CN111725454A - 电池模组及电池包总成 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池模组及电池包总成。电池模组包括壳体、设置于壳体内的多个电芯、与电芯连接的电连接板以及罩设于多个电芯上的上盖，还包括：热防护结构，设置于电芯与上盖之间且与电芯抵接，包括隔热板本体，其上成型有至少一个防护薄板；每个防护薄板均对应于电芯的防爆阀；防护薄板的厚度小于第一设定阈值且大于第二设定阈值；第一设定阈值为适于电芯热失控后热气流穿过的最大厚度值；该热气流穿过防护薄板后得到降压后热气流，第二设定阈值为适于降压后热气流穿过的最大厚度值。设置热防护结构，引导电芯热失控后喷出的热气流从防护薄板处喷出，并防止经其他防护薄板返回至其他电芯，阻断热气流对相邻电芯的热对流及辐射。
Description
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种电池模组及电池包总成。
背景技术
电动汽车在节能减排上具有很大的潜力和优势，越来越受到人们的重视。而随着电池能量密度和快充需求的不断提高，电池的能量密度也越来越高，特别是近年来高活性的三元锂电池的推广和普及，动力电池异常热失控后由于链式反应导致的动力电池热失控安全问题受到各界的高度关注。所以，如何设计动力电池尤其是电池模组，保证电芯失控后不会造成电芯到电芯之间的热扩散链式反应，保证车辆的安全是每一个动力电池设计工程师关注的问题。
发明内容
本发明提供一种电池模组及电池包总成，通过在电芯与上盖之间设置热防护结构，且与电芯抵接，并在对应电芯防爆阀位置设置防护薄板，使电芯热失控且防爆阀开启后喷出的热气流能够穿过防护薄板，但穿过防护薄板后的热气流压力降低，不足以通过其他防护薄板返回至其他电芯处，进一步提高安全性。
本发明提供的电池模组包括壳体、设置于壳体内的多个电芯、与电芯连接的电连接板以及罩设于多个电芯上的上盖，还包括：热防护结构，设置于所述电芯与所述上盖之间且与所述电芯抵接；所述热防护结构包括隔热板本体，所述隔热板本体由隔热材料制备得到；所述隔热板本体上成型有至少一个防护薄板；每个所述防护薄板均对应于所述电芯的防爆阀；所述防护薄板的厚度小于第一设定阈值且大于第二设定阈值；所述第一设定阈值为适于电芯热失控后热气流穿过的最大厚度值；所述电芯热失控后热气流穿过所述防护薄板后得到降压后热气流，所述第二设定阈值为适于降压后热气流穿过的最大厚度值。
可选地，所述防护薄板的截面形状和面积与所述电芯的防爆阀的截面形状和面积匹配，以使所述防护薄板的投影覆盖所述防爆阀。
可选地，所述隔热板本体上开设有多组通孔对，每一所述通孔对均包括相对设置的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔分别用于穿设所述电芯的电极。
可选地，所述电连接板与穿过所述通孔对的所述电芯的电极连接，且所述电连接板上覆盖有隔热垫。
可选地，所述隔热板本体的第一表面上开设多个第一防护凹槽；每一所述第一防护凹槽的槽底作为所述防护薄板。
可选地，所述隔热板本体的第一表面上对应所述防爆阀位置开设有多个第二防护凹槽；所述隔热板本体的第二表面上开设有多个第三防护凹槽，每一所述第三防护凹槽分别背向于一个所述第二防护凹槽设置；所述第二防护凹槽与所述第三防护凹槽的连接处作为所述防护薄板。
可选地，所述热防护结构与所述上盖之间设置有间隙；所述壳体与所述上盖之间设置有间隙。
可选地，相邻所述电芯之间设置有隔热片。
本发明还提供一种电池包总成，包括总壳体，还包括设置于总壳体内的多个上述任一项所述的电池模组。
可选地，所述电池包总成还包括：至少一个总防爆阀，至少一个所述总防爆阀设置于所述总壳体的一侧表面。
采用本发明电池模组及电池包总成，在所述电芯与所述上盖之间设置所述热防护结构，且与所述电芯抵接，并在热防护结构对应电芯的防爆阀处设置防护薄板，引导电芯热失控且防爆阀开启后喷出的热气流从防护薄板处喷出，并防止喷出的热气流经其他防护薄板返回至其他电芯，阻断了热失控电芯喷出的热气流对相邻电芯的热对流及辐射。
附图说明
图1为本发明一个实施例所述的热防护结构与电池模组的安装爆炸图；
图2为图1所示热防护结构的示意图；
图3为图2所示热防护结构在A-A’处的剖视图；
