CN117712613A - 一种动力电池包箱体及电池包排气方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电池包箱体及电池包排气方法，属于动力电池技术领域。电池包箱体，包括箱盖和下箱，所述箱盖与下箱形成容纳多个电芯的密闭空间，所述箱盖的内侧设置若干导气通道，所述下箱设置有若干导气口，所述下箱的边框内设置有排气通道，所述排气通道可将气体排出下箱，所述导气口将导气通道与排气通道导通；所述导气通道包括若干可破开的导气区，每个所述导气区与单个电芯对应，所述导气区将单个电芯热失控气体定向导入所述排气通道。本发明能够将热失控气体仅限于从单个电芯传输到导气通道，避免热失控气体在电芯层级扩散。

Description

一种动力电池包箱体及电池包排气方法

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，具体地说，涉及一种动力电池包箱体及电池包排气方法。

背景技术

随着锂离子电池比能量的不断增加，随之而来的，是其日益严苛的热防护要求，尤其是三元电池，电芯热失控时，会产生大量的高温高压气体，需将此气体及时排出且在排出的过程中需尽量与电气空间相隔绝，否则可能会引起一连串的电芯热失控，甚至引起爆炸，导致严重事故。

当电芯发生热失控时，温度会急剧升高并从泄压阀排出大量高温气体继而导致其他电芯发生热失控，现有热失控防护技术中，电芯与电芯间多采用隔热材料进行热隔离，防止热蔓延，而针对于热失控时产生的大量高温气体，多会在箱体或箱盖上额外预留泄压空间和导气通道，使得整个电池包的空间利用率大大下降。

现有技术中也有在电池箱体上设计排气通道的，例如公开号为CN113540683A的中国专利文献公开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。该专利文献通过横梁分割开来容纳若干电芯的容纳区，边梁框的排气结构配合容纳区将模组层级的气火流排出，防止气火流在模组层级热扩散，但是该专利文献中的排气结构无法防止单个电芯层级的热扩散。

发明内容

1.发明所要解决的技术问题

针对现有技术中电池箱体的排气结构无法防止单个电芯层级的热扩散的问题，本发明提出一种动力电池包箱体及电池包排气方法，导气通道上对应每个电芯防爆阀位置处设置可破开的导气区，在单个电芯发生热失控时，热失控气体通过导气区进入导气通道然后定向导入排气通道后排出，因此热失控气体仅限于从单个电芯传输到导气通道，避免热失控气体在电芯层级扩散。

2.技术方案

为了实现上述目的，本发明提供一种动力电池包箱体，包括箱盖和下箱，所述箱盖与下箱形成容纳多个电芯的密闭空间，所述箱盖的内侧设置若干导气通道，所述下箱设置有若干导气口，所述下箱的边框内设置有排气通道，所述排气通道可将气体排出下箱，所述导气口将导气通道与排气通道导通；所述导气通道包括若干可破开的导气区，每个所述导气区与单个电芯对应，所述导气区将单个电芯热失控气体定向导入所述排气通道。

进一步的，所述箱盖设置有若干向外凸起的凸筋，所述箱盖内侧对应凸筋的位置设置有防火板，所述防火板与凸筋的空腔形成所述导气通道，所述导气通道的首尾两端与导气口连接。

进一步的，所述防火板上设置有若干薄弱区，所述薄弱区构成所述导气区，所述薄弱区正对每个电芯的防爆阀，电芯热失控气体冲破所述防爆阀和薄弱区进入导气通道。

进一步的，还包括排气口，若干所述导气口配合排气通道、排气口形成若干排气路径。

进一步的，所述下箱对应导气通道首尾两端的位置分别设置有第一横梁和第二横梁，所述导气口设置在第一横梁和第二横梁上；所述第一横梁和第二横梁的内部均设置有横梁腔道，所述横梁腔道连通导气口和排气口。

进一步的，所述下箱还包括第一侧边、第二侧边、第一端板和第二端板，第一侧边、第二侧边的内部均设置有侧边腔道，若干所述排气口设置在第一端板上，部分所述导气口、第一横梁的横梁腔道、第一侧边或第二侧边的侧边腔道、第一端板和排气口按次序形成排气路径。

