CN113540632A - 一种动力电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种动力电池模组，包括：壳体、电芯模组和温度采集系统；温度采集系统包括：线束隔离托盘和低压柔性电压温度采集线，线束隔离托盘与模组上盖连接，低压柔性电压温度采集线设置于线束隔离托盘上；电芯模组包括：至少两组并联的电芯组，每组电芯组包括至少一个方形电芯，其中，第一电芯组还包括一个模拟电芯，模拟电芯为一加热组件，方形电芯之间以及方形电芯与模拟电芯之间均设置有隔热垫，温度采集系统设置于电芯模组上方，方形电芯的正负极均朝上。本发明的动力电池模组可以有效模拟热失控情况。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，特别涉及一种动力电池模组。
背景技术
近年来热失控引发纯电动汽车起火事故频发，如何有效的控制电芯热失控后热蔓延至整个电池包甚至车体内部等安全性问题，目前仍是制约新能源汽车稳健发展的瓶颈。为了进一步研究模组、电池系统、车辆在电芯热失控时的安全性和防护功能有效性，急需提供一种新的动力电池模组。
发明内容
本发明实施例提供一种动力电池模组，进一步地改善电芯热失控后热蔓延至整个电池包甚至车体内部等安全性问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种动力电池模组，包括：壳体、设置于壳体内的电芯模组和温度采集系统；
所述温度采集系统包括：线束隔离托盘和低压柔性电压温度采集线，所述线束隔离托盘与模组上盖连接，所述低压柔性电压温度采集线设置于线束隔离托盘上；
所述电芯模组包括：至少两组并联的电芯组，每组电芯组包括至少一个方形电芯，其中，第一电芯组还包括一个模拟电芯，所述模拟电芯为一加热组件，所述方形电芯之间以及方形电芯与模拟电芯之间均设置有隔热垫，所述温度采集系统设置于所述电芯模组上方，所述方形电芯的正负极均朝上。
进一步地，所述线束隔离托盘设有卡扣，所述模组上盖设有与所述卡扣对应的凹槽；
其中，所述模组上盖设置于所述线束隔离托盘的上方。
进一步地，所述低压柔性电压温度采集线包括：温度传感器、电压传感器和保险丝；
所述温度传感器通过激光焊接在电芯汇流排上；
所述电压传感器和所述保险丝通过所述卡扣固定在所述线束隔离托盘上，且通过热熔柱铆焊固定在所述线束隔离托盘上；
其中，所述低压柔性电压温度采集线通过热熔柱铆焊固定。
进一步地，动力电池模组还包括：高压快接底座、高压铜排和低压连接接口；
所述高压铜排与所述高压快接底座配合连接，所述高压快接底座与所述壳体一侧的模组端板连接；
所述低压连接接口设置于所述壳体另一侧的模组端板上；
其中，所述模组端板设置于壳体的相对两侧。
进一步地，所述高压快接底座包括：
弹簧触指和触指安装座，所述弹簧触指通过触指固定螺栓固定在触指安装座上；
绝缘安装保护套，所述绝缘安装保护套设置在所述弹簧触指和所述触指安装座的外部；
其中，所述绝缘安装保护套的还设有卡扣，与所述模组端板的开孔配合卡接固定；所述弹簧触指卡接所述高压铜排与所述高压快接底座配合端。
进一步地，所述模拟电芯包括：
加热片和加热模块，所述加热片相对设置在所述加热模块的两侧，所述加热片通过加热电源线并联连接。
进一步地，所述加热模块的中心部分为缓冲支撑橡胶，所述缓冲支撑橡胶的相对两侧设置有第一隔热胶带和第二隔热胶带。
进一步地，电芯模组上方还设置有定向释放模块，所述定向释放模块设有将所述加热电源线引出的圆孔；
其中，所述定向释放模块的一面与所述线束隔离托盘粘合连接，另一面与所述电芯模组的正负极端对应连接。
进一步地，所述定向释放模块的两端设有热量释放开口；
所述定向释放模块与所述电芯模组的正负极端对应连接的一面上设有多个盲孔，所述盲孔的切口对应于方形电芯上的防爆阀位置设置；
所述定向释放模块的内部还设有热量释放通道，每个盲孔切口通过所述热量释放通道相连通。
进一步地，所述定向释放模块的材质为云母片材质。
本发明的有益效果是：
