CN207938710U - 电池系统及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本新型内容涉及一种电池系统及电动汽车，所述电池系统包括至少一条串联回路，所述串联回路中设置有至少一个第一电池组，所述第一电池组包括至少2个并联的第一单体电池，在所述第一单体电池上设置有电流中断装置；所述第一单体电池中的电流中断装置用于，在所述第一单体电池发生异常时，断开所述第一单体电池的内部电流。通过本新型内容的技术方案，能够降低因电流中断装置异常开启而导致串联回路断电的风险，使得基于该电池系统的外部控制系统有足够应急时间进行相关处理。

Description

电池系统及电动汽车

技术领域

本新型内容涉及电池领域，具体地，涉及一种电池系统及电动汽车。

背景技术

电池作为储能单元在各行各业均有重要作用，例如由多个单体电池组成的电池系统广泛用于新能源汽车等领域。电池系统通常包括一串联回路，串联回路上设置有多个串联连接的单体电池以实现充放电的工作。然而，在电池系统的充电过程中，容易出现单体电池过程过充等异常而引发电池爆炸等。

为了解决该问题，相关技术，通常在串联回路的相应单体电池中设置电流中断装置，当串联回路中有单体电池出现过充等异常时，触发电流中断装置开启而致使单体电池的内部电流断开，以实现对单体电池的保护。然而，当电流中断装置异常开启时，会导致整个串联回路断路。

实用新型内容

本新型内容的目的是提供一种电池系统及电动汽车，以因电流中断装置异常开启而导致串联回路断电的风险。

为了实现上述目的，本新型内容提供一种电池系统，包括至少一条串联回路，所述串联回路中设置有至少一个第一电池组，所述第一电池组包括至少2个并联的第一单体电池，在所述第一单体电池上设置有电流中断装置；

所述第一单体电池的电流中断装置用于，在所述单体电池发生异常时，断开所述第一单体电池的内部电流。

可选地，所述串联回路还包括与所述第一电池组串联连接的第二电池组，所述第二电池组包括多个串联和/或并联的不包括所述电流中断装置的第二单体电池。

可选地，所述第一单体电池包括电芯和电极端子，所述电极端子与所述电芯电连接，所述电极端子包括电极内端子和电极外端子，所述电极内端子与所述电芯电连接；所述电极内端子和所述电极外端子通过所述电流中断装置电连接。

可选地，所述电流中断装置包括：

刻痕件，电连接在所述电极内端子上；

翻转件，分别与所述刻痕件和所述电极外端子电连接，并且与所述第一单体电池的内部气体连通。

可选地，所述刻痕件包括形成有刻痕的刻痕区、用于与翻转件相互电连接的第一焊接区以及用于与电极内端子电连接的第二焊接区，所述翻转件能够在气压作用下动作以通过拉断所述刻痕而与所述刻痕件断开电连接，所述刻痕围绕所述第一焊接区并且与第一焊接区和/或第二焊接区异面设置。

可选地，所述刻痕与第一焊接区和第二焊接区异面设置。

可选地，所述刻痕件包括从所述刻痕区凸出的凸台，所述第一焊接区形成在所述凸台上，所述刻痕形成在所述刻痕区上并且围绕所述凸台设置。

可选地，所述第一焊接区由所述凸台上表面形成并与所述刻痕区平行，并且该上表面的外周缘设置有环形焊点。

可选地，所述刻痕区的外周缘形成有与所述凸台同向凸出的环壁，所述第二焊接区形成在所述环壁的外周缘并与所述凸台的上边缘在高度方向上对齐，并且该环壁的外壁用于与所述电极内端子电连接。