进一步的，若干所述排气口设置在第二横梁上且贯通第二端板，若干所述导气口、第二横梁的横梁腔道和排气口按次序形成排气路径。

进一步的，所述第一横梁和第二横梁之间设置有纵梁，所述纵梁内部设置有纵梁通道，所述纵梁通道与第一横梁、第二横梁的横梁腔道连通，部分所述第一横梁的导气口、第一横梁的横梁腔道、纵梁通道、第二横梁的横梁腔道和第二横梁的排气口按次序形成排气路径。

进一步的，所述纵梁通道包括相互独立的第一纵梁通道和第二纵梁通道，所述第一纵梁通道和第二纵梁通道分别与所述第一横梁内不同的横梁腔道连通。

进一步的，所述第二横梁的横梁腔道内设置有衬套，所述衬套位于两个相邻导气口之间；所述衬套的一端抵住横梁腔道的内壁，另一端开口并连接排气口；所述衬套两侧的导气口、横梁腔道通过衬套隔离并分别与排气口导通。

进一步的，所述衬套包括套管，套管内部沿轴向设置有隔板，所述隔板将套管内部分隔成两个独立的套管腔；所述套管的隔板两侧的管壁上分别开设有进气孔，进气孔将套管腔与横梁腔道连通。

进一步的，所述排气口设置有排气阀，所述排气阀在排气时打开。

本发明还提供一种电池包的排气方法，利用了上述的动力电池包箱体，使单个电芯的热失控气体破开对应的导气区进入所述箱盖内侧的导气通道，所述热失控气体经导气通道定向导入下箱的边框内的排气通道后排出。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种动力电池包箱体，通过在导气通道设置导气区，并且导气区与单个电芯对应，在单个电芯发生热失控时，热失控气体通过导气区进入导气通道然后定向导入排气通道后排出，因此热失控气体仅限于从单个电芯传输到导气通道，避免热失控气体在电芯层级扩散。导气通道通过导气口与排气通道连通，形成由箱盖到箱体边框的完整排气路径，并且导气通道之间相互独立，互不干扰，进一步避免电芯层级的热扩散。而且，排气通道是集成在箱体边框内部的，有利于提高整个电池包的空间利用率。

(2)本发明的一种动力电池包箱体，箱盖向外凸起的凸筋一方面可以增加箱盖的结构强度，另一方面凸筋的空腔与防火板形成导气通道，可以节约箱盖内侧的体积，提高电池包的空间利用率。防火板具有耐高温和不易燃的优点，能够抵抗热失控气体的高温，避免变形，从而保证导气通道的结构稳定性，避免热失控气体从其他地方泄漏。薄弱区与单个电芯的防爆阀对应，薄弱区构成的导气区本身结构相较于防火板其他地方更加薄弱，容易被热失控气体冲破，从而将热失控气体导入导气通道中。

(3)本发明的一种动力电池包箱体，导气口配合排气通道、排气口形成若干排气路径，若干排气路径之间相互独立，能够使不同路径的热失控气体互不干扰。通过下箱体的横梁、侧边、端板和纵梁内部的通道形成不同的排气路径，能够有效地将热失控气体分散排出，避免热失控气体过于集中导致箱体膨胀甚至爆炸的风险。纵梁能够将箱体分隔成两个区域，可以使两个区域各自发生热失控时互不干扰，避免热失控蔓延到其他区域，提高电池的安全性。纵梁通道包括相互独立的两个纵梁通道，起到分散热量的作用，两个独立的纵梁通道与不同横梁腔道连通，提高排气效率。

(4)本发明的本发明的一种动力电池包箱体，第二横梁的横梁腔道是导气路径的排出腔道，衬套可以将第二横梁的横梁腔道隔离成两个独立的横梁腔道，独立的横梁腔保证了热失控气体可以相互独立地排出，同时相当于增加了气体的排出腔道，提高排气效率。排气阀在电芯发生热失控产生气体进行排气时可以打开，让气体排出；在正常状态下，排气阀处于关闭状态，保证电池箱体的密封性。