图4为图3所示热防护结构在A-A’处剖视图的局部放大图；
图5为本发明另一个实施例所述的热防护结构与电池模组的安装爆炸图。
附图标记：
1：壳体；2：电芯；3：上盖；4：热防护结构；5：隔热板本体；6：防护薄板；7：防爆阀；8：第一通孔；9：第二通孔；10：电极；11：电连接板；12：隔热垫。
具体实施方式
下面将结合附图进一步说明本发明实施例。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
图1为本发明一个实施例所述的热防护结构与电池模组的安装爆炸图；图2为图1所示热防护结构的示意图；图3为图2所示热防护结构在A-A’处的剖视图；图4为图3所示热防护结构在A-A’处剖视图的局部放大图，图5为本发明另一个实施例所述的热防护结构与电池模组的安装爆炸图。
如图1-图5所示，本发明提供的电池模组包括壳体1、设置于壳体1内的多个电芯2、与电芯2连接的电连接板11以及罩设于多个电芯2上的上盖3，还包括：热防护结构4，设置于所述电芯2与所述上盖3之间且与所述电芯2抵接；所述热防护结构4包括隔热板本体5，所述隔热板本体5由隔热材料制备得到；所述隔热板本体5上成型有至少一个防护薄板6；每个所述防护薄板6均对应于所述电芯2的防爆阀7；所述防护薄板6的厚度小于第一设定阈值且大于第二设定阈值；所述第一设定阈值为适于电芯2热失控后热气流穿过的最大厚度值；所述电芯2热失控后热气流穿过所述防护薄板6后得到降压后热气流，所述第二设定阈值为适于降压后热气流穿过的最大厚度值。通过在所述电芯2上设置所述热防护结构4，并在所述热防护结构4对应所述电芯2的防爆阀7处设置所述防护薄板6，引导电芯2热失控且防爆阀7开启后喷出的热气流从所述防护薄板6处喷出，并防止喷出的热气流经其他所述防护薄板6返回至其他电芯2，阻断了热失控电芯喷出的热气流对相邻电芯2的热对流及辐射。
在本实施例中，所述壳体1为横截面为长方形的容纳腔，十六个方形电芯2并排放置于所述壳体1内，所述上盖3设置为与所述壳体1大小匹配的长方体板体，每个所述电芯2朝向所述上盖3的一侧表面的相对两端均设置有所述电芯2的电极10，每个所述电芯2的两个所述电极10的中间位置均设置有防爆阀7，每个所述防爆阀7的横截面形状均设置为中间长方形，长方形长度方向的两端为镜像对称的半圆形的结构，所述热防护结构4为长方体板体，并与所述电芯2抵接，可通过所述上盖3压紧或粘贴等方式实现所述热防护结构4的固定，且所述热防护结构4的隔热板本体5上对应每个所述防爆阀7的位置处均设置有防护薄板6，所述防护薄板6的横截面形状和大小与所述防爆阀7的横截面形状和大小相同，图1与图5中所述防护薄板6的结构相同，朝向相反。根据电芯的不同品牌和规格，通过实验得出所述防护薄板6厚度的所述第一设定阈值和所述第二设定阈值，使电芯2热失控且防爆阀7开启后喷出的热气流能够穿过所述防护薄板6，但不能从其他所述防护薄板6穿回至其他所述电芯2处，因所述电池模组不是密闭空间，所述热气流穿出所述防护薄板6后，可从所述电池模组的缝隙中散出。所述壳体1和所述上盖3的形状和大小，以及所述电芯2的数量，均可以根据不同车型的需要改变具体设置，所述防护薄板6也可设置为其他形状，所述防护薄板6的横截面形状及大小可以与所述防爆阀7的横截面形状及大小匹配，也可以部分匹配，只要在电芯2热失控且防爆阀7开启后，所述防护薄板6能够引导热气流从所述防护薄板6处穿出，并阻止热气流从其他所述防护薄板6处返回至其他电芯2处即可。本实施例中是以方形电芯为例进行介绍，同样地，本发明构思也可应用于圆柱形电芯或其他电芯，根据本领域内公知常识，针对不同电芯对本发明结构进行适应性调整，从而得到适用于不同电芯的本发明中的所述电池模组，也属于本发明所保护的范围。
优选地，所述防护薄板6的截面形状和面积与所述电芯2的防爆阀7的截面形状和面积匹配，以使所述防护薄板6的投影覆盖所述防爆阀7。所述防护薄板6的投影覆盖所述防爆阀7，实现了所述电芯2热失控且防爆阀7开启后，喷出的热气流能够最大限度地穿过所述防护薄板6，加快了所述热气流散出的速度，减小了其他所述电芯2受影响的可能性。
