CN113113713A - 一种动力电池总成及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池总成及车辆，涉及动力电池技术领域。该动力电池总成包括电池壳体、两个电池组、高压线路及低压线路。电池壳体包括箱体，箱体内设置有纵梁，纵梁将箱体分成两个安装槽；电池组包括多个电池模组，两个电池组分别设置于两个安装槽内，电池模组的正负极均朝向箱体的侧壁；高压线路包括高压铜排，高压铜排设置于两个电池组之间及电池组与箱体的侧壁之间的间隙；低压线路包括低压线束及控制子板，控制子板设置于两个电池组之间。该动力电池总成能够在电池模组失效时，防止火焰迅速蔓延至对侧的电池模组，以及将燃烧产生的高压气体快速排出电池包。

Description

一种动力电池总成及车辆

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池总成及车辆。

背景技术

目前，新能源汽车的发展前景非常广阔。新能源汽车具有能量效率高、零排放、无污染、比能量高、噪音低、可靠性高等优点。动力电池系统作为新能源电池车的主要储能部件，主要保证整车的行驶、高低压零部件的用电需求、制动能量回收、混合动力发动机系统能量调节等功能。

然而动力电池总成的安全性一直是其质量的关键，随着高能量高功率的电池总成需求快速发展，带来电池总成的一系列安全问题。动力电池失效时容易起火燃烧，并迅速蔓延至整个电池包，其产生的高压气体聚积存在爆炸风险，严重威胁乘员的生命。

针对上述问题，需要开发一种动力电池总成，以解决电池模组失效时，起火燃烧迅速蔓延至对侧电池模组以及高压气体无法快速排出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种动力电池总成及车辆，能够在电池模组失效时，防止火焰迅速蔓延至对侧的电池模组，以及将燃烧产生的高压气体快速排出电池包。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种动力电池总成，包括：

电池壳体，所述电池壳体包括箱体及扣在所述箱体上的盖板，所述箱体内设置有纵梁，所述纵梁贯通所述箱体并将所述箱体分成两个安装槽，所述箱体靠近所述纵梁一端的一个侧壁设置有容纳腔；

两个电池组，所述电池组包括多个电池模组，两个所述电池组分别设置于两个所述安装槽内，所述电池模组的正负极均朝向所述箱体的侧壁；

高压线路，所述高压线路包括高压铜排，所述高压铜排设置于两个所述电池组之间及所述电池组与所述箱体的侧壁之间的间隙，所述高压铜排与所述电池模组的正负极电连接；

低压线路，所述低压线路包括低压线束、控制主板及控制子板，所述低压线束设置于两个所述电池组之间，所述低压线束与所述控制主板及所述控制子板电连接，所述控制子板设置于两个所述电池组之间，所述控制主板设置于所述容纳腔内。

优选地，还包括：

主动熔断器，所述主动熔断器设置于所述高压线路的中点，并且也是整个所述高压线路中电压的中点，所述主动熔断器与所述控制主板电连接；

智能配电盒，所述智能配电盒与所述高压铜排串联，所述智能配电盒与所述控制主板通讯连接。

优选地，所述高压铜排包括铜排及包覆于所述铜排外部的包覆材料。

优选地，还包括冷却机构，所述冷却机构包括：

冷却管，所述冷却管设置于所述电池组与所述箱体的侧壁之间；

液冷板，所述液冷板设置于所述箱体的底板上，所述液冷板与所述冷却管连通。

优选地，所述冷却管与位于所述电池组与所述箱体的侧壁之间的所述高压铜排的距离为5mm-10mm。

优选地，每个所述安装槽内均设置有多个横梁，多个所述横梁将所述安装槽分隔成多个空间，每个所述空间内均能够放置所述电池模组，所述横梁不低于所述电池模组。

优选地，所述箱体的内部设置有绝缘隔热层。

优选地，还包括防爆阀，所述防爆阀设置于所述箱体位于所述容纳腔对侧的侧壁，且所述防爆阀靠近所述纵梁远离所述容纳腔的一端。

优选地，还包括：

多个压力传感器，每个所述电池模组均设置有至少一个所述压力传感器；

烟雾传感器，所述烟雾传感器设置于所述箱体内；

电压监测器，所述电压监测器与所述高压线路并联连接。

优选地，所述控制子板设置有多个，多个所述控制子板分别与所述压力传感器、烟雾传感器及所述电压监测器电连接。

一种车辆，包括所述的动力电池总成。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种动力电池总成及车辆。该动力电池总成中，多个电池模组组成的电池组被分别设置于纵梁两侧的安装槽内，并将高压铜排及控制子板设置于两个电池组之间，能够有效阻隔热失控模组喷射的高温高压气体及电解液等，保证电池模组只能单独热失控，无法快速蔓延至对面模组。而且热失控的电池组产生的大量气体聚集在一起，会形成极大的压力，而位于中部的高压铜排可以起到良好的导流作用，使动力电池总成内部不会产生局部高压，大大降低了爆炸的风险。

