CN215451516U - 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，所述壳体内容置有卷芯；盖板，设置在所述开口的一端，封装所述开口，所述盖板上设置有防爆阀，所述防爆阀具有阀片，所述阀片和所述盖板之间被绝缘；压力检测装置，设置在所述阀片上。根据本实用新型的电芯，能够准确地检测其内部的压力。

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。
实用新型内容
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压力。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，所述壳体内容置有卷芯；盖板，设置在所述开口的一端，封装所述开口，所述盖板上设置有防爆阀，所述防爆阀具有阀片，所述阀片和所述盖板之间被绝缘；压力检测装置，设置在所述阀片上。
根据本实用新型第一方面的电芯，具有如下有益效果：能够准确地检测其内部的压力。
在一些实施例中，所述压力检测装置包括应变片，所述应变片贴附在所述阀片上。
在一些实施例中，所述应变片贴附在所述阀片的外侧的中部。
在一些实施例中，所述阀片上设置有刻痕，所述刻痕横跨所述阀片的中部，所述应变片包括多片，各所述应变片分别相对于所述刻痕错开。
在一些实施例中，所述阀片的边缘设置有C字形状或者长圆形状的刻痕，所述应变片相对于所述刻痕错开。
在一些实施例中，所述应变片为金属应变片或者半导体应变片。
根据本实用新型第二方面的电芯，包括：壳体，具有一个开口，所述壳体内容置有卷芯；盖板，设置在所述开口的一端，封装所述开口，所述盖板上设置有防爆阀，所述防爆阀具有阀片，所述阀片和所述盖板之间被绝缘，所述阀片的材料为应变片材料。
根据本实用新型第二方面的电芯，具有如下有益效果：能够准确地检测其内部的压力。
在一些实施例中，所述阀片的材料为金属应变片材料或者半导体应变片材料。
根据本实用新型第三方面的电池系统，包括供电电池和电池管理系统，所述供电电池由多个具有压力检测装置的电芯电连接组成，所述电池管理系统分别和各所述电芯的所述压力检测装置通讯连接。
根据本实用新型第四方面的电池系统，包括供电电池和电池管理系统，所述供电电池由多个使用应变片材料作为防爆阀的阀片的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阀片通讯连接。
根据本实用新型第三、第四方面的电池系统，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压力。
根据本实用新型第五方面的电动汽车，包括所述的电池系统。
根据本实用新型第五方面的电动汽车，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是图1的盖板部分的俯视图。
图3是图2中的D-D处的剖视图。
图4是防爆阀以及压力检测装置的一种实施例的俯视图。
图5是图4中的E-E处的剖视图。
图6是防爆阀以及压力检测装置的另一种实施例的俯视图。
图7是防爆阀以及压力检测装置的又一种实施例的俯视图。
图8是防爆阀以及压力检测装置的在一种实施例的俯视图。
图9是具有本实用新型的电芯的电池系统的简要示意图。
图10是具有图9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。此外，在下面的描述中，除非另有说明，否则针对相同或者相似的技术特征，赋予同样的附图标记。
图1是电芯100的爆炸图，图2是盖板102部分的俯视图，图3是图2中的D-D处的剖视图。参照图1至图3，根据本实施方式的电芯100，包括：壳体101、盖板102和压力检测装置122(参照图3)。其中，壳体101具有一个开口105，壳体101内容置有卷芯103，盖板102设置在开口105的一端，封装壳体101的开口105，由此形成容置卷芯103的密闭的腔体。盖板102上设置有防爆阀110，防爆阀110具有阀片123，阀片123和盖板102之间被绝缘。压力检测装置122设置在阀片123上。
根据本实施方式的电芯100，能够准确地检测电芯100的内部的压力。具体而言，电芯在工作的过程中，电芯内部可能会产生气体，导致电芯内部气压逐渐增大，这可能会导致电芯鼓胀、漏液、铝塑膜胀破等，甚至可能会导致电芯爆炸以致发生火灾等。因此，电芯通常在盖板上设置防爆阀，防爆阀的爆破压力例如设置为0.4MPa-1.0MPa。当电芯内的压力达到该范围内时，防爆阀被打开，电芯内部压力被释放。由此，能够防止电芯爆炸等。由于防爆阀从受到电芯内部的压力发生形变到最终被爆破有一个过程，在本实施方式的电芯100中，通过直接在防爆阀110上设置压力检测装置122，能够实时且准确地检测到电芯100内部的压力变化情况。因此，能够辅助电池管理系统或者操作人员等更加及时地处理这些情况，例如对内部压力异常的电芯100进行断电处理或者问题排查等。