本发明提供的动力电池模组，可用于模拟电芯热失控的试验，对热失控试验的模拟和还原程度高，试验效果更真实可靠；同时提供了一种可以加热的模拟电芯，同时所述模拟电芯具有可快速安装的优点，本发明还增加了线束隔离托盘，有效的保护了热失控时的线束的安全。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的动力电池模组的爆炸示意图；
图2表示本发明实施例提供的动力电池模组的开盖后俯视图；
图3表示本发明实施例提供的动力电池模组的结构示意图之一；
图4表示本发明实施例提供的动力电池模组的结构示意图之二；
图5表示本发明实施例提供的动力电池模组的结构示意图之三；
图6表示本发明实施例提供的高压快接底座的结构剖视图；
图7表示本发明实施例提供的电芯模组的结构示意图；
图8表示本发明实施例提供的模拟电芯的结构示意图；
图9表示本发明实施例提供的加热组件的结构示意图；
图10表示本发明实施例提供的定向释放模块的安装示意图；
图11表示本发明实施例提供的定向释放模块的结构示意图；
图12表示本发明实施例提供的定向释放模块的正视图；
图13表示本发明实施例提供的定向释放模块的剖视图；
图14表示本发明实施例提供的定向释放模块的俯视图；
图15表示本发明实施例提供的现有技术的定向释放模块的剖视图。
附图标记说明：
1-线束隔离托盘；2-定向释放模块；21-盲孔的切口；22-热量释放通道；23-热量释放开口；3-模组端板；4-方形电芯；5-隔热垫；6-模组侧板；7-模拟电芯；71-加热片；72-加热模块；721-第一隔热胶带；722-缓冲支撑橡胶；723-第二隔热胶带；8-高压快接底座；81-弹簧触指；82-触指安装座；83-绝缘安装保护套；9-高压铜排；10-加热电源线；11-低压柔性电压温度采集线；12-电芯汇流排；14-热熔柱；13-模组上盖；15-低压连接接口。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本发明针对电芯热失控后热蔓延至整个电池包甚至车体内部等安全性问题，提供一种动力电池模组。
如图1所示，本发明一可选实施例提供的动力电池模组，包括：壳体、设置于壳体内的电芯模组和温度采集系统；
所述温度采集系统包括：线束隔离托盘1和低压柔性电压温度采集线11，所述线束隔离托盘1与所述模组上盖13连接，所述低压柔性电压温度采集线11设置于线束隔离托盘1上；
所述电芯模组包括：至少两组并联的电芯组，每组电芯组包括至少一个方形电芯4，其中，第一电芯组还包括一个模拟电芯7，所述模拟电芯7为一加热组件，所述方形电芯4之间以及方形电芯4与模拟电芯7之间均设置有隔热垫5，所述温度采集系统设置于所述电芯模组上方，所述方形电芯4的正负极均朝上。
需要说明的是，本发明的动力电池模组可以模拟热失控时电池的状态，所示动力电池模组还具有柔性快插电压的温度采集系统和模组高压快速连接部分，该模组对热失控试验的模拟和还原程度高，试验效果更真实可靠；所述电芯模组还具有加热功能，在温度较低的环境下，通过对加热件对电池模组进行加热，以使电池模组的工作温度满足使用需求，从而降低电池模组受外界环境的影响，提高工作稳定性。
可选的，所述壳体包括：模组端板3、模组侧板6和模组上盖13，其中所述模组端板3和所述模组侧板6设置于壳体的相邻两侧，所述模组上盖13设置于所述温度采集系统上方。
又如图2所示，在一具体实施例中，所述线束隔离托盘1设有卡扣，所述模组上盖13设有与所述卡扣对应的凹槽。
该实施例中，在温度采集系统中，通过在线束隔离托盘1的边缘设置卡扣，使其与模组上盖13的对应的凹槽卡接，不仅连接方式简单，还易拆卸；所述模组端板3和模组侧板6相邻设置，与所述模组上盖13围设呈一密闭空间，所述线束隔离托盘1卡接在所述模组上盖13的内侧(卡扣设于密闭空间内)，所述模组上盖13对线束隔离托盘1起到一个保护作用，防止热失控蔓延对温度采集系统起到破坏作用。
进一步地，再结合图3所示，所述低压柔性电压温度采集线11包括：温度传感器、电压传感器和保险丝；
所述温度传感器通过激光焊接在电芯汇流排12上；
