CN113422138B

CN113422138B - 电池包及电动汽车

Info

Publication number: CN113422138B
Application number: CN202110668717.3A
Authority: CN
Inventors: 戴伟杰
Original assignee: Guangzhou Xiaopeng Smart Charge Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xiaopeng Smart Charge Technology Co Ltd
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2041-06-16
Also published as: CN113422138A

Abstract

一种电池包及电动汽车，该电池包括包括电池箱体、电池模块和防火吸热隔层，电池模块和防火吸热隔层设于电池箱体内，防火吸热隔层位于电池模块的内壁和电池箱体之间，防火吸热隔层包括第一防火层、相变层和第二防火层，相变层位于第一防火层和第二防火层之间。本发明的电池包及电动汽车，通过设置防火吸热隔层，当电池模块的局部电芯发生热失控时，大量热量从该局部排出，由于温度极高，第一防火层将热量传递至相变层，相变层吸收大量热量，并将热量迅速传递到整个相变层，使热量分散而降低局部温度，而相变层下方又有第一防火层，可有效减少热量向周边电芯扩散，从而避免热扩散的发生，第二防火层则可有效保护电池箱体的顶部，避免电池包爆炸。

Description

电池包及电动汽车

技术领域

本发明涉及电池包技术领域，特别是涉及一种电池包及电动汽车。

背景技术

随着社会的发展和人们对环保越来越重视，电动汽车得到了越来越广泛的应用。应用于电动汽车的动力电池，具有能量密度高、单体能量大的特点，而动力电池作为电动汽车的能量源，其安全性也显得尤为重要。

对于电池而言，其电池单体内部放热反应引起不可控温升的现象，叫做热失控，当电池产生的热量高于它可以消散的热量时，则会发生热失控。如果电池系统中，由于一个电芯产生热失控而引发其他电芯热失控，即为热失控扩散，可简称为热扩散。由于各种原因，现有应用的电池无法完全避免出现热失控的情况，如何防止电池出现热扩散成为当前研究的热点课题。

目前，通常在电池上方配置防火材料进行热失控防护，但防火材料仅能保护上箱体，无法阻止热失控产生的热量扩散至周边电芯。另外，电池包冷却管路设计主要用于在电池正常使用过程中进行温度调节，且电池包冷却管路由整车热管理系统进行外循环，当整车热管理系统或电池管理系统不工作时，冷却液无法进行循环流动降温。

发明内容

本发明的目的是提供一种能控制热失控、防止热扩散的电池包及电动汽车。

本发明提供一种电池包，包括电池箱体和电池模块，所述电池模块设于所述电池箱体内，所述电池包还包括防火吸热隔层，所述防火吸热隔层设于所述电池箱体内，且位于所述电池模块和所述电池箱体的内壁之间，所述防火吸热隔层包括第一防火层、相变层和第二防火层，所述相变层位于所述第一防火层和所述第二防火层之间。

其中一实施例中，所述电池箱体包括顶板和与所述顶板相对的底板，所述防火吸热隔层位于所述电池模块和所述顶板之间，所述第二防火层位于所述防火吸热隔层最靠近所述顶板的一侧。

其中一实施例中，所述电池模块包括多个电芯，多个所述电芯的一端均朝向所述防火吸热隔层，并与所述防火吸热隔层相邻设置。

其中一实施例中，多个所述电芯并排排列，所述电芯上设有泄压阀，所述泄压阀位于所述电芯靠近所述防火吸热隔层的一端。

其中一实施例中，所述第一防火层和所述第二防护层之间形成封闭的空腔，所述相变层位于所述空腔内。

其中一实施例中，所述电池包还包括冷却模块和控制模块，所述控制模块连接于所述冷却模块，所述控制模块用于判断是否发生热失控，当热失控发生时，控制所述冷却模块启动。

其中一实施例中，所述冷却模块包括泵和冷却管路，所述冷却管路连接于所述泵，所述冷却管路包括第二冷却管路，所述第二冷却管路位于所述电池模块的与所述防火吸热隔层相对的一端。

其中一实施例中，所述冷却管路还包括第一冷却管路，所述第一冷却管路连接于所述泵，所述第二冷却管路连接于所述第一冷却管路，所述泵和所述第一冷却管路均设于所述电池箱体内。

其中一实施例中，所述控制模块用于根据所述电池模块的温度、所述第一防火层的温度或者所述相变层的电阻变化判断是否发生热失控；或者，所述控制模块设于所述电池箱体内。

本发明还提供一种电动汽车，包括上述电池包。

本发明实施例的电池包，通过设置防火吸热隔层，当电池模块的局部电芯发生热失控时，大量热量从该局部排出，由于温度极高，第一防火层将热量传递至相变层，相变层吸收大量热量，并将热量迅速传递到整个相变层，使热量分散而降低局部温度，而相变层下方又有第一防火层，可有效减少热量向周边电芯扩散，从而避免热扩散的发生，第二防火层则可有效保护电池箱体的顶部，避免电池包爆炸。

