CN209217149U - 一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯及模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯及模组。电芯包括：软包电芯主体、电芯正极、电芯负极、压力传感器、压力传感器排线、软导管和控制器，电芯正极和电芯负极设置在软包电芯主体的上方，压力传感器设置在软包电芯主体的表面，压力传感器排线与压力传感器连接，软导管设置在软包电芯主体的中下方，控制器设置在所述软导管上，控制器通过软导管、压力传感器排线与压力传感器连接，控制器内部含有电控泄压阀，当压力传感器检测到的压力信号大于设定值时，控制器控制电控泄压阀打开，并控制泄压阀的开度，使高压气体排出电芯。采用本实用新型能够防止过充条件下软包电池热失控的发生。

Description

一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯及模组

技术领域

本实用新型涉及电池充电领域，特别是涉及一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯及模组。

背景技术

发展以车用动力电池为能量源的新能源汽车已成为缓解当前环境恶化和能源紧缺的重要途径，高活性、高循环寿命、高能量密度的锂离子动力电池为纯电动汽车续驶里程带来了卓越而显著的提升，但同时动力电池热失控引起的着火甚至爆炸屡屡发生，威胁着乘客的生命和财产安全，电动汽车的产业应用急需一种行之有效的热失控防护方法。

动力电池由于设计容量和放电功率均较大，在正常充放电循环过程中会伴随着容许范围内的放热现象，设计良好的动力电池成组系统应具备一定的导热散热能力。由于电池箱机械碰撞挤压、电池老化导致的内阻增加和不一致性程度加深、电池管理系统(Battery Manage System，BMS)故障导致过充电或过放电等，动力电池系统会出现异常的大量产热，超出设计的散热能力即会引发热失控现象，进而导致起火甚至爆炸。过度充电极端电滥用条件是引发锂离子动力电池性能衰退、失效甚至热失控的重要因素，也是锂离子动力电池系统常见的现场故障。

锂离子电池在过充电过程中，由于副反应的存在，会产生大量气体，导致电池鼓包，当压力达到电池外壳机械破损极限时，就会导致电池破裂并伴随有火焰的喷射甚至爆炸。目前，对于过充电的防止主要从电池材料改性方面和泄压(方形电池或圆柱形电池)方面来预防，而对于软包锂离子电池，存在无法安装泄压阀的诟病，这也导致了过充电过程中的气体释放无法及时排除，因此，软包电池对于过充电的容忍度很低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯及模组，能够有效防止过充热失控行为。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯，所述电芯包括：软包电芯主体、电芯正极、电芯负极、压力传感器、压力传感器排线、软导管和控制器，所述电芯正极和所述电芯负极设置在所述软包电芯主体的上方，所述压力传感器设置在所述软包电芯主体的表面，所述压力传感器排线与所述压力传感器连接，所述软导管设置在所述软包电芯主体的中下方，所述控制器设置在所述软导管上，所述控制器通过所述软导管、所述压力传感器排线与所述压力传感器连接，所述控制器内部含有电控泄压阀，当所述压力传感器检测到的压力信号大于设定值时，所述控制器控制所述电控泄压阀打开，并控制泄压阀的开度，使高压气体排出电芯。

可选的，所述软包电芯还包括：

排线接头，与所述压力传感器排线连接，用于为压力传感器供电并传递压力信号。

可选的，所述软包电芯还包括：

比较电路，设置在所述控制器内，与所述压力传感器连接，用于将所述压力传感器检测到的压力信号与设定安全压力信号进行比较。

可选的，所述软包电芯还包括：

相关电路，与所述压力传感器排线和所述控制器连接。

可选的，所述软导管与所述软包电芯主体采用粘接的方式连接。

一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯组成的电池模组，所述电池模组包括电芯、模组骨架和汇流导管，所述模组骨架包括模组上骨架和模组下骨架，多个所述电芯整齐并列在一起并相互并联形成电芯组合，所述模组上骨架位于所述电芯组合的上部，所述模组下骨架位于所述电芯组合的下部；多个所述电芯的软导管通过所述汇流导管相互连通，所述汇流导管上设置多个小孔，所述小孔与软导管连接。

可选的，所述电池模组还包括前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖板分别设置在所述电芯组合的前方和后方，所述前盖板底部设置有若干前盖板开孔，所述软导管通过所述前盖板开孔与所述汇流导管相连。

