CN218731646U - 一种单体电池自隔离组件及电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单体电池自隔离组件及电池组；其中，单体电池自隔离组件包括串联温度熔断结构及并联过流熔断结构；串联温度熔断结构包括绝缘外壳、熔断条、真空腔、第一导体及第二导体，熔断条选用低熔点金属制成，能够在发生热失控时快速熔解，并被快速地收集进入真空腔，阻隔来自下方的电池的热量传导，并断开第一导体与第二导体之间的电连接连接；并联电连接结包括公共调节汇流通道和若干接电支路，每个接电支路的载流能力均小于公共调节汇流通道的载流能力；当单体电池发生热失控，其专属接电支路能够快速因过流而熔断烧毁，而正常电池的专属接电支路上仍可正常工作，发生热失控的电池与该并联电池排电隔离。

Description

一种单体电池自隔离组件及电池组

技术领域

本实用新型涉及新能源动力电池领域，尤其涉及一种单体电池自隔离组件及电池组。

背景技术

单体动力电池发生热失控的风险较难以杜绝，但不断提升电池组的整体安全性，一直是业界努力的方向。其中，内部短路通常是单体动力电池热失控的主要起因之一。单体热失控后，其所在电池组的外在表现主要有二：一是热失控电池内部电流激增，内在温度逐渐升高，直至达到燃点；二是其所在的并联电路中的其他所有正常电池的电流，大幅降低正常对外供电路径上的电流，转向优先对并联支路上的热失控电池支路进行内部电流倒灌，形成流经该热失控电池及连接支路上的电流激增，不仅加速了该热失控电池的热失控进程，也使并联支路上的正常电池进入过流状态，极易被带坏。

基于上述原因，当某个单体电池发生热失控后，如何主动及时地将热失控单体电池对于电池组进行电隔离，阻断其恶化发展的电热连接环境，同时尽早保护其所在的串联电路和并联电路上的其他正常单体电池的健康，维持缺一单体电池条件下电池组能继续正常工作，是业内急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型公开了一种单体电池自隔离组件及电池组，旨在解决现有技术中存在的技术问题。

本实用新型采用下述技术方案：

一方面，本实用新型提供了一种单体电池自隔离组件，包括串联温度熔断结构及并联过流熔断结构；

串联温度熔断结构包括绝缘外壳、熔断条、真空腔、第一导体及第二导体：

熔断条为导体，熔断条设置于绝缘外壳内，熔断条用于分别与第一导体和第二导体的电连接和热连接；

第一导体的一端设置于绝缘外壳内，第一导体的另一端用于与单体电池的一极性极柱电连接；第二导体的一端设置于绝缘外壳内，第二导体的另一端用于与相邻单体电池的另一极性极柱电连接；

真空腔设置于绝缘外壳的内部，真空腔通过真空抽吸口与熔断条的局部接触；非熔融状态的熔断条能够封闭真空抽吸口，熔融状态的熔断条能够经由真空抽吸口被吸入真空腔；

并联过流熔断结构包括公共调节汇流通道和若干接电支路，公共调节汇流通道和接电支路均为导体；

接电支路一端与第一导体直接或间接电连接，另一端与公共调节汇流通道电连接；

接电支路的截面小于公共汇流通道的截面；

或者，接电支路的载流能力小于公共调节汇流通道的载流能力。

作为优选的技术方案，绝缘外壳包括底板，及由底板两侧向上延伸的第一侧部和第二侧部，第一侧部与第二侧部之间形成导体收容通道；真空腔设置于底板的内部。

作为优选的技术方案，熔断条包括临近第一侧部的第一端和临近第二侧部的第二端，并且熔断条的第一端和第二端分别与第一侧部和第二侧部间密闭。

作为优选的技术方案，真空抽吸口的横截面积小于真空腔的底面积。

作为优选的技术方案，第一侧部内设置真空抽吸道，真空抽吸道连通真空腔，真空抽吸口设置于真空抽吸道与熔断条相接触的位置。

作为优选的技术方案，真空抽吸口位于熔断条的第一端的上表面或下表面。

作为优选的技术方案，第二侧部的顶面或侧面，或者底板的底部，设置疏导井道；疏导井道的一端为对外暴露端，疏导井道的另一端抵接熔断条的第二端。

作为优选的技术方案，熔断条的高度高于第一导体和第二导体，第一导体和第二导体临近熔断条的部分呈逐渐增大的喇叭状端口，喇叭状端口末端的高度与熔断条等高，用于增大熔断条与第一导体和第二导体间的电连接截面面积，降低第一导体和第二导体间的电阻。

作为优选的技术方案，还包括盖板，盖板设置于导体收容通道的上方，并且盖板完全覆盖熔断条的上表面。

作为优选的技术方案，底板在临近疏导井道的位置处具有向熔断条内部延伸的凸部，熔断条在凸部的靠近疏导井道的一侧为延迟熔断部;

