CN112531246B - 电池托盘、动力电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电池托盘、动力电池包及车辆。该电池托盘包括托盘本体，托盘本体包括底板、边梁、以及若干个隔板，边梁设置在底板的四周，隔板设置在底板上并且将底板分隔成若干个用于放置单体电池或电池模组的容纳空间，每个容纳空间对应的边梁和/或底板上设置有第一孔、第二孔、以及连通第一孔和第二孔的气体通道，第一孔用于将单体电池或电池模组排出的火焰、烟雾或气体导入气体通道，第二孔用于将气体通道内的火焰、烟雾或气体排出，每个容纳空间对应的边梁上要设置第一孔，但第二孔一般只设置几个。这样，当某个电池模组或单体电池发生热失控时，该电池托盘能够将烟气引流至特定位置排出。

Description

电池托盘、动力电池包及车辆

技术领域

本公开涉及电动汽车技术领域，具体地，涉及一种电池托盘、动力电池包及车辆。

背景技术

随着电动汽车的普及和能量密度的提高，电动汽车的起火事故时有发生，严重刺激消费者神经。电动汽车起火事故很大部分是由电池包的热失控导致。

研究表明，电池包发生热失控时，释放大量高温可燃气体，如果没有泄压装置及时泄压，电池包内气压将迅速升高并将电池包上盖冲开，随后火焰从电池包内喷出。现有设计的主要缺陷是，烟气或火焰喷出的方向不固定，未能将烟气、火焰引流至特定位置，火焰、烟气会积聚在电池包内部，无法及时排出，容易对电池造成二次伤害或者影响其他电池。

发明内容

本公开的目的是提供一种电池托盘，该电池托盘能够及时将火焰、烟雾或气体排出。

为了实现上述目的，本公开提供一种电池托盘，包括托盘本体，所述托盘本体包括底板、边梁、以及若干个隔板，所述边梁设置在所述底板的四周，所述隔板设置在所述底板上并且将所述底板分隔成若干个用于放置单体电池或电池模组的容纳空间，每个所述容纳空间对应的边梁和/或底板上设置有第一孔、第二孔、以及连通所述第一孔和所述第二孔的气体通道，所述第一孔用于将所述单体电池或所述电池模组排出的火焰、烟雾或气体导入所述气体通道，所述第二孔用于将所述气体通道内的火焰、烟雾或气体排出。

可选地，所述隔板为隔热板，用于对所述容纳空间之间进行热隔离，所述隔板包括隔板本体和设置在所述隔板本体外壁上的防火隔热层。

可选地，所述第一孔处设置有单向开启的封挡件，所述封挡件构造为在预设压力下开启，以使得从每个所述容纳空间产生的火焰、烟雾或气体通过对应的所述第一孔进入所述气体通道。

可选地，所述封挡件为单向阀。

可选地，所述电池托盘还包括防爆装置，所述第二孔通过所述防爆装置封堵。

可选地，所述电池托盘还包括烟雾和/或气体感应器，所述烟雾和/或气体感应器设置在所述气体通道内。

可选地，所述电池托盘还包括导流管，所述导流管的一端用于与所述第二孔连通，另一端延伸至车身底部的边缘。

可选地，所述电池托盘还包括灭火装置，所述灭火装置包括储存罐、导流管和阀，所述导流管的一端与所述储存罐连通，另一端与所述第二孔连通，所述阀用于截断或连通所述第二孔与所述储存罐之间的流路，当发生热失控时，所述阀开启，所述储存罐的灭火剂依次通过所述导流管、所述第二孔、所述排气通道、及所述第一孔释放到所述电池托盘内。

可选地，所述储存罐与整车冷却液回路连通。

可选地，所述托盘本体还包括设置于所述边梁外侧以用于将所述电池托盘安装在车上的中空安装梁，所述中空安装梁的侧壁上形成有与所述边梁和/或所述底板上的气体通道连通的通气孔，且所述中空安装梁至少一端开放以形成排气口。

可选地，所述中空安装梁上设置有紧固件安装部，所述紧固件安装部位于所述中空安装梁的中空排气通道内，且所述紧固件安装部上形成有用于与紧固件配合的安装孔。

通过上述技术方案，一旦某个容纳空间内的电池模组发生热失控，电池模组产生的火焰、烟雾或气体可通过边梁或底板上与该电池模组对应的第一孔进入托盘本体的气体通道，进而通过边梁或底板上的第二孔排出，使得该火焰、烟雾或气体不会进入聚集在电池托盘内部。

