CN110148692A - 电池模组及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池模组及具有其的车辆。该电池模组包括：电芯，电芯具有电芯端部，电芯端部处设置有爆破膜；设置在爆破膜的背离电芯的一侧的隔热板，爆破膜与隔热板之间形成泄压通道；热失控检测元件，热失控检测元件用于检测泄压通道内的热失控信号。根据本发明实施例的电池模组，通过在电芯的电芯端部设置爆破膜，当电芯发生热失控时，高温高压热失控气流会冲破爆破膜，进入泄压通道内，并经泄压通道排至电池模组外部，在此过程中，热失控气流会经过热失控检测元件，热失控检测元件可以检测到热失控信号，以便对电芯进行安全控制措施。此外，泄压通道可使热失控气流能够沿特定路径排至电池模组外部，从而降低热失控气流对其它电芯的影响。

Description

电池模组及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆电池技术领域，具体而言，涉及一种电池模组及具有其的车辆。

背景技术

目前车辆上的电池模组中的电芯能量密度越来越高，其电芯的能量越来越大，能量密度的提高导致电芯的热失控(即电芯顶盖被电芯内的高压气流冲开)风险提高。但是，目前的电池模组没有可以对电池模组中的电芯的热压力热失控进行检测与控制的功能，从而在电芯的能量不断提高的情况下，电芯热失控的危害也不断提高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种电池模组，该电池模组在电芯发生热失控时，可以将热失控电芯喷出的高温高压气流排出电池模组外，并及时进行检测与控制，保证电池模组的工作安全。

本发明还提出了一种具有上述电池模组的车辆。

根据本发明实施例的电池模组包括：电芯、隔热板、热失控检测元件，所述电芯具有电芯端部，所述电芯端部处设置有爆破膜，所述隔热板设置在所述爆破膜的背离所述电芯的一侧，所述爆破膜与所述隔热板之间形成泄压通道，所述热失控检测元件用于检测所述泄压通道内的热失控信号。

根据本发明实施例的电池模组，通过在电芯的电芯端部设置爆破膜，当电芯发生热失控时，高温高压热失控气流会冲破爆破膜，进入泄压通道内，并经泄压通道排至电池模组外部，在此过程中，热失控气流会经过热失控检测元件，热失控检测元件可以检测到热失控信号，以便控制器或用户对电芯进行安全控制措施。此外，泄压通道的设置，可保证热失控气流能够沿特定路径排至电池模组外部，从而降低热失控气流对其它电芯的影响。

根据本发明的一些实施例，所述热失控检测元件设置在所述泄压通道内部，或设置在所述泄压通道的出口处。

根据本发明的一些实施例，所述爆破膜为朝向所述隔热板破裂的单向爆破膜。

具体地，所述爆破膜设置在具有隔热作用的爆破板上。

根据本发明的一些实施例，所述爆破板的朝向所述隔热板的表面上设置有支撑凸台，以在所述爆破板与所述隔热板之间形成所述泄压通道。

根据本发明的一些实施例，电池模组还包括：铝排，多个所述电芯通过所述铝排实现串联或并联。

进一步地，所述铝排设置在所述爆破板与所述电芯之间，且所述爆破板的朝向所述铝排的表面上还设置有加热元件。

具体地，所述电芯安装在电芯支架上，所述电芯支架上设置有电芯支架孔，所述铝排上设置有气流通孔，所述电芯支架孔分别与所述电芯端部、所述气流通孔、所述爆破膜正对。

具体地，所述电芯端部为正极端。

可选地，所述热失控检测元件为压力传感器或热敏传感器或粉尘检测器。

根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述的电池模组。

附图说明

图1是电池模组的隔热板的示意图；

图2是爆破板朝向隔热板的表面示意图；

图3是爆破板背向隔热板的表面示意图；

图4是电池模组的拆解示意图；

图5是电池模组的组装示意图；

图6是图5中A处的放大示意图。

附图标记：

电池模组10、电芯1、顶盖11、爆破板2、爆破膜21、爆破膜安装孔211、支撑凸台22、加热元件23、隔热板3、热失控检测元件4、铝排5、电接口51、气流通孔52、电芯支架6、电芯支架孔61、支架限位板62、泄压通道F、第一分模组71、第二分模组72、第三分模组73。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或可以互相通讯；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图6详细描述根据本发明实施例的电池模组10。

参照图4、图6所示，根据本发明实施例的电池模组10可以包括：电芯1、爆破膜21、隔热板3以及热失控检测元件4，电芯1内具有高密度的能量，可以为车辆提供所需电力，通过多个电芯1组合使用，可以增大电池模组10的储电量。

电芯1具有电芯端部，当电芯1发生热失控时，电芯端部处易发生爆破，高温高压气流从电芯端部喷射而出，爆破膜21设置在电芯1的电芯端部处，爆破膜21可被电芯1电芯端部喷出的高压气流冲破。