附图说明

图1是本发明提供的动力电池总成的结构示意图；

图2是本发明提供的箱体的结构示意图；

图3是本发明提供的控制子板的结构示意图；

图4是本发明提供的高压铜排的结构示意图。

图中：

1、箱体；2、电池组；3、高压线路；4、低压线路；5、主动熔断器；6、冷却机构；7、智能配电盒；8、压力传感器；

11、纵梁；12、安装槽；13、容纳腔；14、横梁；21、电池模组；31、高压铜排；41、控制主板；42、控制子板；61、冷却管；62、液冷板；

311、铜排；312、包覆材料。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种动力电池总成。如图1-图3所示，该动力电池总成包括电池壳体、两个电池组2、高压线路3及低压线路4。电池壳体包括箱体1及扣在箱体1上的盖板，箱体1内设置有纵梁11，纵梁11贯通箱体1并将箱体1分成两个安装槽12，箱体1靠近纵梁11一端的一个侧壁设置有容纳腔13。电池组2包括多个电池模组21，两个电池组2分别设置于两个安装槽12内，电池模组21的正负极均朝向箱体1的侧壁。高压线路3包括高压铜排31，高压铜排31设置于两个电池组2之间及电池组2与箱体1的侧壁之间的间隙，高压铜排31与电池模组21的正负极电连接。低压线路4包括低压线束、控制主板41及控制子板42，低压线束设置于两个电池组2之间，低压线束与控制主板41及控制子板42电连接，控制子板42设置于两个电池组2之间，控制主板41设置于容纳腔13内。

箱体1的纵梁11提高了箱体1的结构强度，并将箱体1分成两个安装槽12，两个电池组2分别安装于两个安装槽12内，在两个电池组2中间也就是纵梁11的位置形成了一个通道，将控制子板42布置在两个组之间，一是可以缩短模组之间采样线束的距离，响应速度加快，更准确更及时监控电池安全状态；二是可以有效阻隔热失控模组喷射的高温高压气体及电解液等，可以保证电池模组21只能单独热失控，无法快速蔓延至对面模组。由于电池模组21的正负极均朝向箱体1的侧壁，使得两个电池组2之间的高压铜排31不需要间断或出现分支来连接电极，也就是说两个电池组2之间的高压铜排31为完整贯穿结构。电池模组21发生热失控产生大量气体时，这些气体聚集在一起会形成极大的压力，而由于位于两个电池组2之间的高压铜排31从前至后贯穿，可以起到良好的导流作用，防止局部高压，降低了爆炸的风险。

该动力电池总成根据车辆的设计确定需要的电池模组21的数量，进而可以根据电池模组21的数量改变纵梁11方向的长度实现多种电池模组21数量的布置，例如4、6、8、10、12及14块。同理，该动力电池还可根据电池模组21的长度更改垂直于纵梁11方向的长度，以适应不同长度的电池模组21，例如355mm、390mm、590mm以及刀片600mm、900mm尺寸的电池模组21。

优选地，该动力电池总成还包括主动熔断器5及智能配电盒7。主动熔断器5设置于高压线路3的中点，并且也是整个高压线路中电压的中点，主动熔断器5与控制主板41电连接，智能配电盒7与高压铜排31串联，智能配电盒7与控制主板41通讯连接。

智能配电盒7在高压线路3中能够监测电路中电流的数值，当电池模组21热失控时发生短路，电路中的电流大幅升高，智能配电盒7检测到异常将信息发送给控制主板41，控制主板41控制主动熔断器5熔断。当电池热失控时，电池模组21会发生剧烈的爆炸燃烧，此时热失控模组与下箱体1基本是短路状态，极容易发生高压拉弧现象。主动熔断器5位于高压回路的正中间，一旦切断将整个高压回路断开，每一端的电压仅有总电压的二分之一，避免了热失控造成的高压拉弧，有效延缓电池热失控。

