CN219715244U - 用于电池包的检测组件、电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电池包的检测组件、电池包及车辆，用于电池包的检测组件包括：电芯单体和力致发光件，电芯单体包括电极填充物和透光的外壳，电极填充物设于外壳内，力致发光件位于外壳和电极填充物之间。由此，检测组件将力致发光件设置在电芯单体的外壳和电极填充物之间，如此设置，通过力致发光件可以直接感知电芯单体内部的应力变化，从而提高了对电芯单体内部应力变化的检测精度，有利于提高对电池热失控行为的预测精度。

Description

用于电池包的检测组件、电池包及车辆

技术领域

本实用新型涉及电池检测技术领域，尤其是涉及一种用于电池包的检测组件、电池包及车辆。

背景技术

锂电池作为一种新能源电池，其电芯单体在使用过程中内部无时无刻都在发生着化学反应及材料变形，从而导致电芯单体的形状随着使用状态而持续变化。电芯单体的外壳具有一定的延展性，在电池发生热失控的早期阶段，一系列物理和化学变化会在电芯单体内形成气体并导致电池发生膨胀，并且随着时间的推移，电芯单体发生较大的膨胀会出现明显的应力变化，因此，电芯单体的膨胀对电池热失控探测预警具有极为重要的意义。

一般来说，电池热失控具有爆炸能量大、喷射气体温度高、波及范围广等特点，因此安全无小事，对电池热失控的预测、监控是防止发生安全事故的最重要的一步，通常来说，电池在发生热失控之前会出现膨胀从而导致电芯单体内部某些位置出现受力增加的情况，针对电池热失控前的这一特点，相关技术中，通常通过薄膜传感器感知电芯单体内部应力变化以对电池热失控进行预警，但是薄膜传感器通常位于电芯单体外壳的外部，难以精确感知电芯单体内部的应力变化，从而导致检测精度较低，难以对电池的热失控行为进行准确预测。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的第一个目的在于提出了一种用于电池包的检测组件，该检测组件将力致发光件设置在电芯单体的外壳和电极填充物之间，如此设置，通过力致发光件可以直接感知电芯单体内部的应力变化，从而提高了对电芯单体内部应力变化的检测精度，有利于提高对电池热失控行为的预测精度。

本实用新型的第二个目的在于提出了一种电池包。

本实用新型的第三个目的在于提出了一种车辆。

为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种用于电池包的检测组件，包括：

电芯单体，电芯单体包括电极填充物和透光的外壳，电极填充物设于外壳内；

力致发光件，力致发光件位于外壳和电极填充物之间。

根据本实用新型实施例的用于电池包的检测组件，该检测组件将力致发光件设置在电芯单体的外壳和电极填充物之间，如此设置，通过力致发光件可以直接感知电芯单体内部的应力变化，从而提高了对电芯单体内部应力变化的检测精度，有利于提高对电池热失控行为的预测精度。

在本实用新型的一些示例中，电芯单体为多个，且每个电芯单体均设有相应的力致发光件。

在本实用新型的一些示例中，力致发光件固设于外壳的内侧壁，且力致发光件至少部分覆盖在外壳的内侧壁的中心位置；或者，力致发光件固设于电极填充物的外侧壁，且力致发光件至少部分覆盖在电极填充物的外侧壁的中心位置。

在本实用新型的一些示例中，力致发光件为力致发光薄膜或力致发光涂层。

在本实用新型的一些示例中，还包括：光检测件，光检测件设于外壳的外部，光检测件用于检测力致发光件的发光强度。

在本实用新型的一些示例中，电芯单体设于电池包的箱体内，光检测件固设于箱体的内侧壁，且箱体的内侧壁与力致发光件相对。

在本实用新型的一些示例中，光检测件为多个，且每个光检测件用于检测至少一个力致发光件的发光强度。

在本实用新型的一些示例中，还包括：线束，线束的一端适于与光检测件连接，线束的另一端适于与电池包的电池管理系统连接。

为达到上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种电池包，包括：

箱体；

检测组件，检测组件为第一方面实施例中的用于电池包的检测组件，检测组件设于箱体内。

根据本实用新型实施例的电池包，通过设有上述的检测组件，检测组件将力致发光件设置在电芯单体的外壳和电极填充物之间，如此设置，通过力致发光件可以直接感知电芯单体内部的应力变化，从而提高了对电芯单体内部应力变化的检测精度，有利于提高对电池热失控行为的预测精度。