可选的，所述电池模组还包括侧板，所述侧板设置在所述电芯组合的两侧，所述侧板内侧设置有控制电路引导槽，所述引导槽用于电路走线。

可选的，所述电池模组还包括支撑架和顶部支撑架，用于固定所述电芯组合和所述模组骨架。

可选的，所述电池模组还包括连接螺丝。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯，所述电芯包括：软包电芯主体、电芯正极、电芯负极、压力传感器、压力传感器排线、软导管和控制器，所述电芯正极和所述电芯负极设置在所述软包电芯主体的上方，所述压力传感器设置在所述软包电芯主体的表面，所述压力传感器排线与所述压力传感器连接，所述软导管设置在所述软包电芯主体的中下方，所述控制器设置所述软导管的上，所述控制器通过所述软导管、所述压力传感器排线与所述压力传感器连接，所述控制器内部含有电控泄压阀，当所述压力传感器检测到的压力信号大于设定值时，所述控制器控制所述电控泄压阀打开，并控制泄压阀的开度，使高压气体排出电芯。本实用新型通过对传统的软包电池进行改进，在单体铝塑膜即电芯主体表面加装压力传感器和泄压阀，能够及时准确的通过泄压操作来防止过充条件下软包电池热失控的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例软包电芯结构图；

图2为本实用新型实施例电芯结构三视图；

图3为本实用新型实施例不含外壳的电池模组三维图；

图4为本实用新型实施例不含外壳的电池模组三视图；

图5为本实用新型实施例电池模组三维图；

图6为本实用新型实施例电池模组爆炸图；

图7为本实用新型实施例电池模组前盖板结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯及模组，能够有效防止过充热失控行为。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

由过充引发的动力电池热失控行为往往导致电池箱着火甚至爆炸，根据传统的检测方案难以有效的对隐患进行判别，且动力电池失火本身难以扑灭，目前尚无行之有效的灭火方案。

图1为本实用新型实施例软包电芯结构图。图2为本实用新型实施例电芯结构三视图。图3为本实用新型实施例不含外壳的电池模组三维图。图4为本实用新型实施例不含外壳的电池模组三视图。参见图1-图4，一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯，所述电芯包括：软包电芯主体101、电芯正极102、电芯负极103、压力传感器104、压力传感器排线105、软导管108和控制器109，所述电芯正极102和所述电芯负极103设置在所述软包电芯主体101的上方，所述压力传感器104设置在所述软包电芯主体101的表面，所述压力传感器排线105与所述压力传感器104连接，所述软导管108设置在所述软包电芯主体101的中下方，所述控制器109设置所述软导管108的上，所述控制器109通过所述软导管108、所述压力传感器排线105与所述压力传感器104连接，所述控制器109内部含有电控泄压阀，当所述压力传感器检测到的压力信号大于设定值时，所述控制器109控制所述电控泄压阀打开，并控制泄压阀的开度，使高压气体排出电芯。所述软导管108具有很好地密闭性和抗腐蚀能力，并且能够防止电解液的溶解。

所述软包电芯还包括：

排线接头106，所述排线接头106与所述压力传感器排线105连接，所述排线接头106用于为压力传感器供电并传递压力信号。

接口107，所述接口107与所述软导管108连接。

比较电路，设置在所述控制器109内，与所述压力传感器104连接，用于将所述压力传感器104检测到的压力信号与设定安全压力信号进行比较。

相关电路，与所述压力传感器排线和所述控制器连接。

所述软导管108与所述软包电芯主体101采用粘接的方式连接。

图5为本实用新型实施例电池模组三维图。参见图5，一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯组成的电池模组，所述电池模组包括电芯1、模组骨架2和汇流导管203，所述模组骨架包括模组上骨架201和模组下骨架202，多个所述电芯整齐并列在一起并相互并联形成电芯组合，所述模组上骨架201位于所述电芯组合的上部，所述模组下骨架202位于所述电芯组合的下部，模组上骨架201和模组下骨架202用于保持整个模组的稳定性。多个所述电芯的软导管108通过所述汇流导管203相互连通，所述汇流导管203上设置多个小孔，所述小孔与软导管108连接。

所述电池模组还包括支撑架301和顶部支撑架304，所述支撑架301和顶部支撑架304用于固定所述电芯组合和所述模组骨架。

所述电池模组还包括侧板303，所述侧板303设置在所述电芯组合的两侧，所述侧板303内侧设置有控制电路引导槽，所述引导槽用于电路走线。所述电池模组还包括前盖板305和后盖板302，所述前盖板305和后盖板302分别设置在所述电芯组合的前方和后方，所述前盖板305底部设置有若干前盖板开孔305-1，所述软导管108通过所述前盖板开孔305-1与所述汇流导管203相连。图6为本实用新型实施例电池模组爆炸图。图7为本实用新型实施例电池模组前盖板结构图。

