CN213660567U - 电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池包及车辆，电池包包括上盖、防火件、托盘、排气部件及电池模组，所述电池模组包括由多个电芯沿第一方向堆叠而成的电芯堆及压紧在电芯堆的一侧的端板；所述电池模组与防火件之间设置有第一排气通道，每个所述电芯的顶部设有第一防爆阀，每个所述电芯的内部通过对应的第一防爆阀与第一排气通道的入口连通；所述托盘与端板之间设置有第二排气通道，所述第二排气通道的上端与第一排气通道的出口相通，所述排气部件的内部形成第三排气通道，所述第二排气通道的下端与第三排气通道的入口相通，所述第三排气通道的出口朝下。本申请的电池包的排气通道设计合理，能够将包内的热失控气体快速排出至外界环境。

Description

电池包及车辆

技术领域

本实用新型属于新能源车辆技术领域，特别是涉及一种电池包及车辆。

背景技术

申请号为“CN201811637272.7”的中国专利申请公开了一种电池包，包括箱体及多个单体电池，箱体的底部设置成空腔结构。多个单体电池堆叠设置于箱体的底部上，每个单体电池朝向箱体底部的端面设有防爆阀。其中，箱体底部朝向防爆阀的结构层设置有薄弱区，任意单体电池热失控时，单体电池内的气体能够经由薄弱区收集至空腔结构内并排出。该方案提供的电池包发生热失控产生的高温高压气体向背离车舱方向喷发，并且能够将箱体内的气体快速排出至外界环境。

但是，上述电池包存在以下缺陷：

(1)为避免电解液腐蚀，防爆阀通常会布置在顶面或侧面，上述专利中的“每个单体电池朝向箱体底部的端面设有防爆阀”难以实际应用。

(2)防爆阀设置在底部，高镍体系电芯热失控可能直接喷射火焰，熔穿底部托盘，且如果电芯倒置，电极柱和托盘极易短路造成二次损伤。

(3)无遮挡结构，托盘内部排气通道易被热失控排出的异物堵塞。

由此可见，现有的电池包的排气通道设计不合理，存在较大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的电池包的排气通道设计不合理的问题，提供一种电池包及车辆。

为解决上述技术问题，一方面，本实用新型实施例提供了一种电池包，包括上盖、防火件、托盘、排气部件及电池模组，所述上盖与托盘相接以围合形成用于容纳所述防火件及电池模组的腔体，所述电池模组包括由多个电芯沿第一方向堆叠而成的电芯堆及压紧在所述电芯堆的一侧的端板支架，所述防火件设置在所述支架的上方；

所述电池模组与防火件之间设置有第一排气通道，每个所述电芯的顶部设有第一防爆阀，每个所述电芯的内部通过对应的第一防爆阀与第一排气通道的入口连通；所述托盘与端板之间设置有第二排气通道，所述第二排气通道的上端与第一排气通道的出口相通，所述排气部件设置在所述腔体外且位于所述托盘的底部，所述排气部件的内部形成第三排气通道，所述第二排气通道的下端与第三排气通道的入口相通，所述第三排气通道的出口朝下，所述第三排气通道的出口处设置第二防爆阀。

可选地，所述电池模组还包括安装在所述电芯堆顶部的支架，所述防火件安装在所述支架的顶部，所述防火件与支架之间形成所述第一排气通道，所述支架具有与每个电芯的第一防爆阀对应设置的通孔。可选地，所述托盘的朝向所述端板的一侧内壁设置有凹槽，所述端板盖设在所述凹槽上以形成所述第二排气通道。

可选地，所述端板的朝向所述托盘的内壁的一侧设置有凹槽，所述托盘的内壁遮盖在所述凹槽上以形成所述第二排气通道。

可选地，所述第二排气通道的下端通过设置在所述托盘的底部的通孔与第三排气通道的入口相通；所述排气部件设置有与所述第三排气通道的入口相通的进气接头，所述进气接头密封插接在所述通孔内或者与所述通孔的内壁一体成型。

