CN116706400A - 无热扩散的软包动力电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种无热扩散的软包动力电池包，包括：上盖、电芯模组阵列、框架、液冷板和底护板。电芯模组阵列由多个电芯模组以阵列的形式排列组成，电芯模组阵列中每个电芯模组的底部相互隔绝。电芯模组底部设有多个第一泄压口。框架通过横梁与纵梁交错组成电芯模组槽阵列以容纳电芯模组阵列。液冷板设于电芯模组槽阵列的下方。液冷板上开有多个第二泄压口，第二泄压口与第一泄压口一一对应。底护板上开有至少一个第三泄压口。上盖、框架和液冷板围合形成容纳空间，底护板、框架和液冷板围合形成泄压空间。电芯模组热失控后产生的高温高压气体或物质能通过第一泄压口和第二泄压口排至泄压空间，并通过第三泄压口排出该电池包。

Description

无热扩散的软包动力电池包
技术领域
本发明涉及新能源车动力电池结构和热安全技术领域，具体涉及一种无热扩散的软包动力电池包。
背景技术
随着新能源电动汽车的不断发展，动力电池作为其中的关键动力来源，其安全性、可靠性受到了行业内外越来越多的关注。2020年发布的GB 38031-2020对电动汽车用动力蓄电池安全作出明确要求，要求电池包在发生挤压、短路、火烧、过充等情况下，5min甚至更长时间内不出现明火，以保证驾乘人员安全逃离。随后发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中又进一步要求，在2025年将热扩散时间，也就是电池包触发到产生明火的时间延长到90min，在2030年实现无热蔓延，也就是永不起火。
软包电芯由于采用铝塑膜封装，强度较方壳电芯更低，发生热失控时也更容易蔓延到其他电芯。目前市场上采用电芯间增加云母或隔热泡棉、气凝胶的方式只能有限的延缓软包电芯之间的热蔓延。如公开号为CN113363645B的专利文献通过设置集成化挡板、液冷板延缓电池热失控，公开号为CN216161818U的专利文献通过设置隔热片、散热片延缓热扩散的作用。但是，单一的热阻隔仅能延缓热失控的发生，很难实现无热扩散。公开号为CN114006099A的专利文献通过模组上盖内设置防火隔热垫，模组上盖与防火隔热垫开孔的方式大大提升了延缓热失控的效果。但顶部喷发有触发包内高压连接失效的风险，且由于模组到上盖排烟空间限制每个模组均需包覆隔热垫，大大增加了防护成本。公开号为CN217281069U的专利文献在模组中部设计一列弱化泄压口，但该弱化泄压口与软包电芯尺寸不匹配，模组触发产生的热量和物质易引起相邻电芯的进一步触发，且拦腰截断的开口方式会大大削弱模组机械强度，也使得底部液冷流道无空间布置。
因此，要想做到软包动力电池包的无热扩散，需要优化电池包整包设计，优化模组及电池包的热扩散通道设计，使得电池包在加强软包电芯、软包模组间热阻隔的同时，将热失控后产生的高温高压气体或物质及时排出到电池包的外部。
发明内容
本发明的目的在于，提出了一种无扩散的软包动力电池包。一方面对软包电芯进行热防护，延缓热传递。另一方面将软包电芯热失控后产生的高温气体或物质及时排出电池包，从而避免了高温物质对相邻电芯和电芯模组的损害，阻止了热失控的持续蔓延。
本发明提出了一种无热扩散的软包动力电池包，包括：
电芯模组阵列，所述电芯模组阵列包括多个电芯模组，所述多个电芯模组以阵列的形式排列并连接，每个电芯模组的底部相互隔离，所述电芯模组的底部设有多个第一泄压口，所述电芯模组内有多个相互连接的软包电芯，令软包电芯的厚度为a，长度为b；
框架，所述框架包括多个横梁、至少一个纵梁和边框，所述横梁的两端与所述边框内的左右两侧连接，所述纵梁的两端与边框内的前后两端连接，所述横梁与纵梁交错形成多个电芯模组槽，所述多个电芯模组槽组成电芯模组槽阵列，所述电芯模组槽阵列用于容纳所述电芯模组阵列；
