CN209822756U - 电池模组及电池包 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电池模组及电池包，电池模组包括：电池组，包括阵列排布的多个单体电池，每个单体电池包括防爆阀；盖板，位于电池组上；以及热敏组件，位于电池组与盖板之间，热敏组件与盖板连接，热敏组件包括热敏导线，热敏导线能够提供单体电池的防爆阀发生爆喷的提示信号。根据本实用新型实施例的电池模组，当单体电池发生热失控时，其防爆阀爆喷使得热敏组件加热，热敏导线在受到加热的部分转变为熔融状态，从而断开或熔融搭接，形成断路或短路的信号，该短路信号或者断路信号作为提示信号，能够准确有效地向外界传递单体电池发生热失控的信息，使得电池模组在使用中的具有热失控预警性能。

Description

电池模组及电池包
技术领域
本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种电池模组及电池包。
背景技术
随着在动力电池以及储能电池中的能量密度越来越高，对电池安全性要求也越来越高。电池模组中，单体电池在发生滥用时会发生热失控，进而会快速的形成高温以及火苗，其破坏力极强，容易引发极大的安全事故。
现有的动力电池及储能电池的模组设计方案中，单体电池的采样仅单纯对电压、以及部分单体电池的温度信号进行采集和传输，无法有效、准确地向外界提供和传递热失控提示信号。
实用新型内容
本实用新型提供一种电池模组及电池包，能够提供单体电池的热失控提示信号。
一方面，本实用新型实施例提供一种电池模组，其包括：电池组，包括阵列排布的多个单体电池，每个单体电池包括防爆阀；盖板，位于电池组上；以及热敏组件，位于电池组与盖板之间，热敏组件与盖板连接，热敏组件包括热敏导线，热敏导线能够提供单体电池的防爆阀发生爆喷的提示信号。
根据本实用新型实施例的一个方面，热敏导线配置为在单体电池的防爆阀发生爆喷时断开，以能够提供提示信号。
根据本实用新型实施例的一个方面，热敏组件还包括覆盖物，覆盖物与盖板连接，覆盖物内部设有容纳腔，热敏导线的至少部分结构位于容纳腔内。
根据本实用新型实施例的一个方面，覆盖物包括第一覆盖层，第一覆盖层的朝向盖板的表面设有容纳槽，形成至少部分容纳腔。
根据本实用新型实施例的一个方面，覆盖物还包括第二覆盖层，第二覆盖层与第一覆盖层相互层叠设置，容纳槽至少部分围合形成容纳腔。
根据本实用新型实施例的一个方面，覆盖物具有朝向盖板的第一表面，第一表面与盖板热压接合、或粘接、或吸附连接。
根据本实用新型实施例的一个方面，覆盖物通过连接件与盖板连接。
根据本实用新型实施例的一个方面，覆盖物具有朝向盖板的第一表面和背向盖板的第二表面，覆盖物还设有贯穿第一表面、第二表面的连接孔，连接件穿设在连接孔内并将覆盖物与盖板可拆卸连接。
根据本实用新型实施例的一个方面，覆盖物沿第一方向延伸，覆盖物在第一方向上具有相对的两个端面，热敏导线包括输入端和输出端，热敏导线呈U型结构设置，并且热敏导线的输入端和输出端自覆盖物的其中一个端面伸出。
根据本实用新型实施例的一个方面，热敏组件还包括电连接器，热敏导线的输入端、输出端与电连接器连接。
根据本实用新型实施例的一个方面，每个覆盖物的容纳腔内容纳有两条以上热敏导线。
根据本实用新型实施例的一个方面，电池组的多个单体电池排布为至少一列，使得每列单体电池的防爆阀共线设置；每列单体电池的设置防爆阀的一侧设有至少一个热敏组件，其中，每个热敏组件的热敏导线在电池组的多个单体电池的防爆阀所在平面的投影穿过对应列单体电池的防爆阀。
另一方面，本实用新型实施例提供一种电池包，其包括上述任一实施方式的电池模组；以及电池管理系统模块，电池模组的热敏组件的热敏导线与电池管理系统模块电连接。
根据本实用新型实施例的电池模组，其包括位于电池组上的盖板以及设置在电池组与盖板之间的热敏组件。热敏组件包括热敏导线，在一些实施例中热敏导线可以与电池管理系统连接。当单体电池发生热失控时，其防爆阀爆喷使得热敏组件加热，热敏导线在受到加热的部分转变为熔融状态，从而断开或熔融搭接，形成断路或短路的信号，该短路信号或者断路信号作为提示信号，能够准确有效地向外界传递单体电池发生热失控的信息，使得电池模组在使用中的具有热失控预警性能。此外，当单体电池发生热失控时，盖板具有一定的防火和隔热能力，避免单体电池热失控形成的火苗快速蔓延至电池模组外，综合其热失控预警性能，提高电池模组在使用中的安全性。
