开。

可选地，每个单体电池的正极极柱、负极极柱、防爆阀位于该单体电池的同一端，所述单体保护盖上还形成有供所述正极极柱穿过的第一通孔和供所述负极极柱穿过的第二通孔。

可选地，所述第一通孔的边缘形成有用于卡接所述正极柱的第一卡扣，所述第二通孔的边缘形成有用于卡接所述负极柱的第二卡扣。

可选地，所述导气筒位于所述第一通孔和所述第二通孔之间。

可选地，所述模组端盖包括构造成长方体结构的上盖板、下盖板、第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板，所述排气孔设置在所述上盖板上。

可选地，所述单体保护盖的两端与所述上盖板卡接。

可选地，所述电池模组还包括若干电池连接片、柔性电路板和信号采集端子，所述若干单体电池通过所述电池连接片串联或并联，所述柔性电路板位于所述单体保护盖和所述上盖板之间，所述柔性电路板上设置有供所述导气筒穿过的第三通孔，所述柔性电路板通过所述信号采集端子与所述电池连接片相连。

可选地，所述单体保护盖上形成有用于支撑所述柔性电路板的支撑结构。

可选地，所述单体保护盖的材料为金属或具有阻燃性能的非金属。

在本公开提供的电池模组中，由于每个单体电池都有独立的排气通道，发生热失控的单体电池的高温气体能够通过与之对应的排气通道直接排出，高温气体不再流经其他单体电池，因此不会导致其他单体电池的温度大幅上升，也就是说，该电池模组能够避免热扩散，不会将热失控传递至正常的单体电池。另外，导气筒的两端分别包围防爆阀和排气孔，即，导气筒的内径大于防爆阀的面积，并且大于排气孔的面积，有利于将气体快速排出。再者，相较于现有技术中排气管道的技术方案，本公开的导气筒结构能够缩短排气通道的排气路径，一方面便于将气体快速排出，使气体不会滞留在电池模组内部，避免了热失控单体电池的温度进一步上升，避免电池膜组的内压进一步增大，从而能够有效降低电池模组发生起火爆炸的概率，另一方面由于排气通道变短，布置相对灵活，便于避让电池模组内部其它零部件，尤其是带电部件，能够使其免受高温气体的破坏。

根据本公开的另一方面，提供一种动力电池包，包括上述的电池模组。

根据本公开的又一方面，提供一种车辆，包括上述的动力电池包。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是现有技术提供的电池模组的结构爆炸示意图；

图2是现有技术提供的排气管道安装到单体电池上时的电池模组的结构示意图；

图3是沿图2中A-A线截取的剖视结构的正视示意图；

图4是本公开一种实施方式的电池模组的结构爆炸示意图；

图5是本公开一种实施方式的电池模组的立体结构爆炸示意图，其中隐去了柔性电路板和信号采集端子；

图6是本公开一种实施方式的单体保护盖与单体电池的装配结构爆炸示意图；

图7是本公开一种实施方式的单体保护盖立体结构示意图；

图8是本公开一种实施方式的电池模组的排气示意图，其中只示出了一个单体电池。

附图标记说明

10 单体保护盖 11 导气筒

12 第一通孔 13 第二通孔

14 第一卡扣 15 第二卡扣

16 支撑结构 101 本体板

102 底壁 1021 卡接凸台

103 侧壁 104 加强筋

20 单体电池 21 防爆阀

22 正极极柱 23 负极极柱

30 排气孔 40 薄膜

51 第一侧板 52 第二侧板

53 第三侧板 54 上盖板

541 十字形支撑架 542 第三卡扣

60 电池连接片 70 柔性电路板

80 信号采集端子 100 排气管道

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、”通常与车辆正常行驶时的上、下的含义相同，“内、外”是相关零部件轮廓的内、外。

如图4至图8所示，根据本公开的一方面，提供了一种电池模组，该电池模组包括模组端盖、若干单体电池20和单体保护盖10，模组端盖上设置有若干排气孔30，排气孔30与单体电池20上的防爆阀21相对设置且一一对应，导气筒11包括筒体、第一端口和第二端口，第一端口的外周包围防爆阀21，第二端口的外周包围排气孔30，防爆阀21排出的气体依次经第一端口、筒体和第二端口后到达排气孔30，以使每个单体电池20具有独立的排气通道。

在本公开提供的电池模组中，由于每个单体电池20都有独立的排气通道，发生热失控的单体电池100的高温气体能够通过与之对应的排气通道直接排出，高温气体不再流经其他单体电池20，因此不会导致其他单体电池20的温度大幅上升，也就是说，该电池模组能够避免热扩散，不会将热失控传递至正常的单体电池。另外，导气筒11的两端分别包围防爆阀21和排气孔30，即，导气筒11的内径大于防爆阀21的面积，并且大于排气孔30的面积，有利于将气体快速排出。再者，相较于现有技术中排气管道100的技术方案，本公开的导气筒结构能够缩短排气通道的排气路径，一方面便于将气体快速排出，使气体不会滞留在电池模组内部，避免热失控单体电池20的温度进一步上升，避免电池膜组的内压进一步增大，从而能够有效降低电池模组发生起火爆炸的概率，另一方面由于排气通道变短，布置相对灵活，便于避让电池模组内部其它零部件，尤其是带电部件，能够使其免受高温气体的破坏。