上盖，所述上盖的尺寸和形状与边框顶部的尺寸和形状匹配，所述上盖用于盖合所述边框的顶部；
液冷板，所述液冷板设于所述电芯模组槽阵列的下方，并与所述边框连接，所述液冷板上开有多个第二泄压口，所述第二泄压口的顶部密封，当内部压力达到阈值时，所述第二泄压口的顶部的密封处破裂以泄放压力，所述第二泄压口与所述第一泄压口一一对应；
底护板，所述底护板的尺寸和形状与边框底部的尺寸和形状匹配，所述底护板用于盖合所述边框的底部，所述底护板上开有至少一个第三泄压口，所述第三泄压口与所述第一泄压口及第二泄压口在底护板上相对应的区域错开；
其中，所述上盖、框架和液冷板围合形成容纳空间，所述底护板、框架和液冷板围合形成泄压空间，所述容纳空间与所述泄压空间通过液冷板隔离，电芯模组热失控后产生的高温高压气体或物质能通过第一泄压口和第二泄压口排至泄压空间，并通过第三泄压口排出所述无热扩散的软包动力电池包。
在一个实施例中，所述电芯模组内的多个软包电芯分为至少两组软包电芯单元，所述电芯模组还包括：
模组壳体，所述模组壳体包括壳体底板、第一壳体侧板和第二壳体侧板，所述第一壳体侧板和第二壳体侧板垂直设置于壳体底板的左右两侧，所述第一泄压口位于所述壳体底板上；
两块端板，所述两块端板分别垂直安装在壳体底板的前后两端，所述两块端板与所述模组壳体围合成一个顶部具有开口且能容纳所述多个软包电芯的中空壳体，所述两块端板与软包电芯之间通过注入灌封胶密封；
隔热件阵列，所述隔热件阵列设置于相邻的两组软包电芯单元之间；
模组上盖，所述模组上盖的尺寸和形状与所述模组壳体顶部的尺寸和形状相匹配，所述模组上盖用于盖合所述模组壳体，所述模组上盖与软包电芯之间通过注入灌封胶密封。
在一个实施例中，所述电芯模组内设有M个软包电芯，M个软包电芯沿软包电芯厚度方向进行堆叠，所述M个软包电芯通过隔热件阵列被分为N组软包电芯单元，所述隔热件阵列包括N-1个隔热件，所述N-1个隔热件分别设置于相邻的两组软包电芯单元之间，其中M≥N，N为大于1的整数，令电芯模组沿软包电芯厚度方向为x方向，沿软包电芯长度方向为y方向；
电芯模组中每组软包电芯单元的底部对应有一个第一泄压口，第一泄压口沿x方向的孔径宽度i为1.5a～2.5a，第一泄压口沿y方向的孔径长度j为0.1b～0.3b，相邻两个软包电芯单元的底部的第一泄压口交错设置，相邻两个软包电芯单元底部的第一泄压口沿x方向的间距f大于0.3a，相邻两个软包电芯单元底部的第一泄压口沿y方向的间距h大于1a。
在一个实施例中，所述M个软包电芯包括2个边缘软包电芯和M-2个非边缘软包电芯，所述2个边缘软包电芯分别位于电芯模组中x方向的两端，所述M-2个非边缘软包电芯位于所述2个边缘软包电芯的中间，令边缘软包电芯所在的软包电芯单元为边缘电芯单元，非边缘软包电芯所在的软包电芯单元为非边缘电芯单元；
令边缘电芯单元底部的第一泄压口上距离边缘软包电芯最近的一侧边为第一侧边，令边缘电芯单元底部的第一泄压口上距离边缘软包电芯最远的一侧边或非边缘电芯单元底部的第一泄压口上两个侧边为第二侧边；
在x方向上，所述第一侧边与边缘软包电芯的外侧边的距离c为0.3a～0.8a，所述第一侧边与边缘软包电芯的内侧边的距离d为0.2a～0.7a，所述第二侧边与相邻软包电芯最近的一侧边的距离e为0.2a～0.9a；
在y方向上，第一泄压口与软包电芯最近一端的距离g为0.1b～0.3b。
在一个实施例中，所述液冷板包括液冷板基板和液冷板流道板，所述液冷板基板设置于所述液冷板流道板的上方，所述液冷板基板和所述液冷板流道板之间的接触面密封，所述液冷板基板上设有多个弱化口，所述弱化口处密封，当内部压力达到阈值时，所述弱化口破裂以泄放压力，所述液冷板流道板上设有与所述弱化口一一对应的开口，所述液冷板基板上的弱化口与所述液冷板流道板上的开口组合形成所述第二泄压口。
在一个实施例中，所述液冷板基板的顶部与所述模组壳体中壳体底板的底部之间距离0.3～0.8mm。