在一些可选的实施例中，热敏导线配置为在单体电池的防爆阀发生爆喷时断开，当单体电池发生热失控时，其防爆阀爆喷使得热敏组件加热，热敏导线在受到加热的部分转变为熔融状态，并向两侧吸附为球状的断点，使得原本热敏导线能够形成的通路转变为断路，该断路信号能够作为提示信号，迅速向外界传递单体电池发生热失控的信息。
附图说明
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1示出根据本实用新型第一实施例的电池模组的立体图；
图2示出根据本实用新型第一实施例的电池模组的立体分解图；
图3示出根据本实用新型第一实施例的盖板及热敏组件的立体分解图；
图4和图5示出根据本实用新型第一实施例的热敏组件的立体分解图；
图6和图7示出根据本实用新型第二实施例的热敏组件的立体分解图。
图中：
1-电池模组；
11-电池组；111-单体电池；1111-防爆阀；1112-电极；
12-盖板；121-盖板连接件；
13-热敏组件；
131-热敏导线；131a-输入端；131b-输出端；
132-覆盖物；132a-第一表面；132b-第二表面；132c-端面；1321-第一覆盖层；1321s-容纳槽；1322-第二覆盖层；
13h-连接孔；
134-电连接器；
14-线束隔离板；141-电极开口；
15-汇流件；
16-电路板；161-本体；162-采样端子；
19-连接件；
X-第一方向。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。
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。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
本实用新型实施例提供一种电池模组以及一种电池包，其中电池包可以包括电池模组以及电池管理系统模块(Battery Management System， BMS)，BMS用于对电池模组及其内部单体电池进行管理，检测电池模组及其内部单体电池的工作状态。
以下将结合附图对本实用新型的一些可选实施例的电池模组进行详细说明。
图1、图2分别示出根据本实用新型第一实施例的电池模组的立体图、立体分解图。电池模组1可以包括电池组11、盖板12等，在一些实施例中，电池模组1还可以包括线束隔离板14、汇流件15以及电路板16等。此外，在本实施例中，电池模组1还包括热敏组件13，热敏组件13用于在单体电池发生热失控时提供提示。
电池组11包括阵列排布的多个单体电池111，每个单体电池111包括防爆阀1111、电极1112；其中，单体电池111可以是方形电池，其具有顶盖组件，防爆阀1111、电极1112可以设置在该顶盖组件上。多个单体电池111可以排列为至少一列，本实施例中以多个单体电池111排列为2列为例进行说明。每列中，多个单体电池111沿厚度方向堆叠。
线束隔离板14位于电池组11上，用于安装电路板16等部件以及将电路板16等部件与电池组11隔离。在一些实施例中，线束隔离板14设有多个电极开口141，使得电池组11的多个单体电池111的电极1112在电极开口141处暴露。
电路板16可以安装在线束隔离板14上，电路板16包括本体161以及多个采样端子162，采样端子162与单体电池111连接，能够采集单体电池 111的电气参数和/或温度参数。在一些实施例中，电路板16为柔性电路板 (Flexible Printed Circuit，FPC)，采样端子162可以自本体161向外伸出，以便于与单体电池111连接。电路板16的数量可以是单个，也可以是两个或多个，在一些实施例中，每列单体电池111的设置电极1112的一侧对应设置一个电路板16。
电路板16可以与电池包的BMS电连接，电路板16例如是采集单体电池111的电压信号以及温度信号，并将该电压信号、温度信号传输至BMS。
在一些实施例中，采样端子162可以与单体电池111的电极1112连接。在本实施例中，电池模组1还包括汇流件15，汇流件15连接单体电池111 的电极1112，电路板16的采样端子162通过汇流件15与单体电池111连接。
可以理解的是，上述电路板16在电池模组1中的固定安装方式、以及电路板16与单体电池111连接的电连接方式只是一种示例。在其它一些实施例中，电路板16不限于是通过线束隔离板14在电池模组1中的安装固定，电路板16的采样端子162也不限于通过汇流件15与单体电池111电连接，安装方式以及电连接方式可以根据模组结构设计进行调整。