隔热板3设置在爆破膜21的背离电芯1的一侧，换言之，爆破膜21设置在电芯1的电芯端部与隔热板3之间，爆破膜21与隔热板3之间形成泄压通道F，从电芯1的电芯端部喷出的高压气流冲破爆破膜21之后会进入泄压通道F内，热失控检测元件4用于检测泄压通道F内的热失控信号。

泄压通道F可以是形成在爆破膜21与隔热板3之间的扁平空间(例如长方体空间)，且该扁平空间的四周与外界连通，热失控气流进入泄压通道F之后，沿该扁平空间流动，并从扁平空间的四周排出去，有利于提高热失控气流的排出速度，加速热失控气流排出，防止热失控气流在电池模组10内部急速积聚而导致爆炸等危险。

具体而言，当单体电芯1发生热失控时，高温高压的热失控气流从电芯1的电芯端部急剧喷射而出，冲向爆破膜21，将爆破膜21冲破后进入泄压通道F内，并经泄压通道F排至电池模组10外部。在此过程中，热失控气流会经过热失控检测元件4，热失控检测元件4可以检测到热失控信号，提示电芯1发生热失控。

在具体实施例中，热失控检测元件4可以有多种实现形式，例如当热失控检测元件4检测的参数发生较大变化时，表明有电芯1发生热失控。

在一些可选的实施例中，热失控检测元件4可以是压力传感器，压力传感器可以对泄压通道F内的气流压力进行检测，当泄压通道F内的压力发生急剧变化时，例如压力传感器检测到压力值大于目标阈值时，表明有电芯1发生热失控。

在另一些可选的实施例中，热失控检测元件4可以是热敏传感器，热敏传感器可以对泄压通道F内的温度进行检测，当泄压通道F内的气流温度发生急剧变化时，例如热敏传感器检测到温度值大于目标阈值时，表明有电芯1发生热失控。

在其它一些可选的实施例中，热失控检测元件4还可以是粉尘检测器，粉尘检测器可以对泄压通道F内的粉尘进行检测，当泄压通道F内的气流中携带的粉尘数量急剧增多时，例如粉尘检测器检测到粉尘数量大于目标阈值时，表明有电芯1发生热失控。

在具体实施例中，热失控检测元件4可以与控制器相连，当电芯1发生热失控时，电芯1所发出的高温高压气流冲破爆破膜21后，会喷入泄压通道F并沿泄压通道F排到外界，在此过程中，热失控检测元件4检测的参数发生较大变化，表明热失控检测元件4检测到热失控信号，之后热失控检测元件4将信号传递给控制器，随后，控制器可以采取相应安全措施，例如，控制器会控制电池模组10断电或者控制警报器发出警报信号，从而可以及时提醒用户对电芯1进行维修或者维修，保证电池模组10的工作可靠、安全。

当电芯发生热失控时，电芯的正极易爆破，因此上述电芯端部为正极端。爆破膜21设置在电芯1的正极端处。

当然，在一些实施例中，若电芯的负极易发生爆破，上述电芯端部也可以为负极端。

根据本发明实施例的电池模组10，通过在电芯1的电芯端部设置爆破膜21，当电芯1发生热失控时，高温高压热失控气流会冲破爆破膜21，进入泄压通道F内，并经泄压通道F排至电池模组10外部，在此过程中，热失控气流会经过热失控检测元件4，热失控检测元件4可以检测到热失控信号，以便控制器或用户对电芯1进行安全控制措施。此外，泄压通道F的设置，可保证热失控气流能够沿特定路径排至电池模组10外部，从而降低热失控气流对其它电芯1的影响，防止电池模组10内各电芯1之间的热蔓延。

可选地，热失控检测元件4可设置在泄压通道F内部，也可设置在泄压通道F的出口处。电芯1所发出的热失控气流冲破爆破膜21后，会进入泄压通道F内，最终从泄压通道F排出，无论热失控检测元件4是位于泄压通道F内部还是位于泄压通道F的出口处，热失控检测元件4可以接触热失控气流，从而将检测的热失控信号反馈给控制器或用户，以保证电池模组10的使用安全性。

优选地，每个电芯1的电芯端部对应设置有一个热失控检测元件4，换言之，热失控检测元件4优选设置为与电芯端部一一对应，由此，每个电芯1均有对应的热失控检测元件4可对其进行检测、监控，当其中一个电芯1发生热失控时，只需断开该电芯1与其他电芯的连接，即可防止危险蔓延，不妨碍其他电芯继续工作，有利于提高电池模组10的利用率。