延迟熔断部位于绝缘外壳的第二侧部内。

作为优选的技术方案，若干接电支路的电阻均相同。

作为优选的技术方案，公共调节汇流通道的载流能力大于等于n-1个接电支路的载流能力的总和，n为公共调节汇流通道电连接的所有接电支路的数量。

第二方面，本实用新型提供了一种电池组，包括如上任一项所述的单体电池自隔离组件及若干单体电池；

单体电池包括第一极柱和第二极柱；单体电池的数量与单体电池自隔离组件上接电支路的数量一致；

若干单体电池的第一极柱均通过单体电池自隔离组件上的第一导体并联连接，若干单体电池的第二极柱间并联连接，形成横向电池行；

多个等长的所述横向电池行平行排列，形成电池阵列；行间相邻的所述单体电池的不同极性极柱之间通过所述第二导体串联连接。

作为优选的技术方案，单体电池自隔离组件上的第二导体向下弯折，并跟单体电池的侧面壳体绝缘。

本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本实用新型提供了一种单体电池自隔离组件及电池组，其中单体电池自隔离组件包括串联温度熔断结构及并联过流熔断结构；其中，串联温度熔断结构包括绝缘外壳、熔断条、真空腔、第一导体及第二导体，其中熔断条选用低熔点金属或者合金制成，能够在发生热失控时快速熔解，从而达到保护电路目的；真空腔具有抽吸和隔热效果，能够快速地收集全部熔融状态的熔断条，以及阻隔来自下方的电池的热量传导；绝缘外壳具有较高的绝缘电阻以及耐压作用，起到保护整个电路以及内部元件的作用；第一导体和第二导体分别用来串联连接相邻单体电池不同极性的极柱；而并联过流熔断结构主要包括公共调节汇流通道和若干接电支路，每个接电支路的载流能力均小于公共调节汇流通道的载流能力；将该并联过流熔断结构应用到并联电池排中，当其中一个电池发生热失控，其内阻降低，自身内部的电流增加，并联电池排中其他正常电池的增量电流通过公共调节汇流通道到达该热失控电池的专属接电支路，该接电支路此时汇集了多路正常电池传输的增量电流从而超越其极限载流能力，能够快速因过流而熔断烧毁，而正常电池的专属接电支路上的电流未达到载流极限可正常工作，发生热失控的电池与该并联电池排电隔离。隔离后其他正常电池的接电支路上的电流恢复到正常状态。

单体电池自隔离组件特定结构使得其适用于新能源车辆动力电池成组应用中，尺寸较小，使用便捷，能够保护电路安全运行，尽早发现热失控的单体电池并将其隔离，做到超前防范于未然，很好的解决了新能源动力电池领域中一大痛点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1公开的一种优选实施方式中单体电池自隔离组件的立体图；

图2为本实用新型实施例1公开的的一种优选实施方式中串联温度熔断结构的结构示意图；

图3为图2垂直于长度方向的剖面图；

图4为图2沿长度方向的剖面图；

图5为本实用新型实施例1公开的另一种优选实施方式中串联温度熔断结构的结构示意图；

图6为图5垂直于长度方向的剖面图；

图7为本实用新型实施例1公开的另一种优选实施方式中串联温度熔断结构的结构示意图；

图8为本实用新型实施例1公开的的一种优选实施方式中并联过流熔断结构的立体图；

图9为本实用新型实施例2公开的一种优选实施方式中串联温度熔断结构的结构示意图；

图10为本实用新型实施例3公开的一种优选实施方式中横向电池行的结构示意图；

图11为本实用新型实施例3公开的一种优选实施方式中电池组的结构示意图。

附图标记说明：

单体电池100，顶部极柱110，壳体极柱120；

绝缘外壳200，第一侧部210，第二侧部220，凸部221，疏导井道222，底板230，真空抽吸口231，真空抽吸道232，真空腔233，盖板240；

熔断条300，延迟熔断部310；

第一导体400；第二导体500；

公共调节汇流通道600，弯折结构610；接电支路700；大绝缘片800。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为解决现有技术中存在的问题，本具体实施方式部分提供了一种单体电池自隔离组件、并联电池排及电池组。通过设置单体电池自隔离组件能够对发生热失控的单体电池进行快速的电隔离，给出了应对电池排间串联的电池包CTP或CTC模组出现热失控时的解决方案。

实施例1

温度熔断器是一种有效的慢熔断保护元件，当其电连接的两端导体之一过热时，将传导到其自身的热敏材料而发生热熔断，从而断开电路的一种电器，用作电路及用电设备的过热保护。动力电池发生热失控时将产生高热，与其极柱电连接的汇流排将首先收到热蔓延。然而，现有的熔断器并不能运用于成组新能源动力电池的热保护中，因为融化的金属会流动，且智能终端在振动，极易造成液态金属流动至电池模组中的其他位置，带来正常工作电池间的短路，继而引发新的更大的安全风险。

本实例1提供了一种单体电池自隔离组件，其特定结构使得其适用于新能源车辆或储能系统的动力电池成组应用中，且同样适用于低速电动车、电动自行车及其他小功率储能产品中。当单体电池热失控时能将与其相邻且电连接的单体电池间的汇流排断开，还能有效以保证电池组能继续正常工作。

本实施例中单体电池为高能量密度的动力电池，可以选自于圆柱形的18650电池、21700电池、46800电池等，但不局限于此，本领域技术人员应理解，任何规格的单体电池100均适用于本实施例的方案中，如圆柱形单体电池、方形电池、软包电池，或截面为圆角矩形、圆角三角形、圆角多边形的柱形电池同样适用于本实施例的技术方案中，均可被视为单体电池。

如图1-图8所示，本实施例中的单体电池自隔离组件不包含图中所示的单体电池，而单独作为用于使单体电池成组的结构而提供。

本实施例中的单体电池自隔离组件，包括串联温度熔断结构及并联过流熔断结构，并联过流熔断结构用于单体电池100间并联连接，形成并联电池排，串联温度熔断结构用于并联电池排间的串联连接，最终形成电池组。