在一个实施例中，所述液冷板基板的顶部与所述模组壳体中壳体底板的底部之间涂布导热胶或放置导热垫。
在一个实施例中，所述第二泄压口大于所述第一泄压口，所述第一泄压口位于所述泄压口的中心，所述第一泄压口的边缘与所述泄压口的边缘的距离为2～8mm。
在一个实施例中，底护板包括底护板大板和加强筋，所述底护板大板上设有若干个第三泄压口，所述第三泄压口与所述第一泄压口及第二泄压口在底护板上相对应的区域错开，所述第三泄压口处安装有泄压阀，所述加强筋设于所述底护板大板的上表面，所述加强筋为凸起结构，所述加强筋在底护板大板排布形成专向的泄压通道，软包电芯热失控后排到泄压空间中的高温气体和物质能通过泄压通道到达第三泄压口，并从第三泄压口排出。
在一个实施例中，所述底护板上设有一个接触点，通过所述泄压通道从接触点到第三泄压口之间最短的路径大于软包电芯的长度b。
本发明的无热扩散的软包动力电池包具有如下有益效果：
1、本发明的无热扩散的软包动力电池包，通过选择性的灌封胶和模组壳体弱化，即多个泄压口和泄压通道的设置，使得电芯模组由无规喷发变为模组级的定向喷发。并且，可根据电芯排布、模组排布及模组在电池包内的朝向，电池包在车内的空间布局等，实现定向喷发，且不限制喷发的方向。本发明尤其适用于对软包电芯的技术开发，在模组级实现定向喷发，降低了软包电芯无热扩散性能开发难度。
2、本发明的无热扩散的软包动力电池包通过串并联设计将模组内的软包电芯分为数组软包电芯单元，每组间使用强隔热或具有吸热功能的隔热组件物理隔离。每组电芯分别对应一个第一泄压口，减少开孔数量，使模组底部散热面积损失较小，也利于模组底部液冷板的流道设计，最大限度保证电芯失效后的物质可以迅速传递至泄压空间，又最小程度减轻热量和高温物质对临近电芯的影响，有效阻止热蔓延。此外，每个电芯模组通过框架内横纵梁排布分别位于相对独立的电芯模组槽内，模组底部相互隔绝，避免了触发电芯或模组对临近模组的影响，进一步增强内部防护效果。
3、本发明的无热扩散的软包动力电池包，通过设有与软包电池模组相匹配的第二泄压孔的液冷板将电池包中容纳空间和泄压空间分区隔离，避免热失控后的高温和物质影响模组空间和电池包电气工作空间。电池包通过装配在底护板上的第三泄压口泄压。第三泄压口与电芯模组底部的第一泄压口及液冷板上第二泄压口相对应的区域错开，否则瞬时大量的高温气体或物质会损坏泄压口。为延长高温物质的传输路径，第三泄压口与模组下方相对区域需相差大于一个模组宽度，保证热失控后产生的高温气体或物质能有效传输出电池包外。
附图说明
图1a、图1b是本发明一实施例的无热扩散的软包动力电池包的结构示意图；
图2是本发明一实施例的无热扩散的软包动力电池包中电芯模组的结构示意图；
图3揭示了本发明一实施例的无热扩散的软包动力电池包中软包电芯及电芯模组底部第一泄压口的尺寸示意图，其中，(a)为单个软包电芯的尺寸示意图，(b)为电芯模组内各软包电芯单元底部第一泄压口的位置示意图，(c)为(b)中虚线框出的相邻两个软包电芯单元底部第一泄压口的尺寸示意图；
图4是本发明一实施例的无热扩散的软包动力电池包中液冷板的结构示意图；
图5是本发明一实施例的无热扩散的软包动力电池包中液冷板上第二泄压口和电芯模组底部第一泄压口的尺寸对比示意图；
图6是本发明一实施例的无热扩散的软包动力电池包中底护板的结构示意图；
图7揭示了在热失控发生时高温气体或物质在本发明一实施例的无热扩散的软包动力电池包内的消弭路径示意图；
图8a是现有技术中一种软包动力电池包热扩散试验中电芯模组的温度和电压随时间变化的曲线示意图；
图8b是本发明中一实施例的软包动力电池包热扩散试验中电芯模组的温度和电压随时间变化的曲线示意图。
附图标记