可选地，热失控检测元件4可以固定在隔热板3的朝向电芯3的一侧。

隔热板3具有隔热功能，当电芯1发生热失控时，隔热板3可以对高温高压气流进行阻隔，防止高温高压气流影响电池模组10外的其他部件的正常工作。

具体地，如图2所示，爆破膜21设置在爆破板2上，且爆破板2具有隔热作用，防止泄压通道F内的热量经爆破板2再传递到电芯1处。

爆破板2上设置有多个爆破膜安装孔211，每个爆破膜安装孔211对应一个电芯1的电芯端部，且每个爆破膜安装孔211处均设置有爆破膜21，当单个电芯1发生热失控时，与该电芯1的电芯端部正对的爆破膜21破裂，而其他电芯的电芯端部正对的爆破膜21完好无损，爆破板2可以防止单个电芯1所泄漏的热失控气流热量影响周边其他的电芯1以及其他零部件的工作，即隔热板3和爆破板2均可以对热量进行阻挡，将热量限制在泄压通道F内，并经泄压通道F最终排至电池模组10外部，保证电池模组10具有较好的安全性能。

换言之，通过在爆破板2上设置与电芯1的电芯端部一一对应的爆破膜21，当单个电芯1发生热失控时，对应该电芯1电芯端部的爆破膜21会发生爆破，从而保证当单个电芯1发生热失控时，所产生的高温高压热失控气流从对应的爆破膜21处进入泄压通道F并排到外界，进而可以有效地控制热失控气流对其它电芯1产生影响，防止电池模组10内电芯1之间的热蔓延。

进一步地，如图3所示，电芯1的电芯端部设置有顶盖11，电芯1内的热失控气流可将顶盖11冲开。在一些实施例中，爆破板2上的爆破膜21与隔热板3上的热失控检测元件4正对电芯1的顶盖11，保证当电芯1的顶盖11被热失控气流顶开时，热失控气流可以冲破爆破膜21并直接冲向热失控检测元件4，从而保证热失控检测元件4及时检测到热失控信号，并且电池模组10可以及时将热失控气流经泄压通道F排到外界。

进一步地，爆破膜21为朝向隔热板3破裂的单向爆破膜21，当每个电芯1对应一个爆破膜21时，爆破膜21的单向爆破特性既可以保证电芯1的热失控气流冲破对应爆破膜21后，可以直接进入泄压通道F，使热失控检测元件4检测到热失控信号，从而可以及时对电芯1采取控制，又可以防止热失控气流反向冲破其他爆破膜21。当多个电芯1的电芯端部朝向同一个爆破膜21时，爆破膜21的单向爆破特性可以保证这部分电芯1的热量进入泄压通道F，而不影响其它位置电芯。

进一步地，如图3所示，爆破板2的朝向隔热板3的表面上设置有支撑凸台22，以在爆破板2与隔热板3之间形成上述的泄压通道F，支撑凸台22朝向隔热板3的方向延伸，从而凸出爆破板2的表面，因此，当爆破板2与隔热板3配合连接后，爆破板2与隔热板3之间具有一定的间隙，该间隙为泄压通道F，从而保证当电芯1发生热失控后，高压气流可以沿泄压通道F排到外界。支撑凸台22作为硬性支撑，可以防止泄压通道F在气流的冲击作用下消失。此时，泄压通道F为具有多个支撑凸台22的扁平空间。

参照图2-图3所示，每个支撑凸台22的外围均有四个爆破膜安装孔211，换言之，支撑凸台22设置在相邻四个爆破膜安装孔211之间，由此支撑凸台22可以对爆破板2的强度起到加强作用，避免爆破膜安装孔211数量过多而导致爆破板2的强度较弱。

进一步地，参考图4、图6所示，电池模组10还可以包括：铝排5，铝排5具有良好的导电性和导热性，且重量较轻，不会显著增加电池模组10重量，多个电芯1通过铝排5实现串联或并联，从而保证电池模组10的正常供电。

电芯1的电芯端部为正极端，而在电池模组10内部，电芯1的布置方向有多种形式，例如在一个实施例中，所有电芯的正极端朝向相同方向，此时只需在所有电芯1的正极端那一侧设置爆破膜21、隔热板3、热失控检测元件4即可，而负极端由于不会发生爆破，因此可以省去爆破膜21、隔热板3、热失控检测元件4，由此有利于简化电池模组10的结构，为电芯1留出更多空间，以提升电池模组10的储电量。

或者在另一个实施例中，相邻两个电芯的正极端布置方向相反，此时，适合在电芯1的两端均设置爆破膜21、隔热板3、热失控检测元件4。

或者在又一个实施例中，电池模组10内部具有多个分模组，每个分模组的电芯正极端朝向相同方向，而相邻两个分模组的电芯正极端朝向相反方向。此时，可仅在每个分模组的电芯正极端设置爆破膜21、隔热板3、热失控检测元件4，每个分模组的电芯负极端处不再设置爆破膜21、隔热板3、热失控检测元件4。