可选地，所述第二焊接区、所述刻痕区、所述第一焊接区沿径向从外向内依次布置，并且从外向内形成为逐渐接近所述翻转件的台阶结构，所述刻痕围绕所述第一焊接区设置。

可选地，所述刻痕区的外周缘形成有与所述凸台反向凸出的环壁，所述第二焊接区形成在所述环壁的外周缘并与所述刻痕区平行，所述第二焊接区的外周缘形成有环形焊点。

可选地，所述凸台的侧壁和所述环壁分别与所述刻痕区垂直。

可选地，所述第一焊接区、所述刻痕区和所述第二焊接区分别形成为环状结构。

可选地，所述翻转件上形成有用于与所述刻痕件电连接的第一连接区和用于与所述电极外端子电连接的第二连接区，所述翻转件上还形成有变形缓冲区，所述变形缓冲区设置在所述第一连接区和所述第二连接区之间，并且围绕所述第一连接区设置。

可选地，所述翻转件为形成锥型的片状结构，该锥形的小端形成为所述第一连接区，大端远离所述刻痕件形成为所述第二连接区。

可选地，所述变形缓冲区形成为围绕所述第一连接区的环形槽结构。

可选地，所述环形槽结构的径向截面为弧形或角型。

本新型内容还提供一种电动汽车，包括本新型内容提供的电池系统。

通过上述技术方案，通过在串联回路中设置至少一个第一电池组，所述第一电池组包括至少2个并联的第一单体电池，在所述第一单体电池上设置电流中断装置，能够降低因某一个电流中断装置异常开启而导致整个串联回路断电的风险，使得基于该电池系统的外部控制系统有足够应急时间进行相关处理。

本新型内容的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本新型内容的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本新型内容，但并不构成对本新型内容的限制。在附图中：

图1是根据本新型内容的一种示例性实施方式的电池系统的结构示意图，其中，串联回路呈正常工作状态；

图2是根据本新型内容的一种实施方式的电池系统的结构示意图，其中，串联回路呈断路状态；

图3是根据本新型内容的一种实施方式的电池系统的结构示意图，其中，电流中断装置异常启动；

图4是本新型内容第一实施方式的电流中断装置的剖视图；

图5是本新型内容第二实施方式的电流中断装置的剖视图；

图6是本新型内容基于第二实施方式提供的一种刻痕件的立体结构示意图；

图7是本新型内容基于第一实施方式提供的一种翻转件的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本新型内容的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本新型内容，并不用于限制本新型内容。

在本新型内容中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是以相应附图的图面方向为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

图1至图3是根据本新型内容的一种实施方式的电池系统的结构示意图。如图1至图3所示，该电池系统包括至少一条串联回路10，该串联回路10中设置有至少一个第一电池组20，该第一电池组20包括至少2个并联的第一单体电池21，并且在该第一单体电池21上设置有电流中断装置。其中第一单体电池21上的电流中断装置用于在该第一单体电池21发生异常时，断开第一单体电池21的内部电流。

在本新型内容的实施例中，单体电池发生异常的情况可以例如包括单体电池出现过充等危险状态、单体电池在使用过程发生短路导致热失控等。在本新型内容的各实施方式中，第一单体电池21可以具有任意适当的结构。具体地，第一单体电池21包括电芯和与电芯电连接的电极端子，电极端子可用于电流的输入和输出。电流中断装置可以设置在电极端子上。当所述第一单体电池21处于常规状态时，电流中断装置不工作，此时第一单体电池21的内部处于导通状态，即电芯与电极端子之间的电连接正常，可正常通过电极端子进行电流的输入和输出；当所述第一单体电池21处于异常状态时，例如单体电池21出现过充时，电流中断装置开启，使得电芯与电极端子之间的电连接断开，以此切断整个串联回路的电流，防止电池进一步热失控发生爆炸。

此外，考虑由于在例如动力电池的领域中，对电池容量的需求较大，在串联回路10中还可以设置第二电池组30，其中，第二电池组30可以包括多个串联和/或并联的不包括电流中断装置的第二单体电池31，图1至图3仅以n-1个第二单体电池31串联连接为例。并且第二单体电池31也可以包括电芯和与电芯电连接的电极端子。

如图1所示，当所述第一单体电池21处于正常工作状态时，设置在第一单体电池21上的电流中断装置不工作，第一单体电池(单体电池Cn(a)和Cn(b))的内部均处于导通状态，即电芯与电极端子电连接正常，可正常通过电极端子进行电流的输入和输出，此时，整个串联回路10处于正常工作状态，可进行对所有单体电池的充放电工作。

