CN220290899U - 电芯、电池模组及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电芯、电池模组及电动汽车，其中电芯包括电芯本体和监控系统，电芯本体括壳体、顶盖、芯包和散热件，壳体开设有容纳槽，顶盖用于封堵容纳槽的槽口，容纳槽内沿第一方向间隔设置有至少两个芯包，且相邻两个芯包之间设置有散热件；监控系统包括用于监测电芯的监测模块，监测模块包括温度采集器和/或压力传感器和/或气压传感器，温度采集器用于检测芯包的温度，压力传感器位于芯包与散热件之间，气压传感器用于检测壳体内的气压。本实用新型的电芯检测精度高，监控效果好，使用安全性高。

Description

电芯、电池模组及电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯、电池模组及电动汽车。

背景技术

目前，新能源汽车通常是采用多个单体电芯组成电池模组，再通过多个电池模组组成电池系统来供电运行的。目前的电池系统中的电池管理系统会通过在个别电芯的侧面设置温度传感器、压力传感器对单体电芯进行信息监测。现有技术存在以下技术缺陷：监测系统设置在指定电芯的外侧，不能有效地监控每个电芯的内部情况，存在监测盲区，且采集的信息存在一定偏差，检测精度较低，容易引发电池模组故障，未及时处理甚至影响汽车的整车安全。

实用新型内容

本实用新型实施例的第一个目的在于：提供一种电芯，其结构简单，且监测效果好。

本实用新型实施例的第二个目的在于：提供一种电池模组，其结构简单，且监测全面度高。

本实用新型实施例的第三个目的在于：提供一种电动汽车，其结构简单，且安全性高。

为达此目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供一种电芯，包括电芯本体和监控系统，所述电芯本体包括壳体、顶盖、芯包和散热件，所述壳体开设有容纳槽，所述顶盖用于封堵所述容纳槽的槽口，所述容纳槽内沿第一方向间隔设置有至少两个所述芯包，且相邻两个所述芯包之间设置有所述散热件；所述监控系统包括用于监测所述电芯本体的监测模块，所述监测模块包括温度采集器和/或压力传感器和/或气压传感器，所述温度采集器用于检测所述芯包的温度，所述压力传感器位于所述芯包与所述散热件之间，所述气压传感器用于检测所述壳体内的气压。

作为电芯的一种优选方案，所述散热件包括散热本体和连接部，所述散热本体设置在所述容纳槽的槽底，所述散热本体远离所述容纳槽槽底的一侧凸出设置有所述连接部，所述连接部沿所述第一方向的两侧均抵接有所述芯包，所述芯包邻近所述容纳槽的槽底一侧抵接于所述散热本体，且所述芯包与所述连接部间设置有所述压力传感器。

作为电芯的一种优选方案，所述连接部朝向所述芯包一侧设置有安装槽，且所述安装槽远离所述容纳槽的槽底设置，所述温度采集器插设于所述安装槽内。

作为电芯的一种优选方案，所述散热本体朝向所述芯包的一侧间隔设置有多个通孔。

作为电芯的一种优选方案，所述散热本体和所述连接部的厚度范围均为0.5mm～3mm。

作为电芯的一种优选方案，所述散热件包括热管，所述热管沿第二方向的两端为第一端和第二端，所述第一端设置在所述容纳槽的槽底，所述第二端邻近于所述芯包远离所述容纳槽的槽底一侧，所述热管沿所述第一方向的两侧均抵接有所述芯包，且所述芯包与所述热管间设置有所述压力传感器。

作为电芯的一种优选方案，所述热管的厚度范围为1mm～6mm。

作为电芯的一种优选方案，所述电芯本体还包括内保护膜，所有的所述芯包组合形成芯包组件，所述内保护膜套设在所述芯包组件外并位于所述容纳槽内；和/或，

所述电芯本体还包括外保护膜，所述外保护膜套设在所述壳体外。

作为电芯的一种优选方案，所述监控系统还包括管理模块、通信模块和通电模块，所述管理模块分别与所述监测模块和所述通信模块连接，所述监测模块、所述管理模块和所述通信模块均与所述通电模块电连接。

