CN116345082A - 一种电池模组、动力电池以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及一种电池模组、动力电池以及车辆，包括多个电芯以及多个过流保护件；多个所述电芯之间通过所述过流保护件串联和/或并联；串联和/或并联的所述电芯之间过流或短路时，所述过流保护件熔断。本申请实施例通过在电芯层级做好安全防护，降低动力电池的热失控风险，保证动力电池及车辆人员安全。
Description
技术领域
本申请实施例涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电池模组、动力电池以及车辆。
背景技术
随着汽车技术的不断发展，各种电动汽车进入用户视野。电动汽车主要以车载电源为动力，利用存储在电池中的电驱动汽车。电池需要通过大电流充放电，汽车高速行驶时所需要的动力很高，因此电池放电时的电流一般很大，充电时为了短时间内充满，也需要大电流充电。因此电池的结构设计需要合理，对电池的安全进行保护，避免发生过流或者短路等故障，引发更大问题导致危害到车辆以及人员安全。
在当前采用软包、圆柱及部分方形电芯的动力电池中，电芯层级因为工艺实现的原因，电芯内部并无熔断保护件,如电芯及模组层发生故障，出现过热或者短路现象无法及时切断电路，因此必须想办法对电芯层级进行保护，确保电池的各层级均可及时对故障作出反应，以免发生冒烟、着火、爆炸等安全问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开的至少要一个实施例提供了一种电池模组、动力电池以及车辆。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
第一方面，本申请实施例提供一种电池模组，包括多个电芯以及多个过流保护件；多个所述电芯之间通过所述过流保护件串联和/或并联；串联和/或并联的所述电芯之间过流或短路时，所述过流保护件熔断。
在一些实施例中，两个所述电芯之间通过所述过流保护件串联或并联；
所述过流保护件包括载流母排部分和过流熔断部分；所述载流母排部分至少包括第一载流母排部分和第二载流母排部分；
所述第一载流母排部分、所述过流熔断部分以及所述第二载流母排部分依次电连接；所述第一载流母排部分与串联或并联的两个所述电芯中的一个所述电芯电连接；所述第二载流母排部分与串联或并联的两个所述电芯中的另一个所述电芯电连接。
在一些实施例中，所述载流母排部分还包括第三载流母排部分；所述过流熔断部分包括第一过流熔断部分以及第二过流熔断部分；
所述第一载流母排部分、所述第一过流熔断部分、所述第三载流母排部分、所述第二过流熔断部分以及所述第二载流母排部分依次电连接。
在一些实施例中，所述过流保护件还包括并联载流部分，所述并联载流部分与所述第三载流母排部分电连接。在一些实施例中，所述过流熔断部分包括至少一个通孔。
在一些实施例中，所述通孔的轴向平行或垂直于所述过流熔断部分中的电流方向。
在一些实施例中，所述载流母排部分包括铜、铝、银、金的至少一种。
在一些实施例中，所述过流熔断部分的熔点小于300℃。
在一些实施例中，所述过流熔断部分为合金材料，包括银、锡、铅中的至少一种。
在一些实施例中，所述过流保护件还包括绝缘保护部分，所述绝缘保护部分包覆所述过流熔断部分。
第二方面，本申请实施例还提供一种动力电池，包括第一方面任意实施例所述的电池模组。
第三方面，本申请实施例还提供一种车辆，，包括第二方面任意实施例所述的动力电池。
本申请实施例中通过在多个电芯之间设置过流保护件，电芯之间过流时，过流保护件熔断来达到保护电路的目的。电芯通过过流保护件实现串联或者并联，无需增加其他结构。同时，短路也会造成电路电流瞬间升高，当几个电芯之前出现短路情况时，过流保护件因短路引发的电路过热而自行熔断，断开电芯与电芯之间的连接，从电芯层级做好安全防护，降低动力电池的热失控风险，保证动力电池及车辆人员安全。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种电池模组的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种电池模组的局部结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种电池模组的局部结构示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种电池模组的局部结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种过流保护件的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种过流保护件的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种电流流经过流保护件的示意图；