附图说明

在附图中，尺寸和比例不代表实际产品的尺寸和比例。附图仅仅是说明性的，并且为了清楚起见，省略了某些非必要的元件或特征。

图1是本发明实施例的外部结构示意图；

图2是本发明实施例的导气通道的结构示意图；

图3是本发明实施例的下箱的结构示意图；

图4是本发明实施例的第一横梁的内部的排气路径示意图；

图5是本发明实施例的第二横梁的内部排气路径示意图。

示意图中的标号说明：

1、箱盖；101、凸筋；2、下箱；201、导气口；202、第一横梁；203、第二横梁；204、纵梁；205、第一纵梁通道；206、第二纵梁通道；207、第一侧边；208、第二侧边；209、排气口；210、第一端板；211、第二端板；212、底板；3、防火板；301、薄弱区；4、导气通道；5、排气阀；6、衬套。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，其他方式同样落入本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

参照图1-图5，本实施例提供一种动力电池包箱体，包括箱盖1和下箱2，箱盖1与下箱2形成容纳多个电芯的密闭空间，箱盖1的内侧设置若干导气通道4，下箱2设置有若干导气口201，下箱2的边框内设置有排气通道，排气通道可将气体排出下箱2，导气口201将导气通道4与排气通道导通。导气通道4包括若干可破开的导气区，每个导气区与单个电芯对应，导气区将单个电芯热失控气体定向导入排气通道。在单个电芯发生热失控时，热失控气体通过导气区进入导气通道4然后定向导入排气通道后排出，因此热失控气体仅限于从单个电芯传输到导气通道4，避免热失控气体在电芯层级扩散。导气通道4通过导气口201与排气通道连通，形成由箱盖1到下箱2边框的完整排气路径，并且导气通道4之间相互独立，互不干扰，进一步避免电芯层级的热扩散。而且，排气通道是集成在下箱2边框内部的，有利于提高整个电池包的空间利用率。

在设置导气通道4的时候，也需要考虑到电池包的空间利用率，应当尽量减少对电池包内部空间的占用。因此，本实施例中，如图2所示，箱盖1设置有若干向外凸起的凸筋101，箱盖1内侧对应凸筋101的位置设置有防火板3，防火板3与凸筋101的空腔形成导气通道4，导气通道4的首尾两端与导气口201连接。箱盖1上设置向外凸起的凸筋101一方面可以增加箱盖1的结构强度，另一方面凸筋101的空腔与防火板3形成导气通道4，可以节约箱盖1内侧的体积，提高电池包的空间利用率。

由于导气通道4在电池处于安全状态时被要求是封闭的，当电池内部发生热失控产生气体时才要求被导通，因此，如图2所示，防火板3上设置有若干薄弱区301，薄弱区301构成导气区，薄弱区301正对每个电芯的防爆阀，电芯热失控气体冲破防爆阀和薄弱区301进入导气通道4。薄弱区301与单个电芯的防爆阀对应，薄弱区301构成的导气区本身结构相较于防火板3其他地方更加薄弱，容易被热失控气体冲破，从而将热失控气体导入导气通道4中。需要说明的是，本实施例中的防火板3主要采用云母板制成，具有耐高温和不易燃的优点，能够抵抗热失控气体的高温，避免变形，从而保证导气通道4的结构稳定性，避免热失控气体从其他地方泄漏。此外，云母板和电芯防爆阀表面除了薄弱区301以外的区域是涂胶粘接的，保证了云母板与电芯之间连接的密封性，防止热失控气体外逸。涂胶密封无需额外增加密封结构，进一步节约了电池包内部的空间。本实施例中，防火板3的纵截面呈倒“几”字型，因此防火板3和凸筋101的空腔形成的导气通道4的纵截面的面积更大，能够使得更多的气体通过，提高排气效率。此外，防火板3的纵截面还可以设计成“一”字型或者弧形，无论什么形状的纵截面，都需要保证防火板3和凸筋101周边位置的密封性。