参考图1-图7，在一种优选实施方式中，串联温度熔断结构包括绝缘外壳200、熔断条300、真空腔233、第一导体400及第二导体500。

优选地，绝缘外壳200包括底板230，及由底板230两侧向上延伸的第一侧部210和第二侧部220，第一侧部210与第二侧部220之间形成导体收容通道。

优选地，熔断条300为导体，熔断条300设置于绝缘外壳200内，优选至少大部分设置于导体收容通道内，也可以全部设置于导体收容通道内，熔断条300的底部与绝缘外壳200的底板230间密封；熔断条300包括临近第一侧部210的第一端和临近第二侧部220的第二端，并且熔断条300的第一端和第二端分别与第一侧部210和第二侧部220间密闭；熔断条300两侧分别为允许第一导体400置入的第一导体400收容通道和允许第二导体500置入的第二导体500收容通道；熔断条300用于分别与两侧的第一导体400和第二导体500的电连接和热连接。

优选地，第一导体400的一端设置于第一导体400收容道内，第一导体400的另一端用于与单体电池100的顶部极柱110电连接；第二导体500的一端设置于第二导体500收容道内，第二导体500的另一端用于与相邻单体电池100的壳体极柱120电连接。

优选地，真空腔233设置于底板230的内部，真空腔233通过真空抽吸口231与熔断条300的局部接触；非熔融状态的熔断条300能够封闭真空抽吸口231，熔融状态的熔断条300能够经由真空抽吸口231被吸入真空腔233。

优选地，绝缘外壳200也覆盖导体收容通道顶部，即还包括顶板。绝缘外壳200的顶板、底板230、第一侧部210和第二侧部220可以采用同一材料一体成型制成，也可以由不同部分粘接、熔接等现有的连接工艺制成一体化的结构。优选地，绝缘外壳200也可以是本体和盖的结构，在下文中详细阐述。

参考图5-6，作为优选的技术方案，导体收容通道的上方设置盖板240，并且盖板240完全覆盖熔断条300的上表面，优选地盖板240还覆盖第一导体400和第二导体500上表面的至少部分区域。

作为优选的技术方案，第一导体400收容通道和第二导体500收容通道内壁具有结构胶，结构胶用于盖板240、第一导体400、第二导体500以及绝缘外壳200之间的固接。优选的，第一导体400收容通道、第二导体500收容通道的外形基本分别与位于第一导体400收容通道、第二导体500收容通道内的第一导体400、第二导体500的外形吻合，且中间填充了结构胶，便于导体与底板230、第一侧部210和第二侧部220以及盖板240间结构一体化，防止导体另一端的振动直接传到导体与熔断条300的连接点，提升电连接点的可靠性。

作为优选的技术方案，盖板240在靠近熔断条300的第二端的位置处设有贯通孔，贯通孔用于在熔断条300完全熔融后，由大气压推动完全熔融的液态熔断条300向真空吸口处移动。

优选地，盖体的下表面可加一层隔热涂层，以防来自上方的热传导，降低外温对熔断条300熔断性能的影响。优选地，盖体上表面具有反射层，优选地，盖体下表面具有隔热层；在一种优选地实施方式中，盖板240的上下表面分别具有反射层和隔热层，以阻隔来自串联温度熔断结构上方的热辐射和热传递。

由于盖板240设有贯通孔，贯通孔的一端临近熔断条300的第二端的位置，另一端与外界相通，由于大气的压强大于真空腔233内部的压强以及真空仓体积大于熔断条300的体积，迫使大气压推动完全熔融状态的熔断条300朝向真空抽吸口231，全部进入真空腔233，真空腔233内的完全熔融状态的熔断条300在遇冷后逐渐固化在腔内，不会溢出。

在一种优选实施方式中，熔断条300一端附近设有施加外力的点。熔断条300上施加外力的点与真空抽吸口231间为密封通道，仅通过固态熔断条300密闭隔离。当熔断条300熔融为液态时，外力通过施加外力的点，足够大的外力推动液态熔断条300向位于任何方向的真空抽吸口231方向移动。

在另一种优选实施方式中，熔断条300具有可自由落体的自重。固态熔断条300密闭了真空抽吸口231；当熔断条300熔融为液态时，熔断条300的自重下推液态熔断条300，向位于下方的真空抽吸口231方向移动。

优选的，当熔断条300两侧的第一导体400和/或第二导体500的温度大于设定值时，热传到熔断条300上的热量引发熔断条300开始由非熔断状态向局部熔融状态和完全熔融状态转变。在熔断条300尚未到达完全熔融状态前的过程中，熔断条300仍有部分固态导体与其外周的封闭腔体间因摩擦力而不能移动，熔断条300作为导体仍位于原来的封闭腔体位置内，仍保持了对两侧的第一导体400和第二导体500的电连接，非完全熔融状态的金属依然是良导体。当熔断条300进入完全熔融状态时，熔断条300完全转变为液态，熔断条300处于整体可移动状态。