图8为本申请实施例提供的又一种过流保护件的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的又一种过流保护件的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本公开，而非对本公开的限定。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本申请实施例提供一种电池模组。图1为本申请实施例提供的电池模组结构示意图，仅示例性画出两个电芯。如图1所示，本申请实施例提供的电池模组包括多个电芯110以及多个过流保护件120。多个电芯110之间通过过流保护件120串联和/或并联。一个电池模组包括多个电芯110，电芯110与电芯110之间可以串联连接，也可以并联连接。其中，多个电芯110可以全部串联连接，多个电芯110也可以全部并联连接，又或者多个电芯110中部分电芯110串联连接，部分电芯110并联连接。电池模组中串联的电芯110与电芯110之间通过过流保护件120电连接，并联的电芯110与电芯110之间也是通过过流保护件120电连接。电连接串联或者并联的电芯110之间过流时，即当前电路电流超过电路的额定电流，或者因电芯之间短路造成的电流过大，过流保护件熔断。电芯与电芯之间发生过流或短路时，过流保护件120因温度过高熔断，串联或并联电芯110与电芯110之间连接断开，电流停止输出。
下面详细介绍本申请实施例的实现原理：
电池模组内包含有多个电芯110，电芯110与电芯110之间通过过流保护件120串联连接，图2为本申请实施例提供的一种电池模组的局部结构示意图，如图2所示，电芯111与电芯112通过过流保护件120串联连接。电流流经电芯111正极，并经由过流保护件120流至电芯112。当电芯111与电芯112之间过流，或者发生短路，引起过流时，连接电芯111与电芯112的过流保护件120熔断，电芯111与电芯112之间呈现断开状态，电流无法传输，避免因过流引发安全问题。
图4为本申请实施例提供的一种电池模组的局部结构示意图，如图4所示，若电芯115与电芯116并联连接，电芯115与电芯116之间通过过流保护件122与过流保护件123连接(过流保护件123未画出)。电芯115与电芯116的正极通过过流保护件122电连接，电芯115与电芯116的负极通过过流保护件123电连接。同样，若电芯115与电芯116之间过流，或者发生短路，引起过流时，在电芯115与电芯116之间起到连接作用的过流保护件122与过流保护件123受热熔断，电芯115与电芯116的连接断开，电流无法流过电芯115与电芯116。
动力电池本申请实施例通过在电芯之间设置过流保护件，既能实现电芯与电芯之间的电流传输功能，又能起到过流保护的作用，当电芯之间过流时，或因短路导致电流升高，过流保护件自动熔断，无需增加单独的熔断装置，节省成本与动力电池内部空间。断开电芯与电芯之间的连接，从电芯层级做好安全防护，降低动力电池的热失控风险，保证动力电池及车辆人员安全。
在一些实施例中，两个电芯之间通过过流保护件串联或并联。过流保护件包括载流母排部分和过流熔断部分，载流母排部分至少包括第一载流母排部分和第二载流母排部分。第一载流母排部分、过流熔断部分以及第二载流母排部分依次电连接。第一载流母排部分与串联或并联的两个电芯中的一个电芯电连接，第二载流母排部分与串联或并联的两个电芯中的另一个电芯电连接。
接下来用两个电芯串联连接举例说明，图2为本申请实施例提供的又一种电池模组结构示意图。如图2所示，多个过流保护件120包括载流母排部分210和过流熔断部分220例如，电芯111与电芯112通过过流保护件120串联连接。其中，载流母排部分210仅起电流传输作用，过流熔断部分同时起到电流传输与过流保护作用。载流母排部分210包括第一载流母排部分211和第二载流母排部分212。