本实施方式的电芯100整体上可以是公知的动力电池的结构。例如，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的形状。盖板102例如通过焊接的方式封装壳体101的开口105，盖板102的长度方向的两侧分别设置有正极柱106和负极柱107。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)。卷芯103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)卷绕或者叠片而成。卷芯103具有正极耳108和负极耳109。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。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。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。
以方形状的电芯100为例，防爆阀110例如设置在盖板102的长度方向的中部。为了保护防爆阀110，盖板102的外侧，于防爆阀110的上方安装有保护罩124。防爆阀110只要具有通过发生形变而能够被爆破的阀片123，具体的形状、构造并不特别限定。典型地，例如盖板102的长度方向的中部，开设有长圆形的安装槽125，防爆阀110例如呈长圆形状，并固定到盖板102的安装槽125上。具体而言，阀片123的外周例如设置有基座126，阀片123和基座126一体成型或者通过焊接等其他方式固定，阀片123通过该基座126固定到盖板102的安装槽125中。阀片123的基座126和盖板102之间，设置有例如绝缘垫片等的绝缘件127。绝缘件127通过例如超声波焊接、高周波焊接等焊接方式或者胶水粘接等贴附方式固定到盖板102或者基座126上。由此，阀片123相对于盖板102被绝缘。防爆阀110的阀片123的厚度和材料等可以根据爆破压力进行设置，并不特别限定，阀片123的材料例如列举：复铜膜片、镍片、铝合金片或者其他的能够使用的有机材料的膜片等。
图4-图8分别是防爆阀110以及压力检测装置122的各种实施例的示意图。参照图4至图8，阀片123上设置有刻痕128，阀片123上的刻痕128用于阀片123的爆破。阀片123上的刻痕128的形状并不特别限定，例如，阀片123的刻痕128可以呈C字形状或者长圆形状(如图4所示)，阀片123的刻痕128设置在阀片123的边缘的位置，沿阀片123和基座126的连接轨迹延伸。此外，刻痕128也可以呈Y字型(如图6所示)、十字形(如图7所示)、一字形(如图8所示)等，并横跨阀片123的中部。当电芯100的内部压力超过预设的压力时，防爆阀110沿着阀片123上的这些刻痕128被爆破。
在一些实施例中，为了容易地设置压力检测装置122，压力检测装置122包括应变片129，应变片129贴附在阀片123上。具体而言，作为应变片129，列举例如：金属应变片或者半导体应变片。进一步地，作为金属应变片，列举例如金属丝式应变片、箔式应变片以及薄膜式应变片等。通过使用应变片129作为压力检测装置122的检测元件，并将应变片129贴附在阀片123上，当阀片123受到电芯100的内部的压力而发生形变时，应变片129上的电阻丝也随之变形，从而使应变片129的电阻值发生变化，然后通过测量转换电路最终转换成电压或者电流的变化，由此，能够容易地检测电芯100的内部的压力。
继续参照图4、图5，在一些实施例中，为了更加准确地检测电芯100的内部的压力，应变片129贴附在阀片123的外侧的中部。需要说明的是，在此所指的阀片123的外侧，是指的阀片123的厚度方向的、和壳体101的腔体相反的一侧。通过将应变片129贴附在阀片123的外侧，能够容易地布置应变片129的引线(未图示)等。此外，阀片123的中部，则是其在受到电芯100的内部的压力而发生变形时，变形量最大的部分，因此，通过将应变片129贴附在阀片123的中部，能够更加准确地检测出电芯100的内部的压力。此外，上面虽然说明了阀片123的中部，但是并非限定为阀片123的正中间位置，而应该理解为应变片129相对于阀片123的边缘，位于或者靠近阀片123的正中间位置。
继续参照图4、图5，在一些实施例中，为了抑制应变片129对阀片123的爆破可能造成的影响，例如在阀片123的刻痕128呈C字形状或者长圆形状的情况下，应变片129可以贴附在阀片123的中部，并相对于刻痕128错开。具体而言，例如在阀片123的刻痕128呈C字形状或者长圆形状的情况下，应变片129的形状例如是矩形状、椭圆形状或者长圆形状，应变片129直接贴附到阀片123的中部，只要和阀片123的刻痕128错开即可。通过使应变片129贴附在阀片123的中部，并相对阀片123的刻痕128错开以防止应变片129盖住阀片123的刻痕128，能够至少一定程度上抑制应变片129的贴附所可能导致的增加了阀片123的爆破压力的情况。此外，应变片129也可以在阀片123的中部贴附多件。通过设置多片应变片129，能够在部分应变片129损坏的情况下，也能够维持压力检测装置122的工作状态，因此能够提高压力检测装置122的可靠性。
