CN114520400A - 智能连接片、电池包及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能连接片、电池包及车辆，智能连接片包括导电连接件及切断装置，所述导电连接件的一端与电池包的其中一个电芯的极柱连接，所述导电连接件的另一端与电池包的相邻的另一个电芯的极柱连接，以实现电池包中相邻的两个电芯的串联；所述切断装置在接收到切断信号时切断所述导电连接件，以使与所述导电连接件连接的两个电芯断开。本申请中，电池包的部分电芯之间可采用智能连接片代替传统的金属连接片，通过切断装置切断智能连接片的导电连接件来断开电池包的高压回路，提供电池包的安全保护。相对于现有的保险，智能连接片尺寸较小，可以放置在电池包的任意相邻两个电芯之间，放置位置灵活，占用空间小。

Description

智能连接片、电池包及车辆
技术领域
本发明属于新能源车辆技术领域，特别是涉及一种智能连接片、电池包及车辆。
背景技术
电动汽车的动力来源主要是电池包(PACK)，电池包由多个电芯通过串联形成高压回路从而给电动汽车的电机提供动力。但是串联的电芯形成的电池包存在安全风险，例如，电池包短路等情况发生时会造成生命健康及财产损失的风险。因而，电池包需要设置安全防护。
现有的电池包的安全防护方案主要是通过在电池包的高压回路中安装保险(熔断器)，保险可以集成到保险维修开关中，电池包发生短路时，保险熔断将电池包的高压回路断开并形成分压。
但是，现有的电池包的安全防护方案存在以下缺陷：
(1)只有在电池包短路的情况下保险才能熔断，切断短路电流，同时给电池包分压降低安全风险，在其他安全事故中(例如剧烈碰撞、热失控、过充等)保险不能主动熔断。
(2)保险的尺寸较大，占用空间大，安装位置受空间限制，通常只能安装在保险维修开关中。
(3)局部形成短路时，电池包的电芯的串数较大(目前的各家电池厂商已经推出上百电芯串联的方案)，内部任意两端间电压依旧很高(车载60V以上直流电压，判断为高压，即B级电压)，仍然存在用电风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有的采用保险的电池包的安全防护方案，保险的尺寸较大，占用空间大的问题，提供一种智能连接片、电池包及车辆。
为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供了一种智能连接片，包括导电连接件及切断装置，所述导电连接件的一端与电池包的其中一个电芯的极柱连接，所述导电连接件的另一端与电池包的相邻的另一个电芯的极柱连接，以实现电池包中相邻的两个电芯的串联；
所述切断装置在接收到切断信号时切断所述导电连接件，以使与所述导电连接件连接的两个电芯断开。
可选地，所述导电连接件具有弱化区，所述切断装置在接收到切断信号时，沿所述弱化区切断所述导电连接件。
可选地，所述切断装置与电池管理系统电连接，所述电池管理系统通过检测电池包的电压、电流及温度变化信号判断到电池包发生安全事故时，向所述切断装置发送所述切断信号；所述安全事故包括剧烈碰撞、热失控、短路及过充的一种或多种。
可选地，所述切断装置包括驱动装置及冲头，所述切断装置在接收到切断信号时，通过所述驱动装置驱动所述冲头向靠近所述导电连接件的方向运动，以通过所述冲头切断所述导电连接件。
可选地，所述切断装置还包括壳体，所述驱动装置为气体发生器；所述冲头包括一端敞开、一端封闭的筒状部以及连接在所述筒状部的封闭端的刀头，所述壳体内设置有导向孔，所述筒状部滑动设置在所述导向孔内，所述气体发生器容纳在所述筒状部内，所述气体发生器通过信号线连接点火电源；
所述气体发生器中的火药被引爆时冲击所述冲头，所述冲头沿所述导向孔的轴向向靠近所述导电连接件的方向运动，以通过所述刀头切断所述导电连接件。
可选地，所述壳体内设置有与所述导向孔的靠近所述导电连接件的一端连通的活动腔以及环绕所述活动腔的导电连接件容纳腔，所述刀头位于所述活动腔中，所述导电连接件穿插在所述导电连接件容纳腔中；
所述导电连接件包括第一连接板、第二连接板及连接在所述第一连接板与第二连接板之间的中间连接板，所述第一连接板及第二连接板分别从相对的两侧穿出所述壳体，所述第一连接板与其中一个电芯的极柱连接，所述第二连接板与另一个电芯的极柱连接，所述中间连接板的待切断部分位于所述活动腔中；
初始状态下，所述活动腔被所述中间连接板分隔成第一腔及第二腔，所述刀头位于所述第一腔中；在所述刀头切断所述导电连接件后，所述第二腔能够容纳所述导电连接件的切断部位。