在图4的实施例中，电池模组10内部具有三个分模组，即第一分模组、第二分模组和第三分模组，第一分模组和第三分模组的电芯正极端朝左，第二分模组的电芯正极端朝右，因此，可在第一分模组和第三分模组的左侧设置爆破膜21、隔热板3、热失控检测元件4，在第二分模组的右侧设置爆破膜21、隔热板3、热失控检测元件4。

参照图4所示，每个铝排5具有电接口51，同一个铝排5上的电接口51数量可以是多个，各个分模组的接口可与铝排5的电接口51电连接，以实现各个分模组的串联或并联。电接口51朝向电芯1方向延伸，有利于缩短连接导线长度，保证电池模组10内部导线排列整齐。

进一步地，铝排5设置在爆破板2与电芯1之间，且爆破板2的朝向铝排5的表面上还设置有加热元件23，加热元件23可以在低温环境时对铝排5加热，热量从铝排5传递于电芯1，满足电芯1在低温下仍能够正常工作。在一些实施例中，加热元件23可以为加热丝。

具体地，参考图4-图6所示，电芯1安装在电芯支架6上，电芯支架6可以对电芯1进行支撑，并且将多个电芯1聚集在一起，从而组成电池模组10，具体地，电芯支架6上设置有电芯支架孔61，电芯1喷出的气体可从电芯支架孔61排出。

电芯支架6还具有支架限位板62，支架限位板62设置在电芯1的外围，且对电芯1的位置进行限位，在图5所示的实施例中，电芯1的两端均设置有电芯支架6，电芯支架6的支架限位板62从两端对电芯1限位，有利于提升电芯1在电池模组10内部的固定牢固程度。

可选地，支架限位板62对电芯1的限位长度为电芯1长度的五分之一。

具体地，如图4、图6所示，铝排5上设置有气流通孔52，电芯支架孔61分别与气流通孔52、电芯1的电芯端部、爆破膜21正对，电芯1热失控时电芯端部所喷发的高温高压气流可以经电芯支架孔61、气流通孔52冲向爆破膜21，进而进入泄压通道F，随后触发热失控检测元件4，电池模组10的控制器采取相应控制措施。

电芯支架孔61分别与电芯端部、气流通孔52、爆破膜21、热失控监测元件4均一一对应，由此，通过热失控监测元件4可以快速定位出现问题的电芯，易于调整控制策略，有助于电池模组10的电池管理系统判断及策略控制，有效抑制了失效电芯1对周边零部件的引燃，提高了电池系统的安全级别。

根据本发明的电池模组10具有以下特点：

1、热失控检测元件4可以对泄压通道F中的热失控信号进行检测，保证电池模组10可以及时对热失控电芯1采取控制；

2、爆破板2上设有单向爆破膜21，保证电芯1在热失控时可以单向冲破爆破膜21，并从泄压通道F排出，有效防止热失控电芯1影响周边电芯1以及其他零部件的正常工作，提高了电池模组10的安全性；

3、爆破板2与隔热板3均具有隔热功能，确保热失控电芯1所发出的热气流热量不传递于电池模组10内部；

4、加热元件23可对铝排5加热，并将热量传递给电芯1，保证电池模组10在低温下的正常工作。

根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例的电池模组10。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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发明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必须针对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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池模组，其特征在于，包括：

电芯，所述电芯具有电芯端部，所述电芯端部处设置有爆破膜；

隔热板，所述隔热板设置在所述爆破膜的背离所述电芯的一侧，所述爆破膜与所述隔热板之间形成泄压通道；

热失控检测元件，所述热失控检测元件用于检测所述泄压通道内的热失控信号。

2.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述热失控检测元件设置在所述泄压通道内部，或设置在所述泄压通道的出口处。

3.根据权利要求1所述的电池模组，其特征在于，所述爆破膜为朝向所述隔热板破裂的单向爆破膜。

4.根据权利要求1或3所述的电池模组，其特征在于，所述爆破膜设置在具有隔热作用的爆破板上。

5.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，所述爆破板的朝向所述隔热板的表面上设置有支撑凸台，以在所述爆破板与所述隔热板之间形成所述泄压通道。

6.根据权利要求4所述的电池模组，其特征在于，还包括：铝排，多个所述电芯通过所述铝排实现串联或并联。

7.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述铝排设置在所述爆破板与所述电芯之间，且所述爆破板的朝向所述铝排的表面上还设置有加热元件。

8.根据权利要求6所述的电池模组，其特征在于，所述电芯安装在电芯支架上，所述电芯支架上设置有电芯支架孔，所述铝排上设置有气流通孔，所述电芯支架孔分别与所述电芯端部、所述气流通孔、所述爆破膜正对。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电池模组，其特征在于，所述电芯端部为正极端。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的电池模组。