第一载流母排部分211、过流熔断部分220以及第二载流母排部分212依次电连接。第一载流母排部分211与电芯111电连接，第二载流母排部分212与电芯112电连接。电芯111的流出电流，依次流经第一载流母排部分211、过流熔断部分220、第二载流母排部分212，最后流入电芯112。
当电芯111与电芯112之间过流，或因短路引起过流时，过流熔断部分220熔断，第一载流母排部分211与第二载流母排部分212连接断开，流经第一载流母排部分211的电流无法流入第二载流母排部分212，因此电芯111输出的电流无法流至电芯112，避免引发其他的安全问题。
需要说明的是，本申请实施例对电池模组内电芯数量不做限制，对电池模组中电芯连之间连接方式同样不做限制，对过流保护件中第一载流母排与第二载流母排连接电芯的极性也不做限定，根据实际需求选择即可。
在一些实施例中，图3为本申请实施例提供的又一种电池模组结构示意图。如图3所示，载流母排部分还包括第三载流母排部分213，过流熔断部分包括第一过流熔断部分221以及第二过流熔断部分222。第一载流母排部分211、第一过流熔断部分221、第三载流母排部分213、第二过流熔断部分222以及第二载流母排部分212依次电连接。
接下来用两个电芯串联连接举例说明，电芯113与电芯114的通过过流保护件121电连接。过流保护件121包括载流母排部分210和过流熔断部分220，其中，载流母排部分210仅起电流传输作用，过流熔断部分220同时起电流传输与过流保护作用。载流母排部分210包括第一载流母排部分211、第二载流母排部分212、第三载流母排部分213。过流熔断部分220包括第一过流熔断部分221以及第二过流熔断部分222。第一载流母排部分211、第一过流熔断部分221、第三载流母排部分213、第二过流熔断部分222以及第二载流母排部分212依次电连接。第一载流母排部分211与电芯113电连接。第二载流母排部分212与电芯114电连接。电芯113输出的电流经过第一载流母排部分211流经第一过流熔断部分221，并以此流入第一过流熔断部分221、第三载流母排部分213、第二过流熔断部分222,以及第二载流母排部分212，最后流入电芯114。例如，图3电芯113发生过流或短路，第一过流熔断部分221受高温影响，当达到其熔点时熔断，电流无法经第一载流母排部分211流至第三载流母排部分213，因此起到被动过热保护作用，避免引起安全隐患。若电芯114发生过流或短路，第二过流熔断部分222受高温影响，当达到其熔点时熔断，电流无法经第二载流母排部分212流至第三载流母排部分213。
在一些实施例中，图4为本申请实施例提供的又一种电池模组结构示意图。如图4所示，过流保护件122还包括并联载流部分214，并联载流部分214与第三载流母排部分213电连接。
两个电芯并联连接时，需要用到并联载流部分214。并联载流部分214可以起汇流作用，将电流分别传输至与其有连接关系的电芯115和电芯116，或者将并联电芯115与电芯116的电流汇聚流出。
第一载流母排部分211、第一过流熔断部分221、第三载流母排部分213、第二过流熔断部分222以及第二载流母排部分212依次电连接。第一载流母排部分211与并联电芯115电连接。第二载流母排部分212与并联电芯116电连接。电芯115输出的电流经过第一载流母排部分211流经第一过流熔断部分221，电芯116流出的电流经过第二载流母排部分212流经第二过流熔断部分222，两处电流经由第三载流母排213流进并联载流部分214，最终经并联载流部分214流出。并联载流母排214另一端与相同极性的并联载流母排电连接。并联电芯115与电芯116的电流流入时，电流经由并联载流部分214流入第三载流母排部分213，之后电流分流一部分流经第一过流熔断部分221、第一载流母排部分211，另一部分流经第二过流熔断部分222、第二载流熔断部分212。例如，若电芯115与电芯116并联，需要至少两个过流保护件(图中仅画出一端的过流保护件)进行连接，一个过流保护件122用于连接两个电芯的正极，另一个过流保护件123用于连接两个电芯的负极。
图4中电芯115发生过流或短路，第一过流熔断部分221受高温影响，当达到其熔点时熔断，电流无法经第一载流母排部分211流至第三载流母排部分213，因此起到被动过热保护作用，避免引起安全隐患。若电芯116发生过流或短路，第二过流熔断部分222受高温影响，当达到其熔点时熔断，电流无法经第二载流母排部分212流至第三载流母排部分213。