作为电芯的一种优选方案，所述监控系统包括线路板，所述通信模块、所述管理模块和所述通电模块均设置在所述线路板上，所述线路板设置于所述顶盖朝向所述容纳槽一侧，所述通电模块和所述通信模块与外部电池管理系统通信连接。

作为电芯的一种优选方案，所述顶盖对应所述线路板的位置开设有窗口，所述窗口通过塑料板进行封堵。

作为电芯的一种优选方案，所述线路板通过密封件密封在所述顶盖朝向所述容纳槽一侧。

第二方面，提供一种电池模组，所述电池模组由多个如上述的电芯连接组成，所述电池模组还包括外部电池管理系统，所述外部电池管理系统与所述电芯的监控系统连接。

第三方面，提供一种电动汽车，所述电动汽车包括车体和如上述的电池模组，所述车体上设置有所述电池模组。

本实用新型实施例的有益效果为：通过在两个芯包之间设置散热件，芯包所产生的热量优先被散热件吸收，以加快芯包的散热，减小电池内、外温度差，提升电芯的使用可靠性；在散热件上设置温度采集器，实时监测散热件温度，从而实现实时监测芯包的温度，保障电芯本体的安全；通过在芯包与散热件之间设置压力传感器，实时监测芯包因自身膨胀产生的膨胀力，提升监控系统对芯包膨胀力检测精度，或实时监测外部挤压电芯本体传递至芯包的力，提升监控系统对芯包承受外部冲撞力的检测精度，该电芯的监控系统可有效检测每个电芯本体内部情况，且检测精度高，监控效果好，使用安全性高。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例的电芯本体的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的散热件的结构示意图。

图3为本实用新型另一实施例的散热件的结构示意图。

图4为本实用新型实施例实施例的顶盖的结构示意图。

图5为本实用新型实施例的线路板的结构示意图。

图6为本实用新型实施例的监控系统的流程图。

图7为本实用新型实施例的电池模组的结构示意图。

图中：

1、电芯本体；11、壳体；111、容纳槽；12、顶盖；121、窗口；13、芯包；14、散热件；141、散热本体；1411、通孔；142、连接部；1421、安装槽；143、第一端；144、第二端；15、连接片；16、正极柱；17、负极柱；18、内保护膜；19、外保护膜；30、塑料板；40、防爆阀；

2、监控系统；20、线路板；21、监测模块；211、温度采集器；212、压力传感器；213、气压传感器；22、管理模块；221、处理器；222、储存器；

23、通电模块；24、通信模块；

3、外部电池管理系统；31、供电模块；32、通讯交互模块。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域技术人员在没有作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。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1、图2和图6所示，本实用新型实施例的电芯包括电芯本体1和监控系统2，电芯本体1包括壳体11、顶盖12、芯包13和散热件14，壳体11开设有容纳槽111，顶盖12用于封堵容纳槽111的槽口，容纳槽111内沿第一方向间隔设置有至少两个芯包13(第一方向为图1中X方向)，且相邻两个芯包13之间设置有散热件14；监控系统2包括用于监测电芯本体1的监测模块21，监测模块21包括温度采集器211和压力传感器212和气压传感器213，温度采集器211用于检测芯包13的温度，压力传感器212位于芯包13与散热件14之间，气压传感器213用于检测壳体11内的气压。相较于当前在电芯本体1外部设置散热件14和温度采集器211，该电芯通过在壳体11内的两个芯包13之间设置散热件14，芯包13在充放电的过程中均会产生热量，而芯包13所产生的热量优先会被散热件14吸收，以加快芯包13的散热，减小电池内、外温度差，提升电芯的使用可靠性。该电芯在散热件14上设置温度采集器211，实时监测散热件14温度，从而实现实时监测芯包13的温度，保障电芯本体1的安全，温度采集精度更高。通过在芯包13与散热件14之间设置压力传感器212，实时监测芯包13因自身膨胀产生的膨胀力，提升监控系统2对芯包13膨胀力检测精度，或实时监测外部挤压电芯本体1传递至芯包13的力，提升监控系统2对芯包13承受外部冲撞力的检测精度，该电芯的监控系统2可有效检测每个电芯本体1内部情况，且检测精度高。通过在顶盖12朝向容纳槽111一侧设置气压传感器213，且顶盖12还设置有防爆阀40，气压传感器213邻近于防爆阀40。通过设置气压传感器213，可以及时检测出电芯的内部的压力。以便作业人员或外部电池管理系统3等及时地处理检测数据超过设定阈值的情况，监控效果好，使用安全性高。