进一步地，导气筒11的中心线可以与对应的排气孔30以及对应的防爆阀21的中心线重合。即，排气孔30与防爆阀21相对设置以使得防爆阀21与进气孔31之间的具有最短的排气路径，便于将气体以最快的速度及时排出，使气体不会滞留，避免热失控单体电池200的温度进一步上升。

另外，由于气体温度较高，为了使导气筒11能够抵抗高温气体的冲击，免受高温气体的破坏，在本公开的一种实施方式中，可在导气筒的内壁上设置防火材料，例如，在导气筒11的内壁上设置耐高温陶瓷层或耐高温玻璃纤维层等，经济实惠的同时还具有较好的保护效果。

在本公开中，单体保护盖10可为一个也可为多个，当单体保护盖10为一个时，其上形成有多个导气筒11，并且导气筒11的数量与电池模组中单体电池20的数量相等。当单体保护盖10的为多个时，单体保护盖10的数量与单体电池20的数量相等，且每个单体保护盖10上形成有一个导气筒11。在本公开的一种实施方式中，如图5和图6所示，单体保护盖10为多个，即，单体保护盖10为分体结构，一个单体电池20对应一个单体保护盖10，这样的好处在于，能够根据需要增加或减少单体保护盖10的数量，以应对具有不同数量单体电池的电池模组，保证单体保护盖10的数量始终与单体电池20的数量相等，从而为能够为每个单体电池20提供一条排气通道。

另外，如图8所示，排气孔30可由薄膜40封闭，该薄膜40能够在其两侧压差达到预设值时破开。也就是说，当单体电池20处于正常状态时，薄膜40封闭住排气孔30，当单体电池20发生热失控时，高温气体能够将薄膜40破开，顺利排出电池模组外。通过设置薄膜40，能够在不影响排气的同时避免因异物进入到排气孔30中而影响气体的排出。另外，当电池模组中某个或某几个单体电池20发生热失控时，其它单体电池对应的排气孔30由于仍旧被薄膜40封闭，一定程度上能够避免高温气体通过其排气孔30回流，因此薄膜40一定程度上也能保护正常的单体电池免受热失控单体电池的高温气体的影响。

其中，如图4和图8所示，薄膜40可设置在模组端盖的外侧，并且为了便于将薄膜40安装在排气孔30上，模组端盖上还可以设置用于支撑薄膜40的十字形支撑架541，该十字形支撑架541跨设在排气孔30上。在本公开的其它可替换的实施方式中，可省掉十字形支撑架541，直接将薄膜40的周缘粘接在模组端盖上。

在本公开中，薄膜40的可以由任意适当的材料制成，例如塑料膜、金属膜、相变膜，本公开对此不作限制，只要薄膜40能够在热失控单体电池的排气冲击下，破开或相变气化，使得气体顺利排出电池模组即可。

在本公开中，单体保护盖10可以具有任意适当的结构和形状。在本公开的一种实施方式中，如图6所示，每个单体电池20的正极极柱22、负极极柱23、防爆阀21位于该单体电池20的同一端，此时，单体保护盖10上形成有供正极极柱22穿过的第一通孔12和供负极极柱23穿过的第二通孔13，装配时，单体电池20的正极极柱22和负极极柱23分别插接配合在第一通孔12和第二通孔13中。在其它实施方式中，当单体电池20的正极极柱22、负极极柱23、防爆阀21不位于同一端时，可不用设置第一通孔12和/或第二通孔13。

进一步地，如图7所示，第一通孔12的边缘形成有用于卡接正极柱22的第一卡扣14，第二通孔13的边缘形成有用于卡接负极柱23的第二卡扣15，以实现单体保护盖10与单体电池20之间的稳固连接。其中，如图6和图7所示，导气筒11可位于第一通孔12和第二通孔13之间。

在本公开中，模组端盖可为任意适当的结构和形状。如图4和图5所示，模组端盖可以包括构造成为长方体结构的上盖板54、第一侧板51、第二侧板52、第三侧板53和第四侧板，其中，第二侧板52与第四侧板相对设置，排气孔30可设置在上盖板54上。在本公开的其它实施方式中，根据单体电池20的防爆阀21的布置方向，排气孔30可设置在模组端盖的任意一个位置，例如，布置在侧板上。可选地，在本公开其他实施例中，模组端盖还可以包括下盖板，该下盖板与上盖板54相对设置。

进一步地，如图5至图7所示，单体保护盖10的两端与上盖板54卡接，且搭靠在第二侧板52和第四侧板上，也就是说，上盖板54通过单体保护盖10安装在第二侧板52和第四侧板上。