参照图6、图7、图8，在一些实施例中，在刻痕128横跨阀片123的中部的情况下，应变片129可以包括多片，并分别相对于刻痕128错开。具体而言，例如在刻痕128呈Y字型、一字形或者十字形、且刻痕128横跨阀片123的中部的情况下，应变片129包括多片，分别贴附在刻痕128的旁边，并朝向阀片123的中部延伸。应变片129的形状并不特别限定，可以根据刻痕128的具体形状而设置。
此外，上面虽然以选择应变片129作为压力检测装置122的检测元件，并将应变片129贴附到防爆阀110的阀片123为例进行了说明。但是并不限于此。例如，在一些实施例中，也可以使用应变片材料作为阀片123的材料，并将该应变片材料的阀片123和盖板102绝缘地固定到盖板102上。阀片123的材料可以是金属应变片材料或者半导体应变片材料等。此外，作为防爆阀110的阀片123的其他结构，可以参照上面各实施例的防爆阀110的阀片123的结构进行设置，在此不再详细展开说明。通过使用应变片材料直接作为防爆阀110的阀片123的材料，能够有效地确保阀片123的爆破性能。
图9是电池系统200的简要示意图，参照图9，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的压力检测装置122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的压力检测装置122可以通过例如有线或者无线的方式进行通讯连接。此外，在供电电池201使用以应变片材料作为防爆阀110的阀片123的材料的电芯100的情况下，电池管理系统202也可以通过例如有线或者无线的方式和阀片123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内部的压力。具体而言，通过将压力检测装置122的应变片129设置在电芯100的防爆阀110的阀片123上或者直接使用应变片材料作为防爆阀110的阀片123的材料，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的防爆阀110处检测的电芯100的内部的压力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10是电动汽车300的简要示意图，参照图10，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 (11)

1.一种电芯，其特征在于，包括：
壳体，具有一个开口，所述壳体内容置有卷芯；
盖板，设置在所述开口的一端，封装所述开口，所述盖板上设置有防爆阀，所述防爆阀具有阀片，所述阀片和所述盖板之间被绝缘；
压力检测装置，设置在所述阀片上。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述压力检测装置包括应变片，所述应变片贴附在所述阀片上。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述应变片贴附在所述阀片的外侧的中部。
4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述阀片上设置有刻痕，所述刻痕横跨所述阀片的中部，所述应变片包括多片，各所述应变片分别相对于所述刻痕错开。
5.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述阀片的边缘设置有C字形状或者长圆形状的刻痕，所述应变片相对于所述刻痕错开。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的电芯，其特征在于，所述应变片为金属应变片或者半导体应变片。
7.一种电芯，其特征在于，包括：
壳体，具有一个开口，所述壳体内容置有卷芯；
盖板，设置在所述开口的一端，封装所述开口，所述盖板上设置有防爆阀，所述防爆阀具有阀片，所述阀片和所述盖板之间被绝缘，所述阀片的材料为应变片材料。
8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述阀片的材料为金属应变片材料或者半导体应变片材料。
9.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6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压力检测装置通讯连接。
10.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7或8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阀片通讯连接。
11.电动汽车，其特征在于，包括权利要求9或10所述的电池系统。
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