附图说明

图1为本发明一实施例的电池包的移除上箱体后的俯视结构示意图。

图2为图1所示电池包的立体结构示意图。

图3为图1所示电池包的剖面结构示意图。

图4为图3的局部放大图。

图5为图1所示电池包的立体分解图。

图6为本发明另一实施例的电池包的移除上箱体后的立体结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参图1至图5，为本发明一实施例的电池包的剖面结构示意图。在本实施例中，电池包包括电池箱体11和电池模块13。电池模块13设于电池箱体11内。电池包还包括防火吸热隔层15，防火吸热隔层15设于电池箱体11内，且位于电池箱体11的内壁和电池模块13之间。防火吸热隔层15包括第一防火层152、相变层154和第二防火层156，相变层154位于第一防火层152和第二防火层156之间。具体地，电池箱体11包括顶板(图未示)和与顶板相对的底板114，防火吸热隔层15位于电池模块13和顶板之间，第二防火层156位于防火吸热隔层15最靠近顶板的一侧。

本实施例的电池包，通过设置防火吸热隔层，当电池模块的局部电芯发生热失控时，大量热量从该局部排出，由于温度极高，第一防火层将热量传递至相变层，相变层吸收大量热量，并将热量迅速传递到整个相变层，使热量分散而降低局部温度，而相变层下方又有第一防火层，可有效减少热量向周边电芯扩散，从而避免热扩散的发生，第二防火层则可有效保护电池箱体的顶部，避免电池包爆炸。

本实施例中，电池箱体11包括上箱体(图未示)和下箱体116，上箱体和下箱体116扣合形成电池箱体11。具体地，顶板设于上箱体上，底板114设于下箱体116上。图1至图4中为了清楚地示出电池包的内部结构，将上箱体移除。下箱体116还包括从底板114上朝底板114一侧延伸的侧板，电池模块13和侧板之间留有间隙。

本实施例中，电池模块13包括多个电芯132，多个电芯132的一端均朝向防火吸热隔层15，也与防火吸热隔层15相邻设置。具体地，多个电芯132并排排列在防火吸热隔层15和底板114之间，所有电芯132的同一端朝向同一侧。具体地，电芯132上设有泄压阀(图未示)，泄压阀位于电芯132靠近防火吸热隔层15的一端。由于大量热量是从泄压阀排出，因此将防火吸热隔层15靠近电芯132设有泄压阀的位置设置，可使更多的热量传递至相变层154。

具体地，电芯132可以为方形电芯，也可为圆柱形电芯，在本实施例中，电芯132为方形电芯。具体地，电芯132包括电极134，电极134设于电芯132的一端，并使电芯132的电极134朝向防火吸热隔层15。

可以理解，电池箱体11的结构形式可以变化，在此不做限制，因此防火吸热隔层15也不一定位于电池模块13和顶板之间，例如，防火吸热隔层15也可设于电池模块13和底板114之间。

防火吸热隔层15覆盖所有电芯132，也就是说，所有电芯132在防火吸热隔层15所在面上的投影均落在防火吸热隔层15所在的范围内。这样，所有电芯132均能得到防火吸热隔层15的保护。本实施例中，防火吸热隔层15和电芯132之间可留有少许间隙，以使得气体有释放通道。

相邻电芯132之间设有隔热材料(图未示)。当某个电芯132发生热失控时，隔热材料可防止热量传递至相邻的电芯，防止热扩散。

本实施例中，防火吸热隔层15的第一防火层152和第二防火层156均由防火隔热材料制成，例如云母片、芳纶等，其导热性能较差。相变层154由相变材料(例如MgCl₂·6H₂O，Ba(OH)₂·8H₂O)制成，其吸热性能较佳，能吸收大量的热量，其相变温度可为约60度。

具体地，第一防火层152和第二防护层156之间形成封闭的空腔，相变层154位于空腔内。这样，相变材料杂固体相变成液体时不会流动到防火层外部。

本实施例中，电池包还包括冷却模块17和控制模块19，控制模块19连接于冷却模块17，控制模块19用于控制冷却模块17的启停。具体地，控制模块19用于判断是否发生热失控，当热失控发生时，控制冷却模块17启动，以及时将热量带走。由于冷却模块17是否启动是根据热失控是否发生决定的，其是在热失控发生时由控制模块19控制工作，冷却模块17的启停与电池包的电池管理系统无关，因此即使整车热管理系统或电池管理系统不工作时，冷却模块17能不受影响，正常工作，保证热失控时能有效带走热量。

具体地，冷却模块17包括泵170和冷却管路，冷却管路连接于泵170。具体地，冷却管路首尾分别连接于泵170，以形成循环回路。具体在本实施例中，冷却管路包括第一冷却管路172和第二冷却管路173，第一冷却管路172连接于泵170，第二冷却管路173连接于第一冷却管路172，且第二冷却管路173为铺设在电池模块13的底部的管道，即位于电池模块13和底板114之间，也就是第二冷却管路173铺设在电池模块13的与防火吸热隔层15相对的一端。并且，第二冷却管路173和电芯132紧密接触，以更好地传递热量。通过冷却模块17，可在局部电芯132出现热失控时，将热量从局部带往其他区域，使得热量分布均匀，避免大量热量集中在一点而诱发更多的电芯发生热失控。具体地，第二冷却管路173密集地铺设在电池模块13底部，并与每个电芯132均有接触，以保证将每个电芯132的热量均能及时传递出去。通常，由于电芯132未设置电极134更为平整，将电芯132未设置电极134的一端与第二冷却管路173接触，可使电芯132与第二冷却管路173接触面更大，热量传递效率更高。