如图2所示，当电池系统中的某个或者某几个电池出现异常触发设置在第一单体电池21上的电流中断装置开启，由此设置有电流中断装置第一单体电池(单体电池Cn(a)和Cn(b))的内部处于断开状态，整个串联回路的电流被切断，防止电池进一步热失控。

如图3所示，当第一电池组20中的其中某一个第一单体电池21上的电流中断装置(单体电池Cn(b)上的电流中断装置)误开启时，该第一单体电池Cn(b)的电芯和电极端子之间的电连接断开，使得该第一单体电池电流输出被切断，但与之并联的另一第一单体电池21Cn(a)仍然处于正常工作状态，整个串联回路10仍可以保持继续工作状态，仅是容量减少。由此，可以降低电流中断装置误开启而导致整个串联回路被切断的风险，使得基于该电池系统的外部控制系统有足够应急时间进行相关处理。

应理解，图1至图3仅以电池系统包括一条串联回路、该串联回路仅设置一个第一电池组20以及第一电池组20包括仅两个并联的第一单体电池21为例，为了进一步降低电流中断装置异常启动而导致电池系统断电的概率，还可以在第一电池组中增加并联的第一单体电池并在增加的第一单体电池上均设置电流中断装置，也可以在串联回路中增加第一电池组或者在整个电池系统增加串联回路等等。

在本新型内容的各实施方式中，电流中断装置可以为感应气压的机械结构，具体地，电流中断装置与单体电池的内部气体连通并能够在气压作用下作用断开单体电池的内部电流。具体地，可以通过断开内部的部件连接来中断电流的传递，从而及时切断单体电池的充放电。其中所利用的气压来源为：当例如单体电池出现过充时等异常状态时，单体电池内部会产生气体继而使得外壳内部的气压升高，或者当单体电池在使用过程中出现异常导致其温度升高而使得单体电池内部气压升高，从而产生驱动电流中断装置的气压动力。

以图4和图5所述的实施方式为例，第一单体电池21包括电芯和电极端子，电极端子可以包括电极内端子213和电极外端子214，其中，电极内端子213与电芯电连接，电极内端子213和电极外端子214通过电流中断装置电连接，电流中断装置通过控制电极内端子213和电极外端子214之间的电连接的通断来控制电极端子的电流输入和电流输出，从而在第一单体电池出现异常时实现对整个串联回路的保护。

进一步地，该电流中断装置包括刻痕件221和翻转件222，其中，刻痕件221电连接在电极内端子213上，该翻转件222分别与该刻痕件221和电极外端子214电连接，翻转件222与单体电池21的内部气体连通以能够在气压作用下翻转从而断开与刻痕件221的电连接。在本新型内容的实施方式中，可以为将二者中至少一个的本身断开，例如通过在相应部件上加工出薄弱的刻痕来实现本身结构的断开，从而实现电连接的断开，具体地，可在刻痕件221上形成有刻痕223。即，在内部的气压作用下，通过翻转件222的翻转动作可以拉断刻痕223而实现二者电连接的断开，从而实现切断电流的传递的目的。

考虑到在例如动力电池的领域中，需要通过的电流较大，因此需要保证刻痕件221和翻转件222的焊接结构稳定，避免大电流熔断焊接结构。这样通过在刻痕件221上设置刻痕223，即在相应部分加工出强度小于其他区域的薄弱部，就可以完成刻痕件221和翻转件222的完全断开，刻痕通常为围绕刻痕件和翻转件的焊接区设置，以保证二者的完全断开。

