CN112713344A - 一种电池总成及电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池的热失控技术领域，公开一种电池总成及电动车。其中电池总成包括：壳体，其内限定出容纳腔；电池模块，设置在容纳腔内且固定在壳体上，电池模块括若干个电池组，每个电池组均包括若干个面对面粘接的电池单体；绝缘件，设置在电池组的端部；绝缘防护架，固定设置在壳体上且包裹电池模块的一端，绝缘防护架上设有若干个避让孔，每个电池单体的一个极耳均贯穿一个避让孔。本发明公开的电池总成便于批量生产，设置的绝缘防护架和壳体能够阻碍电池组热失控产生的火焰蔓延至电池总成的外部，绝缘件和绝缘防护架能够隔绝电解液向外飞溅，延缓了不同电池组之间由于绝缘失效而带来的电压拉弧的现象，提升了电池总成的安全性。

Description

一种电池总成及电动车
技术领域
本发明涉及电池的热失控技术领域，尤其涉及一种电池总成及电动车。
背景技术
电池总成是电动车的动力源，市场上现有的电池总成的电池模块裸露在外面，使得电池总成的长度、宽度及高度不统一，不利于电池总成的大批量的生产，现有的电池总成不具有延缓热失控的功能，一旦某个电池组发生热失控，其余电池组也会随之发生热失控，降低了电池总成的安全性。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的在于提供一种电池总成及电动车，解决了现有技术存在的电池总成的批量化生产困难的问题，同时提升了电池总成的安全性。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池总成，包括：壳体，所述壳体内限定出容纳腔；电池模块，设置在所述容纳腔内且固定在所述壳体上，所述电池模块括若干个电池组，每个所述电池组均包括若干个面对面粘接的电池单体；绝缘件，设置在所述电池组的端部；绝缘防护架，固定设置在所述壳体上且包裹所述电池模块的一端，所述绝缘防护架上设有若干个避让孔，每个所述电池单体的一个极耳均贯穿一个所述避让孔。
作为一种电池总成的优选方案，所述电池总成还包括基板、连接排和输出排，所述基板设置在所述绝缘防护架上且分别与所述连接排和所述输出排电连接，所述连接排和所述输出排分别位于所述基板的两侧，每个所述电池单体的一个所述极耳均焊接在所述连接排上，每个所述电池单体的另一个所述极耳均焊接在所述输出排上。
作为一种电池总成的优选方案，所述壳体、所述连接排、所述输出排、所述绝缘防护架及每个所述电池组均围成一个电池腔，所述绝缘防护架与所述电池组之间形成与所述避让孔连通的泄气通道，所述泄气通道连通所述电池腔和所述容纳腔。
作为一种电池总成的优选方案，所述基板上设有传感器，所述传感器与所述基板电连接，所述传感器包括压力传感器和/或温度传感器。
作为一种电池总成的优选方案，所述绝缘件包括若干个绝缘隔热垫和两个绝缘端板，每个所述绝缘隔热垫均夹设在两个所述电池组之间，两个所述绝缘端板分别固定在所述电池模块的相对设置的两端。
作为一种电池总成的优选方案，所述绝缘隔热垫和所述绝缘防护架的比热容均大于或者等于500J/(kg·K)。
作为一种电池总成的优选方案，所述壳体包括两个第一侧板、两个第二侧板及上盖板，一个所述第一侧板、一个所述第二侧板、另一个所述第一侧板及另一个所述第二侧板依次首尾固定连接形成所述容纳腔，所述容纳腔的两端敞开设置，所述上盖板为绝缘板且罩设在所述容纳腔的一端，所述绝缘防护架位于所述上盖板和所述电池组之间。
作为一种电池总成的优选方案，每个所述第二侧板远离所述上盖板的一端均设有翻边，所述翻边朝向靠近所述电池模块的方向延伸以支撑每个所述电池单体。
作为一种电池总成的优选方案，所述绝缘防护架包括云母防护架、三聚氰胺防护架、聚氨酯防护架及氮化硼防护架中的至少一种，所述绝缘防护架卡接在所述壳体上。
一种电动车，包括箱体和以上任一方案所述的电池总成，所述箱体上设有第一固定孔，所述壳体上设有贯穿自身的第二固定孔，紧固件贯穿所述第二固定孔并伸入所述第一固定孔内以使所述电池总成固定在所述箱体上。
本发明的有益效果为：本发明公开的电池总成，增设的壳体实现了电池总成的长度、宽度及高度的统一化，便于批量生产，当某个电池组发生热失控时，会产生火焰，设置的绝缘防护架和壳体能够阻碍火焰蔓延至电池总成的外部，绝缘件和绝缘防护架还能够隔绝发生热失控的电池组内的电解液向外飞溅，提升了电池总成的绝缘防护能力，从而延缓了不同电池组之间由于绝缘失效而带来的电压拉弧的现象，提升了电池总成的安全性。