所述电压传感器和所述保险丝通过所述卡扣固定在所述线束隔离托盘1上，且通过热熔柱14铆焊固定在所述线束隔离托盘1上；
其中，所述低压柔性电压温度采集线11通过热熔柱铆焊固定。
该实施例中，所述低压柔性电压温度采集线11设置于线束隔离托盘1上，所述低压柔性电压温度采集线11包括：温度传感器、电压传感器和保险丝，具有安装方便、布置规整和占用空间小的优点；其中温度传感器通过激光焊接在电芯汇流排12上，保证了温度获取的准确性，其中，电芯汇流排12主要是电流的载体，选铜，铜镀镍或铝等导电金属制成，在本实施例中，电芯汇流排12优选为铜排。所述电压传感器和所述保险丝通过所述卡扣固定在所述线束隔离托盘1上，且通过热熔柱14铆焊固定在所述线束隔离托盘1上，使其模组组装生产便利和电池包装配快捷的优点。
结合图3和图5所示，在一具体实施例中，所述的动力电池模组还包括：高压快接底座8、高压铜排9和低压连接接口15；
所述高压铜排9与所述高压快接底座8配合连接，所述高压快接底座8与所述壳体一侧的模组端板3连接；
所述低压连接接口15设置于所述壳体另一侧的模组端板3上。
该实施例中，通过所述高压快接底座8、高压铜排9和低压连接接口15完成模拟动力电池模组的高压低压连接状态，具体地，所述低压连接接口15设置于所述壳体一侧的模组端板3上，通过对插插头与电池包内低压线束连接，达到低压电流的输入。具体地，模拟电芯热失控的模组，通常用于电池系统整包级别的热失控试验，为了提升电池系统的装配效率、减少螺栓的使用，降低试验成本，该模组的高压快接底座8和高压铜排9为快速插接装置(图5中所示)。热失控试验电池包装配时，先将模组安装固定到箱体上用螺栓打紧，高压铜排9对准高压快接底座8的插槽，垂直向下插接即可完成模组与模组之间的高压连接；当实现电池模组之间连接时，也可采用高压铜排9进行连接。
进一步地，通过图6介绍高压快接底座8的结构，所述高压快接底座8包括：
弹簧触指81和触指安装座82，所述弹簧触指81通过触指固定螺栓84固定在触指安装座82上；
绝缘安装保护套83，所述绝缘安装保护套83设置在所述弹簧触指81和所述触指安装座82的外部；
其中，所述绝缘安装保护套83的还设有卡扣，与所述模组端板3的开孔配合卡接固定；所述弹簧触指81卡接所述高压铜排9与所述高压快接底座8配合端。
该实施例中，高压铜排9插入到高压快接底座8时，通过绝缘安装保护套83内部的弹簧触指81的接触端卡紧高压铜排9，对其起到导电固定的作用，所述弹簧触指81的接触端为闭合状态，所述接触端呈“V”型，当高压铜排9从“V”型插入至超过“V”形的端点处即为连接状态；所述弹簧触指81通过触指固定螺栓84固定在触指安装座82上，对其弹簧触指81起到固定作用；所述触指安装座82为金属材质，整个金属部分又通过绝缘安装保护套83与模组端板3之间进行电器绝缘，该绝缘保护安装套上有卡扣，可以通过图5所示卡扣与模组端板3上的开孔进行配合卡接固定。
在一具体实施例中，通过图1、图7至图9进行介绍电芯模组的应用及结构。图7电芯模组的安装示意图；图8表示本发明实施例提供的模拟电芯的结构示意图；图9表示本发明实施例提供的加热组件的结构示意图。
该实施例中，电芯模组以2并3串电芯进行举例说明，其中第二串电芯有一支电芯为假电芯，由模拟电芯7所替代，因为电芯模组至少两组并联的电芯组，且该替代电芯(模拟电芯7)为并联电芯，因此并不影响模组和整个电池系统的电压，这种设计更能真实的模拟热失控时，电池管理系统(BMS)没有无法整包电压跟踪识别电芯失效的情况。
电芯模组的电芯与电芯之间有隔热设计，具体地，所述方形电芯4之间以及方形电芯4与模拟电芯7之间均设置有隔热垫5，所述隔热垫5的材质可以为有机硅基的气凝胶垫或者丙烯酸类的防火涂层，这种设计可以有效阻隔延缓，某支电芯热失控时热蔓延至其他电芯而引发整个电池系统的热失控；进一步优选，所述隔热垫5的厚度1-5mm，在发生热失控时可以延缓热量上传，保护相邻电池模组的安全性。为了实现电池模组的紧凑化和防火隔热绝缘功能，依据电池模组的高温、强度、功能优化各层的厚度，厚度过厚不利电池模组的紧凑化，厚度过小电池防火效果差，强度差。