下面结合图4和图5介绍本新型内容两种实施方式的电流中断装置的刻痕件221和翻转件222。

在第一实施方式中，如图4所示，本新型内容所述的电流中断装置包括刻痕件221和翻转件222，所述刻痕件221包括形成有刻痕223的刻痕区225、用于与翻转件222相互电连接的第一焊接区224，以及用于与电极内端子213电连接的第二焊接区231，翻转件222能够在气压作用下动作以通过拉断刻痕223而与刻痕件221断开电连接，刻痕223围绕第一焊接区224并且与第一焊接区224和/或第二焊接区231异面设置。即，刻痕223所在的平面和第一焊接区224和第二焊接区231中的至少一个不在一个平面，这样能够有效消除由翻转件222传递来的外力对刻痕件221上的刻痕223的机械冲击，并且还能够消除焊接区224的焊接应力对刻痕223所在区域的热影响。从而提升本新型内容提供的电流中断装置的可靠性。而围绕焊接区224的刻痕223在单体电池内部气压的作用下可以断开，此时将整体断开翻转件222和刻痕件221的电连接而起到电流中断的作用。

进一步地，如图4图5以及图6所示，刻痕223同时与第一焊接区224和第二焊接区231均异面设置，具体地，第二焊接区231、刻痕区225，第一焊接区224沿径向从外向内依次布置，并且从外向内形成为逐渐接近翻转件222的台阶结构，第二焊接区231也与刻痕区225异面，并且三者构成的台阶结构具有缓冲作用，能够避免两个焊接区的焊接应力对刻痕223的热影响，也能够缓冲从电极内端子方向传递来的外力，使得电流中断装置更加可靠。

具体地，本申请的两个实施方式中，如图4和图5所示，刻痕件221包括刻痕区225和从该刻痕区225凸出的凸台226，所述第一焊接区224形成在凸台226上，刻痕223形成在刻痕区225上并且围绕凸台226设置。从而实现二者的所在区域的异面，更具体地，第一焊接区224由凸台226的上表面形成并与刻痕区225平行，并且该上表面的外周缘设置有环形焊点。对应地，翻转件222上形成有用于与刻痕件221电连接的第一连接区227和用于与电极外端子214电连接的第二连接区228，其中，第一连接区227可以形成为容纳该凸台226的连接孔。从而通过环形焊接区域将凸台226的外周缘和连接孔的内壁侧壁牢固焊接。其中凸台226可以为圆柱状结构，也可以在圆柱状结构的轴向方向具有通孔结构；在其他实施方式中，还可以通过各种凸起或凹入的结构实现二者区域的异面设置。

进一步地，如图4所示，在第一实施方式中，为了和单体电池的电极内端子213电连接，通常电极内端子213的顶端设置容纳槽，为此，刻痕区225的外周缘形成有与凸台226同向凸出的环壁229，环壁229的上边缘与凸台226的上边缘在高度方向上对齐，并且该环壁229的外壁的上边缘用于与单体电池的电极内端子213电连接以形成第二焊接区，与电极内端子213的容纳槽的槽壁形状配合并且通过环形焊接区进行焊接，并且在这种实施方式中，刻痕件221可以完全容纳进入电极内端子213的容纳槽中，结构稳固。

在第二实施方式中，如图5所示，进一步地，如图5所示，电极内端子213上仍然设置容纳槽，而刻痕件221的凸台226则伸出该容纳槽，具体地，刻痕区225的外周缘形成有与凸台226反向凸出的环壁229，第二焊接区231形成在环壁229的外周缘并与刻痕区225平行，以使得刻痕件221形成为上述的台阶结构，其中第二焊接区231的外周缘形成有与电池的电极内端子213电连接的环形焊点，具体地，第二焊接区231的下表面可以放置于容纳槽的底壁上，而外周缘与容纳槽的侧壁通过环形焊点焊接，同样结构稳固。即，第二实施方式中，第一焊接区224，刻痕区225和第二焊接区231均异面设置。

此外，在第二实施方式中，如图5所示，凸台226的侧壁和环壁229分别与刻痕区225垂直，在其他实施方式中还可以具有一定角度，例如形成Z字型台阶。第一焊接区230、刻痕区225和第二焊接区231可以分别为环形结构，即第一焊接区230具有中心孔，在其他实施方式中，第一焊接区230也可以不具有中心孔。

