CN215451513U - 电芯、电池系统以及电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了电芯、电池系统以及电动汽车，其中，电芯，包括：壳体，具有一个开口；盖板，设置在所述壳体的所述开口的一端，封装所述开口，所述盖板上设置有正极柱和负极柱；卷芯，容置在所述壳体内，所述卷芯具有正极耳和负极耳，所述正极耳和所述正极柱连接，所述负极耳和所述负极柱连接；测温装置，设置在所述壳体内，和所述正极耳、所述负极耳、所述正极柱的位于所述盖板的内侧的部分以及所述负极柱的位于所述盖板的内侧的部分当中的至少一个连接。本实用新型的电芯能够准确地检测电芯内部的温度。

Description

电芯、电池系统以及电动汽车
技术领域
本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及电芯、电池系统以及电动汽车。
背景技术
现有的新能源汽车的动力电池系统，通常是通过多个单体电芯组成电池模组，然后通过多个电池模组组成动力电池来进行供电运行的。目前的电池系统中的电池管理系统(BMS)虽然会对电池模组的情况例如温度、压力等进行监控，但是这些传感器通常是间隔地布置在电池模组的外围，用于检测电池模组整体的情况。但是，对于每个电芯内部的情况，并不能有效地监控，这有可能导致不能监控到电芯的故障。由于电池管理系统不能实时地监控各电芯的实际情况，在某个电芯出现问题的时候，可能不能及时发现，这轻则影响电池管理系统的管理效率，重则导致汽车出现安全故障。
发明内容
本实用新型旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的问题之一。为此，本实用新型提出了一种电芯，能够准确地检测其内部的温度。此外，本实用新型还提出了具有该电芯的电池系统以及电动汽车。
根据本实用新型第一方面的电芯，包括：壳体，具有一个开口；盖板，设置在所述壳体的所述开口的一端，封装所述开口，所述盖板上设置有正极柱和负极柱；卷芯，容置在所述壳体内，所述卷芯具有正极耳和负极耳，所述正极耳和所述正极柱连接，所述负极耳和所述负极柱连接；测温装置，设置在所述壳体内，和所述正极耳、所述负极耳、所述正极柱的位于所述盖板的内侧的部分以及所述负极柱的位于所述盖板的内侧的部分当中的至少一个连接。
根据本实用新型的第一方面的电芯，具有如下有益效果：能够准确地检测电芯内部的温度。
在一些实施例中，所述测温装置具有测温件，所述测温件和所述正极耳、所述负极耳、所述正极柱的位于所述盖板的内侧的部分以及所述负极柱的位于所述盖板的内侧的部分当中的至少一个连接。
在一些实施例中，所述测温件和所述正极耳或者所述负极耳连接。
在一些实施例中，所述测温件选自热电偶和热敏电阻当中的至少一种。
在一些实施例中，所述测温件连接有连接件，所述测温件通过所述连接件，和所述正极耳或者所述负极耳连接。
在一些实施例中，所述连接件为镍片。
在一些实施例中，所述测温件通过所述连接件，贴附或者焊接到所述正极耳，或者，
所述测温件通过所述连接件，贴附或者焊接到所述负极耳。
在一些实施例中，所述测温装置具有电路板，所述测温件设置在所述电路板上。
在一些实施例中，所述电路板为FPC板。
在一些实施例中，所述电路板上设置有多个测温件，各所述测温件分别和所述正极耳连接；或者各所述测温件分别和所述负极耳连接；或者多个所述测温件当中，其中一部分和所述正极耳连接，另一部分和所述负极耳连接。
在一些实施例中，所述电路板设置在所述盖板的内侧。
在一些实施例中，所述电路板被密封地设置在所述盖板的内侧。
在一些实施例中，所述电路板被保护膜封装或者被胶状物密封。
在一些实施例中，所述保护膜的材料选自：聚酰亚胺、PET塑料、聚醚醚酮、Nomax塑料、环氧树脂以及硅橡胶中的一种。
根据本实用新型第二方面的电池系统，包括供电电池和电池管理系统，所述供电电池由多个上述任一项的电芯电连接组成，所述电池管理系统分别和各所述电芯的所述测温装置通讯连接。
根据本实用新型第二方面的电池系统，具有如下有益效果：能够准确地监控供电电池中的各个电芯内部的温度。
根据本实用新型第三方面的电动汽车，包括所述的电池系统。
根据本实用新型第三方面的电动汽车，具有如下有益效果：能够提高电池系统的管理效率以及安全性。
附图说明
图1是本实用新型的电芯的一种实施例的爆炸图。
图2是电芯的局部剖视图。
图3是图2中的A处的局部放大图。
图4是具有本实用新型的电芯的电池系统的简要示意图。