10、上盖；20、电芯模组；30、框架；40、液冷板；50、底护板；21、模组上盖；22、软包电芯单元；23、隔热件；24、输出极侧端板；25、非输出极侧端板；26、模组壳体；27、边缘电芯单元底部的第一泄压口；28、非边缘电芯单元底部的第一泄压口；41、液冷板基板；42、液冷板流道板；43或44、第二泄压口；51、底护板大板；52、加强筋；53、第三泄压孔；54、接触点。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明提供一种无热扩散的软包动力电池包，包括上盖10、电芯模组阵列、框架30、液冷板40和底护板50，参见图1a和图1b。
电芯模组阵列包括多个电芯模组20。多个电芯模组20以阵列的形式排列并连接，电芯模组阵列中每个电芯模组20的底部相互隔绝。电芯模组20底部设有多个第一泄压口。电芯模组20内有多个相互连接的软包电芯，令软包电芯的厚度为a，长度为b。
框架30包括多个横梁、至少一个纵梁和边框。横梁的两端与边框内的左右两侧连接，纵梁的两端与边框内的前后两端连接。横梁与纵梁交错形成多个电芯模组槽，多个电芯模组槽组成电芯模组槽阵列。电芯模组槽阵列用于容纳所述电芯模组阵列，电芯模组槽阵列中的电芯模组槽与电芯模组阵列中的电芯模组一一对应。
上盖10的尺寸和形状与边框顶部的尺寸和形状匹配，上盖用于盖合所述边框的顶部。液冷板40设于电芯模组槽阵列的底部，并与边框连接。液冷板40上开有多个第二泄压口43，第二泄压口43与第一泄压口一一对应。当内部压力达到阈值时，第二泄压口的顶部的密封处破裂以泄放压力。底护板50的尺寸和形状与边框底部的尺寸和形状匹配，底护板50用于盖合边框的底部。底护板50上开有至少一个第三泄压口53，参见图6。第三泄压口53与第一泄压口及第二泄压口在底护板上相对应的区域错开。
其中，上盖10、框架30和液冷板40围合形成容纳空间，底护板50、框架30和液冷板40围合形成泄压空间。容纳空间与泄压空间通过液冷板40隔离。液冷板的顶部与容纳空间接触，液冷板的底部于泄压空间接触。电芯模组热失控后产生的高温高压气体或物质能通过第一泄压口和第二泄压口排至泄压空间，并通过第三泄压口53排出该无热扩散的软包动力电池包。
进一步，电芯模组内的多个软包电芯分为至少两组软包电芯单元22。除上文所述的多个软包电芯以外，电芯模组还包括：模组上盖21、隔热件阵列、两块端板和模组壳体26。图2为本发明一实施例的无热扩散的软包动力电池包中电芯模组的结构分解图。模组壳体26包括壳体底板、第一壳体侧板和第二壳体侧板，第一壳体侧板和第二壳体侧板垂直设置于壳体底板的左右两侧。上文所述的第一泄压口位于壳体底板上。两块端板分别垂直安装在壳体底板的前后两端。两块端板与模组壳体围合成一个顶部具有开口且能容纳多个软包电芯的中空壳体。两块端板与软包电芯之间通过注入灌封胶密封。本实施例中，两块端板分别为输出极侧端板24和非输出极侧端板25。隔热件阵列设置于相邻的两组软包电芯单元22之间，在发生热失控时减小甚至隔绝邻近软包电芯单元受到的影响。模组上盖21的尺寸和形状与模组壳体26顶部的尺寸和形状相匹配，模组上盖用于盖合模组壳体。模组上盖21与软包电芯之间通过注入灌封胶密封。两块端板和电芯模组阵列之间，以及模组上盖21与电芯模组阵列之间均灌注有灌封胶，使得电芯热失控时定向朝下喷发。电芯模组的热失控定向喷发方式可以根据灌封胶和各泄压口的位置进行相应改变。
再进一步，电芯模组内设有M个软包电芯，M个软包电芯沿软包电芯厚度方向进行堆叠。M个软包电芯通过隔热件阵列被分为N组软包电芯单元。隔热件阵列包括N-1个隔热件23，N-1个隔热件23设置于相邻的两组软包电芯单元之间。其中，M≥N，N为大于1的整数。令电芯模组沿软包电芯厚度方向为x方向，沿软包电芯长度方向为y方向。
如图3所示，电芯模组中每组软包电芯单元的底部对应有一个第一泄压口。第一泄压口沿x方向的孔径宽度i为1.5a～2.5a，第一泄压口沿y方向的孔径长度j为0.1b～0.3b。相邻两个软包电芯单元的底部的第一泄压口交错设置，相邻两个软包电芯单元底部的第一泄压口沿x方向的间距f大于0.3a，相邻两个软包电芯单元底部的第一泄压口沿y方向的间距h大于1a。