作为优选的技术方案，第一侧部210内设置真空抽吸道232，真空抽吸道232连通真空腔233，真空抽吸道232与熔断条300接触的位置设有真空抽吸口231。

作为优选的技术方案，疏导井道222设置于第二侧部220的上部或侧部，或者疏导井道222设置于底板230的底部，防止外部杂物落入、堵塞所述入口；疏导井道222的一端为空气暴露端亦可理解为外力接入口，疏导井道222的另一端抵接熔断条300的第二端。本领域技术人员应理解，若熔断条300不完全熔融的话（局部熔融），整个熔断条300基本是不移位的，仍停留在原位，不会出现一部份已熔金属可进抽吸口和真空通道的情况。疏导井道222处的熔断条300金属作为最后熔融的部分也熔化后（熔断条300完全熔融状态），整个抽吸通道被打开，全部液态金属才可以位移。疏导井道222的设置，避免了仅部分熔融金属被抽吸进真空腔233的失效情况。

在一种优选实施方式中，真空抽吸口231位于熔断条300下方，或，真空抽吸口231位于熔断条300非下方且疏导井道222/贯通孔被施以外力（如大气压力）时，因熔断条300的自重和串联温度熔断结构振动的原因，或外力的作用，位于真空抽吸口231和疏导井道222/贯通孔间的完全熔融状态的液态熔断条300将在极短的时间内被跌落或抽吸至真空腔233内部，疏导井道222/贯通孔与真空抽吸口231之间原本被熔断条300填满的位置全部被移走；由于真空抽吸口231位于绝缘外壳200的第一侧部210，疏导井道222/贯通孔位于第二侧部220，且第一侧部210和第二侧部220间为导体收容通道，是第一导体400和第二导体500与熔断条300分别电连接的区域，该区域原本被熔断条300占据的位置完全被气体或真空空间代替，熔断条300两侧（即第一导体400和第二导体500）间的电连接完全断开。

导体收容通道内存在第一导体400和/或第二导体500的热源，理想状态真空腔233周边无热源。液态熔断条300进入真空腔233后，受自身重力和流动性影响，液态可流动的熔断条300材料在真空腔233底部变形为平面形导体并固化。优选的，真空抽吸口231的横截面积小于真空腔233底面积。这样，即使再次固化的熔断条300的导体材料在真空腔233内因振动而位移，亦不会再离开真空腔233，保障了离开了原来位置的熔断条300的材料不会对其他正常电路带来短路风险。

在一种优选实施方式中，真空抽吸口231位于熔断条300的上表面，真空抽吸口231的位置高于真空腔233；当液态熔断条300在外力或自重作用下完全进入真空腔233后，疏导井道222/贯通孔，将与真空腔233贯通使之失去真空状态，液态熔断条300随之失去被外力推向真空腔233底面的力量。因真空抽吸口231的位置高于真空腔233，即使在真空腔233内的熔断条300的液态材料尚未固化，亦不易沿原流入途径返回原熔断条300的所在位置，避免引发第一导体400和第二导体500间再次被电连接的风险。

本领域技术人员应理解，对应不同的融化温度；动力电池的热失控，都是从某个单体电池100的热失控开始，然后热蔓延到相邻电池；电池极柱是热失控电池的典型高热点之一，与其电连接的汇流排是热失控电池传导热量的主要通道；由于动力电池的应用场景不同，对热失控电池的管控要求不同，不同的熔断条300的熔点，对应不同的管控要求。

本实施例中，优选是低熔点金属或者合金，其融化温度在50-85℃范围内设定。其中，50度以上为锂电池非最佳的工作和储存温度，80度为无热管理状态下在热区应用的最高环境温度。具体为，熔断条300根据电流变化的温升，优选为锡铋合金，能够快速溶解第一导体400电连接的电池与串联电路分离，第一导体400蔓延到第二导体500的热量传到通道被阻断，从而达到保护电路、阻断热蔓延的目的。

作为优选的技术方案，真空腔233位于底板230的内部，便于真空腔233在吸入熔融状态的熔断条300且失去真空状态后，进入时熔融状态的熔断条300不会再离开真空腔233。真空腔233是保持内部为真空状态的容器，真空腔233的制作要考虑容积、材质和形状，以便更好地收容完全熔融状态的熔断条300并防止熔融状态或再次固化熔断条300的材料再次沿原进入路径返回真空抽吸口231，继而再次电连接第一导体400和第二导体500，或溢出串联温度熔断结构，影响其他动力电池间的正常电连接。

真空腔233的容积，根据绝缘外壳200的尺寸以及熔断条300的体积进行设定，优选为真空腔233体积大于熔断条300的体积，更佳的方案为真空腔233的容积显著大于熔断条300的体积，以便能够快速地收集全部熔融状态的熔断条300，且便于扁平状的液态熔断条300材料快速冷却固化，也可以根据本领域技术人员根据以更好体现串联温度熔断结构的效果而设定。在一种优选的技术方案中，真空腔233容积为熔断条300体积的2倍以上。

真空腔233为注塑的耐高温塑料，如PE、PP、PS。

真空腔233优选形状为扁平状，熔断条300的形状为长方形，以匹配扁平的汇流导体，如第一导体400和第二导体500，并且能够更好的收集完全熔融状态的熔断条300，更好的控制串联温度熔断结构的体积，避免增加整个电池组的高度。

本领域技术人员应理解，在保证真空腔233结构强度的前提下，真空腔233尽可能覆盖底板230的大部分区域，这不仅能够使真空腔233空间最大化，提高抽吸效果，真空腔233本身是良好的隔热层，可阻隔来自下方的电池的热量传导，避免由于电池温度上升带来熔断条300温度的不期望的升高。

作为优选的技术方案，绝缘外壳200为扁平长方体。优选地，串联温度熔断结构的绝缘外壳200可以采用其他形状，而真空腔233的形状也可以根据绝缘外壳200形状而调整。