在本实施例中，如图1所示，电芯本体1还包括连接片15，顶盖12上间隔设置有正极柱16和负极柱17，所有芯包13的正极耳通过一个连接片15与正极柱16连接，所有芯包13的负极耳通过另一个连接片15与负极柱17连接，该电芯有多个芯包13组合而成，电池能量高。

可选地，如图1所示，电芯本体1还包括内保护膜18，所有的芯包13组合形成芯包组件，内保护膜18套设在芯包组件外并位于容纳槽111内，通过将内保护膜18套设在芯包组件外，对芯包组件起到隔离保护的作用，防止因芯包13内部的隔膜被刺穿或者破损时，芯包13内部的极片直接接触壳体11导致电芯本体1短路引发电芯本体1热失控起火、爆炸，通过设置内保护膜18以提升电芯的使用安全性。进一步地，电芯本体1还包括外保护膜19，外保护膜19套设在所述壳体11外，外保护膜19通常是塑料材质，从外部实现对整体电芯的防护。

进一步地，如图2所示，散热件14包括散热本体141和连接部142，散热本体141设置在容纳槽111的槽底，散热本体141远离容纳槽111槽底的一侧凸出设置有连接部142，连接部142沿X方向的两侧均抵接有芯包13，芯包13邻近容纳槽111的槽底一侧抵接于散热本体141，且芯包13与连接部142间设置有压力传感器212。通过散热本体141和连接部142的设置，使芯包13底部产生的热量通过散热本体141直接传导至壳体11上，芯包13上部产生的热量通过连接部142传导至散热本体141再疏导至壳体11上，提升芯包13与散热件14的接触面，加快芯包13的散热效率，降低电芯内部的温升。即在本实施例中，散热本体141与连接部142结合形成T型的散热件14。散热件14材料可采用陶瓷等绝缘耐腐蚀的材料制成，避免电解液侵蚀，有效提升散热件14的使用寿命。

优选地，如图2所示，在散热本体141邻近芯包13的一侧开设多个通孔1411，一方面可有效降低该散热件14的重量，另一方面可以增大芯包13邻近散热件14一侧与电解液的接触，从而提升芯包13的浸润效果。此外，温度采集器211的具体设置位置可以为连接部142远离散热本体141一侧开始的1/3区域内，该区域为芯包13热量集中区域，为电芯本体1内最高温度处，在本实施例中，连接部142朝向芯包13一侧设置有安装槽1421，且安装槽1421远离容纳槽111的槽底设置，在本实施例中，安装槽1421仅设置一个，当然也可以在连接部142沿X方向的两侧各设置一个安装槽1421，温度采集器211插设于安装槽1421内，安装稳固，且可以有效避免温度采集器211设置在连接部142表面造成芯包13膨胀时戳破电芯本体1。当然，温度采集器211也可以直接设置在芯包13沿X方向排列的侧面上，温度采集的精准度则更高。压力传感器212的具体位置设置可以为连接部142远离散热本体141一侧开始的1/4至3/4区域内，该区域为铝壳薄弱位置，可有效收集芯包13膨胀力或外部冲击所传递的力。

具体地，散热本体141和连接部142的厚度范围均为0.5mm～3mm。例如，散热本体141、连接部142的厚度一致，均为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm等。散热本体141及连接部142厚度过厚占用壳体11内空间大，影响芯包13的占用空间从而影响电芯本体1的能量密度，散热本体141及连接部142厚度过薄散热不易，存在芯包13内温度过高的现象，此设计厚度适中，能够保证电芯本体1内良好的散热效率且占用壳体11内空间较小。