再进一步，M个软包电芯包括2个边缘软包电芯和M-2个非边缘软包电芯。其中，2个边缘软包电芯分别位于电芯模组中x方向的两端，M-2个非边缘软包电芯位于2个边缘软包电芯的中间。令边缘软包电芯所在的软包电芯单元为边缘电芯单元，非边缘软包电芯所在的软包电芯单元为非边缘电芯单元。令边缘电芯单元底部的第一泄压口27上距离边缘软包电芯最近的一侧边为第一侧边，令边缘电芯单元底部的第一泄压口27上距离边缘软包电芯最远的一侧边或非边缘电芯单元底部的第一泄压口28上两个侧边为第二侧边。
如图3所示，在x方向上，第一侧边与边缘软包电芯的外侧边的距离c为0.3a～0.8a，第一侧边与边缘软包电芯的内侧边的距离d为0.2a～0.7a，第二侧边与相邻软包电芯最近的一侧边的距离e为0.2a～0.9a。第一泄压口内侧合适的间距设计使得每片电芯发生热失控时均能顺畅的从第一泄压口中喷出，并尽可能少地降低模组壳体的强度。在y方向上，第一泄压口与软包电芯最近一端的距离g为0.1b～0.3b。合适的空间间距和布局使得第一泄压口有效分布的同时，保留更多的底部散热面积，也有利于液冷板流道的设计和布置。
本实施例优选，M＝24，N＝8。本实施例采用3P8S的串并联方式，将电芯模组分为8串，在电芯模组底部相应设有8个泄压口。具体地，利用7个隔热件将24个软包电芯分为8组软包电芯单元，在电芯模组底部每组软包电芯单元所对应的区域各设有一个第一泄压口。因此，在本实施例中，每3片软包电芯被一个隔热件单元分隔开，参见图3。当某片电芯发生热失控时，电芯的热量和内部喷出的高温气体或物质迅速通过模组壳体底部的第一泄压口释放到底部的泄压空间，部分热量影响到该组电芯中的其他两片电芯，或不产生影响。将热蔓延控制在该组软包电芯单元内，不影响隔热件阵列隔离开的其他软包电芯以及容纳空间内的其余电芯模组。
进一步，如图4所示，液冷板40包括液冷板基板41和液冷板流道板42。液冷板基板41设置于液冷板流道板42的上方，液冷板基板41和液冷板流道板42之间的接触面密封。本实施例中，通过钎焊等工艺保证流道板和大板接触面的密封。液冷板基板41上设有多个弱化口，弱化口处密封。当内部压力达到阈值时，弱化口破裂以泄放压力。液冷板流道板42上设有与弱化口一一对应的开口，液冷板基板42上的弱化口与液冷板流道板上的开口组合形成上文所述的第二泄压口。液冷板40上的第二泄压口方便电芯模组内软包电芯热失控后产生的高温气体或物质顺利通过，并导入泄压空间中。本实施例优选，液冷板基板41上的多个弱化口可为减薄或另外焊接的弱化口，或贴有密封材料的开口。
再进一步，液冷板40的顶部与模组壳体26中壳体底板的底部之间距离0.3～0.8mm。
再进一步，液冷板40顶部与模组壳体26中壳体底板的底部之间涂布导热胶或放置导热垫，利于整包热管理调控。
本实施例中，液冷板基板上的弱化口为泄压空间的压力出口，液冷板流道板上的开口为容纳空间的压力进口。泄压空间的压力进口与密闭容纳空间的压力出口一一对应且贯通。电芯模组热失控后产生的高温气体或物质经由密闭容纳空间的压力出口和泄压空间的压力进口进入到泄压空间。泄压空间设有整包的泄压出口，可通过框架联通到动力电池包外，或通过底护板直接与电池包外界相连。泄压出口与动力电池包外界处安装有泄压阀。
进一步，第二泄压口大于第一泄压口，第一泄压口位于泄压口的中心。液冷板上的第二泄压口略大于模组底部的第一泄压口，第一泄压口27或28的边缘与第二泄压口43或44的边缘的距离k为2～8mm，参见图5。第一泄压口的边缘与第二泄压口的边缘之间的距离若过小则容易造成装配误差，若过大则会造成底部冷却面积不够且不利于液冷板流道布置。液冷板上的第二泄压口方便电芯模组内单个软包电芯热失控后产生的高温气体或物质顺利通过，并通入到下方的泄压空间中。