可选地，所述端板与所述托盘的内侧壁之间形成有与所述第二排气通道分隔的积屑槽，所述积屑槽位于所述第二排气通道靠近所述电芯堆的一侧，所述积屑槽的上端敞开，所述积屑槽的下端封闭。

可选地，所述端板包括第一板体、两个第二板体及支撑于所述第一板体与两个第二板体之间的弹性件，所述托盘的内壁上对应每一所述端板的位置设置有两个所述凹槽；

每一所述第二板体盖设在对应的所述凹槽上以形成所述第二排气通道，所述积屑槽形成在所述第一板体与所述托盘的内壁之间，所述积屑槽位于两个所述第二排气通道之间。

可选地，所述弹性件包括两个拱形部及连接两个拱形部的底部的连接部，所述连接部贴附在所述第一板体朝向所述第二板体的一侧表面，每一所述拱形部的顶部抵接在对应的所述第二板体上，所述积屑槽形成在所述弹性件与所述托盘的内壁之间。

可选地，所述电池模组设置有多个，多个所述电池模组沿与第一方向垂直的第二方向堆叠；

所述防火件设置有多个，每一所述防火件安装在对应的所述电池模组的顶部。

可选地，所述排气部件设置有多个所述进气接头，所述第三排气通道包括汇集腔及多个进气支路，所述进气支路的一端与对应的所述进气接头相通，所述进气支路的另一端与汇集腔相通，所述第三排气通道的出口设置在所述汇集腔的远离所述进气支路的一侧；

或者，所述排气部件设置有多个所述进气接头，所述第三排气通道包括汇集腔，多个所述进气接头的排布方向与汇集腔的长度方向一致，所述进气接头与所述汇集腔直接相通，所述第三排气通道的出口设置在所述汇集腔长度方向上的一端。

可选地，所述第二排气通道的上端与第一排气通道的连接位置设置金属滤网。

可选地，所述排气部件一体成型于所述托盘的底部。

根据本实用新型实施例的电池包，所述电池模组与防火件之间设置有第一排气通道，每个所述电芯的顶部设有第一防爆阀，每个所述电芯的内部通过对应的第一防爆阀与第一排气通道的入口连通，所述托盘与端板之间设置有第二排气通道，所述第二排气通道的上端与第一排气通道的出口相通，所述排气部件设置在所述腔体外且位于所述托盘的底部，所述排气部件的内部形成第三排气通道，所述第二排气通道的下端与第三排气通道的入口相通，所述第三排气通道的出口朝下，所述第三排气通道的出口处设置第二防爆阀。这样，电芯的第一防爆阀仍然朝上，在电芯发生热失控时，通过防火件阻挡电芯的第一防爆阀喷出的火焰直接灼烧上盖及乘员舱。热失控气体通过第一排气通道、第二排气通道及第三排气通道后，最后由第二防爆阀排向车身底部。

该电池包的电芯的第一防爆阀仍然布置在电芯的顶面上，避免了电解液腐蚀，可以实际应用。避免了电芯热失控直接喷射火焰，熔穿底部托盘。避免了电芯倒置可能导致的电极柱和托盘极易短路造成二次损伤。

可见，本申请的电池包的排气通道设计合理，能够将包内的热失控气体快速排出至外界环境，并且排出方向朝向车身底部(地面方向)，安全性高。

另一方面，本实用新型实施例提供了一种车辆，包括上述的电池包。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例提供的电池包的分解图；

图2是本实用新型第一实施例提供的电池包的剖视图；

图3是本实用新型第一实施例提供的电池包的端板与托盘的配合示意图；

图4是本实用新型第一实施例提供的电池包的排气部件的下半部分示意图；

图5是本实用新型第二实施例提供的电池包的排气部件的示意图；

图6是本实用新型一实施例提供的车辆的示意图。

说明书中的附图标记如下：

100、电池包；1、上盖；2、防火件；3、支架；31、筋位；4、托盘；41、凹槽；5、排气部件；51、第三排气通道；511、汇集腔；512、进气支路；52、进气接头；6、第二防爆阀；7、电池模组；71、电芯堆；72、端板；721、第一板体；722、第二板体；723、弹性件；7231、拱形部；7232、连接部；8、积屑槽；9、透气膜；10、第一排气通道；20、第二排气通道；