优选地，绝缘外壳200由耐高温的塑料注塑件构成，如PE、PP、PS等材料。优选地，注塑件外壳或导体收容通道内壁涂覆或包覆反光材料，防止外温（特别是辐射热）的影响。

优选地，绝缘外壳200的底板230和/或盖板240可以为透明绝缘材料，以便于观察熔断条300的状态。

优选地，真空抽吸道232与真空腔233的连接处为真空腔233入口，真空腔233入口的截面小于真空抽吸道232的截面。真空抽吸道232的截面相对较大，利于液态熔断条300材料快速通过进到真空腔233入口；真空腔233入口即使相对较小，在强大外力推动和真空腔233真空状态下，通液态导体通过入口的速率不会影响较大；相反，在真空腔233失去真空，且位于真空腔233内的液态熔断条300材料失去来自真空抽吸道232的外力压力的情况下，真空腔233内的液态熔断条300材料由于真空腔233入口截面较小而不易再次原路径返回真空抽吸道232。

作为优选的技术方案，真空腔233入口的平面高于真空腔233的底面，便于熔融状态的所述熔断条300在所述真空腔233的底面冷却固化。

作为优选的技术方案，真空腔233入口与真空抽吸口231为非同轴连接，以便防止真空腔233失去真空后，尚未抵达真空腔233的熔融状态的熔断条300回落真空抽吸口231、接而进入原熔断条300位置的现象。

作为优选的技术方案，真空腔233和/或真空抽吸道232设有通向外部的通孔，通孔能够在外部对真空腔233抽真空后封闭，使真空腔233内保持真空状态。

本领域技术人员应理解，作为优选的技术方案，在疏导井道222或贯通孔可以是熔断条300与外部压力衔接的唯一通道。导体之间的缝隙、以及其与壳体之间的缝隙，已经完全被结构胶所密闭。

作为一种可选的技术方案，在不具备疏导井道222的技术方案中，熔断条300与导体之间的缝隙、以及其与壳体之间的缝隙，充当了安全塞的作用。

作为优选的实施方式，底板230或盖板240在临近疏导井道222或贯通孔的位置处具有向熔断条300内部延伸的凸部221，熔断条300在凸部221的靠近疏导井道222或贯通孔的一侧为延迟熔断部310，凸部221位于导体收容通道与第二侧部220的相邻位置，延迟熔断部310位于绝缘外壳200的第二侧部220内。本领域技术人员应理解，由于第一导体400和第二导体500并未直接连接延迟熔断部310的两侧，延迟熔断部310的受热仅来自与其连接的熔断条300的另一侧的非延迟熔断部310的连接端面，且热传到的效率与相互连接的端面的大小有关；向内延伸的凸部221为隔热材料，较大地缩减了凸部221两侧的直接连接的端面的截面积；凸部221的顶部形成了熔断条300内部热传导的瓶颈点；当导体收容通道内的导体持续对与其连接的凸部221一侧的熔断条300加热时，由于连接端面较长，加热效率较高，位于凸部221该侧的熔断条300将首先融化；该部分熔融的熔断条300通过位于凸部221顶部的较小连接端面，缓慢将热量传导到延迟熔断部310的顶部，并通过延迟熔断部310的顶部向整个延迟熔断部310进行热传导；整个延迟熔断部310为熔断条300最后的融化部分；疏导井道222位于与凸部221顶部较远的位置，故该位置为延迟熔断部310最后的融化点，以为整个熔断条300的最后融化点；当该点融化，疏导井道222被打开，在外接压力的作用下，熔融的熔断条300（包括延迟熔断部310）被瞬间抽吸进真空腔233中，第一导体400和第二导体500之间的电连接被彻底断开。优选地，凸部221向熔断条300内部延伸而占据熔断条300截面的20%-80%区域。

优选地，凸部221两侧的熔断条300为大致凹形结构，凹形的一侧部为延迟熔断部310，另一侧为熔断条300主体，优选凸部221的顶部位于熔断条300的下部。优选凸部221与绝缘外壳200外表面密闭包覆了凹形结构，仅留一个对外暴露窗口，即疏导井道222。

优选地，延迟熔断部310与熔断条300主体采用相同材料一体成型。在另一优选地实施方式中，延迟熔断部310采用比熔断条300主体熔点更高的材料。

根据图3，真空抽吸口231位于在熔断条300的上表面且靠近熔断条300第一端处，并且使真空抽吸道232与熔断条300联通；当熔断条300主体处于不可移动状态且导体或持续对熔断条300主体一侧加热时，先融化的熔断条300主体将逐步融化，直至融化为完全熔融状态，真空抽吸口231处于可进入状态；当延迟熔断部310完全融化，即整个熔断条300为完全熔融状态时，疏导井道222或贯通孔附近的延迟熔断部310融化为液态，即整个熔断条300为完全熔融状态，外部压力将推动液态熔断条300移动。

作为优选的技术方案，第一导体400靠近熔断条300的一端与熔断条300等高，且抵接并封闭了熔断条300的一侧；第二导体500靠近熔断条300的一端与熔断条300等高，且抵接并封闭了熔断条300的另一侧。

作为优选的技术方案，第一导体400收容通道靠近熔断条300的一侧高度小于熔断条300的高度；第二导体500收容通道靠近熔断条300的一侧高度小于熔断条300的高度。