进一步，底护板50包括底护板大板51和具有导向结构的加强筋52，参见图6。底护板50可分体制造，例如通过激光焊接而成，也可一体成型制造，需保证特殊设计的加强筋52与底护板大板51结合面气密。底护板大板51上设有若干个第三泄压口53，第三泄压口53与第一泄压口及第二泄压口相对应的区域错开。加强筋52设于底护板大板51的上表面，加强筋52为凸起结构，加强筋52在底护板大板51排布形成专向的泄压通道。具有导向结构的加强筋52既增强了底护板50的机械强度，又通过其凹凸设计和在底护板上的排布形成了专向的泄压通道，使得软包电芯热失控后排到泄压空间中的高温气体或物质能顺畅地到达第三泄压孔53，并从第三泄压口排出。第三泄压口处安装有泄压阀。本实施例优选，泄压阀与泄压空间的直接接触横截面积在500～3000mm2。
再进一步，底护板上设有一个c。软包电芯热失控后排到泄压空间中的高温气体或物质到达接触点54后，通过泄压通道从接触点54到第三泄压口53之间最短的行进路径大于软包电芯的长度b。这使得高温烟气在行进路径中可以耗散部分能量，瞬时的高能物质和热量也不会直接损伤泄压孔处装配的泄压阀，从而使高温和物质顺利地排出到电池包外。
如图7所示，当容纳在模组上盖21和模组壳体26中的软包电芯22发生热失控时，产生的高温气体或物质通过电芯模组20和液冷板40上的第一泄压口合第二泄压口顺畅地到达泄压空间中，并通过泄压通道顺利到达底护板上的第三泄压孔，通过第三泄压孔排出到电池包外，从而避免热扩散和整包热失控的发生。
在本发明中，软包电芯本身不做局部加强或弱化处理，通过模组级别的灌封胶和结构设计实现热失控后的底部定向喷发。除对电芯分组热防护外，对模组的弱化开孔进行匹配性设计(即上文所述的第一泄压口、第二泄压口和第三泄压口)，优化模组和整包的热扩散通道设计，使触发后喷发的能量和物质能及时扩散排出到整包外，使得邻近的电芯不受影响。此设计在仅某一分组电芯发生喷发并热触发后不发生继续蔓延，实现无热扩散。
如图8a所示，现有技术中一款软包模组的电池包在热触发后，内置温感检测模组内温度急剧上升后下降。但由于临近电芯的触发产生了新的热源，温度回升后维持在较高温度，同时模组电压呈阶梯式下降。这表明模组内部的电芯虽然不会立刻失效，但会在较短的时间内延续触发失效，最终热蔓延导致整包热失控，不能实现无热扩散的目标。
与之对应的，图8b为本发明一实施例在热触发后温度时间和电压时间的曲线图。可以发现热触发后，内置温感检测模组内温度急剧上升后迅速下降至较为安全的水平，并在一个小时内降至安全温度，没有持续的高温。同时模组电压仅在触发时稍有下降，这来源于主动触发的电芯引起的电压降。随后，电压一直保持稳定，显示其余电芯和模组未发生热失控，电池包实现无热扩散的目标。
本发明的无热扩散的软包动力电池包具有如下有益效果：
1、本发明的无热扩散的软包动力电池包，通过选择性的灌封胶和模组壳体弱化，即多个泄压口和泄压通道的设置，使得电芯模组由无规喷发变为模组级的定向喷发。并且，可根据电芯排布、模组排布及模组在电池包内的朝向，电池包在车内的空间布局等，实现定向喷发，且不限制喷发的方向。本发明尤其适用于对软包电芯的技术开发，在模组级实现定向喷发，降低了软包电芯无热扩散性能开发难度。
2、本发明的无热扩散的软包动力电池包通过串并联设计将模组内的软包电芯分为数组软包电芯单元，每组间使用强隔热或具有吸热功能的隔热组件物理隔离。每组电芯分别对应一个第一泄压口，减少开孔数量，使模组底部散热面积损失较小，也利于模组底部液冷板的流道设计，最大限度保证电芯失效后的物质可以迅速传递至泄压空间，又最小程度减轻热量和高温物质对临近电芯的影响，有效阻止热蔓延。此外，每个电芯模组通过框架内横纵梁排布分别位于相对独立的电芯模组槽内，模组底部相互隔绝，避免了触发电芯或模组对临近模组的影响，进一步增强内部防护效果。