电池模组21的正负极均朝向箱体1的侧壁，也就是两个电池模组21的外侧，是为了将高压输出部位设置于两个电池组2的四周，为了使该动力电池总成在热失控时高压线路3及低压线路4互不影响，主动熔断器5设置于靠近纵梁11的位置。当主动熔断器5熔断时，位于两个电池组2之间的高压铜排31被断路，使得此时动力电池总成的高压线路3位于两个电池组2的四周，低压线路4位于两个电池组2之间，没有相互干扰，高压输出部位发生的热失控不会将燃烧的火焰蔓延至低压，有效延缓电池热失控。

如图4所示，高压铜排31包括铜排311及包覆于铜排311外部的包覆材料312。包覆材料312是一种耐高温且绝缘的非金属材料，包括云母、高温陶瓷、特种气凝胶等，包覆材料312能够在电池模组21热失控喷出高温高压气体及电解液时保证高压铜排31能够保持结构的完整性以有效阻隔气体及电解液并对气体起导流作用。

优选地，该动力电池总成还包括冷却机构6，冷却机构6包括冷却管61及液冷板62。冷却管61设置于电池组2与箱体1的侧壁之间。液冷板62设置于箱体1的底板上，液冷板62与冷却管61连通。

电池模组21设置在安装槽12内时与箱底的液冷板62贴合，换热面积大，液冷板62内部设置有多个通道，冷却液从通道流过能够吸收电池模组21的热量使电池模组21降温。冷却管61使冷却液循环流动，将从电池模组21中吸收的热量运送到外部排放。

其中，冷却管61与位于电池组2与箱体1的侧壁之间的高压铜排31的距离为5mm-10mm。电池模组21的高压正负极非常容易因大电流充放电引起热失控，一旦这里发生热失控，火焰会迅速喷射向水管，将水管破坏，水管中的冷却液是一种不可燃的液体，可以迅速浇灭电池模组21正负极处的热失控火焰，有效延缓热失控。

为了进一步提高箱体1的强度，每个安装槽12内均设置有多个横梁14，多个横梁14将安装槽12分隔成多个空间，每个空间内均能够放置电池模组21，横梁14不低于电池模组21。横梁14的高度高于电池模组21，能将电池模组21间隔开来，一旦某一区域的模组发生热失控，短时间内只能限制在本区域内部，无法快速蔓延。

为了阻隔每个空间中因电池模组21热失控产生的热量，防止高温引起相邻的电池模组21失控，箱体1的内部设置有绝缘隔热层。绝缘隔热层是一种耐高温绝缘材料，导热系数≤0.02W/(m*k)，将耐高温绝缘材料喷涂到箱体1的内部，既能够延缓热失控的蔓延，又能够有效为动力电池总成提供保温功能，节省冬季电耗。

优选地，该动力电池总成还包括防爆阀，防爆阀设置于箱体1位于容纳腔13对侧的侧壁，且防爆阀靠近纵梁11远离容纳腔13的一端。防爆阀能够在电池模组21热失控产生大量高温高压气体时将气体排出到动力电池总成外部，由于高压铜排31对气体有导流作用，故将防爆阀设置于纵梁11远离容纳腔13的一端，能够将高压铜排31导流的气体直接排出，缩短高压气体的流动路径。

为了从多维度对动力电池总成的热失控进行监测，该动力电池总成还包括多个压力传感器8、烟雾传感器及电压监测器。每个电池模组21均设置有至少一个压力传感器8。烟雾传感器设置于箱体1内。电压监测器与高压线路3并联连接。

当某个电池模组21发生热失控时，产生大量高温高压的气体，电池模组21的外壳发生起鼓或动力电池总成内部的压力发生急剧变化时，压力传感器8被触发并报警。电池模组21热失控时产生大量的气体触发烟雾传感器。或者某个电池模组21失效导致电压快速降低，触发电压监测器。多种传感器共同使用，对电池模组21热失控时的多种现象进行监测，使控制主板41能够有效识别电池热失控，主动预防危险。

为了使控制主板41能够分别鉴别多种传感器的信号，控制子板42设置有多个，多个控制子板42分别与压力传感器8、烟雾传感器及电压监测器电连接。每种传感器都至少电连接一个控制子板42，能够使控制主板41有效鉴别传感器信号，并对动力电池总成的状态进行综合分析，及时发现动力电池总成内部的隐患，主动预防。