根据图4，在一种更优选的实施方式中，熔断条300的高度高于第一导体400和第二导体500，即在熔断条300同样宽度的情况下增加了熔断条300与第一导体400和第二导体500间的电连接接触面积，从而降低了接触电阻，减少了熔断材料电阻率略高于第一导体400和第二导体500材料电阻率的影响；第一导体400和第二导体500临近熔断条300的部分呈逐渐增大的喇叭状端口，喇叭状端口末端的高度与熔断条300等高，用于增大熔断条300与第一导体400和第二导体500间的电连接接触面积，以及封闭熔断条300的侧部。

优选地，第一导体400与第二导体500可以为不等高导体。

作为优选的技术方案，第一导体400和第二导体500均为带状金属导体。

作为优选的技术方案，第一导体400的第一侧端和第二导体500的第二侧端与熔断条300的两侧间设有可固化的导电胶，导电胶为高导电率、低于熔断条300熔点固化、固化后高熔点液化的粘结剂，用于增大导体间有效电接触面积和在振动状态下增大电接触点的可靠性。

熔断条300与第一导体400和第二导体500的电连接方式为高导电率导电胶粘结，优选的，导电胶为低温或常温固化导电胶。

作为优选的技术方案，导电胶的厚度可以变化，范围为0-1mm，对应的可调节的接触电阻差为0-5毫欧；熔断条300的宽度可变化；任一项的变化都可用于制备不同总电阻的串联温度熔断结构。

参考图1、图8，在一种优选实施方式中，并联过流熔断结构包括公共调节汇流通道600及若干接电支路700，二者均为导体；其中每个接电支路700均设有第三端及第四端，第三端用于分别与若干第一导体400电连接，第四端用于与公共调节汇流通道600电连接，不同单体电池100通过公共调节汇流通道600和接电支路700实现并联连接。优选地，接电支路700除第三端外，其他部分及公共调节汇流通道600与单体电池100的极柱均绝缘。

在一种实施方式中，公共调节汇流通道600及若干接电支路700由一块等厚度的金属汇流排冲压或裁剪而成，且公共调节汇流通道600的截面面积大于接电支路700的截面面积，也即公共调节汇流通道600的宽度大于接电支路700的宽度，以保证公共调节汇流通道600的载流能力大于接电支路700的载流能力。

优选的，接电支路700的第三端与第一导体400间通过常温固化导电胶的填料冷焊胶粘工艺实现电连接，避免外热通过电池极柱影响单体电池100的内在品质；

或者，接电支路700与第一导体400为同一金属汇流排一体成型。

可选地，在公共调节汇流通道600的外部包覆有绝缘层，或是至少设置于一个大绝缘片800上，用于公共调节汇流通道600与单体电池100间的绝缘；接电支路700的外部通常用套管绝缘或悬空方式绝缘或固定于绝缘结构件上的方式绝缘，以利于过流烧毁熔断过程的顺畅。

在另外一种实施方式中，在第三端与第四端之间，通过超声波飞线搭接工艺分别实现第三端以及第四端的电连接，同时形成第三端与第四端间的接电支路700。本领域技术人员应理解，采用超声波飞线搭接工艺时，由熔融状态的导线材料，如铝丝，分别与两个需电连接的导体表面熔接电连接，第三端与第四端的材料必须相同，如同为铝、铜、镍等，以保证焊斑熔深的一致性和熔接的可靠性。

优选地，多个接电支路700的电阻相同，那么，通过并联过流熔断结构并联的多个单体电池100并联支路间的阻差，取决于电池间的阻差。电池内阻是单体电池100的基本特征指标，成组前就可以通过阻差预判，选出合适的单体电池100排进并联电池排。同时，并联过流熔断结构易于制备。

优选地，公共调节汇流通道600的载流能力等于或大于n-1个接电支路700的载流能力的总和，n为并联电池排内单体电池100的数量。当n个单体电池100中有一个单体电池100发生热失控时，现象为内部短路，那么，其他n-1个与其并联的正常工作的单体电池100均会通过各自的接电支路700和公共汇流调节通道向该热失控电池传输各自的横向增量电流。公共汇流调节通道上的最大电流增量为n-1个正常工作电池所电连接的接电支路700上的增量电流之和。为保证每个正常工作电池所电连接的接电支路700和公共调节汇流通道600不被过流熔断或不因过流发热而仍能保持正常电工作状态和热状态，则公共调节汇流通道600的载流能力至少为n-1个接电支路700载流能力之和。

优选地，在本实施例中，第一导体400用于与单体电池100的顶部极柱110电连接，第二导体500用于与相连单体电池100的壳体极柱120串联连接。

实施例2

本实施例提供了一种单体电池自隔离组件，包括串联温度熔断结构及并联过流熔断结构，与实施例1所不同的是，在本实施例中，真空抽吸口231设置于熔断条300第一端的下表面。

根据图9，真空抽吸口231位于在熔断条300的下表面，并且使真空抽吸道232与熔断条300联通，此真空抽吸道232路径短，熔融状态的熔断条300仅依其自重和振动，就可以进入到真空腔233内。

熔断条300开始由非熔断状态变化为熔断状态的过程中，当熔断条300的第二端未进入完全熔融状态时，位于真空抽吸口231位置处熔断条300首先直接坠入到真空腔233内；由于熔断条300的材料内部的粘性，带动两侧边的液态熔断条300材料连贯进入真空腔233（即第一导体400和第二导体500）的电连接完全断开。

