CN113540683A - 一种电池包下箱体、电池包及车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种电池包下箱体、电池包和车辆，电池包下箱体包括边梁框架、底护板和内部横梁，边梁框架具有进气孔、排气通道和排气孔，进气孔通过排气通道与排气孔连通，进气孔用于将电池热失控时产生的气火流引入排气通道，排气孔用于将经由排气通道流至排气孔的气火流排出下箱体主体，进气孔分为至少两层。本公开的电池包下箱体采用热流分配设计，可以实现快速疏导和泄压，减小边梁框架局部被冲击破坏，同时热失控喷发的高温气火流通过进气孔的分散和阻挡，可以有效避免在防爆阀出口燃烧产生明火。

Description

一种电池包下箱体、电池包及车辆
技术领域
本公开涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池包下箱体、电池包及车辆。
背景技术
随着国家对新能源汽车产业发展的规划和支持，电动汽车越来越普及，但是电池的安全性成为行业痛点。自2019年至2020年底累计发生电动汽车电池热失控导致车辆起火事故已超过百余例。2020年国家发布强标GB 38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》，标准明确要求电池包在由于单个电池热失控引起热扩散、进而导致乘员舱发生危险之前5min应提供报警和防护，电池包热失控不起火、不爆炸技术成为解决行业痛点、难点问题。
发明内容
有鉴于此，本公开旨在提出一种电池包下箱体，可实现对热失控高温气火流进行合理的导向和分流，降低喷发物的温度和压力，减小对电池包边梁框架局部冲击破坏，在热失控情况下，保证电池包结构强度及完整性。
为达到上述目的，本公开的技术方案是这样实现的：
本公开提出了一种电池包下箱体，包括下箱体主体，下箱体主体包括边梁框架、底护板和内部横梁，通过所述内部横梁将所述下箱体主体分隔成多个用于容纳电池模组的电池容纳腔，所述边梁框架具有进气孔、排气通道和排气孔，所述进气孔通过所述排气通道与所述排气孔连通，所述进气孔用于将电池模组热失控时产生的气火流引入排气通道，所述排气孔用于将经由排气通道流至所述排气孔的气火流排出下箱体主体，所述进气孔分为至少两层。
进一步地，所述边梁框架内设置加强筋，形成至少两层排气通道，每一层所述排气通道至少对应一层进气孔。
进一步地，所述至少两层排气通道的顶层排气通道在每个电池容纳腔中对应的所述进气孔的数量不少于两个。
进一步地，所述顶层排气通道上对应的所述进气孔的数量不小于其下各层排气通道对应进气孔的数量。
进一步地，当所述进气孔分为至少三层时，中间层进气孔的开口面积大于底层进气孔的开口面积，所述底层进气孔的开口面积大于所述顶层进气孔的开口面积。
进一步地，所述进气孔为圆形、长圆型、四边形、五边形、六边形或八边形。
进一步地，所述排气孔设置有排气装置，所述排气装置在相应的压力阈值下开启，实现气火流的快速排出。
本公开提出了还一种电池包下箱体，包括下箱体主体，其特征在于，下箱体主体包括边梁框架、底护板和内部横梁，通过所述内部横梁将所述下箱体主体分隔成多个用于容纳电池模组的电池容纳腔，所述内部横梁设置有进气孔，所述内部横梁和所述边梁框架内部设置有排气通道，所述边梁框架设置有排气孔，所述进气孔通过排气通道与所述排气孔连通，所述进气孔用于将所述电池模组热失控时产生的气火流引入排气通道，所述排气孔用于将经由所述排气通道流至排气孔的气火流排出下箱体主体，所述进气孔分为至少两层，所述内部横梁内加强筋，形成至少两层所述排气通道，每一层所述排气通道至少对应一层进气孔，所述排气通道与对应的所述进气孔连通。
进一步地，所述边梁框架设置有进气孔，所述进气孔与所述排气通道连通。
进一步地，所述至少两层排气通道的顶层排气通道上对应的所述进气孔的数量不小于其下各层排气通道对应进气孔的数量。
进一步地，当所述进气孔分为至少三层时，中间层进气孔的开口面积大于底层进气孔的开口面积，所述底层进气孔的开口面积大于所述顶层进气孔的开口面积。
进一步地，所述进气孔为圆形、长圆型、四边形、五边形、六边形或八边形。