可选地，通过在所述导电连接件上局部打薄以形成所述弱化区；或者是，
通过在所述导电连接件设置弱化刻痕以形成所述弱化区；或者是，
通过在所述导电连接件的局部设置比周围部分强度小的材料以形成所述弱化区。
根据本发明实施例的智能连接片，包括导电连接件及切断装置，所述导电连接件的一端与电池包的其中一个电芯的极柱连接，所述导电连接件的另一端与电池包的相邻的另一个电芯的极柱连接，以实现电池包中相邻的两个电芯的串联；所述切断装置在接收到切断信号时切断所述导电连接件，以使与所述导电连接件连接的两个电芯断开。本申请中，电池包的部分电芯之间可采用智能连接片代替传统的金属连接片(尺寸与传统金属连接片比相差不大)，通过切断装置切断智能连接片的导电连接件来断开电池包的高压回路，提供电池包的安全保护。相对于现有技术中的保险，智能连接片尺寸较小，可以放置在电池包的任意相邻两个电芯之间，放置位置灵活，占用空间小，且相对于维修开关，成本更低。
另外，可以通过电池管理系统(BMS)控制切断装置切断导电连接件，以主动切断电池包的高压连接，使得电池包具备主动保护高压回路安全的功能，提高电池包的安全性能。当然，也可以采用独立于电池管理系统的控制器控制切断装置的工作。
另一方面，本发明实施例提供一种电池包，包括上述的智能连接片。
可选地，所述智能连接片设置有多个，在多个所述智能连接片的导电连接件被所述切断装置切断时，所述电池包的高压回落被分割成多段分压回路，每段所述分压回落的电压在安全电压以下。
这样，一个包体内可以安置多个智能连接片，在多个所述智能连接片的导电连接件被所述切断装置切断时，所述电池包的高压回落被分割成多段分压回路，每段分压回路的电压可以降低到安全电压以下。例如，当电池包中设置有两个智能连接片时，在两个智能连接片被切断后，高压回路变成三段分压回路，从而实现电池包的多段分压，从而将电池包的电压控制在安全范围内，提高电池包的安全性能。
再一方面，本发明实施例提供一种车辆，包括上述的智能连接片或上述的电池包。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的电池包的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的电池包的电气示意图；
图3是本发明一实施例提供的智能连接片的外部结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的智能连接片的内部结构示意图(初始状态)；
图5是本发明一实施例提供的智能连接片的工作原理图。
说明书中的附图标记如下：
1、电芯；
2、智能连接片；21、导电连接件；211、第一连接板；212、第二连接板；213、中间连接板；214、弱化区；22、切断装置；221、冲头；2211、筒状部；2212、刀头；222、壳体；2221、导向孔；2222、活动腔；22221、第一腔；22222、第二腔；2223、导电连接件容纳腔；223、气体发生器；224、信号线；
3、金属连接片；
4、端板；
5、侧板；
6、电池管理系统。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1及图2所示，本发明实施例提供的电池包，包括串联的多个电芯1及智能连接片2。
在一实施例中，所述智能连接片2包括导电连接件21及切断装置22，所述导电连接件21的一端与电池包的其中一个电芯1的极柱连接，所述导电连接件21的另一端与电池包的相邻的另一个电芯1的极柱连接，以实现电池包中相邻的两个电芯1的串联。
如图1所示，多个电芯1沿其厚度方向堆叠形成电池堆，电池堆的长度方向的两侧设置有端板4，电池堆的宽度方向的两侧设置有侧板5。多个电芯1中，一部分通过智能连接片2串接，其余部分通过传统的金属连接片3串接。
所述切断装置22在接收到切断信号时切断所述导电连接件21，以使与所述导电连接件21连接的两个电芯1断开。导电连接件21为金属片或其它导电物体。
在一实施例中，所述切断装置22与电池管理系统6(BMS)电连接，所述电池管理系统6通过检测电池包的电压、电流及温度变化信号判断到电池包发生安全事故时，向所述切断装置22发送所述切断信号；所述安全事故包括剧烈碰撞、热失控、短路及过充的一种或多种。例如，当电池包内监控点的温升速率dT/dt≥1℃/s(具体数据可根据控制策略改变)，且持续3s以上时，可以认为电池包发生了热失控。再例如，当电池包的回路电流远超额定电流大小时，可以认为电池包发生了短路。