具体地，所述模拟电芯7包括：
加热片71和加热模块72，所述加热片71相对设置在所述加热模块72的两侧，所述加热片71通过加热电源线10并联连接。
该实施例中，所述模拟电芯7的热源是由两块通过加热电源线10并联连接的加热片71构成，其中，所述加热电源线10通过电芯模组上部的线束隔离托盘1(如图1所示)的开孔引出；所述加热片71可以选用电阻丝加热片也可以选用陶瓷加热片；两个加热片71与相邻的真电芯之间有隔热垫5。
进一步地，如图9所示，所述加热模块72的中心部分为缓冲支撑橡胶722，所述缓冲支撑橡胶722的相对两侧设置有第一隔热胶带721和第二隔热胶带723。
需要说明的是，所述缓冲支撑橡胶722为阻燃材质的缓冲支撑橡胶；在模拟电芯7组装时，缓冲橡胶块722吸收在模组长度方向的夹紧力，第一隔热胶带721和第二隔热胶带723防止当热失控开始后，缓冲橡胶块722过热变形导致加热片71失去支撑，进而影响模拟电芯7热失控后热蔓延的效果。
进一步地，通过10至图15为动力电池模组的定向释放模块2和隔离部分进一步地介绍。图10表示本发明实施例提供的定向释放模块的安装示意图；图11表示本发明实施例提供的定向释放模块的结构示意图；图12表示本发明实施例提供的定向释放模块的正视图；图13表示本发明实施例提供的定向释放模块的剖视图；图14表示本发明实施例提供的定向释放模块的俯视图。
如图10所示，电芯模组上方还设置有定向释放模块2，所述定向释放模块2设有将所述加热电源线10引出的圆孔；
其中，所述定向释放模块2的一面与所述线束隔离托盘1粘合连接，另一面与所述电芯模组的正负极端对应连接。
该实施例中，所述定向释放模块2可以实现隔热和能量的定向释放功能，进一步地，所述定向释放模块2的材质为云母片材质，当然，所述定向释放模块2的材质可以是云母板以外的易加工且隔热阻燃类材料。所述云母具有耐高温和绝缘的特点，且其受热后的结构状态稳定，该设计的目的是当电芯热失控后阻隔热量蔓延引燃其他模组；进一步优选，云母片的厚度大于或等于1mm，厚度过厚不利于电池模组的紧凑化，厚度过小又起不到电池防火的技术效果；所述定向释放模块2置于所述线束隔离托盘1和电池模组之间，为了在电芯模组热失控时，将热量定向的引导至耐火性能更好的模组两侧，避免电芯爆喷，还为了保护线束隔离托盘1的结构。所述定向释放模块2与所述电芯模组的正负极连接，为了将电流部分汇总至电流载体的电芯汇流排12处。
进一步地，如图11所示，所述定向释放模块2的两端设有热量释放开口23；
所述定向释放模块2与所述电芯模组的正负极端对应连接的一面上设有多个盲孔，所述盲孔的切口21对应于方形电芯上的防爆阀位置设置；
所述定向释放模块2的内部还设有热量释放通道22，每个盲孔切口21通过所述热量释放通道22相连通。
需要说明的是，所述定向释放模块2上的盲孔的切口21对应于方形电芯上的防爆阀位置设置，每个切口之间由所述热量释放通道22相连通，在所述定向释放模块2的两端有热量释放开口23，目的是为了在电芯模组热失控时，将热量定向的引导至耐火性能更好的电芯模组两侧，避免电芯爆喷时，快速引燃其他电芯并直接向上释放蔓延至乘员舱。
进一步地，再由图12至15所示，若电芯模组热失控热量汇聚在电芯防爆阀喷出时，云母板可以将火焰和热量与电池包上部的乘员舱和电池包内上部其他线束部件隔离开，同时如图14所示的通道设计，开口处的T形开口可以更好的将热量引导至模组两端。又如图15所示，在现有技术的模组中，没有的加热电源线10和线束隔离托盘1上的开口，现有技术的通道会贯穿于云母板中，未设计保护电源线部分；又如图14所示，定向释放模块2的厚度大于或等于1mm，厚度过厚不利于电池模组的紧凑化，厚度过小又起不到电池防火的技术效果，该实施例提供的定向释放模块2可以通道式隔离阻隔热量，还可以定向引导热量扩展，有效的保护了热失控时的线束和电芯模组的安全。