1000、车辆。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

第一实施例

如图1至图4所示，本实用新型第一实施例提供的电池包100，包括上盖1、防火件2、托盘4、排气部件5及电池模组7，所述上盖1与托盘4相接以围合形成用于容纳所述防火件2及电池模组7的腔体，所述电池模组7包括由多个电芯沿第一方向(图1中的A方向)堆叠而成的电芯堆71、压紧在所述电芯堆71的一侧的端板72及安装在所述电芯堆顶部的支架3，每个所述电芯的顶部设有第一防爆阀，支架3具有与每个电芯的第一防爆阀对应设置的通孔(也即，支架3位于每一电芯的第一防爆阀的上方的位置开设通孔)，所述防火件2安装在所述支架3的顶部。所述防火件2与支架3之间形成第一排气通道10，每个所述电芯的内部通过对应的第一防爆阀与第一排气通道10的入口连通，所述托盘4的朝向所述端板72的一侧内壁内设置有凹槽41，所述端板72盖设在所述凹槽41上以形成第二排气通道20，所述第二排气通道20的上端与第一排气通道10相通，所述排气部件5的内部形成第三排气通道51，所述托盘4的底部设置有连通于所述第二排气通道20的下端与第三排气通道51的入口的通孔，所述第三排气通道51的出口朝下，所述第三排气通道51的出口处设置第二防爆阀6。第二防爆阀6设置在车辆底盘预设的开口外，当包体内部气压大于预设气压时，第二防爆阀6开启并对着地面排出热失控气体。

第二防爆阀6可为防爆膜结构，第二防爆阀6也可以是局部减薄、刻痕的结构。

支架3可以用来安装采样线束和/或采样线路板。

防火件2为平板结构，防火件2与支架3通过螺栓或铆钉固定，并通过支架3上的筋位31形成模组层级的排气通道，即第一排气通道10。防火件2在长度上一直延伸到托盘4的两相对的侧壁。端板72与托盘4的内壁贴合并通过螺栓连接在一起。

电芯热失控时电芯的第一防爆阀开启，同时伴随着剧烈产气和火焰。部分情况下，火焰会烧穿电池包的密封盖(上盖)，并迅速蔓延到乘员舱。一方面火焰会烧伤乘员，另一方面热失控产生的CO、CH4等有害气体无法通过预设的防爆阀排出，进入乘员舱，危害人身安全。防火件2即为保障气体排放的第一道防线，采用耐火焰耐高温且具有一定机械强度的材质，如云母。通过螺栓固定在支架3上，承受气体的冲击力且不发生变形。喷发出的气体带着电芯内的杂质颗粒，通过支架3和防火件2之间的第一排气通道10排向电池模组7的两侧。由于防火件2延伸到托盘4的相对的两侧壁处，托盘4的密封界面也不会受到热失控气体的直接冲击。

优先地，所述第二防爆阀6采用防爆膜结构，防爆膜结构的透气膜9设置在所述第三排气通道51的出口A处。所述排气部件5设置在所述腔体外且位于所述托盘4的底部，通过螺栓和铆钉和托盘4固定。第二防爆阀6可以是单独零件，也可以和排气部件5集成，防爆膜结构的透气膜9所在的位置为排气部件5的最薄弱点，热失控气体从此处排出。

所述排气部件5设置有与所述第三排气通道51的入口相通的进气接头52，所述进气接头52密封插接在所述通孔内。

所述端板72与所述托盘4的内侧壁之间形成有与所述第二排气通道20分隔的积屑槽8，所述积屑槽8位于所述第二排气通道20靠近所述电芯堆的71一侧，所述积屑槽8的上端敞开，所述积屑槽8的下端封闭，这样杂质会先进入积屑槽8内，避免杂质进入第二排气通道20，减小了对第二排气通道20的影响。优选地，所述积屑槽8的上端与电芯的第一防爆阀的位置平齐。