电池管理系统6可以通过BIC(电池信息采集器)检测电池包的电压信号。电池管理系统6可以通过NTC(热敏电阻)检测电池包的温度信号，电池管理系统6可以通过霍尔传感器检测电流信号。
在一实施例中，所述切断装置22包括驱动装置及冲头221，所述切断装置22在接收到切断信号时，通过所述驱动装置驱动所述冲头221向靠近所述导电连接件21的方向运动，以通过所述冲头221切断所述导电连接件21。
在一实施例中，如图3及图4所示，所述切断装置22还包括壳体222，所述驱动装置为气体发生器223，气体发生器223包括火药仓和存储在火药仓内的火药。所述冲头221包括一端敞开、一端封闭的筒状部2211以及连接在所述筒状部2211的封闭端的刀头2212，所述壳体222内设置有导向孔2221，所述筒状部2211滑动设置在所述导向孔2221内，所述气体发生器223容纳在所述筒状部2211内，所述气体发生器223通过信号线224连接点火电源。所述气体发生器223中的火药被引爆时冲击所述冲头221，所述冲头221沿所述导向孔2221的轴向向靠近所述导电连接件21的方向运动，以通过所述刀头2212切断所述导电连接件21。
在一实施例中，所述壳体222内设置有与所述导向孔2221的靠近所述导电连接件21的一端连通的活动腔2222以及环绕所述活动腔2222的导电连接件容纳腔2223，所述刀头2212位于所述活动腔2222中，所述导电连接件21穿插在所述导电连接件容纳腔2223中。
在一实施例中，如图1、图3及图4所示，所述导电连接件21包括第一连接板211、第二连接板212及连接在所述第一连接板211与第二连接板212之间的中间连接板213，所述第一连接板211及第二连接板212分别从相对的两侧穿出所述壳体222，所述第一连接板211与其中一个电芯1的极柱连接，所述第二连接板212与另一个电芯1的极柱连接，所述中间连接板213的待切断部分位于所述活动腔2222中。参见图5，初始状态下，所述活动腔2222被所述中间连接板213分隔成第一腔22221及第二腔22222，所述刀头2212位于所述第一腔22221中；在所述刀头2212切断所述导电连接件21后，所述第二腔22222能够容纳所述导电连接件21的切断部位(中间连接板213)以及避让所述刀头2212。
参见图1，所述第一连接板211覆盖在其中一个电芯1的顶面，所述第二连接板212覆盖在另一个电芯1的顶面。所述第一连接板211及第二连接板212通过焊接与电芯1的极柱连接。优选地，所述第一连接板211及第二连接板212上设置焊孔，以便于与极柱焊接。
在一实施例中，所述导电连接件21具有弱化区214，所述切断装置22在接收到切断信号时，沿所述弱化区214切断所述导电连接件21。
在一实施例中，参见图4，通过在所述导电连接件21上局部(中间连接板213)打薄以形成所述弱化区214。
然而，可以替代的是，也可以通过在所述导电连接件设置弱化刻痕以形成所述弱化区；或者是，通过在所述导电连接件的局部设置比周围部分强度小的材料以形成所述弱化区。
在一优选实施例中，所述智能连接片2设置有多个，在多个所述智能连接片2的导电连接件21被所述切断装置22切断时，所述电池包的高压回落被分割成多段分压回路，每段所述分压回落的电压在安全电压以下。这样，一个包体内可以安置多个智能连接片2，在多个所述智能连接片2的导电连接件21被所述切断装置22切断时，所述电池包的高压回落被分割成多段分压回路，每段分压回路的电压可以降低到安全电压以下。例如，参见图2，当电池包中设置有两个智能连接片2时，在两个智能连接片2被切断后，高压回路变成三段分压回路，从而实现电池包的多段分压，从而将电池包的电压控制在安全范围内，提高电池包的安全性能。
参见图图4及图5，本发明实施例的智能连接片其工作原理如下：
当电池管理系统6判断电池包发生安全事故(剧烈碰撞、热失控、短路及过充)时，电池管理系统6向切断装置22(气体发生器223)发出切断智能连接片2的导电连接件21的切断信号(一般为电压信号)，触发电流通过信号线点燃气体发生器223中的火药，火药爆炸给冲头221以推力，在火药爆炸的冲击力下冲头221被推向导电连接件21的薄弱处(弱化区214)，刀头2212沿弱化区214切断导电连接件21，导电连接件21从中间断开，通过导电连接件21连接形成的高压回路的电池包其高压回路在导电连接件21处切断，形成分压。