为达到上述目的，本实用新型第三方面实施例提出了一种车辆，包括第二方面实施例中的电池包。

根据本实用新型实施例的车辆，通过设有上述的电池包，检测组件将力致发光件设置在电芯单体的外壳和电极填充物之间，如此设置，通过力致发光件可以直接感知电芯单体内部的应力变化，从而提高了对电芯单体内部应力变化的检测精度，有利于提高对电池热失控行为的预测精度。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本实用新型实施例的检测组件和电池包的立体图；

图2为根据本实用新型实施例的检测组件和电池包的俯视图；

图3为根据本实用新型实施例的检测组件和电池包的侧视图。

附图标记：

检测组件100；

电芯单体1；电极填充物11；

力致发光件2；

光检测件3；

线束4；

电池包200；箱体201。

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。

需要说明的是，在锂电池正常充放电时，电极会发生正常脱锂与嵌锂现象，使得电池内部应力产生变化，一般来说，参与循环的锂离子数量越多，电池内部产生的应力越大，电池膨胀程度越明显，参与循环的锂离子数量越少，电池内部产生的应力越小，电池膨胀程度越细微，当电池充电时，电池膨胀越来越大，当电池放电时，电池膨胀会持续下降直至达到未充电前的状态，电池内部应力变化一方面来自于SEI膜的生长，另一方面则是电池正常充放电循环所产生的气体，其中，产生的气体是导致电池膨胀的最主要原因。

进一步地，电池中的电解液分解为最主要的产气反应，电解液分解有两种情况，一种是由于电池的气密性不好，使得空气中的水分进入从而产生气体；另一种是SEI膜不能完全抑制电子的穿过，导致电解液中的溶剂与电子反应生成大量自由基，经过链式反应释放出大量烃类气体。当电池出现过充时，由于电池内部温度急剧升高，使得多个副反应变得更为剧烈，从而导致电池内部积累了大量的气体，鼓包现象愈发严重，最终导致电池热失控爆炸起火。

大量研究表明，电池内部应力的变化与电池的健康状态存在将紧密的关联。一般来说，当电池充电接近完成时，电池内部应力最大，并且电池内部应力与电池的健康状态存在一一对应关系，因此可以通过检测电池内部的应力数据来评估该电池的健康状态，即通过对电池内部进行应力检测以获得电池的健康状态。相关技术中，通常通过薄膜传感器感知电芯单体内部应力变化以对电池热失控进行预警，但是薄膜传感器通常位于电芯单体外壳的外部，难以精确感知电芯单体内部的应力变化，从而导致检测精度较低，难以对电池的热失控行为进行准确预测。

基于此，本申请提出了一种用于电池包的检测组件100，该检测组件100通过对设置在电芯单体1内部的力致发光件2的发光强度的检测，可以检测电芯单体1内部的应力变化，从而提高了对电芯单体1内部应力变化的检测精度，有利于对电池的热失控行为进行准确预测。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的检测组件100。

如图1-图3所示，根据本实用新型实施例的检测组件100包括：电芯单体1和力致发光件2，电芯单体1包括电极填充物11和透光的外壳(图中未示出)，电极填充物11设于外壳内，力致发光件2位于外壳和电极填充物11之间。

具体地，电芯单体1包括电极填充物11和透光的外壳，其中，电极填充物11为铝塑膜包装的电解液，当电芯单体1充放电时，电解液分解产生气体从而使得铝塑膜膨胀，即电极填充物11发生膨胀，电极填充物11设于外壳内，电极填充物11与外壳之间膨胀产生应力。