从电池模组7内排出的气体带着杂质撞击到对应于积屑槽8处的托盘4的内壁，大部分杂质会被截留在该积屑槽8内。热失控气体继而进入到第二排气通道20中，和金属材质的端板72、托盘4的壁面发生热交换以降低温度。第二排气通道20可设计为长度为至少2/3电芯的高度，宽度为至少1/3电芯宽度，以保证足够的热交换面积，避免气体温度过高导致塑胶材质的排气部件受损。积屑槽8和第二排气通道20除了热失控排气的作用，也是模组装配、夹紧及吊装工装的操作空间。

托盘4为金属铸造件，端板72也为金属件，排气部件5为塑胶件。高温气体经过第二排气通道20，与托盘4的内壁进行热交换，高温气体冷却后进入塑胶的排气部件5，最后由第二防爆阀排向车身底部。当然，排气部件也可为金属件，对此本申请不作具体限定。

所述端板72包括第一板体721、两个第二板体722及支撑于所述第一板体721与两个第二板体722之间的弹性件，所述托盘4的内壁上对应每一所述端板72的位置设置有两个所述凹槽41。每一所述第二板体722盖设在对应的所述凹槽41上以形成所述第二排气通道20，即，每一电池模组7对应两个第二排气通道20，这样单个电池模组7对应的排气通道的体积成倍增加，使得气体排出更加顺畅。所述积屑槽8形成在所述第一板体721与所述托盘4的内壁之间，所述积屑槽8位于两个所述第二排气通道20之间。第一板体721、两个第二板体722，可采用铝合金压铸件。

优选地，所述弹性件723包括两个拱形部7231及连接两个拱形部7231的底部的连接部7232，所述连接部7232贴附在所述第一板体721朝向所述第二板体722的一侧表面，每一所述拱形部7231的顶部抵接在对应的所述第二板体722上，所述积屑槽8形成在所述弹性件723与所述托盘4的内壁之间。

所述电池模组7设置有多个，多个所述电池模组7沿与第一方向(图1中的A方向)垂直的第二方向(图1中的B方向)堆叠。图1中，所述电池模组7设置有3个。然而根据不同的容量要求，也可以有其它数量的电池模组7。1个、2个及4个以上皆可。

其中，第一方向为电池模组7的长度方向，第二方向为电池模组7的宽度方向。或者，第一方向为电池模组7的宽度方向，第二方向为电池模组7的长度方向。

对应地，所述防火件2及支架3设置有多个，每一所述支架3安装在对应的所述电池模组7的电芯堆71的顶部，每一所述防火件2安装在对应的所述支架3的顶部。在第二方向上，积屑槽8位于相邻的两个电芯堆71之间。

参见图1及图4，所述排气部件5设置有多个所述进气接头52(与第二排气通道20的数量一致)，所述第三排气通道51包括汇集腔511及多个进气支路512，所述进气支路512的一端与对应的所述进气接头52相通，所述进气支路512的另一端与汇集腔511相通，所述第三排气通道30的出口A设置在所述汇集腔511的远离所述进气支路512的一侧。

结合图1及图4可知，所述排气部件5由上、下两部分对扣得到。多个所述进气接头52设置在所述排气部件5的上半部分。所述第三排气通道30的出口A则设置在所述排气部件5的下半部分。