根据本发明实施例的智能连接片及电池包，包括导电连接件及切断装置，所述导电连接件的一端与电池包的其中一个电芯的极柱连接，所述导电连接件的另一端与电池包的相邻的另一个电芯的极柱连接，以实现电池包中相邻的两个电芯的串联；所述切断装置在接收到切断信号时切断所述导电连接件，以使与所述导电连接件连接的两个电芯断开。本申请中，电池包的部分电芯之间可采用智能连接片代替传统的金属连接片(参见图1，智能连接片的尺寸与传统金属连接片比相差不大)，通过切断装置切断智能连接片的导电连接件来断开电池包的高压回路，提供电池包的安全保护。相对于现有技术中的保险，智能连接片尺寸较小，可以放置在电池包的任意相邻两个电芯之间，放置位置灵活，占用空间小，且相对于维修开关，成本更低。
另外，可以通过电池管理系统(BMS)控制切断装置切断导电连接件，以主动切断电池包的高压连接，使得电池包具备主动保护高压回路安全的功能，提高电池包的安全性能。当然，也可以采用独立于电池管理系统的控制器控制切断装置的工作。
在其它实施例中，所述切断装置的驱动装置还可以替换为伺服电缸、液压缸及气压缸等。
另外，本发明实施例提供一种车辆，包括上述实施例的智能连接片2或上述实施例的电池包。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能连接片，其特征在于，包括导电连接件及切断装置，所述导电连接件的一端与电池包的其中一个电芯的极柱连接，所述导电连接件的另一端与电池包的相邻的另一个电芯的极柱连接，以实现电池包中相邻的两个电芯的串联；
所述切断装置在接收到切断信号时切断所述导电连接件，以使与所述导电连接件连接的两个电芯断开。
2.根据权利要求1所述的智能连接片，其特征在于，所述导电连接件具有弱化区，所述切断装置在接收到切断信号时，沿所述弱化区切断所述导电连接件。
3.根据权利要求1所述的智能连接片，其特征在于，所述切断装置与电池管理系统电连接，所述电池管理系统通过检测电池包的电压、电流及温度变化信号判断到电池包发生安全事故时，向所述切断装置发送所述切断信号；所述安全事故包括剧烈碰撞、热失控、短路及过充的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的智能连接片，其特征在于，所述切断装置包括驱动装置及冲头，所述切断装置在接收到切断信号时，通过所述驱动装置驱动所述冲头向靠近所述导电连接件的方向运动，以通过所述冲头切断所述导电连接件。
5.根据权利要求4所述的智能连接片，其特征在于，所述切断装置还包括壳体，所述驱动装置为气体发生器；所述冲头包括一端敞开、一端封闭的筒状部以及连接在所述筒状部的封闭端的刀头，所述壳体内设置有导向孔，所述筒状部滑动设置在所述导向孔内，所述气体发生器容纳在所述筒状部内，所述气体发生器通过信号线连接点火电源；
所述气体发生器中的火药被引爆时冲击所述冲头，所述冲头沿所述导向孔的轴向向靠近所述导电连接件的方向运动，以通过所述刀头切断所述导电连接件。
6.根据权利要求5所述的智能连接片，其特征在于，所述壳体内设置有与所述导向孔的靠近所述导电连接件的一端连通的活动腔以及环绕所述活动腔的导电连接件容纳腔，所述刀头位于所述活动腔中，所述导电连接件穿插在所述导电连接件容纳腔中；
所述导电连接件包括第一连接板、第二连接板及连接在所述第一连接板与第二连接板之间的中间连接板，所述第一连接板及第二连接板分别从相对的两侧穿出所述壳体，所述第一连接板与其中一个电芯的极柱连接，所述第二连接板与另一个电芯的极柱连接，所述中间连接板的待切断部分位于所述活动腔中；
初始状态下，所述活动腔被所述中间连接板分隔成第一腔及第二腔，所述刀头位于所述第一腔中；在所述刀头切断所述导电连接件后，所述第二腔能够容纳所述导电连接件的切断部位。
7.根据权利要求2所述的智能连接片，其特征在于，通过在所述导电连接件上局部打薄以形成所述弱化区；或者是，
通过在所述导电连接件设置弱化刻痕以形成所述弱化区；或者是，
通过在所述导电连接件的局部设置比周围部分强度小的材料以形成所述弱化区。
8.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的智能连接片。
9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述智能连接片设置有多个，在多个所述智能连接片的导电连接件被所述切断装置切断时，所述电池包的高压回落被分割成多段分压回路，每段所述分压回落的电压在安全电压以下。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的智能连接片或权利要求8或9所述的电池包。
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