为了缩短产品的研发周期，降低研发费用，将烟雾传感器集成到多合一控制器中，并且多合一控制器还集成了冷却液的水温传感器及流量调节器，能够对冷却液进行温度监测以及流量调节。

本实施例还提供了一种车辆，该车辆包括上述的动力电池总成，有效延缓电池热失控，能够在保证车辆尤其是动力电池总成安全的基础上实现轻量化设计，既保证乘员安全，又能够节约能源。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1.一种动力电池总成，其特征在于，包括：

电池壳体，所述电池壳体包括箱体(1)及扣在所述箱体(1)上的盖板，所述箱体(1)内设置有纵梁(11)，所述纵梁(11)贯通所述箱体(1)并将所述箱体(1)分成两个安装槽(12)，所述箱体(1)靠近所述纵梁(11)一端的一个侧壁设置有容纳腔(13)；

两个电池组(2)，所述电池组(2)包括多个电池模组(21)，两个所述电池组(2)分别设置于两个所述安装槽(12)内，所述电池模组(21)的正负极均朝向所述箱体(1)的侧壁；

高压线路(3)，所述高压线路(3)包括高压铜排(31)，所述高压铜排(31)设置于两个所述电池组(2)之间及所述电池组(2)与所述箱体(1)的侧壁之间的间隙，所述高压铜排(31)与所述电池模组(21)的正负极电连接；

低压线路(4)，所述低压线路(4)包括低压线束、控制主板(41)及控制子板(42)，所述低压线束设置于两个所述电池组(2)之间，所述低压线束与所述控制主板(41)及所述控制子板(42)电连接，所述控制子板(42)设置于两个所述电池组(2)之间，所述控制主板(41)设置于所述容纳腔(13)内。

2.根据权利要求1所述的动力电池总成，其特征在于，还包括：

主动熔断器(5)，所述主动熔断器(5)设置于所述高压线路(3)的中点，并且也是整个所述高压线路中电压的中点，所述主动熔断器(5)与所述控制主板(41)电连接；

智能配电盒(7)，所述智能配电盒(7)与所述高压铜排(31)串联，所述智能配电盒(7)与所述控制主板(41)通讯连接。

3.根据权利要求1所述的动力电池总成，其特征在于，所述高压铜排(31)包括铜排(311)及包覆于所述铜排(311)外部的包覆材料(312)。

4.根据权利要求1所述的动力电池总成，其特征在于，还包括冷却机构(6)，所述冷却机构(6)包括：

冷却管(61)，所述冷却管(61)设置于所述电池组(2)与所述箱体(1)的侧壁之间；

液冷板(62)，所述液冷板(62)设置于所述箱体(1)的底板上，所述液冷板(62)与所述冷却管(61)连通。

5.根据权利要求4所述的动力电池总成，其特征在于，所述冷却管(61)与位于所述电池组(2)与所述箱体(1)的侧壁之间的所述高压铜排(31)的距离为5mm-10mm。

6.根据权利要求1所述的动力电池总成，其特征在于，每个所述安装槽(12)内均设置有多个横梁(14)，多个所述横梁(14)将所述安装槽(12)分隔成多个空间，每个所述空间内均能够放置所述电池模组(21)，所述横梁(14)不低于所述电池模组(21)。

7.根据权利要求1所述的动力电池总成，其特征在于，所述箱体(1)的内部设置有绝缘隔热层。

8.根据权利要求1所述的动力电池总成，其特征在于，还包括防爆阀，所述防爆阀设置于所述箱体(1)位于所述容纳腔(13)对侧的侧壁，且所述防爆阀靠近所述纵梁(11)远离所述容纳腔(13)的一端。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的动力电池总成，其特征在于，还包括：

多个压力传感器(8)，每个所述电池模组(21)均设置有至少一个所述压力传感器(8)；

烟雾传感器，所述烟雾传感器设置于所述箱体(1)内；

电压监测器，所述电压监测器与所述高压线路(3)并联连接。

10.根据权利要求9所述的动力电池总成，其特征在于，所述控制子板(42)设置有多个，多个所述控制子板(42)分别与所述压力传感器(8)、烟雾传感器及所述电压监测器电连接。

11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的动力电池总成。

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