CN210467929U

CN210467929U - 一种锂离子动力电池模块

Info

Publication number: CN210467929U
Application number: CN201921636462.7U
Authority: CN
Inventors: 董成坤; 王帅; 赵坤; 李子贺; 冯涛
Original assignee: Zhengzhou Yutong Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Yutong Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2020-05-05
Anticipated expiration: 2029-09-29

Abstract

本实用新型提供一种耐挤压的锂离子动力电池模块，包括电池模块和设置在电池组四周的模块固定框架，电池模块包括并列成排设置的单体电池，单体电池之间以及电池模块和模块固定框架之间设置吸能耐挤压的衬板；所述衬板的横截面为蜂窝结构。本实用新型在电池模块受到外部碰撞/挤压时，在冲击力/挤压力在安全值以下时，电池模块具备一定抗挤压变形能力，确保电池的正常使用；当冲击力/挤压力超过安全值时，内部衬板受压变形压缩，以缓解外部受力，同时形变可吸收部分外部能量，确保了防护失效模式下电池的安全性。

Description

一种锂离子动力电池模块

技术领域

本实用新型属于电动汽车的动力电池领域，具体涉及一种锂离子动力电池模块。

背景技术

随着新能源汽车的不断发展普及，动力电池也迎来了快速发展期。新能源汽车的安全性和稳定性一直是人们关注的焦点。因此，提高新能源汽车的安全性将是决定新能源汽车能否快速普及的重要因素之一。电池模组作为新能源汽车的电池包的主要部件，提高电池模组的安全性是提高新能源汽车安全性的重要途径。其中，车辆受到碰撞或者挤压引发的车辆动力电池自燃事故已屡见不鲜，因此车辆在发生擦碰事故时如何保护电池安全性显得尤为重要。另外，针对电池挤压变形安全性要求，在GB/T 31485-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》6.3.7部分明确了蓄电池模块挤压要求，蓄电池模块挤压变形量达30%或者挤压力达到模块重量的1000倍，保持10min蓄电池模块不爆炸、不起火。

现有的使电池模组受到撞击时候保持安全性能的方法是对电池箱进行加固，但是这种加固方法会增加电池箱的重量。另外，也有专利在电池件设置缓冲构件，但是并不是为了使电池在受到外部撞击时满足安全性能的要求。如专利CN108923009A公开了一种具有缓冲结构的电池模块及该电池模块定长方法。专利电池模块包括多个前盖板、后盖板、左盖板、后盖板以及多个电芯。各个电芯之间填充发泡硅胶。这个专利解决的问题是避免由于电芯膨胀变形与电池模块外壳不匹配的情况，防止电池模块外壳爆裂，并消除电芯公差造成电池模块外壳和电芯不匹配问题。发泡硅胶可以起到一定的缓冲作用，但是由于现有发泡硅胶的生产工艺，其厚度不能太大，电芯之间的发泡硅胶不能起到外部防撞的作用。专利中提到的海绵垫等弹性物体也不能达到这样的功能。所以专利中的电池模块也必须放入特制的防撞电池箱才能保护电池受到外部撞击时，足够安全。

实用新型内容

本实用新型提供一种耐挤压的锂离子动力电池模块。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种锂离子动力电池模块，包括电池模块和设置在电池组四周的模块固定框架，电池模块包括并列成排设置的单体电池，单体电池之间以及电池模块和模块固定框架之间设置吸能耐挤压的衬板；所述衬板的横截面为蜂窝结构。

模块固定框架包括设置在电池模块两端的端面固定板、以及电池模块两个侧面的侧面固定板，端面固定板和电池模块之间设置衬板、侧面固定板和电池模块之间设置衬板。

衬板为铝材、铝合金材料、碳纤维复合材料；所述模块固定框架为铝材、铝合金材料、碳钢。。

本实用新型的有益效果是：在电池模块受到外部碰撞/挤压时，比如车辆发生碰撞等事故时，内部电池受到碰撞挤压，在冲击力/挤压力在安全值以下时，电池模块具备一定抗挤压变形能力，确保电池的正常使用；当冲击力/挤压力超过安全值时，内部衬板受压变形压缩，以缓解外部受力，同时形变可吸收部分外部能量，确保了防护失效模式下电池的安全性，尽可能的避免了单体电池受力后变形严重引发燃烧和爆炸的可能性。