综上所述，本发明提供的动力电池模组，可用于模拟电芯热失控的试验，对热失控试验的模拟和还原程度高，试验效果更真实可靠；同时提供了一种可以加热的模拟电芯，同时所述模拟电芯具有可快速安装的优点，本发明还增加了线束隔离托盘和定向释放模块，有效的保护了热失控时的线束和电芯模组的安全。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种动力电池模组，其特征在于，包括：壳体、设置于壳体内的电芯模组和温度采集系统；
所述温度采集系统包括：线束隔离托盘(1)和低压柔性电压温度采集线(11)，所述线束隔离托盘(1)与模组上盖(13)连接，所述低压柔性电压温度采集线(11)设置于线束隔离托盘(1)上；
所述电芯模组包括：至少两组并联的电芯组，每组电芯组包括至少一个方形电芯(4)，其中，第一电芯组还包括一个模拟电芯(7)，所述模拟电芯(7)为一加热组件，所述方形电芯(4)之间以及方形电芯(4)与模拟电芯(7)之间均设置有隔热垫(5)，所述温度采集系统设置于所述电芯模组上方，所述方形电芯(4)的正负极均朝上。
2.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，所述线束隔离托盘(1)设有卡扣，所述模组上盖(13)设有与所述卡扣对应的凹槽；
其中，所述模组上盖(13)设置于所述线束隔离托盘(1)的上方。
3.根据权利要求2所述的动力电池模组，其特征在于，所述低压柔性电压温度采集线(11)包括：温度传感器、电压传感器和保险丝；
所述温度传感器通过激光焊接在电芯汇流排(12)上；
所述电压传感器和所述保险丝通过所述卡扣固定在所述线束隔离托盘(1)上，且通过热熔柱(14)铆焊固定在所述线束隔离托盘(1)上；
其中，所述低压柔性电压温度采集线(11)通过热熔柱铆焊固定。
4.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，还包括：高压快接底座(8)、高压铜排(9)和低压连接接口(15)；
所述高压铜排(9)与所述高压快接底座(8)配合连接，所述高压快接底座(8)与所述壳体一侧的模组端板(3)连接；
所述低压连接接口(15)设置于所述壳体另一侧的模组端板(3)上；
其中，所述模组端板(3)设置于壳体的相对两侧。
5.根据权利要求4所述的动力电池模组，其特征在于，所述高压快接底座(8)包括：
弹簧触指(81)和触指安装座(82)，所述弹簧触指(81)通过触指固定螺栓(84)固定在触指安装座(82)上；
绝缘安装保护套(83)，所述绝缘安装保护套(83)设置在所述弹簧触指(81)和所述触指安装座(82)的外部；
其中，所述绝缘安装保护套(83)的还设有卡扣，与所述模组端板(3)的开孔配合卡接固定；所述弹簧触指(81)卡接所述高压铜排(9)与所述高压快接底座(8)配合端。
6.根据权利要求1所述的动力电池模组，其特征在于，所述模拟电芯(7)包括：
加热片(71)和加热模块(72)，所述加热片(71)相对设置在所述加热模块(72)的两侧，所述加热片(71)通过加热电源线(10)并联连接。
7.根据权利要求6所述的动力电池模组，其特征在于，所述加热模块(72)的中心部分为缓冲支撑橡胶(722)，所述缓冲支撑橡胶(722)的相对两侧设置有第一隔热胶带(721)和第二隔热胶带(723)。
8.根据权利要求6所述的动力电池模组，其特征在于，电芯模组上方还设置有定向释放模块(2)，所述定向释放模块(2)设有将所述加热电源线(10)引出的圆孔；
其中，所述定向释放模块(2)的一面与所述线束隔离托盘(1)粘合连接，另一面与所述电芯模组的正负极端对应连接。
9.根据权利要求8所述的动力电池模组，其特征在于，
所述定向释放模块(2)的两端设有热量释放开口(23)；
所述定向释放模块(2)与所述电芯模组的正负极端对应连接的一面上设有多个盲孔，所述盲孔的切口(21)对应于方形电芯上的防爆阀位置设置；
所述定向释放模块(2)的内部还设有热量释放通道(22)，每个盲孔的切口(21)通过所述热量释放通道(22)相连通。
10.根据权利要求8所述的动力电池模组，其特征在于，所述定向释放模块(2)的材质为云母片材质。
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