需要说明的是，此结构同样可以应用于串联电芯的连接中，只需并联载流部分不与其他并联载流部分连接即可。
在一些实施例中，图5为本申请实施例提供的一种过流保护件的结构示意图。如图5所示，过流熔断部分220包括至少一个通孔240。通过在过流熔断部分220内设置通孔240，可以调整过流熔断部分220受热熔断的温度范围。由于过流熔断部分220是受热熔断，根据公式Q＝I2 Rt可以得出过流熔断部分产生的热量，其中Q为过流熔断部分产生的热量，I为经过过流熔断部分的电流，R为过流熔断部分的阻值，t为电流经过过流熔断部分的时间。在时间一致、电流一致的情况下，热量取决于过流熔断部分的电阻大小。过流熔断部分的电阻越大，过流熔断部分产热越多。而过流熔断部分的电阻大小根据R＝ρL/S确定。其中，ρ为电阻率，L为过流熔断部分的长度，S为过流熔断部分的截面积。在过流熔断部分的电阻率与过流熔断部分长度保持不变的情况下，过流熔断部分的电阻大小取决于电流经过的过流熔断部分的截面积。电流流经过流熔断部分的截面积越大，过流熔断部分电阻越大，过流熔断部分产热越多。通过设置过流熔断部分的通孔240来调整电流流经过流熔断部分的截面积，以此可以设计出需要的受热熔断温度范围。
可选的，图6为本申请实施例提供的又一种过流保护件的结构示意图。如图6所示，过流保护件在第一过流熔断部分221与第二过流熔断部分222内均可设置通孔240，以调整第一过流熔断部分221受热熔断的温度范围与第二过流熔断部分222的受热熔断的温度范围。
同时，过流熔断部分220通孔240的形状不受限制，可以设置成圆柱、正方体、长方体等各种形状。
在一些实施例中，图7为本申请实施例提供的一种电流流经过流保护件的示意图。如图7所示，通孔240的轴向平行或垂直于过流熔断部分中的电流方向。其中通孔240的挖取方向可以与过流熔断部分220中的电流方向平行，也可以过流熔断部分中的电流方向垂直。通孔240的方向对过流熔断部分220不会造成影响，可以根据制作工艺选择合适的方向。
在一些实施例中，载流母排部分包括铜、铝、银、金的至少一种。载流母排部分用于电流传输，因此需要使用导电金属，金属具有良好的导电性，金属导体内部存在大量的可以自由移动的自由电子，这些自由电子在电场力的作用下定向移动而形成电流，并且稳定性较好。而铜、铝、银、金等金属的的导电率大，所以载流母排部分可以使用这些金属材料，不过对此本申请不做限定，导电性较好的金属均可，可以根据实际需求及成本等进行选择。
在一些实施例中，过流熔断部分的熔点小于300℃。电芯之间存在过流或短路时，过流熔断部分需要熔断，以达到保护电芯的目的，因此过流熔断部分需要使用熔点合适的材料，可以将其设置成熔点小于300℃。若过流熔断部分的熔点设置过高，当电芯之间过流或短路，但温度没有达到过流熔断部分的熔点时，过流熔断部分无法及时熔断，依旧无法避免发生安全问题。若过流熔断部分的熔点设置过低，有可能电芯之间并没有发生过流或短路，但是电芯处温度达到了过流熔断部分的熔点，会造成过流熔断部分误熔，导致电芯之间连接断开。因此，需要选择一个合适的温度，确保过流熔断部分能够准确熔断，及时保护电芯、保护动力电池。需要说明的是，此熔点范围根据实际需求设定即可，根据需要选择材料即可。
可选的，整个过流熔断部分的熔点与熔断材料的比例设置，因素不同，均可以控制过流部分的熔点范围。
在一些实施例中，过流熔断部分为合金材料，包括银、锡、铅中的至少一种。过流熔断部分可以选择熔点较低的金属，金属稳定性好，而合金材料会比组成该合金的单项金属材料熔点更低、硬度更高，因此选择合金材料能更好保护电芯。例如选择银锡合金、铅锡合金等，当电芯之间过流或短路，过流熔断部分熔断。需要说明的是，本申请实施例对过流熔断部分合金材料的种类不做具体限制，只要能够满足需求即可。
在一些实施例中，图8和图9为本申请实施例提供的又一种过流保护件的结构示意图。如图8或图9所示，过流保护件120还包括绝缘保护部分250，绝缘保护部分250包覆过流熔断部分220。过流保护件120的过流熔断部分220熔点较低、材质较软，又承担着导电与防止过流的双重作用，因此，在过流熔断部分220的外部设置绝缘保护部分250，绝缘保护部分250完全包覆固定住过流熔断部分220，使其与外界隔离，避免受外力影响。绝缘保护部分250可以采用陶瓷等耐高温、绝缘的物质，能够更好的保护过流熔断部分220，免受其他干扰，发生误熔断。