上述介绍了两种实施方式的电流中断装置中的刻痕件221，下面介绍两种实施方式的电流中断装置中的翻转件222。

如图4至图5以及图7所示，本申请的电流中断装置的翻转件222上形成有用于与刻痕件221电连接的第一连接区227和用于与电池的电极外端子214电连接的第二连接区228，此外，翻转件222上还形成有变形缓冲区233，变形缓冲区233设置在第一连接区227和第二连接区228之间，并且围绕第一连接区227设置。其中变形缓冲区是指在外力作用下该区域可以先于翻转件222本身、第一连接区227、第二连接区228以及刻痕件221本身进行变形，从而缓冲该外力，继而减缓外力对于第一连接区227、以及刻痕件221上刻痕223的冲击，提升电流中断装置22的可靠性。

其中，在本新型内容的两种实施方式中，翻转件222为形成锥型的片状结构，该锥形的小端形成为第一连接区227，大端远离刻痕件221并形成为第二连接区228。该锥形结构可以将两个连接区异面设置，并且能够提供翻转件222受力向上翻转的空间，以拉断刻痕223。在其他可能的实施方式中，翻转件222还可以为具有弹性的平面件等。

如图4和图5所示，本新型内容中的变形缓冲区233形成为围绕第一连接区227的环形槽结构。这样在外力作用下，通过环形槽的槽壁之间的相对运动能够实现变形缓冲的作用。在其他可能的实施方式中，变形缓冲区233还可以通过变形腔室等结构或弹性材料实现。

如图4和图7所示，在第一实施方式中，环形槽结构的径向截面为弧形，例如朝向电极外端子214凸出的半圆形。这样，从第二连接区228传动来的外力可以通过弧形的槽壁的变形来吸收，继而减小对第一连接区227和刻痕件221的冲击。

如图5所示，在第二实施方式中，环形槽结构的径向截面还可以为角型，这样角型的两边为两个槽壁，同样可以在外力的作用下变形。具体地，在第二实施方式中刻痕件221的凸台226凸出于电极内端子213的容纳槽，此时为了节省空间，可以设计该角型的环形槽可以朝向刻痕件221凸出，并且槽底形成在凸台的一侧，这样翻转件222整体可以形成为Z状结构，以实现对外力的缓冲。

如图4和图5所示，在本新型内容的两个实施方式中，为了能够使得翻转件222正常动作，电极外端子222形成为盖帽结构并且可以形成有通孔235，以用于在翻转件222动作时排出气体，从而避免在气压作用下反正翻转件动作。

本新型内容提供的第一单体电池，还包括外壳，所述电芯容纳在外壳内，该第一单体电池还包括封装外壳的盖板组件，其中电极内端子与电芯电连接，翻转件与外壳的内部气体连通；所述盖板组件包括盖板、位于该盖板内侧的电极内端子213和位于该盖板外侧的电极外端子214，电极内端子213和电极外端子214通过上述的电流中断装置电连接，电极外端子214与翻转件222电连接，刻痕件221电连接在电极内端子213上。

其中电极内端子213和与电芯电连接的内引出件焊接，具体地内引出件上可以形成焊孔，电极内端子213形成为柱状结构并嵌入该焊孔中以与内引出件焊接。其中为了避免盖板带电，盖板和内引出件之间设置有盖板绝缘件，电极内端子可以有间隙地穿过该盖板绝缘件以与刻痕件焊接，另外为了保证密封性，还包括支撑环，支撑环的下端焊接在盖板上，其中可以选用陶瓷作为材料，以保证电流中断装置和盖板的绝缘，盖板上则形成有孔道，以便于电流中断装置的安装。另外为了保证电池内部的气体能够作用到翻转件222上，内引出件上形成有气孔，从而使得气体能够通过该气孔作用到翻转件222上。

相应地，本新型内容还提供一种电动汽车，该电动汽车包括如上所述的电池系统。

以上结合附图详细描述了本新型内容的优选实施方式，但是，本新型内容并不限于上述实施方式中的具体细节，在本新型内容的技术构思范围内，可以对本新型内容的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本新型内容的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本新型内容对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本新型内容的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本新型内容的思想，其同样应当视为本新型内容所公开的内容。