第三排气通道51由多支路汇合而成，即使某条支路发生堵塞，其他支路也可以正常运行。

根据本实用新型第一实施例的电池包，所述电池模组与防火件之间设置有第一排气通道，每个所述电芯的顶部设有第一防爆阀，每个所述电芯的内部通过对应的第一防爆阀与第一排气通道的入口连通，所述托盘与端板之间设置有第二排气通道，所述第二排气通道的上端与第一排气通道的出口相通，所述排气部件设置在所述腔体外且位于所述托盘的底部，所述排气部件的内部形成第三排气通道，所述第二排气通道的下端与第三排气通道的入口相通，所述第三排气通道的出口朝下，所述第三排气通道的出口处设置第二防爆阀。这样，电芯的第一防爆阀仍然朝上，在电芯发生热失控时，通过防火件阻挡电芯的第一防爆阀喷出的火焰直接灼烧上盖及乘员舱。热失控气体通过第一排气通道、第二排气通道及第三排气通道后，最后由第二防爆阀排向车身底。

该电池包的电芯的第一防爆阀仍然布置在电芯的顶面上，避免了电解液腐蚀，可以实际应用。避免了电芯热失控直接喷射火焰，熔穿底部托盘。避免了电芯倒置可能导致的电极柱和托盘极易短路造成二次损伤。

本申请的电池包的排气通道设计合理，能够将包内的热失控气体快速排出至外界环境，并且排出方向朝向车身底部(地面方向)，安全性高。

此外，本申请针对电芯热失控事件构建了一套完整的排气防护系统，从火焰喷射、高温气体冷却和有害气体排放三个方面解决隐患，防护全面，安全等级高。

第二实施例

参见图5，本实用新型第二实施例提供的电池包，其与第一实施例的不同之处在于，排气部件5的结构不同。即，所述排气部件5设置有多个所述进气接头52，所述第三排气通道包括汇集腔，多个所述进气接头52的排布方向与汇集腔的长度方向一致，所述进气接头52与所述汇集腔直接相通，所述第三排气通道的出口A设置在所述汇集腔长度方向上的一端。

相对于第一实施例，可以减小排气部件5的宽度，有利于空间布置。

第三实施例(未图示)

本实用新型第三实施例提供的电池包，其与第一实施例的不同之处在于，取消积屑槽，所述第二排气通道的上端与第一排气通道的连接位置设置金属滤网。即，通过金属滤网直接过滤从电池模组7内排出的气体带着杂质，避免进入到第二排气通道20中。

第四实施例(未图示)

本实用新型第四实施例提供的电池包，其与第一实施例的不同之处在于，所述排气部件的进气接头与托盘底部的通孔的内壁一体成型。即，可将所述排气部件一体成型于所述托盘的底部。托盘与排气部件压铸一体。

这样，可以减少零件数量、减少装配工序。

第五实施例(未图示)

本实用新型第五实施例提供的电池包，其与第一实施例的不同之处在于，所述电池模组的两侧均设置端板，托盘的朝向两个端板的两侧内壁内均设置有凹槽。排气部件设置两个。这样，两侧的端板对盖设在对应的所述凹槽上，以在两侧形成第二排气通道。第一排气通道的两端分别连接两个所述第二排气通道的上端。两个所述第二排气通道的下端与对应的排气部件的入口相通。可以是，两个排气部件可以独立设置，每个排气部件的第三排气通道的出口处设置一个第二防爆阀。

也可以是，两个排气部件集成，每个排气部件的第三排气通道的出口合二为一，并设置一个公共的第二防爆阀。

第六实施例(未图示)

本实用新型第五实施例提供的电池包，其与第一实施例的不同之处在于，取消支架。

在其它实施例中，还可以是，所述第二排气通道的下端通过设置在所述托盘的底部的管接口与第三排气通道的入口相通。

在其它实施例中，还可以是，所述端板的朝向所述托盘的内壁的一侧设置有凹槽，所述托盘的内壁遮盖在所述凹槽上以形成所述第二排气通道。在其它实施例中，还可以是，排气部件为平板件，平板件凹陷形成第三排气通道。