具体地，如图7所示，单体保护盖10包括本体板101和形成在本体板101的两端且相对设置的两个U形结构，U形结构的底壁102沿单体电池20的厚度方向延伸，U形结构的两个侧壁103沿单体电池20的宽度方向延伸，导气筒11设置在本体板101上，上盖板54支撑在U形结构的底壁102上。

进一步地，如图7所示，底壁102的外侧形成有卡接凸台1021，上盖板54上形成有与卡接凸台1021卡接配合的第三卡扣541。卡接的方式有利于提高上盖板54与单体保护盖10之间的装配效率。

进一步地，如图7所示，为了提升单体保护盖10的支撑强度，本体板101与U形结构的底壁102之间设置有加强筋104。其中，加强筋104可为多个且沿底壁102的长度方向间隔布置，以进一步提升单体保护盖10的支撑强度和结构强度。

在本公开中，如图4所示，电池模组还包括若干电池连接片60、柔性电路板70和信号采集端子80，若干单体电池20通过电池连接片60串联或并联，柔性电路板70位于单体保护盖10和上盖板51之间，柔性电路板70上设置有供导气筒11穿过的第三通孔，柔性电路板70通过信号采集端子80与电池连接片60相连，其中，信号采集端子80可用以采集单体电池20的电压、电流、温度等参数。

如图4、图5和图7所示单体保护盖10上还形成有用于支撑柔性电路板70的支撑结构16。

在本公开中，单体保护盖10可以由任意适当的材料制成，为了能够抵抗高温气体的冲击且避免出现模组端盖发生起火情况，单体保护盖10可为金属或阻燃性非金属，例如采用耐高温陶瓷或耐高温复合材料等。

另外，在本公开中，单体保护盖10的成型方式可以为开模成型、板材冲压或焊接加工等。

根据本公开的另一方面，提供一种动力电池包，包括上述的电池模组。

根据本公开的又一方面，提供一种车辆，包括上述的动力电池包。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (15)

1.一种电池模组，其特征在于，包括模组端盖、若干单体电池(20)和单体保护盖(10)，所述模组端盖上设置有若干排气孔(30)，所述排气孔(30)与所述单体电池(20)上的防爆阀(21)相对设置且一一对应，所述单体保护盖(10)上形成有导气筒(11)，所述导气筒(11)包括筒体、第一端口和第二端口，所述第一端口的外周包围所述防爆阀(21)，所述第二端口的外周包围所述排气孔(30)，所述防爆阀(21)排出的气体依次经所述第一端口、所述筒体和所述第二端口后到达所述排气孔(30)。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述导气筒(11)的中心线与对应的排气孔(30)以及对应的防爆阀(21)的中心线重合。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述导气筒(11)的内壁上设置有防火材料。

4.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述单体保护盖(10)的数量与所述单体电池(20)的数量相等，每个单体保护盖(10)上形成有一个所述导气筒(11)。

5.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述排气孔(30)由薄膜(40)封闭，该薄膜(40)能够在其两侧压差达到预设值时破开。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电池模组，其特征在于，每个单体电池(20)的正极极柱(22)、负极极柱(23)、防爆阀(21)位于该单体电池(20)的同一端，所述单体保护盖(10)上还形成有供所述正极极柱(22)穿过的第一通孔(12)和供所述负极极柱(23)穿过的第二通孔(13)。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述第一通孔(12)的边缘形成有用于卡接所述正极柱(22)的第一卡扣(14)，所述第二通孔(13)的边缘形成有用于卡接所述负极柱(23)的第二卡扣(15)。

8.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述导气筒(11)位于所述第一通孔(12)和所述第二通孔(13)之间。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的电池模组，其特征在于，所述模组端盖包括构造成长方体结构的上盖板(54)、第一侧板(51)、第二侧板(52)、第三侧板(53)和第四侧板，所述排气孔(30)设置在所述上盖板(54)上。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述单体保护盖(10)的两端与所述上盖板(54)卡接。

11.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括若干电池连接片(60)、柔性电路板(70)和信号采集端子(80)，所述若干单体电池(20)通过所述电池连接片(60)串联或并联，所述柔性电路板(70)位于所述单体保护盖(10)和所述上盖板(54)之间，所述柔性电路板(70)上设置有供所述导气筒(11)穿过的第三通孔，所述柔性电路板(70)通过所述信号采集端子(80)与所述电池连接片(60)相连。

12.根据权利要求11所述的电池模组，其特征在于，所述单体保护盖(10)上形成有用于支撑所述柔性电路板(70)的支撑结构(16)。

13.根据权利要求1-5中任一项所述的电池模组，其特征在于，所述单体保护盖(10)的材料为金属或具有阻燃性能的非金属。

14.一种动力电池包，其特征在于，包括权利要求1-13中任一项所述的电池模组。

15.一种车辆，其特征在于，包括权利要求14所述的动力电池包。

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