进一步地，所述排气孔设置有排气装置，所述排气装置在相应的压力阈值下开启，实现气火流的快速排出。
本公开还提出了一种应用上述电池包下箱体的电池包。
本公开还提出了一种应用上述电池包的车辆。
相对于现有技术，本公开所述的电池包下箱体具有以下优势：
本公开所述的电池包下箱体通过排气通道多层设计，进气孔错位布置，可实现高温高压气火流的定向排出。当电池发生热失控时，电池内部瞬间产生很高的能量，并伴随着高温气体和固体颗粒喷发物的燃烧，包内气压急剧升高，本公开所述的电池包下箱体可以实现快速疏导和泄压，并且进行合理的导向分流，热失控喷发的高温气火流通过进气孔的分散和阻挡，可以有效降低喷发物的温度和压力，同时可避免箱体局部被冲击破坏。所述电池包、所述车辆与上述电池包下箱体相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施方式及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1是本公开实施方式所述的电池包的爆炸图；
图2是本公开实施方式所述的电池包下箱体的示意图；
图3是本公开实施方式所述的边梁的Y向截面示意图；
图4是本公开实施方式所述的边梁进气孔的示意图；
图5是本公开实施方式所述的定向排气路径示意图。
附图标记说明：
电池包下箱体1；电池模组2；高低压电气部件3；上盖4；主排气装置5；副排气装置6；下箱体主体100；边梁框架10；侧边梁11、端部横梁12；凸出部边梁13；凸出部横梁14；内部横梁15；底护板16；进气孔111；排气通道112
具体实施方式
为了使本公开所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本公开，并不用于限定本公开，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本公开中的术语“前”指的是从车尾到车头的方向，反之则为“后”，前后方向平行于X轴；术语“上”为从车底到车顶的方向，反之则为“下”，上下方向平行于Z轴。另外，本公开的提及的平行于X轴(X向)、Z轴(Z向)、Y轴(Y向)，可以是完全平行于X轴(X向)、Z轴(Z向)、Y轴(Y向)，也可以是大致平行于X轴(X向)、Z轴(Z向)、Y轴(Y向)；关于垂直于X轴(X向)、Z轴(Z向)、Y轴(Y向)的描述与前述平行的描述类似，在此不再赘述；关于沿X轴(X向)、Z轴(Z向)、Y轴(Y向)的描述与前述平行的描述类似，在此不再赘述。
下面将参考附图1-5并结合实施方式来详细说明本公开。
参照图1所示，本公开提供了一种电池包下箱体1和具有该电池包下箱体1的电池包，电池包主要包含电池包下箱体1、电池模组2、高低压电气部件3和上盖4。
上盖4和电池包下箱体1密封连接，若干电池模组2容纳于上盖4和电池包下箱体1连接后形成的容纳空间中。上盖4优选采用高强度、耐高温材料冲压工艺成型，防止电池热失控时上盖提前失效，避免有害气体或者火焰向上喷发进入座舱，造成人身安全事故。
如图2所示，电池包下箱体1包括下箱体主体100，下箱体主体100包括边梁框架10、底护板16和内部横梁15，边梁框架10包括边梁11和端部横梁12。在一些实施实施方式中，上盖4和下箱体1在俯视角度均形成有凸出部，且上盖4和下箱体1的凸出部相互配合，形成容纳高低压电气部件3的容纳空间，边梁框架10包括边梁11、端部横梁12、凸出部边梁13和凸出部横梁14。
内部横梁15将边梁框架10分割成若干电池容纳腔，用于布置电池模组2及其他部件，电池容纳腔可以根据实际需要进行扩展设计，电池容纳腔数量和尺寸根据实际项目可以进行调整，一个独立的电池容纳腔可布置一个、两个或者更多的电池模组2。内部横梁15对各电池容纳腔之间起到物理隔离作用，若单个电池容纳腔内发生热失控，可避免热失控后产生的气火流在电池包内形成严重的串流导致热失控扩散蔓延。
边梁框架10均采用中空腔体结构，通过各边梁框架10的拼接，形成密封且连续的排气通道，排气通道在边梁框架10的腔体内按Z向可被分为一层或多层。在一些实施方式中，边梁框架10的中空腔体内设置有加强筋，可实现不同数量的排气通道，不同数量和截面形状的排气通道均属于本公开的考虑范围，如“日“字截面、”田“字截面等，本公开以“目“字型三个排气通道为例进行阐述说明，如图3所示，以边梁11为例，边梁11内分为顶层排气通道112a、中间层排气通道112b、底层排气通道112c。