作为优选地技术方案，由于部分熔断条300的材料首先跌落进入真空腔233中，造成仍电联通导体的熔断条300处的而接触电阻变大，继而引发由该接触电阻增加的熔断条300附近的发热，叠加导体侧传到上来的热量，可加速尚未融化的熔断条300的融化；早期跌落的部分熔断条300材料，成为熔断条300整体融化加速正激励的触发因素，可更快地完成熔断条300的完全熔融的过程，继而尽早打开疏导井道222或贯通孔的外力阀门，推动整体液态熔断条300快速全部地进入真空腔233，实现全熔断功能。

该实施例的优点在于熔断速度快、便于制造，控制体积。

实施例3

本实施例提供了一种电池组，包括若干单体电池100及单体电池自隔离组件，本实施例结合图1-图11，对电池组的结构进行具体说明，已经包括于实施例1-2中关于单体电池自隔离组件的特征在本实施例中得到自然继承。

根据图10-图11，本实施例3所述的电池组由电池阵列组成，电池阵列包括纵向电池列及横向电池行。

如图10，横向电池行由多个单体电池100排列而成，且每个单体电池100均同向设置且间距相等，优选地，在横向电池行中，每个单体电池100包括第一极柱和第二极柱，第一极柱和第二极柱分别为单体电池100的两极；优选的，第一极柱为单体电池100的顶部极柱110，第二极柱为单体电池100的壳体极柱120。

优选地，多个单体电池100的顶部极柱110间通过如实施例1或2所述的单体电池自隔离组件并联连接，其中第一导体400与单体电池100的顶部极柱110电连接；多个单体电池100的壳体极柱120间并联。

在一种优选实施方式中，电池极柱并联过流熔断结构由一块金属汇流排冲切而成，包括公共调节汇流通道600及若干接电支路700，接电支路700的数量与单体电池100的数量相同，公共调节汇流通道600两端向下弯折部分为弯折结构610，呈大致扁平的条形，其用于分别或同点连接若干外部电路的接入点，用于监管横向电池行的电压及容量。向下折弯有利于节省横向电池行的总宽度；公共调节汇流通道600在横向电池行内的部分的形状可以是圆柱或条状，优选地，弯折结构610是在横向电池行的宽度方向呈大致扁平的条状，利于节省横向电池行的宽度。

优选地，公共调节汇流通道600与单体电池100间设有大绝缘片800，用于二者的绝缘。

优选地，在每个电池阵列中中，由5个单体电池100通过电池极柱并联过流熔断结构电连接顶部极柱110，组成并联的横向电池行；5个横向电池行同向排列成排，得到一个5X5阵列。当然本领域技术人员应理解，电池组也可以为4X4阵列、6X4阵列、8X4阵列、10X4阵列、8X20阵列、8X40阵列等等。本实施例对电池组的横向和纵向的扩展均不做限制。

优选地，在横向电池行中，延伸到电池壳体外的第二导体500具有向下弯折的结构，该弯折结构610覆盖部分壳体的上端，但与壳体的上端部分绝缘。在多个横向电池行排列之后，排间相邻的单体电池100即通过第二导体500实现串联电连接，形成行间串联连接的电池组。

优选的，第二导体500下弯折的部分通过导电胶电连接相邻单体电池100的壳体极柱120，通过向排间加压，实现电连接。

优选地，在电池阵列中，单体电池100的侧面或顶盖或底部之间设有结构胶，以保持最终形成的电池组结构稳定可靠。

优选地，接电支路700的除第三端的电连接位置外，其他区域设有绝缘结构。

优选地，作为公共调节汇流通道600的金属汇流排通过其外部的大绝缘片800和结构胶，与电池实现固定连接。

本领域技术人员应理解，上述结构胶可视为一种绝缘材料，同时，还能为单体电池100间、单体电池100与并联过流熔断结构间、单体电池100与串联温度熔断结构间制造空隙及绝缘，提高抗挤压能力，避免在受到冲击时相邻结构之间不期望的接触。

在本实施例中，上述电池组的工作流程如下：

当电池组中某个单体电池100发生热失控，在热失控的早期（电池内部电阻刚开始下降），其温度缓慢爬升约20—30度。在并联电路中，其他每个正常单体电池100开始内部少量对热失控单体电池100倒灌电流。每个正常单体电池100的接电支路700上的电流开始逐步增加，但热失控单体电池100上的接电支路700上的电流增量较大（并联支路上所有其他正常单体电池100的增量之和），正常单体电池100的接电支路700上的电流稍微达到一定值，就可能导致热失控单体电池100的接电支路过流熔断。此时，热失控单体电池100的接电支路700上的电流增长较快，内部温度上升开始加速，逐渐传导到串联电路的第一导体400，再传导到熔断条300，存在一时间延后。且熔断温度一般设置在80度以上，串联温度熔断结构不会启动熔断，第一导体400上电流未有增量，甚至减少（内部消耗掉了），但温度在逐渐增高。此时，并联电路上的并联过流熔断结构很快会熔断。

热失控早期到热失控中期的过程中，无论热失控单体电池100在其并联电路中是否被过流熔断，该单体电池100仍然在其串联电路中正常工作。前已述及，其所在的串联电流不会大幅增大，还有可能减少。因此，若在串联回路上亦使用并联过流熔断结构，则熔断时间会大幅推迟，并联电路上的正常单体电池100受过流影响的时间延长，不利于正常单体电池100的健康。