优选地，所述隔热板本体5上开设有多组通孔对，每一所述通孔对均包括相对设置的第一通孔8和第二通孔9，所述第一通孔8和所述第二通孔9分别用于穿设所述电芯2的电极10。设置所述第一通孔8和所述第二通孔9，使所述电芯2的两个电极10能够分别穿过所述第一通孔8和所述第二通孔9，不影响所述电极10与所述电连接板11的连接，且设置所述通孔对，便于对所述热防护结构4的定位。
在本实施例中，以方形电芯为例进行介绍，所述第一通孔8和所述第二通孔9分别开设于所述防爆阀7的对称两侧，且设置为与所述电极10的形状及大小均匹配的正方形，为了节约所述电池模组的组装时间，可将所述热防护结构4与所述电连接板11提前集成固定在一起，将所述电连接板11在对应所述第一通孔8和所述第二通孔9的位置处固定于所述热防护结构4朝向所述上盖3的一侧表面，组装所述电池模组时，所述电极10穿过所述通孔对，与所述电连接板11连接。当所述电芯2为圆柱形电芯或其他类型电芯时，所述第一通孔8或所述第二通孔9的开设位置、形状及大小可根据本领域内公知常识进行调整。
优选地，所述电连接板11与穿过所述通孔对的所述电芯2的电极10连接，且所述电连接板11上覆盖有隔热垫12。所述电芯2热失控且所述防爆阀7开启后喷出的热气流穿过所述隔热板本体5后，散出至所述热防护结构4与所述上盖3之间，所述电极10穿过所述通孔对，暴露于此空间，且连接所述电极10的所述电连接板11也暴露于此空间，在所述电连接板11上覆盖所述隔热垫12，防止散出至此空间中的所述热气流通过所述电连接板11与所述电极10将热量热传递回所述电芯2。
如图5所示，在本实施例中，在所述第一通孔8与所述第二通孔9朝向所述上盖3一侧分别覆盖有多块所述隔热垫12，每块所述隔热垫12均设置为长方体，根据实际需要，所述隔热垫12的形状、大小和数量可以进行调整，所述第一通孔8一侧与所述第二通孔9一侧可以分别覆盖多块所述隔热垫12，也可两边各覆盖一整块所述隔热垫12。
优选地，所述隔热板本体5的第一表面上开设多个第一防护凹槽；每一所述第一防护凹槽的槽底作为所述防护薄板6。此种设置，操作简便，易于实现，有利于提高工作效率。
如图1所示，在本实施例中，所述第一防护凹槽开设于所述隔热板本体5朝向所述上盖3的一侧表面，并向远离所述上盖3的一侧延伸，所述第一防护凹槽的槽底作为所述防护薄板6，所述隔热板本体5背向所述上盖3的一侧表面为平面。
如图5所示，在本实施例中，所述第一防护凹槽开设于所述隔热板本体5背向所述上盖3的一侧表面，并向靠近所述上盖3的一侧延伸，所述第一防护凹槽的槽底作为所述防护薄板6，所述隔热板本体5朝向所述上盖3的一侧表面为平面。
优选地，所述隔热板本体5的第一表面上对应所述防爆阀7位置开设有多个第二防护凹槽；所述隔热板本体5的第二表面上开设有多个第三防护凹槽，每一所述第三防护凹槽分别背向于一个所述第二防护凹槽设置；所述第二防护凹槽与所述第三防护凹槽的连接处作为所述防护薄板6。对于厚度较厚的所述隔热板本体5，在一侧表面开设深度较深的凹槽，不易操作，通过在相对两侧表面开设所述第二防护凹槽和所述第三防护凹槽，只需开设深度较浅的两个凹槽，且保证连接处的厚度小于所述第一设定阈值且大于所述第二设定阈值即可，降低了操作难度。
优选地，所述热防护结构4与所述上盖3之间设置有间隙；所述壳体1与所述上盖3之间设置有间隙。此种设置，有利于所述热气流散出至所述热防护结构4与所述上盖3之间的空间，且有利于由该空间快速排出至所述电池模组外部。
在本实施例中，所述壳体1与所述上盖3通过周向设置的卡扣连接，所述壳体1与所述上盖3之间的连接方式可以根据不同需求调整，所述热防护结构4与所述上盖3之间的间隙，以及所述壳体1与所述上盖3之间的间隙可根据散热情况进行调整。
优选地，相邻所述电芯2之间设置有隔热片。相邻电芯2之间设置隔热片，进一步阻隔所述电池模组内部相邻电芯2之间的热扩散。
下面进一步介绍所述电池模组的制作及使用过程：
在所述壳体1内放置合适数量的所述电芯2，相邻所述电芯2之间设置所述隔热片，每个所述电芯2朝向所述上盖3的一侧表面中间设置有所述防爆阀7，在所述防爆阀7的对称两侧设置有所述电极10，在所述隔热板本体5上对应所述防爆阀7的位置开设所述第一防护凹槽，所述第一防护凹槽的槽底即为所述防护薄板6，所述防护薄板6的厚度小于电芯热失控后热气流能够穿过的最大厚度值，且大于热气流穿过所述防护薄板6后得到的降压后热气流所能穿过的最大厚度值，在所述隔热板本体5上对应所述电极10的位置分别开设所述第一通孔8和所述第二通孔9，将所述热防护结构4与所述电芯2抵接，使所述电极10分别穿过所述第一通孔8和所述第二通孔9，使用所述电连接板11连接所述电极10，并在所述电连接板11上覆盖所述隔热垫12，连接所述壳体1与所述上盖3，使所述热防护结构4与所述上盖3之间设置有间隙，且所述壳体1与所述上盖3之间设置有间隙。