如图3所示，下箱2还设置有多个排气口209，多个导气口201配合排气通道、排气口209形成多个排气路径。下箱2的主要结构包括第一横梁202、第二横梁203、第一侧边207、第二侧边208、第一端板210、第二端板211、纵梁204和底板212，第一端板210和第二端板211分别设置在下箱2的前端和后端，第一侧边207和第二侧边208分别位于下箱2的右侧和左侧，第一侧边207、第二侧边208、第一端板210、第二端板211和底板212围成下箱2的最外侧结构。第一横梁202设置在靠近第一端板210的位置，与第一横梁202平行，第一端板210的两端分别与第一侧边207和第二侧边208连接。第二横梁203贴合第二端板211设置，第二横梁203的两端分别与第一侧边207和第二侧边208连接。第一横梁202和第二横梁203设置在对应导气通道4首尾两端的位置，第一横梁202和第二横梁203上设置有多个导气口201，第一横梁202和第二横梁203的内部均设置有横梁腔道，横梁腔道连通导气口201和排气口209。

本实施例中，如图3、图4、图5所示，通过下箱2的结构，导气口201配合排气通道、排气口209形成三道排气路径，三道排气路径之间相互独立，能够使不同排气路径的热失控气体互不干扰。下面主要是这三道排气路径的具体形式。

第一道排气路径：第一侧边207、第二侧边208的内部均设置有侧边腔道，一个排气口209设置在第一端板210上，第一横梁202的导气口201、第一横梁202的横梁腔道、第一侧边207或第二侧边208的侧边腔道、第一端板210和排气口209按次序形成排气路径。

第二道排气路径：两个排气口209设置在第二横梁203上且贯通第二端板211，两个导气口201、第二横梁203的横梁腔道和排气口209按次序形成排气路径。

第三道排气路径：第一横梁202和第二横梁203之间设置有纵梁204，纵梁204能够将箱体分隔成两个区域，可以使两个区域各自发生热失控时互不干扰，避免热失控蔓延到其他区域，提高电池的安全性。纵梁204内部设置有纵梁通道，纵梁通道与第一横梁202、第二横梁203的横梁腔道连通，部分第一横梁202的导气口201、第一横梁202的横梁腔道、纵梁通道、第二横梁203的横梁腔道和第二横梁203的排气口209按次序形成排气路径。

需要说明的是，纵梁通道包括相互独立的第一纵梁通道205和第二纵梁通道206，第一纵梁通道205和第二纵梁通道206分别与第一横梁202内不同的横梁腔道连通。第一纵梁通道205和第二纵梁通道206起到分散热量的作用，两个独立的纵梁通道与不同横梁腔道连通，提高排气效率。

如图3和图5所示，第二横梁203具有两个排气口209，两个排气口209分别分布在纵梁204的两侧，排气口209安装有排气阀5，排气阀5在电芯发生热失控产生气体进行排气时可以打开，让气体排出；在正常状态下，排气阀5处于关闭状态，保证电池箱体的密封性。进一步的，第二横梁203的横梁腔道内设置有衬套6，衬套6位于两个相邻导气口201之间。具体的，衬套6包括套管，套管内部沿轴向设置有隔板，隔板将套管内部分隔成两个独立的套管腔。套管的隔板两侧的管壁上分别开设有进气孔，进气孔将套管腔与横梁腔道连通。套管的一端抵住横梁腔道的内壁，另一端开口并连接排气口209，位于衬套6两侧的导气口201、横梁腔道通过衬套6隔离并分别与排气口209导通。衬套6可以将第二横梁203的横梁腔道隔离成两个独立的横梁腔道，独立的横梁腔保证了热失控气体可以相互独立地排出，同时相当于增加了气体的排出腔道，提高排气效率。