盖板12位于电池组11上，本实施例中，盖板12位于电路板16上。在一些实施例中，盖板12可以通过盖板连接件121与电池组11和/或线束隔离板14连接，盖板连接件121例如是卡扣连接件。
盖板12可以是云母材质，具有一定的防火、隔热性能，在单体电池 111发生热失控时能够减缓火势的蔓延。
图3示出根据本实用新型第一实施例的盖板及热敏组件的立体分解图，本实施例的热敏组件13位于电池组11与盖板12之间，热敏组件13与盖板12连接。在一些实施例中，热敏组件13连接于盖板12的朝向电池组11 的表面，盖板12连接的热敏组件13的数量可以是单个，也可以是两个或多个。
图4和图5示出根据本实用新型第一实施例的热敏组件的立体分解图，热敏组件13包括热敏导线131，热敏导线131能够提供单体电池111的防爆阀1111发生爆喷的提示信号。
电池模组1在使用过程中，其包括的单体电池111在一些情形下可能会出现热失控现象，热失控发生时，单体电池111的防爆阀1111发生爆喷。本文中，防爆阀1111发生爆喷指在热失控时防爆阀1111打开，并且喷出高温气体、高温电解液或者火花等，向其上方及周边释放大量的热。通过检测防爆阀1111是否发生爆喷现象，能够获知对应的单体电池111是否出现热失控现象。
根据本实用新型实施例的电池模组1，其包括位于电池组11上的盖板12以及设置在电池组11与盖板12之间的热敏组件13，热敏组件13包括热敏导线131。当单体电池111发生热失控时，其防爆阀1111爆喷使得热敏组件13加热，热敏导线131在受到加热的部分转变为熔融状态，从而断开或熔融搭接，形成断路或短路的信号，该短路信号或者断路信号作为提示信号，能够准确有效地向外界传递单体电池111发生热失控的信息，使得电池模组1在使用中的具有热失控预警性能。
此外，当单体电池111发生热失控时，由于盖板12具有一定的防火和隔热能力，避免单体电池111热失控形成的火苗快速蔓延至电池模组1外，综合其热失控预警性能，提高电池模组1在使用中的安全性。
在包括本实用新型实施例的电池模组的电池包中，热敏组件13可以与 BMS电连接，即将其热敏导线131与BMS电连接。在单体电池111未发生热失控而处于正常工况时，BMS检测到的是热敏导线131在正常工况的通路信号。当单体电池111发生热失控时，其防爆阀1111爆喷使得热敏导线131加热，热敏导线131可以迅速感测到温度变化的信号，当温度超过设定的阈值后，热敏导线131在受到加热的部分转变为熔融状态，使得线路短接或断开，发生短路或断路，该短路信号或者断路信号作为提示信号，可以传输至BMS，能够准确有效地向外界传递单体电池111发生热失控的信息，提高电池模组在使用中的安全性。
在一些实施例中，电池模组1及电池包应用于汽车作为动力电源，单体电池111发生热失控时，热敏导线131提供提示信号传输至BMS，BMS 可以迅速向汽车系统发送报警信号，以保证车内人员具有足够的时间远离汽车，避免电池热失控产生的燃烧现象对车内人员造成的伤害，提高电池模组及电池包在应用中的可靠性和安全性。
在本实施例中的每个单体电池111中，防爆阀1111位于其顶盖组件而定中心区域。在一些实施例中，电池组11的多个单体电池111排布为至少一列，使得每列单体电池111的防爆阀1111共线设置。每列单体电池111 的设置防爆阀1111的一侧设有至少一个热敏组件13。其中，每个热敏组件13的热敏导线131在电池组11的多个单体电池111的防爆阀1111所在平面的投影穿过对应列单体电池111的防爆阀1111。
本实施例中，每列单体电池111上(即每列单体电池111设置防爆阀 1111的一侧)对应设有一个热敏组件13，且该热敏组件13的热敏导线131 在上述防爆阀1111所在平面的投影穿过对应列单体电池111的防爆阀1111。根据本实施例的电池模组1，任意至少一个单体电池111的防爆阀1111出现异常而爆喷时，都能迅速加热热敏组件13，使得热敏组件13的热敏导线131能够迅速提供上述的提示信号。
在本实施例中，热敏导线131可以是锡线，在一些实施例中为含有松香助焊剂的锡线。热敏导线131包括输入端131a和输出端131b，在一些实施例中，热敏导线131的输入端131a和输出端131b均连接至BMS，正常工况下BMS检测到热敏导线131是通路。当单体电池111发生热失控时其防爆阀1111爆喷时，其上方区域的锡线感测到高温，会立即变成熔融状态，且向两边吸附成球形而断开，热敏导线131从原本的通路转变为断路，该断路的信号能够作为提示信号，迅速向外界(例如向BMS)传递单体电池 111发生热失控的信息。