在一些实施方式中，如图4所示，边梁11和在电池舱侧设有若干进气孔111，进气孔111与排气通道112连通，不同数量和形状的排气通道均属于本公开考虑范围。在一些实施方式中，为实现气火流的热流分配，进气孔111按Z向可分为多层，排气孔111的层数大于或等于排气通道112的层数，即每个排气通道112至少对应有一层进气孔111。以“目“字型三个排气通道为例，如图4所示，顶层排气孔111a与顶层排气通道112a连通，中间层排气孔111b与中间层排气通道112b连通，底层排气孔111与底层排气通道112c连通。
在一些实施方式中，进气孔111设计不局限本公开示意的圆形结构，可以是长圆型、四边形、六边形、八边形等，排气孔111位置根据流量均衡分配原则进行均匀布置，防止出现排气死区。
在一些实施方式中，最靠近上盖4的顶层排气通道112a对应的顶层进气孔111a采用分散小孔设计，在每个电池容纳腔中对应的顶层进气孔111a数量不少于两个，防止某电池模组2热失控时，边梁框架10被冲击破坏，进气孔111a的数量不局限本公开图示两个，图示仅仅是说明示意，可以是更多的进气孔。针对电池模组2的不同设计形态，各层进气孔111均可设计为多个，但顶层排气通道112a连接的进气孔111a的数量至少不小于其下各排气通道112连接的进气孔111的数量。
在一些实施方式中，为均衡进气孔111的流量，达到快速疏导和散失的作用，中间层进气孔111b的开口面积大于底层进气孔111c的开口面积，底层进气孔111c的开口面积大于顶层进气孔111a的开口面积。
在一些实施方式中，内部横梁15内部设置排气通道和进气孔，且内部横梁15的排气通道与边梁11的排气通道连通，进气孔不局限本公开示意的仅设置在边梁上，也可以设置在端部横梁12上。
边梁框架10与外界连通位置设置有排气孔，电池模组2热失控产生的气火流能够通过各路排气通道经过排气孔排出，排气孔可在边梁框架10上选择设置一个或多个。本公开以端部横梁12和凸出部边梁14上集成排气孔为例进行阐述说明，如图2所示。
在一些实施方式中，如图1所示，优选在排气孔上设置排气装置，排气装置在一定压力下才可开启，使排气通道内高温高压的气火流从排气装置快速排出到电池包外部空间。优选地，排气装置使用防爆阀，正常工况下，防爆阀可起到防尘防水和平衡电池包内外部压力的作用。
在一些实施方式中，如图2所示，排气装置在选择设置多个的情况下，可将多个排气装置分为主排气装置5和副排气装置6，主排气装置5的启动压力阈值低于副排气装置6的启动压力阈值，当某电池模组2发生热失控时，产生的气火流沿电池模组2的容纳腔两侧的进气孔111进入对应的排气通道112，经过边梁框架10连续的排气通道112到达主排气装置5位置，主排气装置5在达到其压力阈值时启动，形成流畅的通道将气火流排出电池包外部，达到快速泄压的目的。若电池包内瞬间产生更高的压力，会超出主排气装置5的最大泄压能力，当升高的压力达到副排气装置6的压力阈值时，副排气装置6启动，快速泄压，确保电池包不发生起火爆炸现象。主排气装置5和副排气装置6的不同设置位置均属于本公开的考虑范围。优选地，主排气装置5设置在端部横梁12上，副排气装置6设置在边梁11和/或凸出部边梁13上。优选地，主排气装置5对应排气孔的开口面积大于或等于副排气装置6对应排气孔的开口面积。
当某电池模组2中的电芯单体意外发生热失控，按照图5所示的虚线箭头路径进行定向排爆，高温高压的气火流从电池容纳腔两侧的进气孔111进入边梁框架10的排气通道，在排气通道内朝向排气孔流通，在一些实施方式中，路径的末端设有排气装置，实现热失控后气火流的定向排出。。
根据本公开第二方面实施方式的电池包，包括：上述实施方式中的电池下箱体1。