图5是具有图4的电池系统的电动汽车的简要示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
图1是电芯100的爆炸图，图2是电芯100的局部剖视图，表示电芯100内部的结构，图3是图2中的A处的局部放大图。参照图1至图3，根据第一实施方式的电芯100，包括：壳体101、盖板102、卷芯103以及设置在壳体101内的测温装置104。其中，壳体101具有一个开口105。盖板102设置在壳体101的开口105的一端并封装开口105。盖板102上设置有正极柱106和负极柱107。卷芯103容置在壳体101内，卷芯103具有正极耳108和负极耳109，正极耳108和正极柱106连接，负极耳109和负极柱107连接。测温装置104和正极耳108、负极耳109、正极柱106的位于盖板102的内侧的部分106a以及负极柱107的位于盖板102的内侧的部分107a当中的至少一个连接。
在本实施方式的电芯100中，通过在电芯100的内部设置测温装置104，能够准确地检测电芯100内部的温度。
具体而言，电芯100在充放电的过程中，由于内部发生复杂的电化学反应而发热，同时伴随着一些阻抗带来的物理产热等，这部分热量会直接影响到电池的循环寿命以及安全性等重要性能。随着市场对高功率密度、低成本化、大容量、快充等电池产品需求的提高，电池的热管理也变得至关重要。目前，电芯的温度的实时监测多限于表面温度，例如，根据电芯的表面温度来推测电芯的内部的热量分布，并作为电池模组的热管理的重要依据，但是这可能非常不准确，因为电芯的外表面和内部核心之间的温度甚至可能相差30℃以上。
本实施例中，通过在电芯100内部设置测温装置104，能够准确地检测电芯100内部的温度。而在电芯100的内部结构当中，正极耳108、负极耳109、正极柱106的位于盖板102内侧的部分106a以及负极柱107的位于盖板102内侧的部分107a的温度，不仅能够准确地反应电芯100的内部的温度，而且其结构也较为稳定。因此，通过使测温装置104和电芯100内部的正极耳108、负极耳109、正极柱106的位于盖板102内侧的部分106a以及负极柱107的位于盖板102内侧的部分107a当中的至少一个连接，不仅能够更加有效地检测电芯100的内部的温度，而且测温装置104也容易布局、结构稳定。
本实施方式的电芯100的壳体101，例如可以是方形状、圆形状等各种公知的动力电池的壳体101的形状。盖板102例如通过焊接的方式封装壳体101的开口105，正极柱106和负极柱107例如分别设置在盖板102的长度方向的两侧。此外，盖板102上还设置有例如防爆阀110、注液孔111等。正极柱106和负极柱107分别部分位于盖板102的外侧(焊接完成后显露在外的一侧)，部分位于盖板102的内侧(焊接完成后和壳体101的内部相对的一侧)。正极柱106的位于盖板102的内侧的部分106a，和卷芯103的正极耳108通过例如超声波焊接、激光焊接、电阻热熔焊接、螺丝连接、铆接等各种公知的方式连接。同样地，负极柱107的位于盖板102的内侧的部分107a，和卷芯103的负极耳109通过例如超声波焊接、激光焊接、电阻热熔焊接、螺丝连接、铆接等各种公知的方式连接。卷芯103例如通过正极片(未单独示意)、负极片(未单独示意)以及设置在正极片和负极片之间的隔膜(未单独示意)卷绕而成。卷芯103的正极耳108例如由正极片通过裁切而成，卷芯103的负极耳109例如由负极片通过裁切而成。此外，电芯100的壳体101内可以容置一个卷芯103，也可以容置多个卷芯103。
在一些实施例中，测温装置104具有测温件112，测温件112和正极耳108、负极耳109、正极柱106的位于盖板102的内侧的部分106a以及负极柱107的位于盖板102的内侧的部分107a当中的至少一个连接。进一步地，由于正极耳108和负极耳109分别直接设置在卷芯103上，通过检测卷芯103的温度，则能够更加准确地确定电芯100的内部的温度，因此，在一些实施例中，优选地，测温件112可以直接和正极耳108或者负极耳109连接。