在另一实施例中，冷却模块17还包括冷却板，第二冷却管路173可为开设于冷却板内与第一冷却管路172连通的冷却通道，冷却板设于电池箱体11的底板114上，冷却板紧贴电芯132底部而设。

泵170和第一冷却管路172均位于电池模块13的一侧，这样第一冷却管路172可存储冷却液。

具体地，泵170和第一冷却管路172均设于电池箱体11内。这样，实现冷却液的内循环。将泵170和第一冷却管路172设置在电池箱体11内可使整个电池包较为容易地满足国标法规等相关要求，且避免了很多的物理连接，结构更为简单。

具体地，第二冷却管路173或冷却板可通过导热胶与电芯132的底部接触传热，以提高热传递的效率。

具体地，控制模块19也设于电池箱体11内。更具体地，在本实施例中，泵170和控制模块19集成在同一个安装盒内，当然，泵170和控制模块19也可分别设置。

具体地，控制模块19可根据电池模块13的温度、第一防火层152的温度或者相变层154的电阻变化判断是否发生热失控。当热失控发生时，局部电芯132的温度急剧升高，第一防火层152的温度也急剧升高，控制模块19可根据局部电芯132或第一防火层152的温度是否达到预设值判断是否有热失控发生。为了获取电池模块13或第一防火层152的温度，可在各电芯132处或第一防火层152处设置温度传感器，并将温度传感器电性连接于控制模块19。当热失控发生时，相变层154吸收大量热量，其电阻也会发生变化。为了获取相变层154的电阻变化，可将电极连接到相变层154，再根据回路上的电压值判断电阻变化情况。

请参图6，为本发明另一实施例的电池包。在本实施例中，电芯132为圆柱形电芯。本实施例的其他结构和图1所示的实施例结构相似，在此不再赘述。

本发明还提供一种电动汽车，其包括上述电池包。

以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种电池包，包括电池箱体（11）和电池模块（13），所述电池模块（13）设于所述电池箱体（11）内，其特征在于，所述电池包还包括防火吸热隔层（15），所述防火吸热隔层（15）设于所述电池箱体（11）内，且位于所述电池模块（13）和所述电池箱体（11）的内壁之间，所述防火吸热隔层（15）包括第一防火层（152）、相变层（154）和第二防火层（156），所述相变层（154）位于所述第一防火层（152）和所述第二防火层（156）之间，所述相变层（154）由相变材料制成，所述第一防火层（152）和所述第二防火层（156）之间形成封闭的空腔，所述相变层（154）位于所述空腔内，所述电池包还包括冷却模块（17）和控制模块（19），所述控制模块（19）连接于所述冷却模块（17），所述控制模块（19）用于判断是否发生热失控，当热失控发生时，控制所述冷却模块（17）启动，使冷却液实现内循环，所述冷却模块（17）由泵（170）和冷却管路构成，所述冷却管路连接于所述泵（170），所述冷却管路包括第一冷却管路（172）和第二冷却管路（173），所述第一冷却管路（172）连接于所述泵（170），所述第二冷却管路（173）连接于所述第一冷却管路（172），所述第二冷却管路（173）位于所述电池模块（13）的与所述防火吸热隔层（15）相对的一端，所述泵（170）和所述第一冷却管路（172）均设于所述电池箱体（11）内；所述相变层（154）的材料为MgCl₂·6H₂O和/或Ba(OH)₂·8H₂O；当所述电池模块（13）的局部电芯发生热失控时，热量从该局部排出，所述第一防火层（152）将热量传递至所述相变层（154），所述相变层（154）吸收热量，并将热量传递到整个所述相变层（154），所述第一防火层（152）减少热量向周边电芯扩散。

2.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池箱体（11）包括顶板和与所述顶板相对的底板（114），所述防火吸热隔层（15）位于所述电池模块（13）和所述顶板之间，所述第二防火层（156）位于所述防火吸热隔层（15）最靠近所述顶板的一侧。

3.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池模块（13）包括多个电芯（132），多个所述电芯（132）的一端均朝向所述防火吸热隔层（15），并与所述防火吸热隔层（15）相邻设置。

4.如权利要求3所述的电池包，其特征在于，多个所述电芯（132）并排排列，所述电芯（132）上设有泄压阀，所述泄压阀位于所述电芯（132）靠近所述防火吸热隔层（15）的一端。

5.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述控制模块（19）用于根据所述电池模块（13）的温度、所述第一防火层（152）的温度或者所述相变层（154）的电阻变化判断是否发生热失控；或者，所述控制模块（19）设于所述电池箱体（11）内。

6.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的电池包。