3、本发明的无热扩散的软包动力电池包，通过设有与软包电池模组相匹配的第二泄压孔的液冷板将电池包中容纳空间和泄压空间分区隔离，避免热失控后的高温和物质影响模组空间和电池包电气工作空间。电池包通过装配在底护板上的第三泄压口泄压。第三泄压口与电芯模组底部的第一泄压口及液冷板上第二泄压口相对应的区域错开，否则瞬时大量的高温气体或物质会损坏泄压口。为延长高温物质的传输路径，第三泄压口与模组下方相对区域需相差大于一个模组宽度，保证热失控后产生的高温气体或物质能有效传输出电池包外。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“设置”、“设于”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述性目的而使用，不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述实施例仅是对本发明的进一步说明，并非对本发明做其他形式的限制，本发明还可有其它多种实施例。在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的修改和变化，但这些相应的修改和变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，包括：
电芯模组阵列，所述电芯模组阵列包括多个电芯模组，所述多个电芯模组以阵列的形式排列并连接，每个电芯模组的底部相互隔离，所述电芯模组的底部设有多个第一泄压口，所述电芯模组内有多个相互连接的软包电芯，令软包电芯的厚度为a，长度为b；
框架，所述框架包括多个横梁、至少一个纵梁和边框，所述横梁的两端与所述边框内的左右两侧连接，所述纵梁的两端与边框内的前后两端连接，所述横梁与纵梁交错形成多个电芯模组槽，所述多个电芯模组槽组成电芯模组槽阵列，所述电芯模组槽阵列用于容纳所述电芯模组阵列；
上盖，所述上盖的尺寸和形状与边框顶部的尺寸和形状匹配，所述上盖用于盖合所述边框的顶部；
液冷板，所述液冷板设于所述电芯模组槽阵列的下方，并与所述边框连接，所述液冷板上开有多个第二泄压口，所述第二泄压口的顶部密封，当内部压力达到阈值时，所述第二泄压口的顶部的密封处破裂以泄放压力，所述第二泄压口与所述第一泄压口一一对应；
底护板，所述底护板的尺寸和形状与边框底部的尺寸和形状匹配，所述底护板用于盖合所述边框的底部，所述底护板上开有至少一个第三泄压口，所述第三泄压口与所述第一泄压口及第二泄压口在底护板上相对应的区域错开；
其中，所述上盖、框架和液冷板围合形成容纳空间，所述底护板、框架和液冷板围合形成泄压空间，所述容纳空间与所述泄压空间通过液冷板隔离，电芯模组热失控后产生的高温高压气体或物质能通过第一泄压口和第二泄压口排至泄压空间，并通过第三泄压口排出所述无热扩散的软包动力电池包。
2.根据权利要求1所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，所述电芯模组内的多个软包电芯分为至少两组软包电芯单元，所述电芯模组还包括：
模组壳体，所述模组壳体包括壳体底板、第一壳体侧板和第二壳体侧板，所述第一壳体侧板和第二壳体侧板垂直设置于壳体底板的左右两侧，所述第一泄压口位于所述壳体底板上；
两块端板，所述两块端板分别垂直安装在壳体底板的前后两端，所述两块端板与所述模组壳体围合成一个顶部具有开口且能容纳所述多个软包电芯的中空壳体，所述两块端板与软包电芯之间通过注入灌封胶密封；
隔热件阵列，所述隔热件阵列设置于相邻的两组软包电芯单元之间；
模组上盖，所述模组上盖的尺寸和形状与所述模组壳体顶部的尺寸和形状相匹配，所述模组上盖用于盖合所述模组壳体，所述模组上盖与软包电芯之间通过注入灌封胶密封。
3.根据权利要求2所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，所述电芯模组内设有M个软包电芯，M个软包电芯沿软包电芯厚度方向进行堆叠，所述M个软包电芯通过隔热件阵列被分为N组软包电芯单元，所述隔热件阵列包括N-1个隔热件，所述N-1个隔热件分别设置于相邻的两组软包电芯单元之间，其中M≥N，N为大于1的整数，令电芯模组沿软包电芯厚度方向为x方向，沿软包电芯长度方向为y方向；