进一步地，外壳内具有力致发光件2，力致发光件2位于外壳和电极填充物11之间，力致发光件2用于感知外壳和电极填充物11之间的应力变化，即力致发光件2可以直接感知电芯单体1内部的应力变化，如此设置，通过力致发光件2可以直接感知电芯单体1内部的应力变化，由此，通过对设置在电芯单体1内部的力致发光件2的发光强度的检测，可以检测电芯单体1内部的应力变化，从而提高了对电芯单体1内部应力变化的检测精度，进而可以对电池的热失控行为进行准确预测。

根据本实用新型实施例的用于电池包的检测组件100，该检测组件100将力致发光件2设置在电芯单体1的外壳和电极填充物11之间，如此设置，通过力致发光件2可以直接感知电芯单体1内部的应力变化，从而提高了对电芯单体1内部应力变化的检测精度，有利于提高对电池热失控行为的预测精度。

需要说明的是，电池内部的应力变化也可以预测电池的老化程度，因此通过力致发光件2检测电芯单体1内部的应力变化也可以探测电池的老化程度，从而能够对电池的老化状态进行实时检测。

在本实用新型的一些实施例中，如图1-图3所示，电芯单体1为多个，且每个电芯单体1均设有相应的力致发光件2。也就是说，用于电池包的检测组件100包括多个电芯单体1，每个电芯单体1均包括电极填充物11和透光的外壳，且每个电芯单体1均设有相应的力致发光件2，力致发光件2位于外壳和电极填充物11之间，如此设置，通过设置在电芯单体1内部的力致发光件2可以实现对每个电芯单体1内部应力变化的检测，从而可以实现对电池中每个电芯单体1的热失控检测，有利于对电池的热失控行为进行预测。

在本实用新型的一些实施例中，力致发光件2固设于外壳的内侧壁，且力致发光件2至少部分覆盖在外壳的内侧壁的中心位置；或者，力致发光件2固设于电极填充物11的外侧壁，且力致发光件2至少部分覆盖在电极填充物11的外侧壁的中心位置。

具体地，力致发光件2位于外壳和电极填充物11之间，且力致发光件2可以固设于外壳的内侧壁，并保证力致发光件2至少部分覆盖在外壳的内侧壁的中心位置，也就是说，将力致发光件2固设在外壳的内侧壁时，保证力致发光件2至少部分覆盖在外壳的内侧壁的中心位置，举例来说，将外壳的内侧壁按区域划分为上部、中部和下部，可以将力致发光件2固设在外壳的内侧壁的中部区域，以保证力致发光件2能够覆盖在外壳的内侧壁的中心位置，由于电极填充物11在膨胀时中间区域膨胀最大，因此挤压外壳的内侧壁的应力也就最大，如此设置，能够检测电芯单体1内部的最大应力，更有利于对电池的热失控行为进行预测。

进一步地，力致发光件2可以固设于电极填充物11的外侧壁，并保证力致发光件2至少部分覆盖在电极填充物11的外侧壁的中心位置，也就是说，将力致发光件2固设在电极填充物11的外侧壁时，保证力致发光件2至少部分覆盖在电极填充物11的外侧壁的中心位置，举例来说，将电极填充物11的外侧壁按区域划分为上部、中部和下部，可以将力致发光件2固设在电极填充物11的外侧壁的中部区域，以保证力致发光件2能够覆盖在电极填充物11的外侧壁的中心位置，由于电极填充物11在膨胀时中间区域膨胀最大，因此挤压外壳的应力也就最大，如此设置，能够检测电芯单体1内部的最大应力，更有利于对电池的热失控行为进行预测。

在本实用新型的一些实施例中，力致发光件2为力致发光薄膜或力致发光涂层。也就是说，力致发光件2可以设置为力致发光薄膜或力致发光涂层，当力致发光件2设置为力致发光薄膜时，可以将力致发光薄膜贴附在外壳的内侧壁或电极填充物11的外侧壁，当力致发光件2设置为力致发光涂层时，可以将力致发光涂层喷涂在外壳的内侧壁或电极填充物11的外侧壁，如此设置，便于力致发光件2的布置，简化了力致发光件2的布置难度，提高了力致发光件2的布置效率。