Claims (18)

1.一种电池系统，其特征在于，包括至少一条串联回路，所述串联回路中设置有至少一个第一电池组，所述第一电池组包括至少2个并联的第一单体电池，在所述第一单体电池上设置有电流中断装置；

所述第一单体电池中的电流中断装置用于，在所述第一单体电池发生异常时，断开所述第一单体电池的内部电流。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述串联回路还包括与所述第一电池组串联连接的第二电池组，所述第二电池组包括多个串联和/或并联的不包括所述电流中断装置的第二单体电池。

3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述第一单体电池包括电芯和电极端子，所述电极端子与所述电芯电连接，所述电极端子包括电极内端子和电极外端子，所述电极内端子与所述电芯电连接；所述电极内端子和所述电极外端子通过所述电流中断装置电连接。

4.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，所述电流中断装置包括：

刻痕件，电连接在所述电极内端子上；

翻转件，分别与所述刻痕件和所述电极外端子电连接，并且与所述第一单体电池的内部气体连通。

5.根据权利要求4所述的电池系统，其特征在于，所述刻痕件包括形成有刻痕的刻痕区、用于与所述翻转件相互电连接的第一焊接区以及用于与所述电极内端子电连接的第二焊接区，所述翻转件能够在气压作用下动作以通过拉断所述刻痕而与所述刻痕件断开电连接，所述刻痕围绕所述第一焊接区并且与第一焊接区和/或第二焊接区异面设置。

6.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，所述刻痕与第一焊接区和第二焊接区异面设置。

7.根据权利要求6所述的电池系统，其特征在于，所述刻痕件包括从所述刻痕区凸出的凸台，所述第一焊接区形成在所述凸台上，所述刻痕形成在所述刻痕区上并且围绕所述凸台设置。

8.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于，所述第一焊接区由所述凸台上表面形成并与所述刻痕区平行，并且该上表面的外周缘设置有环形焊点。

9.根据权利要求8所述的电池系统，其特征在于，所述刻痕区的外周缘形成有与所述凸台同向凸出的环壁，所述第二焊接区形成在所述环壁的外周缘并与所述凸台的上边缘在高度方向上对齐，并且该环壁的外壁用于与所述电极内端子电连接。

10.根据权利要求7或8所述的电池系统，其特征在于，所述第二焊接区、所述刻痕区、所述第一焊接区沿径向从外向内依次布置，并且从外向内形成为逐渐接近所述翻转件的台阶结构，所述刻痕围绕所述第一焊接区设置。

11.根据权利要求10所述的电池系统，其特征在于，所述刻痕区的外周缘形成有与所述凸台反向凸出的环壁，所述第二焊接区形成在所述环壁的外周缘并与所述刻痕区平行，所述第二焊接区的外周缘形成有环形焊点。

12.根据权利要求11所述的电池系统，其特征在于，所述凸台的侧壁和所述环壁分别与所述刻痕区垂直。

13.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，所述第一焊接区、所述刻痕区和所述第二焊接区分别形成为环状结构。

14.根据权利要求4所述的电池系统，其特征在于，所述翻转件上形成有用于与所述刻痕件电连接的第一连接区和用于与所述电极外端子电连接的第二连接区，所述翻转件上还形成有变形缓冲区，所述变形缓冲区设置在所述第一连接区和所述第二连接区之间，并且围绕所述第一连接区设置。

15.根据权利要求14所述的电池系统，其特征在于，所述翻转件为形成锥形的片状结构，该锥形的小端形成为所述第一连接区，大端远离所述刻痕件形成为所述第二连接区。

16.根据权利要求14-15任意一项所述的电池系统，其特征在于，所述变形缓冲区形成为围绕所述第一连接区的环形槽结构。

17.根据权利要求16所述的电池系统，其特征在于，所述环形槽结构的径向截面为弧形或角型。

18.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求1-17中任一项所述的电池系统。