电芯模组中每组软包电芯单元的底部对应有一个第一泄压口，第一泄压口沿x方向的孔径宽度i为1.5a～2.5a，第一泄压口沿y方向的孔径长度j为0.1b～0.3b，相邻两个软包电芯单元的底部的第一泄压口交错设置，相邻两个软包电芯单元底部的第一泄压口沿x方向的间距f大于0.3a，相邻两个软包电芯单元底部的第一泄压口沿y方向的间距h大于1a。
4.根据权利要求3所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，所述M个软包电芯包括2个边缘软包电芯和M-2个非边缘软包电芯，所述2个边缘软包电芯分别位于电芯模组中x方向的两端，所述M-2个非边缘软包电芯位于所述2个边缘软包电芯的中间，令边缘软包电芯所在的软包电芯单元为边缘电芯单元，非边缘软包电芯所在的软包电芯单元为非边缘电芯单元；
令边缘电芯单元底部的第一泄压口上距离边缘软包电芯最近的一侧边为第一侧边，令边缘电芯单元底部的第一泄压口上距离边缘软包电芯最远的一侧边或非边缘电芯单元底部的第一泄压口上两个侧边为第二侧边；
在x方向上，所述第一侧边与边缘软包电芯的外侧边的距离c为0.3a～0.8a，所述第一侧边与边缘软包电芯的内侧边的距离d为0.2a～0.7a，所述第二侧边与相邻软包电芯最近的一侧边的距离e为0.2a～0.9a；
在y方向上，第一泄压口与软包电芯最近一端的距离g为0.1b～0.3b。
5.根据权利要求1所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，所述液冷板包括液冷板基板和液冷板流道板，所述液冷板基板设置于所述液冷板流道板的上方，所述液冷板基板和所述液冷板流道板之间的接触面密封，所述液冷板基板上设有多个弱化口，所述弱化口处密封，当内部压力达到阈值时，所述弱化口破裂以泄放压力，所述液冷板流道板上设有与所述弱化口一一对应的开口，所述液冷板基板上的弱化口与所述液冷板流道板上的开口组合形成所述第二泄压口。
6.根据权利要求5所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，所述液冷板基板的顶部与所述模组壳体中壳体底板的底部之间距离0.3～0.8mm。
7.根据权利要求6所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，所述液冷板基板的顶部与所述模组壳体中壳体底板的底部之间涂布导热胶或放置导热垫。
8.根据权利要求1所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，所述第二泄压口大于所述第一泄压口，所述第一泄压口位于所述泄压口的中心，所述第一泄压口的边缘与所述泄压口的边缘的距离为2～8mm。
9.根据权利要求1所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，底护板包括底护板大板和加强筋，所述底护板大板上设有若干个第三泄压口，所述第三泄压口与所述第一泄压口及第二泄压口在底护板上相对应的区域错开，所述第三泄压口处安装有泄压阀，所述加强筋设于所述底护板大板的上表面，所述加强筋为凸起结构，所述加强筋在底护板大板排布形成专向的泄压通道，软包电芯热失控后排到泄压空间中的高温气体和物质能通过泄压通道到达第三泄压口，并从第三泄压口排出。
10.根据权利要求9所述的无热扩散的软包动力电池包，其特征在于，所述底护板上设有一个接触点，通过所述泄压通道从接触点到第三泄压口之间最短的路径大于软包电芯的长度b。
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