热失控后期，热失控单体电池100上的第一导体400持续升温到串联温度熔断结构开始动作，该热失控单体电池100完全与电池组断开所有电连接。断开后，内部短路电流仍未能停止，但对外供电电流为零，该单体电池100产热的速度进一步放慢。

此时，串联电路上热失控单体电池100的前一个正常电池（供电给热失控单体电池100的电池），由于失去供电通路，被迫停止对外供电工作。但其并联接电支路700是通的，因此，串联在它之前的单体电池100仍正常向它供电，供到它的壳体极柱120上，再通过其的接电支路700将该串联电路上的电流分到它所在的公共调节汇流通道600上，再通过该通道均分到所有除它以外的正常单体电池100的壳体极柱120，再通过各自的电池内部，流到各自的顶部极柱110，此时单体电池的电流会少量增大。电流=所在串流电路向它输送的电流一+所在的公共调节汇流通道600向它输送的电流二。本并联电路参与工作的电池数量为N-1，N为并联电路单体电池100数量。这些单体电池100会发热稍微增大，但仍在可控范围内。顶部极柱110上的电流再流到热失控单体电池100所在的公共调节汇流通道600，工作电池数量仍为N-1；再到下一个公共调节汇流通道600，参与工作的电池数量恢复到N。上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (14)

1.一种单体电池自隔离组件，其特征在于，包括串联温度熔断结构及并联过流熔断结构；

所述串联温度熔断结构包括绝缘外壳、熔断条、真空腔、第一导体及第二导体：

所述熔断条为导体，所述熔断条设置于所述绝缘外壳内，所述熔断条用于分别与所述第一导体和所述第二导体的电连接和热连接；

所述第一导体的一端设置于所述绝缘外壳内，所述第一导体的另一端用于与单体电池的一极性极柱电连接；所述第二导体的一端设置于所述绝缘外壳内，所述第二导体的另一端用于与相邻单体电池的另一极性极柱电连接；

所述真空腔设置于所述绝缘外壳的内部，所述真空腔通过真空抽吸口与所述熔断条的局部接触；非熔融状态的所述熔断条能够封闭所述真空抽吸口，熔融状态的所述熔断条能够经由所述真空抽吸口被吸入所述真空腔；

所述并联过流熔断结构包括公共调节汇流通道和若干接电支路，所述公共调节汇流通道和所述接电支路均为导体；

所述接电支路一端与所述第一导体直接或间接电连接，另一端与所述公共调节汇流通道电连接；

所述接电支路的截面小于所述公共调节汇流通道的截面；

或者，所述接电支路的载流能力小于所述公共调节汇流通道的载流能力。

2.根据权利要求1所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述绝缘外壳包括底板，及由所述底板两侧向上延伸的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部与所述第二侧部之间形成导体收容通道；所述真空腔设置于所述底板的内部。

3.根据权利要求2所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述熔断条包括临近第一侧部的第一端和临近第二侧部的第二端，并且所述熔断条的所述第一端和所述第二端分别与所述第一侧部和所述第二侧部间密闭。

4.根据权利要求3所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述真空抽吸口的横截面积小于所述真空腔的底面积。

5.根据权利要求3所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述第一侧部内设置真空抽吸道，所述真空抽吸道连通所述真空腔，所述真空抽吸口设置于所述真空抽吸道与所述熔断条相接触的位置。

6.根据权利要求5所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述真空抽吸口位于所述熔断条的所述第一端的上表面或下表面。

7.根据权利要求3所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述第二侧部的顶面或侧面，或者所述底板的底部，设置疏导井道；所述疏导井道的一端为对外暴露端，所述疏导井道的另一端抵接所述熔断条的所述第二端。

8.根据权利要求3所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述熔断条的高度高于所述第一导体和所述第二导体，所述第一导体和第二导体临近所述熔断条的部分呈逐渐增大的喇叭状端口，所述喇叭状端口末端的高度与所述熔断条等高，用于增大所述熔断条与所述第一导体和所述第二导体间的电连接截面面积，降低所述第一导体和所述第二导体间的电阻。

9.根据权利要求3所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，还包括盖板，所述盖板设置于所述导体收容通道的上方，并且所述盖板完全覆盖所述熔断条的上表面。

10.根据权利要求7所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述底板在临近所述疏导井道的位置处具有向所述熔断条内部延伸的凸部，所述熔断条在所述凸部的靠近所述疏导井道的一侧为延迟熔断部;

所述延迟熔断部位于所述绝缘外壳的所述第二侧部内。

11.根据权利要求3所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，若干所述接电支路的电阻均相同。

12.根据权利要求3所述的单体电池自隔离组件，其特征在于，所述公共调节汇流通道的载流能力大于等于n-1个所述接电支路的载流能力的总和，n为所述公共调节汇流通道电连接的所有所述接电支路的数量。

13.一种电池组，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的单体电池自隔离组件及若干单体电池；

所述单体电池包括第一极柱和第二极柱；所述单体电池的数量与所述单体电池自隔离组件上所述接电支路的数量一致；若干所述单体电池的所述第一极柱均通过所述单体电池自隔离组件上的所述第一导体并联连接，若干所述单体电池的所述第二极柱间并联连接，形成横向电池行；

多个等长的所述横向电池行平行排列，形成电池阵列；行间相邻的所述单体电池的不同极性极柱之间通过所述第二导体串联连接。

14.根据权利要求13所述的电池组，其特征在于，所述单体电池自隔离组件上的所述第二导体向下弯折，并跟所述单体电池的侧面壳体绝缘。

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