附图说明

图1是锂电子动力电池模块三维示意图。

图2是锂电子电子模块主视图。

图3是图2俯视图。

图4是图2右视图。

图5是图2的A-A向剖视图。

图6是图3的B-B向剖视图。

图7是衬板截面图。

其中，1是端面固定板、2是衬板、3是翻边、4是侧面固定板、5是单体电池。

具体实施方式

如图1-7所示，一种锂离子动力电池模块，包括电池模块和设置在电池组四周的模块固定框架，电池模块包括并列成排设置的单体电池5。单体电池5之间以及电池模块和模块固定框架之间设置吸能耐挤压的衬板2。衬板2的横截面为蜂窝结构。在沿横向受到挤压时，衬板2可承受一定挤压力而不变形，在超过其可承受的挤压值后，内部蜂窝结构会发生不规则变形，用来缓冲吸收冲击或者挤压的能量，从而起到对单体电池的保护作用。衬板2结构厚度可根据电池模块尺寸进行灵活调整。蜂窝截面衬板具备较强的耐压变形效果，所以配套的电池箱不需要太高的强度，节省了材料，对电池箱减重起到了一定程度的效果。对于动力汽车的而言，减重是很重要的一个性能优化指标，电池箱减重帮助整车减重。另外蜂窝截面衬板结构材料选择余地更大。

模块固定框架包括设置在电池模块两端的端面固定板1、以及电池模块两个侧面的侧面固定板4。端面固定板1和电池模块之间设置有衬板2、侧面固定板4和电池模块之间设置衬板2。侧面固定板4底部设置翻边3，单体电池5底部与翻边3接触。

衬板2为铝材、铝合金材料、碳纤维复合材料；模块固定框架为铝材、铝合金材料、碳钢等材料。当然衬板2也可以是其他的复合材料。相同的强度下，复合材料重量较轻。铝材也是较轻的金属材料。

具体实施时，电池模块由多个单体电池5组成，组装过程中，单体电池5之间各加一个衬板2，四周也加一层衬板2，最后通过模块固定框架固定在一起。模块固定框架的端面固定板1和侧面固定板4的四个接触的棱边采用氩弧焊或者激光焊接。固定框架上设置有固定孔位，多个电池模块可以安装在电池箱体内组成一套动力电池系统。通过在锂离子电池模块单体电池间和四周设置吸能耐挤压的衬板，电池模块受到外部机械冲击或者挤压时，衬板被动形变以缓解冲击力和挤压力，同时衬板内部蜂窝结构形变可吸收部分动能，最大程度的减轻了对单体电池的损伤，单体电池损伤可能已发燃烧、爆炸，从而确保了新能源汽车的使用安全。

衬板2厚度的设计要求说明，电池模块安全标准要求，沿垂直于单体蓄电池排列方向施压，电池模块安全受压变量需达30%。设定单个单体电池厚度为t1，个数为n，受到挤压时在满足安全的前提下，允许形变量为S1，且此时挤压力为F，单体电池挤压力形变系数为a。衬板厚度为t2，形变量为S2，挤压形变系数为b。

则S1=a*F*t1*n，S2=b*F*t2*(n+1)

(S1+S2)≥30%

计算所得单体电池之间的衬板2厚度t2≥[(0.3-a*F)*t1*n] /[ (b*F-0.3)*(n+1) ]。

其中a、b为与单体电池5、衬板2本身材料性能相关的挤压变形系数。单体电池选定后，电池厚度t1、安全承压能力F为确定值。

备注：垂直于单体电池排列方向，因受力后被多个单体电池分摊，因而承压能力较强，因此垂直于单体电池排列方案的衬板2厚度不做特殊要求，结合设计尺寸大小适当设计即可。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims

1.一种锂离子动力电池模块，包括电池模块和设置在电池组四周的模块固定框架，电池模块包括并列成排设置的单体电池，其特征在于：所述单体电池之间以及电池模块和模块固定框架之间设置吸能耐挤压的衬板；所述衬板的横截面为蜂窝结构。

2.根据权利要求1所述一种锂离子动力电池模块，其特征在于：所述模块固定框架包括设置在电池模块两端的端面固定板、以及电池模块两个侧面的侧面固定板，端面固定板和电池模块之间设置衬板、侧面固定板和电池模块之间设置衬板。

3.根据权利要求1所述一种锂离子动力电池模块，其特征在于：所述衬板为铝材、铝合金材料、碳纤维复合材料；所述模块固定框架为铝材、铝合金材料、碳钢。