在一些实施例中，为了容易地检测壳体101内的温度，测温件112选自热电偶和热敏电阻当中的至少一种。具体而言，热电偶和热敏电阻只要能够和正极耳108或者负极耳109有效地接触，其形状和接触方式并不特别限定。例如，作为热电偶或者热敏电阻的测温件112可以连接有连接件113，测温件112通过连接件113，和正极耳108或者负极耳109连接。测温件112和连接件113连接的方式不特别限定，例如，可以通过卡接、螺纹连接、焊接、胶水粘接等各种方式。此外，连接件113和正极耳108或者负极耳109连接的方式也不特别限定，为了能够可靠地和正极耳108或者负极耳109连接，以更加可靠地检测正极耳108或者负极耳109的温度，测温件112例如通过连接件113贴附或者焊接到正极耳108，或者，测温件112也可以通过连接件113贴附或者焊接到负极耳109。作为贴附的方式，例如可以选择通过胶水粘接的方式。作为焊接的方式，例如可以选择超声波焊接或者激光焊接。连接件113可以选择例如镍片。需要说明的是，镍片既可以通过镍材质直接加工而成，也可以是在其他金属的表面镀镍从而形成。
在一些实施例中，为了容易地设置测温件112，测温装置104具有电路板114，测温件112设置在电路板114上。电路板114的种类并不特别限定，例如列举PCB(Printedcircuit board、印刷电路板114)、FPC(Flexible Printed Circuit、柔性电路板114)等。具体而言，以FPC板为例，FPC板上例如印刷有用于对测温件112所检测到的信号进行转换、放大、降噪等处理的电路，测温件112设置在FPC板上，和这些印刷在FPC板上的电路电连接。测温件112可以通过例如点胶或者焊接的方式等设置在FPC板上。通过将测温件112设置在FPC板上，不仅能够容易且可靠地安装测温件112，而且，作为测温装置104整体，也能够容易地安装在壳体101内。
为了提高测温装置104的可靠性，电路板114上可以设置有多个测温件112，各测温件112分别和正极耳108连接；或者各测温件112分别和负极耳109连接；或者多个测温件112当中，其中一部分和正极耳108连接，另一部分和负极耳109连接。例如，电路板114上可以设置两个热电偶，其中一个热电偶和正极耳108连接，另一个热电偶则和负极耳109连接。通过设置多个测温件112，不仅能够检测壳体101内不同的位置的温度，从而能够更加有准确地判断壳体101内的温度，而且，即使在部分测温件112损坏的情况下，也能够维持测温装置104的工作状态，因此能够提高测温装置104的可靠性。
在一些实施例中，为了容易地安装测温装置104，电路板114设置在盖板102的内侧。具体而言，电路板114可以通过例如卡接、胶水粘接、焊接、螺纹连接等各种连接方式设置在盖板102的内侧。例如，可以在盖板102的靠近正极柱106或者负极柱107的一侧，开设有用于安装测温装置104的安装槽115，将测温装置104的电路板114容置在盖板102的安装槽115内，测温件112则可以从安装槽115中延伸出去也可以不从安装槽115中延伸出去，测温件112通过例如镍片等的连接件113和正极耳108(也可以是正极柱106的位于盖板102的内侧的部分106a)或者负极耳109(也可以是负极柱107的位于盖板102的内侧的部分107a)连接(例如焊接)。由此，能够容易且可靠地将测温装置104安装到盖板102的内侧。
在一些实施例中，为了防止测温装置104被电芯100的电解液侵蚀，电路板114被密封地设置在盖板102的内侧。例如，电路板114可以被保护膜116封装。以保护膜116为例，例如，电路板114和与电路板114连接的测温件112可以通过例如两层保护膜116以高温热压的方式封装，从而使测温装置104相对于电芯100内的电解液被密封。电路板114和与电路板114连接的测温件112以在被保护膜116封装的状态，安装到盖板102的内侧。作为保护膜116的材料，列举例如：聚酰亚胺、PET(聚对苯二甲酸)塑料、聚醚醚酮(PEEK)、芳纶或芳族聚酰胺类塑料、环氧树脂以及硅橡胶等。此外，电路板114也可以被胶状物117密封。具体地，例如，在将测温装置104安装到盖板102的安装槽115内的状态下，通过例如打胶、灌胶等方式将例如电路板114密封在安装槽115中。作为胶状物117的种类，只要能够耐高温、耐腐蚀，并不特别限定，例如可列举环氧树脂胶等。在测温件112从安装槽115延伸出去的情况下，测温件112也可以至少部分通过例如保护膜116进行封装。由此，通过使电路板114和测温件112被保护膜116封装和/或被胶状物117密封，能够有效地防止测温装置104被电芯100的电解液侵蚀。
图4是电池系统200的简要示意图，参照图4，上面各实施例的电芯100，可以使用到电池系统200中。根据第二实施方式的电池系统200，包括供电电池201和电池管理系统202(BMS)，供电电池201由多个上述各实施例的电芯100电连接组成，电池管理系统202分别和各电芯100的测温装置104通讯连接。供电电池201的连接方式可以参考现有的电池系统200的连接方式，在此不详细展开说明。电池管理系统202和各电芯100的测温装置104可以通过例如有线或者无线的方式进行通讯连接。