本申请实施例还提供了一种动力电池，包括上述任意实施例的电池模组。本申请实施例包括上述任意实施例中的电池模组，因此与上述各实施例中所述的电池模组具有相同或相应的有益效果。
本申请实施例还提供了一种车辆，包括上述任意实施例的动力电池。本申请实施例包括上述任意实施例中的动力电池，因此与上述各实施例中所述的动力电池具有相同或相应的有益效果。需要说明的是，本申请实施例提供的车辆还可以包括其他用于支持其正常工作的电路及器件，本实施例对此不作特殊限定。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (12)
1.一种电池模组，其特征在于，包括多个电芯以及多个过流保护件；多个所述电芯之间通过所述过流保护件串联和/或并联；串联和/或并联的所述电芯之间过流或短路时，所述过流保护件熔断。
2.根据权利要求1所述电池模组，其特征在于，两个所述电芯之间通过所述过流保护件串联或并联；
所述过流保护件包括载流母排部分和过流熔断部分；所述载流母排部分至少包括第一载流母排部分和第二载流母排部分；
所述第一载流母排部分、所述过流熔断部分以及所述第二载流母排部分依次电连接；所述第一载流母排部分与串联或并联的两个所述电芯中的一个所述电芯电连接；所述第二载流母排部分与串联或并联的两个所述电芯中的另一个所述电芯电连接。
3.根据权利要求2所述电池模组，其特征在于，所述载流母排部分还包括第三载流母排部分；所述过流熔断部分包括第一过流熔断部分以及第二过流熔断部分；
所述第一载流母排部分、所述第一过流熔断部分、所述第三载流母排部分、所述第二过流熔断部分以及所述第二载流母排部分依次电连接。
4.根据权利要求3所述电池模组，其特征在于，所述过流保护件还包括并联载流部分，所述并联载流部分与所述第三载流母排部分电连接。
5.根据权利要求2所述电池模组，其特征在于，所述过流熔断部分包括至少一个通孔。
6.根据权利要求5所述电池模组，其特征在于，所述通孔的轴向平行或垂直于所述过流熔断部分中的电流方向。
7.根据权利要求2所述电池模组，其特征在于，所述载流母排部分包括铜、铝、银、金的至少一种。
8.根据权利要求2所述电池模组，其特征在于，所述过流熔断部分的熔点小于300℃。
9.根据权利要求2所述电池模组，其特征在于，所述过流熔断部分为合金材料，包括银、锡、铅中的至少一种。
10.根据权利要求2所述电池模组，其特征在于，所述过流保护件还包括绝缘保护部分，所述绝缘保护部分包覆所述过流熔断部分。
11.一种动力电池，其特征在于，包括权利要求1-10中任一项所述的电池模组。
12.一种车辆，其特征在于，包括权利要求11中所述的动力电池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111580944.7A CN116345082A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 一种电池模组、动力电池以及车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111580944.7A CN116345082A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 一种电池模组、动力电池以及车辆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116345082A true CN116345082A (zh) | 2023-06-27 |
Family
ID=86877504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111580944.7A Pending CN116345082A (zh) | 2021-12-22 | 2021-12-22 | 一种电池模组、动力电池以及车辆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116345082A (zh) |
-
2021
- 2021-12-22 CN CN202111580944.7A patent/CN116345082A/zh active Pending
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