根据本公开的另一方面，提供一种动力电池包，包括若干电池模组或单体电池、电池包盖板、以及上述的电池托盘，所述电池包盖板与所述托盘本体密封连接并共同形成用于容纳所述若干电池模组或所述单体电池的密闭空间。

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是本公开一种实施方式的电池托盘立体结构示意图；

图2是本公开一种实施方式的电池托盘工作示意图；

图3是本公开一种实施方式的电池托盘的隔板的截面示意图；

图4是本公开一种实施方式的电池托盘安装在车辆上的使用状态示意图，其中，示出了引流管；

图5是本公开另一种实施方式的电池托盘安装在车辆上的使用状态示意图，其中，示出了灭火装置；

图6是本公开一种实施方式的电池托盘中空边梁结构的俯视端面示意图；

图7是本公开一种实施方式的电池托盘的边梁的截面示意图；

图8是本公开另一种实施方式的电池托盘的立体结构示意图；

图9是本公开另一种实施方式的中空安装梁的截面示意图；

图10是本公开一种实施方式的动力电池包的立体结构示意图；

图11是本公开一种实施方式的动力电池包的立体结构的爆炸图。

附图标记说明

100-托盘本体；10-边梁；11-第一孔；12-第二孔；13-气体通道；14-第一气体通道；15-通孔；16-第二气体通道；20-底板；30-隔板；31-隔板本体；32-防火隔热层；301-横向隔板；302-纵向隔板；40-防爆阀；50-导气管；61-储存罐；62-导流管；63-阀；70-中空安装梁；71-排气口；72-紧固件安装部；721-安装孔；80-电池包盖板。

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。

如图1至如图11所示，根据本公开提供了一种电池托盘和具有该电池托盘的动力电池包。除了电池托盘之外，该动力电池包还可以包括电池包盖板(图中未示出)和若干电池模组或单体电池，电池包盖板与电池托盘密封连接并共同形成容纳若干电池模组或单体电池的密闭空间。

该电池托盘包括托盘本体100，托盘本体100包括底板20、边梁10、以及若干个隔板30，边梁10设置在底板20的四周，隔板30设置在底板20上并且将底板20分隔成若干个用于放置单体电池或电池模组的容纳空间，每个容纳空间对应的边梁10和/或底板20上设置有第一孔11、第二孔12、以及连通第一孔11和第二孔12的气体通道13，第一孔11用于将单体电池或电池模组排出的火焰、烟雾或气体导入气体通道13，第二孔12用于将气体通道13内的火焰、烟雾或气体排出，每个容纳空间对应的边梁上要设置第一孔，但第二孔一般只设置几个。

通过上述技术方案，一旦某个容纳空间内的电池模组发生热失控，电池模组产生的火焰、烟雾或气体可通过边梁10或底板20上与该电池模组对应的第一孔11进入托盘本体100的气体通道13，进而通过边梁10或底板20上的第二孔12排出。使得该火焰、烟雾或气体不会进入聚集在电池托盘内部。并且，由于隔板30的阻挡及隔热作用，能够对火焰、烟雾或气体、以及热量进行空间隔离热隔离，避免热扩散，从而能够避免位于其他容纳空间的电池模组受到热失控的影响，有效避免了该火焰、烟雾或气体对电池模组造成二次伤害或者影响其他电池模组。

本公开对隔板30的具体结构和材质均不作限制，在一种实施方式中，隔板30为隔热板，用于对每个容纳空间进行热隔离。隔板30可包括隔板本体31和设置在隔板本体31外壁上的防火隔热层32。其中，隔板本体31用于保证隔板30的强度要求，并起到空间隔离的作用。进一步地，防火隔热层32可以是气凝胶、云母片、聚丙烯等材料层，该上述材料层可采用例如粘接的方式与隔板本体31相连。另外，防火材料层还可以为防火漆层，可采用喷涂的方式将防火漆设置在隔板本体31上。

可选地，隔板30包括横向隔板301和纵向隔板302，横向隔板301与纵向隔板302交错分布，以将电池托盘划分为多个容纳空间。

在本公开中，气体通道13既可以设置在边梁10上，也可以设置在底板20上。在本公开的一种实施方式中，气体通道13可设置在边梁10上，具体地，边梁10为中空结构，中空结构作为气体通道13。