如图4、图5，在一些实施例中，热敏组件13还包括覆盖物132，覆盖物132与盖板12连接。覆盖物132内部可以设有容纳腔，热敏导线131 的至少部分结构位于容纳腔内。覆盖物132容纳热敏导线131，并且与盖板12连接，能够实现热敏导线131与盖板12的集成。
在一些实施例中，覆盖物132包括第一覆盖层1321，第一覆盖层1321 可以是云母、聚酰胺6(PA6)等绝缘材料。第一覆盖层1321的朝向盖板 12的表面设有容纳槽1321s，该容纳槽1321s形成至少部分容纳腔。在一些实施例中，容纳槽1321s与热敏导线131的绕制形状匹配。第一覆盖层 1321可以直接或间接与盖板12连接。
在一些实施例中，覆盖物132还包括第二覆盖层1322，第二覆盖层 1322可以是云母、聚酰胺6(PA6)等绝缘材料。第二覆盖层1322与第一覆盖层1321相互层叠设置，从而将容纳槽1321s至少部分围合形成容纳腔。在本实施例中，覆盖物132可以通过第二覆盖层1322与盖板12连接，热敏导线131至少部分容纳于第二覆盖层1322与第一覆盖层1321共同围合形成的容纳腔腔内，从而实现热敏导线131与盖板12的集成。
在本实施例中，覆盖物132具有朝向盖板12的第一表面132a，该第一表面132a与盖板12热压接合、或粘接、或吸附连接，使得覆盖物132与盖板12集成为一体。
覆盖物132沿第一方向X延伸，在一些实施例中，第一方向X平行于每列单体电池111的堆叠方向。覆盖物132在第一方向X上具有相对的两个端面132c。热敏导线131包括输入端131a和输出端131b，本实施例的热敏导线131呈U型结构设置，并且热敏导线131的输入端131a和输出端 131b自覆盖物132的其中一个端面132c伸出。
在一些实施例中，热敏组件13还包括电连接器134，每条热敏导线 131的输入端131a、输出端131b与电连接器134连接，以方便将热敏导线 131与BMS等系统进行电连接。
在一些实施例中，每个覆盖物132的容纳腔内容纳有两条以上热敏导线131。例如在本实施例中，每个覆盖物132的容纳腔内容纳有两条热敏导线131，其中两条热敏导线131均呈U型结构延伸设置，第一覆盖层 1321上的容纳槽1321s也可以呈U型延伸设置，从而同时容纳两条热敏导线131。通过在每个覆盖物132的容纳腔内设置两条以上热敏导线131，能够有效提高检测防爆阀1111爆喷现象的准确度，从而有效降低误报现象的出现，降低误报的百万分率缺陷率(Parts per million，PPM)。
在上述本实用新型第一实施例的电池模组1中，热敏组件13通过自身的覆盖物132与盖板12热压接合、或粘接、或吸附连接，使得热敏组件13 与盖板12集成为一体，然而热敏组件13与盖板12的集成连接方式可以不限于此。
图6和图7示出根据本实用新型第二实施例的热敏组件的立体分解图，第二实施例的热敏组件13与第一实施例的热敏组件13的结构大部分相似，在此不再详述。与第一实施例不同的是，在本实施例中，热敏组件13包括覆盖物132，覆盖物132通过连接件19与盖板12连接。其中，连接件19 例如是螺栓连接件，从而实现热敏组件13与盖板12的可拆卸集成。
进一步地，覆盖物132具有朝向盖板12的第一表面132a和背向盖板 12的第二表面132b，覆盖物132还设有贯穿第一表面132a、第二表面132b 的连接孔13h。连接件19穿设在连接孔13h内并将覆盖物132与盖板12可拆卸连接。
覆盖物132上设置的连接孔13h的数量可以根据实际需要调整设置，在一些实施例中，覆盖物132上设有两个连接孔13h，两个连接孔13h分别位于覆盖物132沿第一方向X的两端。在一些实施例中，连接孔13h与容纳腔相互避位设置，以避免连接件19对容纳腔内热敏导线131的干涉。
根据本实用新型实施例的电池模组1及包括该电池模组1的电池包，在一些实施例中可以根据实际电池模组1的结构选择不同的集成方案实现热敏组件13与盖板12的集成，以提供提供单体电池111发生热失控的提示信号。同时，热敏组件13的引入集成不与电池模组1内部其它结构形成冲突，从而无需对电池模组1内除盖板12外的其它结构进行额外设计，能够较大限度的保证原有电池模组1的生产进度。