模组结构在上述电芯1的基础上，通过前盖板305、后盖板302、顶部支撑架304和支撑架301将多个电芯1进行组合固定，以汇流导管203将各个电芯1的各个泄压阀的出口端进行连接，汇总导出至电池模组外。欲成组的电芯侧面对齐，电池正极和电池负极分别对齐排列，各个电池侧端引出的软导管108接入泄气阀之后，泄气阀的末端接入汇流导管；各个悬置的传感器排线待与插接件连接进而接入到监测电路板上。

本实用新型同时包含了一种稳固的动力电池电芯成组机械结构，同时兼具成本低廉、组装方便的特点，主要包括模组骨架、面板、支撑架和连接螺丝。骨架分为上骨架和下骨架、上骨架架在成组电芯的电极一侧，下骨架托在电芯底部，对电芯的移动进行基本的限制。面板和支撑架主要用于对电池模组结构进行保护并起到一定的强化作用，前面板位于电芯引出软管一侧，设计有供软管引出的孔径，同时开有8个螺栓孔供与侧面板进行连接，后面板与前面板相对，位于电芯模组的另外一侧。两个形状相同的侧板分别位于另外两个侧面，四角加油四个螺栓孔用于与四角的支撑架进行连接，此外上部中央开有螺栓孔用于与顶置支撑架进行连接。四个支撑架与顶置支撑架固定两个侧板，锁死各向自由度。上述方案构成了本实用新型电芯模组的机械连接。

本实用新型创新性的采用在电芯表面贴合压力传感器对电芯铝塑膜内部压强进行检测，通过实验工况确定触发控制的临界压力阈值，当压力超过阈值即通过控制泄压阀打开释放多余气体，降低内部气压，本实用新型提出的热失控防护方式与传统的检测电压电流以及温度的方案有很大不同，检测方案更为简单有效，而且控制更为及时，可以更快的对动力电池过充热失控行为进行响应，避免引起进一步的火势蔓延甚至爆炸。且本防护方案结构上较为简洁，成本较低，便于进行产业化应用。综上所述，本实用新型具备一定的创新性和应用价值。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯，其特征在于，所述电芯包括：软包电芯主体、电芯正极、电芯负极、压力传感器、压力传感器排线、软导管和控制器，所述电芯正极和所述电芯负极设置在所述软包电芯主体的上方，所述压力传感器设置在所述软包电芯主体的表面，所述压力传感器排线与所述压力传感器连接，所述软导管设置在所述软包电芯主体的中下方，所述控制器设置在所述软导管上，所述控制器通过所述软导管、所述压力传感器排线与所述压力传感器连接，所述控制器内部含有电控泄压阀，当所述压力传感器检测到的压力信号大于设定值时，所述控制器控制所述电控泄压阀打开，并控制泄压阀的开度，使高压气体排出电芯。

2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯，其特征在于，所述软包电芯还包括：

排线接头，与所述压力传感器排线连接，用于为压力传感器供电并传递压力信号。

3.根据权利要求1所述的用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯，其特征在于，所述软包电芯还包括：

比较电路，设置在所述控制器内，与所述压力传感器连接，用于将所述压力传感器检测到的压力信号与设定安全压力信号进行比较。

4.根据权利要求2所述的用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯，其特征在于，所述软包电芯还包括：

相关电路，与所述压力传感器排线连接和所述控制器连接。

5.根据权利要求1所述的用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯，其特征在于，所述软导管与所述软包电芯主体采用粘接的方式连接。

6.一种基于权利要求1所述的用于电动汽车的可防止过充热失控的软包电芯组成的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括电芯、模组骨架和汇流导管，所述模组骨架包括模组上骨架和模组下骨架，多个所述电芯整齐并列在一起并相互并联形成电芯组合，所述模组上骨架位于所述电芯组合的上部，所述模组下骨架位于所述电芯组合的下部；多个所述电芯的软导管通过所述汇流导管相互连通，所述汇流导管上设置多个小孔，所述小孔与软导管连接。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖板分别设置在所述电芯组合的前方和后方，所述前盖板底部设置有若干前盖板开孔，所述软导管通过所述前盖板开孔与所述汇流导管相连。

8.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括侧板，所述侧板设置在所述电芯组合的两侧，所述侧板内侧设置有控制电路引导槽，所述引导槽用于电路走线。

9.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括支撑架和顶部支撑架，用于固定所述电芯组合和所述模组骨架。

10.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组还包括连接螺丝。