本实施例还提供一种电池包的排气方法，利用了上述的动力电池包箱体，使单个电芯的热失控气体破开对应的导气区进入箱盖1内侧的导气通道4，热失控气体经导气通道4定向导入下箱2的边框内的排气通道后排出。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种动力电池包箱体，包括箱盖(1)和下箱(2)，所述箱盖(1)与下箱(2)形成容纳多个电芯的密闭空间，其特征在于，所述箱盖(1)的内侧设置若干导气通道(4)，所述下箱(2)设置有若干导气口(201)，所述下箱(2)的边框内设置有排气通道，所述排气通道可将气体排出下箱(2)，所述导气口(201)将导气通道(4)与排气通道导通；所述导气通道(4)包括若干可破开的导气区，每个所述导气区与单个电芯对应，所述导气区将单个电芯热失控气体定向导入所述排气通道。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述箱盖(1)设置有若干向外凸起的凸筋(101)，所述箱盖(1)内侧对应凸筋(101)的位置设置有防火板(3)，所述防火板(3)与凸筋(101)的空腔形成所述导气通道(4)，所述导气通道(4)的首尾两端与导气口(201)连接。

3.根据权利要求2所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述防火板(3)上设置有若干薄弱区(301)，所述薄弱区(301)构成所述导气区，所述薄弱区(301)正对每个电芯的防爆阀，电芯热失控气体冲破所述防爆阀和薄弱区(301)进入导气通道(4)。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，还包括排气口(209)，若干所述导气口(201)配合排气通道、排气口(209)形成若干排气路径。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述下箱(2)对应导气通道(4)首尾两端的位置分别设置有第一横梁(202)和第二横梁(203)，所述导气口(201)设置在第一横梁(202)和第二横梁(203)上；所述第一横梁(202)和第二横梁(203)的内部均设置有横梁腔道，所述横梁腔道连通导气口(201)和排气口(209)。

6.根据权利要求5所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述下箱(2)还包括第一侧边(207)、第二侧边(208)、第一端板(210)和第二端板(211)，第一侧边(207)、第二侧边(208)的内部均设置有侧边腔道，若干所述排气口(209)设置在第一端板(210)上，部分所述导气口(201)、第一横梁(202)的横梁腔道、第一侧边(207)或第二侧边(208)的侧边腔道、第一端板(210)和排气口(209)按次序形成排气路径。

7.根据权利要求6所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，若干所述排气口(209)设置在第二横梁(203)上且贯通第二端板(211)，若干所述导气口(201)、第二横梁(203)的横梁腔道和排气口(209)按次序形成排气路径。

8.根据权利要求7所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述第一横梁(202)和第二横梁(203)之间设置有纵梁(204)，所述纵梁(204)内部设置有纵梁通道，所述纵梁通道与第一横梁(202)、第二横梁(203)的横梁腔道连通，部分所述第一横梁(202)的导气口(201)、第一横梁(202)的横梁腔道、纵梁通道、第二横梁(203)的横梁腔道和第二横梁(203)的排气口(209)按次序形成排气路径。

9.根据权利要求8所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述纵梁通道包括相互独立的第一纵梁通道(205)和第二纵梁通道(206)，所述第一纵梁通道(205)和第二纵梁通道(206)分别与所述第一横梁(202)内不同的横梁腔道连通。

10.根据权利要求7所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述第二横梁(203)的横梁腔道内设置有衬套(6)，所述衬套(6)位于两个相邻导气口(201)之间；所述衬套(6)的一端抵住横梁腔道的内壁，另一端开口并连接排气口(209)；所述衬套(6)两侧的导气口(201)、横梁腔道通过衬套(6)隔离并分别与排气口(209)导通。

11.根据权利要求10所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述衬套(6)包括套管，套管内部沿轴向设置有隔板，所述隔板将套管内部分隔成两个独立的套管腔；所述套管的隔板两侧的管壁上分别开设有进气孔，进气孔将套管腔与横梁腔道连通。

12.根据权利要求4所述的一种动力电池包箱体，其特征在于，所述排气口(209)设置有排气阀(5)，所述排气阀(5)在排气时打开。

13.一种电池包的排气方法，其特征在于，利用了权利要求1-12任意一项所述的动力电池包箱体，使单个电芯的热失控气体破开对应的导气区进入所述箱盖(1)内侧的导气通道(4)，所述热失控气体经导气通道(4)定向导入下箱(2)的边框内的排气通道后排出。