其中，中空结构可以具有多层，即边梁10可以具有多条气体通道13。可选地，在本公开的一种实施方式中，如图6和7所示，边梁10为两层中空结构，在边梁10的宽度方向上具有第一气体通道14和第二气体通道16，该两个气体通道14和16之间设置有通孔15。热失控时，火焰、烟雾或气体经过第一孔11进入第一气体通道14，然后经过通孔15流向第二气流通道，最后通过第二孔12排出。其中，通孔15和第二孔12还可用作线束孔。

可选地，如图6所示，第一孔11、通孔15及第二孔12可在一条中心直线上，这时的排气路径最短，便于将气体以最快的速度及时排出，使气体不会滞留，避免热失控电池模组的温度进一步上升。

需要说明的是，在本公开中对第一孔11、第二孔12以及上述通孔15的形状和数量均不作限制，第一孔11可以设置在边梁10的左右侧，也可设置在边梁10的前后侧，第一孔11可以是圆孔或其他形状的孔。

如图7所示，电池托盘还包括电池包防爆装置，例如防爆阀40，防爆阀40可安装在第二孔12上，以通过电池包防爆阀40封堵第二孔12。这样，从容纳空间排出的火焰、烟雾或气体通过第一孔11进入并积聚在气体通道13内，当气体通道13内的气压达到一定值时，防爆阀40开启，将积聚在气体通道13内的火焰、烟雾或气体排出。这里，防爆阀40为本领域技术人员所熟知，在此对它们的结构及工作原理不再赘述。

实际布置防爆阀40时，可以根据整车高低压器件布置来确定防爆阀40的布置。防爆阀40的位置应尽可能避开整车高压器件。如高压配电盒、充电器、电机电控装置在前舱，则防爆阀40布置在后部；反之，布置在前部。防爆阀40也可以在前部和后部都布置，只要尽可能避免整车高压器件。

在本公开中，防爆装置可以是被动防爆装置，当电池包内外压差超过防爆装置阈值(如5～40kPa)后防爆装置爆破泄压。

防爆装置也可以是主动防爆装置，通过控制系统控制防爆装置的爆破。当系统检测到电池包内发生热失控时，结合探测到的外界环境风向，选择性的使位于电池托盘前侧的防爆阀40或者位于后侧的防爆阀40爆破，使得热失控烟气尽快远离车辆，尽可能少的影响车辆，从而减小对乘员逃生的影响。

进一步地，为了防止一个模组热失控释放的高温烟气进入其他通道后又通过其他第一孔11进入到其他容纳空间内，在本公开的一种实施方式中，，可在第一孔11处设置单向开启的封挡件，封挡件构造为在预设压力下开启使得从每个容纳空间产生的火焰、烟雾或气体通过对应的第一孔11进入气体通道13，火焰、烟雾或气体经过气体通道13到达第二孔12排出电池包。

在上述排气过程中，由于位于气体通道13路径上的其它容纳空间对应的第一孔11仍旧由封挡件封挡，而且封挡件为单向开启，火焰、烟雾或气体只能沿电池模组的排气方向打开，因此当某个电池模组发生热失控时，其排出的火焰、烟雾或气体在进入气体通道13后不会进入到其它电池模组对应的第一孔11中，也就是说，进入气体通道13后的气体不会回流而影响到其它电池模组，从而不会造成其它电池模组热失控。

在本公开中，封挡件可以具有任意适当的结构。在一种实施方式中，封挡件设置可为单向防爆阀。当电池包内外压差超过单向防爆阀设置的阈值(如5-40KPa)时，单向防爆阀开启。在本实施方式中，对单向防爆阀设置的阈值不作限制，可以是任意适当的值。

在本公开的其他实施方式中，封挡件还可形成为薄膜，例如金属薄膜、相变薄膜等，以在火焰、烟雾或气体的冲击作用破开或气化。

在本公开中，电池托盘还包括烟雾和/或气体感应器，烟雾和/或气体感应器可设置在气体通道13内。

现有技术中，在电池托盘内设置烟雾和/或气体感应器，当离烟雾和/或气体感应器的位置相对较远的某一个电池模组发生热失控，防爆阀40开启释放出气体或烟雾，由于托盘的体积较大，释放出气体或烟雾会在电池托盘内部四处扩散而被稀释，烟雾和/或气体感应器可能无法及时检测排出的气体或烟雾，灵敏性下降，而在本公开中，可以在电池托盘的气体通道13内设置烟雾或气体感应器(未图示)，气体通道13的空间相对电池托盘的体积明显较小，且气体通道13会将相应的烟雾或气体沿预定的方向排除，因此，一旦有烟雾和/或气体进去气体通道13内，烟雾和/或气体感应器便会感应到相应的烟雾或气体，烟雾或气体感应器将信号反馈给整车控制系统，提醒驾驶员做出反应，或启动电池包的气体灭火阻燃等动作，提高电池包的安全性，本公开对烟雾和/或气体感应器在气体通道13内部设置的位置以及烟雾和/或气体感应器的设置数量不作特殊限定。