通过在所述电芯2与所述上盖3之间设置所述热防护结构4，且与所述电芯2抵接，并在所述热防护结构4对应所述电芯2的防爆阀7处设置所述防护薄板6，引导电芯2热失控且防爆阀7开启后喷出的热气流从所述防护薄板6处喷出，并防止喷出的热气流经其他所述防护薄板6返回至其他所述电芯2，阻断了热失控电芯喷出的热气流对相邻电芯2的热对流及辐射。
本发明还提供一种电池包总成，包括总壳体，还包括设置于总壳体内的多个上述任一项所述的电池模组。
优选地，所述电池包总成还包括至少一个总防爆阀，至少一个所述总防爆阀设置于所述总壳体的一侧表面。在电池包总成中设置所述总防爆阀，能够在所述电池包总成内的温度压力达到一定值时，由所述总防爆阀处释放内部的温度和压力，防止所述电池包总成发生爆炸等危险事故。
所述总防爆阀的设置数量可以根据需要设置为一个或多个，所述总防爆阀的设置位置可以根据实验结果确定。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电池模组，包括壳体、设置于壳体内的多个电芯、与电芯连接的电连接板以及罩设于多个电芯上的上盖，其特征在于，还包括：
热防护结构，设置于所述电芯与所述上盖之间且与所述电芯抵接；所述热防护结构包括隔热板本体，所述隔热板本体由隔热材料制备得到；所述隔热板本体上成型有至少一个防护薄板；每个所述防护薄板均对应于所述电芯的防爆阀；所述防护薄板的厚度小于第一设定阈值且大于第二设定阈值；所述第一设定阈值为适于电芯热失控后热气流穿过的最大厚度值；所述电芯热失控后热气流穿过所述防护薄板后得到降压后热气流，所述第二设定阈值为适于降压后热气流穿过的最大厚度值。
2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于：
所述防护薄板的截面形状和面积与所述电芯的防爆阀的截面形状和面积匹配，以使所述防护薄板的投影覆盖所述防爆阀。
3.根据权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于：
所述隔热板本体上开设有多组通孔对，每一所述通孔对均包括相对设置的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔分别用于穿设所述电芯的电极。
4.根据权利要求3所述的电池模组，其特征在于：
所述电连接板与穿过所述通孔对的所述电芯的电极连接，且所述电连接板上覆盖有隔热垫。
5.根据权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于：
所述隔热板本体的第一表面上开设多个第一防护凹槽；每一所述第一防护凹槽的槽底作为所述防护薄板。
6.根据权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于：
所述隔热板本体的第一表面上对应所述防爆阀位置开设有多个第二防护凹槽；
所述隔热板本体的第二表面上开设有多个第三防护凹槽，每一所述第三防护凹槽分别背向于一个所述第二防护凹槽设置；
所述第二防护凹槽与所述第三防护凹槽的连接处作为所述防护薄板。
7.根据权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于：
所述热防护结构与所述上盖之间设置有间隙；
所述壳体与所述上盖之间设置有间隙。
8.根据权利要求1或2所述的电池模组，其特征在于：
相邻所述电芯之间设置有隔热片。
9.一种电池包总成，包括总壳体，其特征在于，还包括设置于总壳体内的多个如权利要求1-8任一项所述的电池模组。
10.根据权利要求9所述的电池包总成，其特征在于，所述电池包总成还包括：
至少一个总防爆阀，至少一个所述总防爆阀设置于所述总壳体的一侧表面。
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