根据本公开第三方面实施方式的车辆，包括：上述实施方式中的电池包。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本公开的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本公开的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种电池包下箱体，包括下箱体主体(100)，其特征在于，下箱体主体(100)包括边梁框架(10)、底护板(16)和内部横梁(15)，通过所述内部横梁(15)将所述下箱体主体(100)分隔成多个用于容纳电池模组(2)的电池容纳腔，所述边梁框架(10)具有进气孔(111)、排气通道(112)和排气孔，所述进气孔(111)通过所述排气通道(112)与所述排气孔连通，所述进气孔(111)用于将电池模组(2)热失控时产生的气火流引入排气通道(112)，所述排气孔(112)用于将经由排气通道(112)流至所述排气孔的气火流排出下箱体主体(100)，所述进气孔(111)分为至少两层。
2.根据权利要求1所述的电池包下箱体，其特征在于，所述边梁框架(10)内设置加强筋，形成至少两层排气通道(112)，每一层所述排气通道至少对应一层进气孔(111)。
3.根据权利要求2所述的电池包下箱体，其特征在于，所述至少两层排气通道的顶层排气通道(112a)在每个电池容纳腔中对应的所述进气孔(111a)的数量不少于两个。
4.根据权利要求3所述的电池包下箱体，其特征在于，所述顶层排气通道(112a)上对应的所述进气孔(111a)的数量不小于其下各层排气通道对应进气孔的数量。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电池包下箱体，其特征在于，当所述进气孔分为至少三层时，中间层进气孔(111b)的开口面积大于底层进气孔(111c)的开口面积，所述底层进气孔(111c)的开口面积大于所述顶层进气孔(111a)的开口面积。
6.根据权利要求5所述的电池包下箱体，所述进气孔(111)为圆形、长圆型、四边形、五边形、六边形或八边形。
7.根据权利要求6所述的电池包下箱体，其特征在于，所述排气孔设置有排气装置，所述排气装置在相应的压力阈值下开启，实现气火流的快速排出。
8.一种电池包下箱体，包括下箱体主体(100)，其特征在于，下箱体主体(100)包括边梁框架(10)、底护板(16)和内部横梁(15)，通过所述内部横梁(15)将所述下箱体主体(100)分隔成多个用于容纳电池模组(2)的电池容纳腔，所述内部横梁(15)设置有进气孔，所述内部横梁(15)和所述边梁框架(10)内部设置有排气通道，所述边梁框架(10)设置有排气孔，所述进气孔通过排气通道与所述排气孔连通，所述进气孔用于将所述电池模组(2)热失控时产生的气火流引入排气通道，所述排气孔用于将经由所述排气通道流至排气孔的气火流排出下箱体主体(100)，所述进气孔分为至少两层，所述内部横梁(15)内加强筋，形成至少两层层所述排气通道，每一层所述排气通道至少对应一层进气孔，所述排气通道与对应的所述进气孔连通。
9.根据权利要求8所述的电池包下箱体，其特征在于，所述边梁框架(10)设置有进气孔(111)，所述进气孔(111)与所述排气通道(112)连通。
10.根据权利要求8或9所述的电池包下箱体，其特征在于，所述至少两层排气通道的顶层排气通道上对应的所述进气孔的数量不小于其下各层排气通道对应进气孔的数量。
11.根据权利要求10所述的电池包下箱体，其特征在于，当所述进气孔分为至少三层时，中间层进气孔的开口面积大于底层进气孔的开口面积，所述底层进气孔的开口面积大于所述顶层进气孔的开口面积。
12.根据权利要求11所述的电池包下箱体，所述进气孔(111)为圆形、长圆型、四边形、五边形、六边形或八边形。
13.根据权利要求12所述的电池包下箱体，其特征在于，所述排气孔设置有排气装置，所述排气装置在相应的压力阈值下开启，实现气火流的快速排出。
14.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1-13中任一项所述的电池包下箱体(1)和上盖(4)、电池模组(2)和高低压电气部件(3)。
15.一种车辆，其特征在于，包括权利要求14所述的电池包。
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