在其他实施例中，如图3所示，散热件14包括热管，热管沿第二方向的两端为第一端143和第二端144(第二方向为图3中Y方向)，第一端143设置在容纳槽111的槽底，第二端144邻近于芯包13远离容纳槽111的槽底一侧，在热管沿X方向的两侧均抵接有芯包13，且芯包13与热管间设置有压力传感器212。可以理解的是，热管散热是一种利用相变过程中要吸收/散发热量的性质来进行冷却的技术，热管分为蒸发受热端和冷凝端两部分，当受热端开始受热的时候，管壁周围的液体就会瞬间汽化，产生蒸气，此时这部分的压力就会变大，蒸气流在压力的牵引下向冷凝端流动。蒸气流到达冷凝端后冷凝成液体，同时也放出大量的热量，最后借助毛细力回到蒸发受热端完成一次循环。即热管沿Y方向邻近于容纳槽111槽底的一端为冷凝端，冷凝端即第一端143，冷凝端设置在容纳槽111的槽底；热管沿Y方向远离容纳槽111槽底的一端为受热端，受热端即第二端144，受热端邻近于芯包13远离容纳槽111槽底一侧，通过热管的设置可快速将芯包13产生的热量传导至壳体11，提高芯包13的散热效率。本实施例中，散热件14为波浪形的热管，使芯包13侧面与电解液接触面更广，有效提升芯包13的浸润效果，且一次成型便利，便于生产，此外散热件14也可以为多根间隔排列的热管组成。当然，热管的外表面应该涂设陶瓷等绝缘耐腐蚀材料，以避免电解液的侵蚀，提升热管的使用寿命。

具体地，热管的厚度范围为1mm～6mm。例如热管的厚度范围为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm等。热管厚度过厚占用壳体11内空间大，影响芯包13的占用空间从而影响电芯本体1的能量密度，热管厚度过薄散热不易，存在芯包13内温度过高的现象，此设计厚度适中，能够保证电芯本体1内良好的散热效率且占用壳体11内空间较小。

在本实施例中，如图6所示，监控系统2还包括管理模块22、通信模块24和通电模块23，管理模块22分别与监测模块21和通信模块24连接，监测模块21、管理模块22和通信模块24均与通电模块23电连接。管理模块22包括处理器221和储存器222，检测模块采集的数值传递至处理器221中进行简单处理，通过储存器222将处理数据保存，当然，储存器222还可以存储一些关于电芯本身的信息，如电芯的生产日期等，便于对电芯进行溯源，同时可以通过通信模块24将处理数据传输至外部电池管理系统3进行电池系统管理，电池系统对该处理数据进行判断处理，根据处理结果判断电芯的状态，处理数据超过设定阈值则进行预警处理，以保障该电芯的使用安全。

可选地，如图5和图6所示，监控系统2包括线路板20，通信模块24、管理模块22和通电模块23均设置在线路板20上，线路板20设置于顶盖12朝向容纳槽111一侧，通电模块23和通信模块24与外部电池管理系统3通信连接。在本实施例中，通信连接采用无线连接，采用无线连接的方式可以有效减少实体导线的连接，降低装配难度。

进一步地，如图1和图4所示，顶盖12为光铝片结构，信号传输效果较不理想，为了便于通电模块23和通信模块24与外部电池管理系统3的无线连接，顶盖12对应线路板20的位置开设有窗口121，窗口121通过透明的塑料板30进行封堵。透明结构还便于查看电芯内部状态，在本实施例中为采用PC对窗口121进注塑，注塑的形式契合度高，为进一步保证塑料板30与窗口121的密封性，采用密封胶对塑料板30与窗口121的连接处进一步密封，避免电解液外漏。

需要注意的是，监控系统2设置在电芯本体1内部，电芯本体1内存在电解液，电解液存在一定腐蚀性，需保证监控系统2内各元件的密封性，线路板20通过密封件密封在顶盖12朝向容纳槽111一侧，密封件可采用耐腐蚀的密封胶。此外，还可以通过密封胶对温度采集器211、压力传感器212和气压传感器213等进行密封。