同时，热敏组件13与盖板12之间形成模块化集成设计，标准模块化的设计能够更大程度的实现生产通用性、装配一致性，以及保证不同设计方案的可操作性。由于标准化、模块化，故减小了电池模组产品的设计成本，以及加快了单一产品的生产效率，可以有效降低物料的成本。
依照本实用新型如上文所述的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (13)

1.一种电池模组(1)，其特征在于，包括：
电池组(11)，包括阵列排布的多个单体电池(111)，每个所述单体电池(111)包括防爆阀(1111)；
盖板(12)，位于所述电池组(11)上；以及
热敏组件(13)，位于所述电池组(11)与所述盖板(12)之间，所述热敏组件(13)与所述盖板(12)连接，所述热敏组件(13)包括热敏导线(131)，所述热敏导线(131)能够提供所述单体电池(111)的所述防爆阀(1111)发生爆喷的提示信号。
2.根据权利要求1所述的电池模组(1)，其特征在于，所述热敏导线(131)配置为在所述单体电池(111)的所述防爆阀(1111)发生爆喷时断开，以能够提供所述提示信号。
3.根据权利要求1所述的电池模组(1)，其特征在于，所述热敏组件(13)还包括覆盖物(132)，所述覆盖物(132)与所述盖板(12)连接，所述覆盖物(132)内部设有容纳腔，所述热敏导线(131)的至少部分结构位于所述容纳腔内。
4.根据权利要求3所述的电池模组(1)，其特征在于，所述覆盖物(132)包括第一覆盖层(1321)，所述第一覆盖层(1321)的朝向所述盖板(12)的表面设有容纳槽(1321s)，形成至少部分所述容纳腔。
5.根据权利要求4所述的电池模组(1)，其特征在于，所述覆盖物(132)还包括第二覆盖层(1322)，所述第二覆盖层(1322)与所述第一覆盖层(1321)相互层叠设置，所述容纳槽(1321s)至少部分围合形成所述容纳腔。
6.根据权利要求3所述的电池模组(1)，其特征在于，所述覆盖物(132)具有朝向所述盖板(12)的第一表面(132a)，所述第一表面(132a)与所述盖板(12)热压接合、或粘接、或吸附连接。
7.根据权利要求3所述的电池模组(1)，其特征在于，所述覆盖物(132)通过连接件(19)与所述盖板(12)连接。
8.根据权利要求7所述的电池模组(1)，其特征在于，所述覆盖物(132)具有朝向所述盖板(12)的第一表面(132a)和背向所述盖板(12)的第二表面(132b)，所述覆盖物(132)还设有贯穿所述第一表面(132a)、所述第二表面(132b)的连接孔(13h)，所述连接件(19)穿设在所述连接孔(13h)内并将所述覆盖物(132)与所述盖板(12)可拆卸连接。
9.根据权利要求3所述的电池模组(1)，其特征在于，所述覆盖物(132)沿第一方向(X)延伸，所述覆盖物(132)在所述第一方向(X)上具有相对的两个端面(132c)，所述热敏导线(131)包括输入端(131a)和输出端(131b)，所述热敏导线(131)呈U型结构设置，并且所述热敏导线(131)的所述输入端(131a)和所述输出端(131b)自所述覆盖物(132)的其中一个所述端面(132c)伸出。
10.根据权利要求9所述的电池模组(1)，其特征在于，所述热敏组件(13)还包括电连接器(134)，所述热敏导线(131)的所述输入端(131a)、所述输出端(131b)与所述电连接器(134)连接。
11.根据权利要求3所述的电池模组(1)，其特征在于，每个所述覆盖物(132)的所述容纳腔内容纳有两条以上所述热敏导线(131)。
12.根据权利要求1所述的电池模组(1)，其特征在于，所述电池组(11)的多个所述单体电池(111)排布为至少一列，使得每列所述单体电池(111)的所述防爆阀(1111)共线设置；
每列所述单体电池(111)的设置所述防爆阀(1111)的一侧设有至少一个所述热敏组件(13)，其中，每个所述热敏组件(13)的所述热敏导线(131)在所述电池组(11)的多个所述单体电池(111)的防爆阀(1111)所在平面的投影穿过对应列所述单体电池(111)的所述防爆阀(1111)。
13.一种电池包，其特征在于，包括：
根据权利要求1至12任一项所述的电池模组(1)；以及
电池管理系统模块，所述电池模组(1)的热敏组件(13)的热敏导线(131)与所述电池管理系统模块电连接。
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