通常电池包布置在乘员舱下方，从电池包的防爆阀40喷出的高温烟气和火焰离乘员舱上下车门位置较近，可能对乘员的逃生有一定影响。为了减小这种影响。在本公开的一种实施方式中，如图4所示，电池托盘还包括导气管50，导气管50的一端用于与第二孔12连通，另一端延伸至车身底部的边缘。引流管的设置，可对排出电池包外的高温烟气进行引流，使高温烟气尽量远离乘员舱排出，有利于保护乘员安全。

需要说明的是，这里的“车身底部边缘”可以是车身前后侧边缘，也可以是车身左右侧边缘等任意合适的位置。可选地，可以是车身尾部的位置，以使高温烟气尽量远离乘员舱排出，以尽可能远离电池托盘(动力电池包)，远离乘员舱，尽可能保护乘员安全。

另外，本公开对导气管50的数量不作限制，可选地，如图4所示，导气管50为两根，设置于车身后部，并一端与托盘本体100上的防爆阀40相连。在本公开的另一种实施方式中，如图5所示，电池托盘还包括灭火装置，灭火装置包括储存罐61、导流管62和阀63，导流管62的一端与储存罐61连通，另一端与第二孔12连通，阀63用于截断或连通第二孔12与储存罐61间的流路，当发生热失控时，阀63开启，储存罐61的灭火剂依次通过导流管62、第二孔12、排气通道、及第一孔11释放到电池托盘内。储存罐61可装液体或灭火剂，热失控时，液体或灭火剂释放并流入电池包内，起到降温灭火的作用。

可选地，当在第一孔11处设置单向阀时，火焰、烟雾或气体通过第一孔11进入到排气通道，储存罐61的灭火剂依次通过导流管62、第二孔12到达排气通道进行灭火，可不进入电池托盘内进行灭火；当在第一孔11处设置薄膜时，火焰、烟雾或气体会冲破薄膜，通过第一孔11进入到气体通道13，储存罐61的灭火剂依次通过导流管62、第二孔12、气体通道13、及第一孔11释放到电池托盘内进行灭火，在气体通道13和容纳空间内同时进行灭火。

其中，引流管的远离托盘本体100的一端可以比接防爆阀40那端略高，这样，当发生热失控需要进行灭火时，有利于冷却液快速进入电池包内进行灭火降温，并且还能让电池包内聚集足够的冷却液，防止事故后处理过程中电池包发生复燃。

进一步地，储存罐61还可以与整车冷却液回路连通，这样，当热失控时，冷却回路中的冷却液可以导流到电池包内，起到降温灭火的作用。这种设计巧妙地利用了整车的冷却系统给电池包进行降温，无需另外给灭火装置设置冷却源。

如图8所示，本公开还提供了另一种电池托盘，其中，托盘本体100还包括设置于边梁10外侧中空安装梁70，中空安装梁70用于将电池托盘(动力电池包)安装在车上，中空安装梁70的侧壁通过边梁10上的开孔11与电池托盘(动力电池包)内部空间联通，气体通道13位于中空安装梁70中，且中空安装梁70至少一端开放以形成排气口71。

在本实施方式中，利用中空安装梁70即用作安装电池包的安装基座，又与边梁10配合，作为火焰、烟雾或气体的排气通道，起到一件两用的作用。

具体地，如图8所示，中空安装梁70前端进行封堵密封处理，后端开放形成排气口71。电池热失控时，火焰、烟雾或气体通过边梁10上对应的托盘框架开孔进入中空安装梁70的内部，并通过中空安装梁70的引流，从排气口71中排出至电池包外。

如图8和图9所示，中空安装梁70上设置有紧固件安装部72，紧固件安装部72位于中空安装梁70的中空排气通道内，且紧固件安装部72上形成有用于与紧固件配合的安装孔721。电池包通过紧固件实现电池包与车辆的连接。