在本实用新型的一些实施例中，还包括：光检测件3，光检测件3设于外壳的外部，光检测件3用于检测力致发光件2的发光强度。

需要说明的是，力致发光件2可以通过感知外壳与电极填充物11之间的应力变化发出不同的光学信号，其中，力致发光是指材料在外界机械力的作用下产生的发光现象，这种发光材料通常是镧系离子和过渡金属离子掺杂的压电材料，在机械应力的作用下，材料产生应变，压电材料内部正负电荷中心分离产生电场，从而触发掺杂粒子相关能级之间的电子跃迁，最终产生力致发光，目前力致发光材料广泛应用于温压记录、应力分布可视化、工程结构诊断等领域。

本申请采用不同受力具有不同发光强度的力致发光件2，其中，力致发光件2的发光强度与受力大小呈正相关，也就是说，随着力致发光件2受力越大，其发光强度也会随之增大，两者是线性函数关系，从而可以根据发光强度得到对应的受力大小，基于此，本申请中的检测组件100还包括光检测件3，具体地，由于电芯单体1具有透光的外壳，因此力致发光件2受力产生的光可以通过外壳传递至电芯单体1的外部，因此将光检测件3设置于电芯单体1的外部也可以检测到力致发光件2的发光强度，光检测件3用于检测力致发光件2的发光强度，并适于将检测的发光强度信息发送至电池管理系统，也就是说，通过光检测件3探测力致发光件2的发光强度，将该发光强度信息转换为CAN信号并发送至电池管理系统，电池管理系统根据发光强度获得对应的应力大小，需要说明的是，电池管理系统预存有发光强度与应力大小的对应关系，如此设置，电池管理系统能够根据发光强度与受力大小的对应关系对电芯单体1内部的受力情况进行判断。

具体来说，电池管理系统在得到电芯单体1内部的受力情况后，可以根据电池内部的应力变化与电池的健康状态的对应关系得到电池的健康状态，由于电池在热失控的过程中，电芯单体1内部的化学反应会更剧烈，电解质也会因温度升高而蒸发，二者都会导致电芯单体1内部压力急剧增大，根据力致发光件2材料特性，当电芯单体1内部压力剧增时，力致发光件2的发光强度也会增大，因此可以通过前期实验获得力致发光件2热失控时的发光强度，从而对电池的热失控进行预警。由此，通过光检测件3对设置在电芯单体1内部的力致发光件2的发光强度的检测，可以检测电芯单体1内部的应力变化，从而提高了对电芯单体1内部应力变化的检测精度，有利于对电池的热失控行为进行准确预测。

在本实用新型的一些实施例中，电芯单体1设于电池包200的箱体201内，光检测件3固设于箱体201的内侧壁，且箱体201的内侧壁与力致发光件2相对。也就是说，电芯单体1和光检测件3均位于电池包200内，且光检测件3被固定安装于电池包200的箱体201的内侧壁，安装方式包括但不限于卡接、螺栓连接等，箱体201的内侧壁与力致发光件2相对，如此设置，不仅便于光检测件3检测力致发光件2的发光强度，而且还可以合理利用电池包200的内部空间，有利于节省安装空间。

在本实用新型的一些实施例中，光检测件3为多个，且每个光检测件3用于检测至少一个力致发光件2的发光强度。也就是说，检测组件100可以设置多个光检测件3，其中，每个光检测件3用于检测至少一个力致发光件2的发光强度，并将检测的发光强度信息发送至电池管理系统，即每个光检测件3同时用于检测一个或多个力致发光件2的发光强度，并检测的一个或多个发光强度具体地，用于电池包的检测组件100还包括线束4，线束4位于电池包200内，且线束4的一端与光检测件3电连接，线束4的另一端与电池管理系统电连接，如此设置，光检测件3在将发光强度信息转换为CAN信号后，能够通过线束4将其传输至电池管理系统，从而实现对电芯单体1内部受力情况进行判断，信号传输简单便捷，无需中转传输，提高了信息传输的准确性。