在本实施方式中，能够实现电池管理系统202有效地监控供电电池201中的各个电芯100内部的温度。具体而言，通过将测温装置104设置在电芯100的内部，能够实现电池管理系统202对每一个电芯100进行实时监测及控制，能够提高电池系统200的安全性。此外，由于在电芯100的内部检测的温度数据具有更高的精度，因此能够更加准确地判断电芯100的状态。从而提高电池系统200的管理效率以及安全性。
图5是电动汽车300的简要示意图，参照图5，上面实施例的电池系统200，可以使用到电动汽车300中。作为电动汽车300，列举例如混合动力汽车、纯电动汽车等。本实施方式的电动汽车，通过使用上述的电池系统200，能够提高电池系统200的管理效率以及安全性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.电芯，包括：
壳体，具有一个开口；
盖板，设置在所述壳体的所述开口的一端，封装所述开口，所述盖板上设置有正极柱和负极柱；
卷芯，容置在所述壳体内，所述卷芯具有正极耳和负极耳，所述正极耳和所述正极柱连接，所述负极耳和所述负极柱连接；
测温装置，设置在所述壳体内，和所述正极耳、所述负极耳、所述正极柱的位于所述盖板的内侧的部分以及所述负极柱的位于所述盖板的内侧的部分当中的至少一个连接。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述测温装置具有测温件，所述测温件和所述正极耳、所述负极耳、所述正极柱的位于所述盖板的内侧的部分以及所述负极柱的位于所述盖板的内侧的部分当中的至少一个连接。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述测温件和所述正极耳或者所述负极耳连接。
4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述测温件选自热电偶和热敏电阻当中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述测温件连接有连接件，所述测温件通过所述连接件，和所述正极耳或者所述负极耳连接。
6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述连接件为镍片。
7.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述测温件通过所述连接件，贴附或者焊接到所述正极耳，或者，
所述测温件通过所述连接件，贴附或者焊接到所述负极耳。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的电芯，其特征在于，所述测温装置具有电路板，所述测温件设置在所述电路板上。
9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述电路板为FPC板。
10.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述电路板上设置有多个测温件，各所述测温件分别和所述正极耳连接；
或者各所述测温件分别和所述负极耳连接；
或者多个所述测温件当中，其中一部分和所述正极耳连接，另一部分和所述负极耳连接。
11.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述电路板设置在所述盖板的内侧。
12.根据权利要求11所述的电芯，其特征在于，所述电路板被密封地设置在所述盖板的内侧。
13.根据权利要求12所述的电芯，其特征在于，所述电路板被保护膜封装或者被胶状物密封。
14.根据权利要求13所述的电芯，其特征在于，所述保护膜的材料选自：聚酰亚胺、PET塑料、聚醚醚酮、芳纶或芳族聚酰胺、环氧树脂以及硅橡胶中的一种。
15.电池系统，包括供电电池和电池管理系统，其特征在于，所述供电电池由多个权利要求1至14中任一项所述的电芯电连接组成，所述电池管理系统分别和各所述电芯的所述测温装置通讯连接。
16.电动汽车，其特征在于，包括权利要求15所述的电池系统。
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