本实用新型的实施例还提供一种电池模组，电池模组由多个如上述的电芯连接组成，电池模组还包括外部电池管理系统3，外部电池管理系统3与电芯的监控系统2连接，具体地，相邻两个只能电芯本体1之间通过导电片进行串联或并联，外部电池管理系统3包括供电模块31和通讯交互模块32，供电模块31与通电模块23无线连接，通讯交互模块32与通信模块24无线连接。通过外部电池管理系统3与每个电池的监测系统连接，以实现实时监控电池模组中的每一个电芯的电池状态，例如膨胀力、温度、气压等，监测全面，从而有效提升该电池模组安全性。

本实用新型的实施例还提供一种电动汽车，电动汽车包括车体和如上述的电池模组，车体上设置有电池模组，通过采用上述电池模组的外部电池管理系统3对电池模组内的每一个电芯本体1实时监控管理，有效保障电池模组安全，从而有效提升电动汽车的使用安全性。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种电芯，其特征在于，包括：

电芯本体，所述电芯本体包括壳体、顶盖、芯包和散热件，所述壳体开设有容纳槽，所述顶盖用于封堵所述容纳槽的槽口，所述容纳槽内沿第一方向间隔设置有至少两个所述芯包，且相邻两个所述芯包之间设置有所述散热件；

监控系统，所述监控系统包括用于监测所述电芯本体的监测模块，所述监测模块包括温度采集器和/或压力传感器和/或气压传感器，所述温度采集器用于检测所述芯包的温度，所述压力传感器位于所述芯包与所述散热件之间，所述气压传感器用于检测所述壳体内的气压。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述散热件包括散热本体和连接部，所述散热本体设置在所述容纳槽的槽底，所述散热本体远离所述容纳槽槽底的一侧凸出设置有所述连接部，所述连接部沿所述第一方向的两侧均抵接有所述芯包，所述芯包邻近所述容纳槽的槽底一侧抵接于所述散热本体，且所述芯包与所述连接部间设置有所述压力传感器。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述连接部朝向所述芯包一侧设置有安装槽，且所述安装槽远离所述容纳槽的槽底设置，所述温度采集器插设于所述安装槽内。

4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述散热本体朝向所述芯包的一侧间隔设置有多个通孔。

5.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述散热本体和所述连接部的厚度范围均为0.5mm～3mm。

6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述散热件包括热管，所述热管沿第二方向的两端为第一端和第二端，所述第一端设置在所述容纳槽的槽底，所述第二端邻近于所述芯包远离所述容纳槽的槽底一侧，所述热管沿所述第一方向的两侧均抵接有所述芯包，且所述芯包与所述热管间设置有所述压力传感器。

7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述热管的厚度范围为1mm～6mm。

8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯本体还包括内保护膜，所有的所述芯包组合形成芯包组件，所述内保护膜套设在所述芯包组件外并位于所述容纳槽内；和/或，

所述电芯本体还包括外保护膜，所述外保护膜套设在所述壳体外。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电芯，其特征在于，所述监控系统还包括管理模块、通信模块和通电模块，所述管理模块分别与所述监测模块和所述通信模块连接，所述监测模块、所述管理模块和所述通信模块均与所述通电模块电连接。

10.根据权利要求9所述的电芯，其特征在于，所述监控系统包括线路板，所述通信模块、所述管理模块和所述通电模块均设置在所述线路板上，所述线路板设置于所述顶盖朝向所述容纳槽一侧，所述通电模块和所述通信模块与外部电池管理系统通信连接。

11.根据权利要求10所述的电芯，其特征在于，所述顶盖对应所述线路板的位置开设有窗口，所述窗口通过塑料板进行封堵。

12.根据权利要求10所述的电芯，其特征在于，所述线路板通过密封件密封在所述顶盖朝向所述容纳槽一侧。

13.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组由多个如权利要求1至12任一项所述的电芯连接组成，所述电池模组还包括外部电池管理系统，所述外部电池管理系统与所述电芯的监控系统连接。

14.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括车体和如权利要求13所述的电池模组，所述车体上设置有所述电池模组。