信息发送至电池管理系统，如此设置，能够提高光检测件3的检测效率，同时，还可以避免对力致发光件2的漏检，有利于对电池的热失控行为进行预测。

在本实用新型的一些实施例中，还包括：线束4，线束4的一端适于与光检测件3连接，线束4的另一端适于与电池包200的电池管理系统连接。

具体地，检测组件100还包括线束4，线束4位于电池包200内，且线束4的一端与光检测件3连接，线束4的另一端与电池管理系统连接，如此设置，光检测件3在将发光强度信息转换为CAN信号后，能够通过线束4将其传输至电池管理系统，从而实现对电芯单体1内部受力情况进行判断，信号传输简单便捷，无需中转传输，提高了信息传输的准确性。

根据本实用新型第二方面实施例的电池包200，包括：箱体201和检测组件100，检测组件100为第一方面实施例中的用于电池包的检测组件100，检测组件100设于箱体201内。

根据本实用新型实施例的电池包200，通过设有上述的检测组件100，检测组件100将力致发光件2设置在电芯单体1的外壳和电极填充物11之间，如此设置，通过力致发光件2可以直接感知电芯单体1内部的应力变化，从而提高了对电芯单体1内部应力变化的检测精度，有利于提高对电池热失控行为的预测精度。

根据本实用新型第三方面实施例的车辆包括如第二方面实施例中的电池包200。

根据本实用新型实施例的车辆，通过设有上述的电池包200，检测组件100将力致发光件2设置在电芯单体1的外壳和电极填充物11之间，如此设置，通过力致发光件2可以直接感知电芯单体1内部的应力变化，从而提高了对电芯单体1内部应力变化的检测精度，有利于提高对电池热失控行为的预测精度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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。

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 (10)

1.一种用于电池包的检测组件，其特征在于，包括：

电芯单体，所述电芯单体包括电极填充物和透光的外壳，所述电极填充物设于所述外壳内；

力致发光件，所述力致发光件位于所述外壳和所述电极填充物之间。

2.根据权利要求1所述的用于电池包的检测组件，其特征在于，所述电芯单体为多个，且每个所述电芯单体均设有相应的所述力致发光件。

3.根据权利要求1所述的用于电池包的检测组件，其特征在于，所述力致发光件固设于所述外壳的内侧壁，且所述力致发光件至少部分覆盖在所述外壳的内侧壁的中心位置；

或者，所述力致发光件固设于所述电极填充物的外侧壁，且所述力致发光件至少部分覆盖在所述电极填充物的外侧壁的中心位置。

4.根据权利要求3所述的用于电池包的检测组件，其特征在于，所述力致发光件为力致发光薄膜或力致发光涂层。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于电池包的检测组件，其特征在于，还包括：光检测件，所述光检测件设于所述外壳的外部，所述光检测件用于检测所述力致发光件的发光强度。

6.根据权利要求5所述的用于电池包的检测组件，其特征在于，所述电芯单体设于所述电池包的箱体内，所述光检测件固设于所述箱体的内侧壁，且所述箱体的内侧壁与所述力致发光件相对。

7.根据权利要求5所述的用于电池包的检测组件，其特征在于，所述光检测件为多个，且每个所述光检测件用于检测至少一个所述力致发光件的发光强度。

8.根据权利要求5所述的用于电池包的检测组件，其特征在于，还包括：线束，所述线束的一端适于与所述光检测件连接，所述线束的另一端适于与所述电池包的电池管理系统连接。

9.一种电池包，其特征在于，包括：

箱体；

检测组件，所述检测组件为根据权利要求1-8中任一项所述的用于电池包的检测组件，所述检测组件设于所述箱体内。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求9所述的电池包。