在其它实施例中，还可以是，所述电池模组还包括设置在所述支架上方的保护盖，所述防火件安装在所述保护盖的顶部，所述防火件与保护盖之间形成所述第一排气通道。

另外，如图6所示，本实用新型一实施例提供了一种车辆1000，包括上述实施例的电池包100。

车辆1000可以是混合动力车辆或者是纯电动车辆。

混合动力车辆中的插电式混动车型由于共用燃油车平台，且电池包100尺寸较小，常放在车辆内部，行李箱下方或者后排乘客座椅下方。出于机械防护、保温等多方面考虑，也会将电池包布置于车身内。如图6所示，电池包100布置于行李箱下方。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电池包，其特征在于，包括上盖、防火件、托盘、排气部件及电池模组，所述上盖与托盘相接以围合形成用于容纳所述防火件及电池模组的腔体，所述电池模组包括由多个电芯沿第一方向堆叠而成的电芯堆及压紧在所述电芯堆的一侧的端板，所述防火件设置在所述电池模组的上方；

所述电池模组与防火件之间设置有第一排气通道，每个所述电芯的顶部设有第一防爆阀，每个所述电芯的内部通过对应的第一防爆阀与第一排气通道的入口连通；所述托盘与端板之间设置有第二排气通道，所述第二排气通道的上端与第一排气通道的出口相通，所述排气部件设置在所述腔体外且位于所述托盘的底部，所述排气部件的内部形成第三排气通道，所述第二排气通道的下端与第三排气通道的入口相通，所述第三排气通道的出口朝下，所述第三排气通道的出口处设置第二防爆阀。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池模组还包括安装在所述电芯堆顶部的支架，所述防火件安装在所述支架的顶部，所述防火件与支架之间形成所述第一排气通道，所述支架具有与每个电芯的第一防爆阀对应设置的通孔。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述托盘的朝向所述端板的一侧内壁设置有凹槽，所述端板盖设在所述凹槽上以形成所述第二排气通道。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二排气通道的下端通过设置在所述托盘的底部的通孔与第三排气通道的入口相通；所述排气部件设置有与所述第三排气通道的入口相通的进气接头，所述进气接头密封插接在所述通孔内或者与所述通孔的内壁一体成型。

5.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述端板与所述托盘的内侧壁之间形成有与所述第二排气通道分隔的积屑槽，所述积屑槽位于所述第二排气通道靠近所述电芯堆的一侧，所述积屑槽的上端敞开，所述积屑槽的下端封闭。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述端板包括第一板体、两个第二板体及支撑于所述第一板体与两个第二板体之间的弹性件，所述托盘的内壁上对应每一所述端板的位置设置有两个所述凹槽；

每一所述第二板体盖设在对应的所述凹槽上以形成所述第二排气通道，所述积屑槽形成在所述第一板体与所述托盘的内壁之间，所述积屑槽位于两个所述第二排气通道之间。

7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述弹性件包括两个拱形部及连接两个拱形部的底部的连接部，所述连接部贴附在所述第一板体朝向所述第二板体的一侧表面，每一所述拱形部的顶部抵接在对应的所述第二板体上，所述积屑槽形成在所述弹性件与所述托盘的内壁之间。

8.根据权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述电池模组设置有多个，多个所述电池模组沿与第一方向垂直的第二方向堆叠；

所述防火件设置有多个，每一所述防火件安装在对应的所述电池模组的顶部。

9.根据权利要求8所述的电池包，其特征在于，所述排气部件设置有多个所述进气接头，所述第三排气通道包括汇集腔及多个进气支路，所述进气支路的一端与对应的所述进气接头相通，所述进气支路的另一端与汇集腔相通，所述第三排气通道的出口设置在所述汇集腔的远离所述进气支路的一侧；或者，

所述排气部件设置有多个所述进气接头，所述第三排气通道包括汇集腔，多个所述进气接头的排布方向与汇集腔的长度方向一致，所述进气接头与所述汇集腔直接相通，所述第三排气通道的出口设置在所述汇集腔长度方向上的一端。

10.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二排气通道的上端与第一排气通道的连接位置设置金属滤网。

11.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述排气部件一体成型于所述托盘的底部。

12.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-11任意一项所述的电池包。

Images