需要说明的是，当防爆阀40设置在排气口71时，为了避免火焰、烟雾或气体通过安装孔721排出，安装孔721应与中空安装梁70的排气通道进行隔离，图9所示为一种中空安装梁70在紧固件安装部72的截面示意图，其中，安装孔721与中空安装梁70的排气通道隔离，隔离方式可以是一体成型，也可以通过焊接圆管方式构造而成。

此外，当防爆阀40安装在边梁10或底板20上的第二孔12时，安装孔721可以与中空安装梁70的排气通道隔离，也可以不隔离，本公开对此不作限制。

根据本公开的另一方面，提供一种动力电池包，该动力电池包包括若干电池模组或单体电池(图中未示出)、电池包盖板80、以及上述的电池托盘，电池包盖板80与托盘本体100密封连接并共同形成用于容纳若干电池模组或单体电池的密闭空间。

根据本公开的又一方面，提供一种车辆，该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 (11)

1.一种电池托盘，其特征在于，包括托盘本体(100)，所述托盘本体(100)包括底板(20)、边梁(10)、以及若干个隔板(30)，所述边梁(10)设置在所述底板(20)的四周，所述隔板(30)设置在所述底板(20)上并且将所述底板(20)分隔成若干个用于放置单体电池或电池模组的容纳空间，每个所述容纳空间对应的边梁(10)和/或底板(20)上设置有第一孔(11)、第二孔(12)、以及连通所述第一孔(11)和所述第二孔(12)的气体通道(13)，所述第一孔(11)用于将所述单体电池或所述电池模组排出的火焰、烟雾或气体导入所述气体通道(13)，所述第二孔(12)用于将所述气体通道(13)内的火焰、烟雾或气体排出；

所述托盘本体(100)还包括设置于所述边梁(10)外侧以用于将所述电池托盘安装在车上的中空安装梁(70)，所述中空安装梁(70)的侧壁上形成有与所述边梁(10)和/或所述底板(20)上的所述气体通道(13)连通的通气孔，且所述中空安装梁(70)至少一端开放以形成排气口(71)；

所述边梁(10)为两层中空结构，所述气体通道(13)包括第一气体通道(14)和第二气体通道(16)，所述第一气体通道(14)和第二气体通道(16)沿所述边梁(10)的宽度方向设置，所述第一气体通道(14)和所述第二气体通道(16)之间设置有通孔(15)。

2.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于，所述隔板(30)为隔热板，所述隔板(30)包括隔板本体(31)和设置于所述隔板本体(31)外壁的防火隔热层(32)。

3.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于，所述第一孔(11)处设置有单向开启的封挡件，所述封挡件构造为在预设压力下开启，以使得从所述容纳空间产生的火焰、烟雾或气体通过对应的所述第一孔(11)进入所述气体通道(13)。

4.根据权利要求3所述的电池托盘，其特征在于，所述封挡件为单向防爆阀。

5.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于，所述电池托盘还包括烟雾和/或气体感应器，所述烟雾和/或气体感应器设置在所述气体通道(13)内。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电池托盘，其特征在于，所述电池托盘还包括导气管(50)，所述导气管(50)的一端用于与所述第二孔(12)连通，另一端延伸至车身底部的边缘。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的电池托盘，其特征在于，所述电池托盘还包括灭火装置，所述灭火装置包括储存罐(61)、导流管(62)和阀(63)，所述导流管(62)的一端与所述储存罐(61)连通，另一端与所述第二孔(12)连通，所述阀(63)用于截断或连通所述第二孔(12)与所述储存罐(61)之间的流路，当发生热失控时，所述阀(63)开启，所述储存罐(61)的灭火剂依次通过所述导流管(62)、所述第二孔(12)、所述气体通道(13)、及所述第一孔(11)释放到所述电池托盘内。

8.根据权利要求7所述的电池托盘，其特征在于，所述储存罐(61)与整车冷却液回路连通。

9.根据权利要求1所述的电池托盘，其特征在于，所述中空安装梁(70)上设置有紧固件安装部(72)，所述紧固件安装部(72)位于所述中空安装梁(70)的中空排气通道内，且所述紧固件安装部(72)上形成有用于与紧固件配合的安装孔(721)。

10.一种动力电池包，其特征在于，包括若干电池模组或单体电池、电池包盖板(80)、以及权利要求1-9中任一项所述的电池托盘，所述电池包盖板(80)与所述托盘本体(100)密封连接并共同形成用于容纳所述若干电池模组或所述单体电池的密闭空间。

11.一种车辆，其特征在于，包括权利要求10所述的动力电池包。

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