本发明公开的电动车由于包括前文所述的电池总成，当一个电池组发生热失控时，壳体、绝缘件及绝缘防护架能够延缓其他电池组发生热失控，提升了电池总成的绝缘防护能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例提供的电池总成的拆分图；
图2是本发明具体实施例提供的电池总成的示意图；
图3是本发明具体实施例提供的电池总成除去上盖板的示意图。
图中：
1、壳体；11、第一侧板；110、第二固定孔；12、第二侧板；121、翻边；13、上盖板；2、电池模块；3、绝缘件；4、绝缘防护架；40、避让孔；5、基板；6、连接排；7、输出排；8、输出端支架。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、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发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
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。此外，术语“第一”、“第二”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。
在本发明的描述中，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；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发明中的具体含义。
本实施例提供一种用于电动车的电池总成，如图1至图3所示，该电池总成包括壳体1、电池模块2、绝缘件3及绝缘防护架4，壳体1内限定出容纳腔，电池模块2设置在容纳腔内且固定在壳体1上，电池模块2括四个电池组，每个电池组均包括三个面对面粘接的电池单体，每个电池单体上均包覆有具有绝缘隔热功能的防护膜，即该电池模块2为3P4S的拓扑结构，绝缘件3设置在电池组的端部，绝缘防护架4固定设置在壳体1上且包裹电池模块2的一端，绝缘防护架4上设有二十四个避让孔40，每个电池单体的一个极耳均贯穿一个避让孔40。
在其他实施例中，电池模块2的电池组的个数并不限于本实施例的四个，还可以为一个、两个、三个或者多于四个，具体根据实际需要选定，其中每个电池组的电池单体的个数也并不限于本实施例的三个，还可以为一个、两个或者多于三个，具体根据实际需要选定。例如，当电池模块2包括24个电池单体时，电池模块2可以装配为1P24S、2P12S、3P8S、4P6S、6P4S、8P3S、12P2S、24P1S中的任意一种拓扑结构，从而使得该电池模块2可以满足8种电压的需求。
本实施例提供的电池总成，增设的壳体1实现了电池总成的长度、宽度及高度的统一化，便于批量生产，当某个电池组发生热失控时，会产生火焰，设置的绝缘防护架4和壳体1能够阻碍火焰蔓延至电池总成的外部，绝缘件3和绝缘防护架4还能够隔绝发生热失控的电池组内的电解液向外飞溅，提升了电池总成的绝缘防护能力，从而延缓了不同电池组之间由于绝缘失效而带来的电压拉弧的现象，提升了电池总成的安全性。
具体地，如图1和图3所示，本实施例的电池总成还包括基板5、连接排6和输出排7，基板5设置在绝缘防护架4上且分别与连接排6和输出排7电连接，连接排6和输出排7分别位于基板5的两侧，每个电池单体的一个极耳均焊接在连接排6上以使电池单体与连接排6电连接，完成电池单体与连接排6之间的电能的传输，每个电池单体的另一个极耳均焊接在输出排7上以使电池单体与输出排7电连接，完成电池单体与输出排7之间的电能的传输。
具体地，本实施例的基板5上设有插孔(图中未示出)，绝缘防护架4上设有与插孔对应的插接件，基板5插接在绝缘防护架4上。绝缘防护架4上设有格栅(图中未示出)，格栅固定设置在绝缘防护架4上且与基板5接触，当连接排6和输出排7均焊接在极耳上后，格栅分别与连接排6和输出排7电连接，使得连接排6和输出排7均与基板5电连接。本实施例的基板5为PCB，连接排6和输出排7与极耳的焊接形状均为圆形以尽可能的减小焊接电阻，减少电能的浪费。实际安装时，首先将电池模块2安装在壳体1内，接着将绝缘防护架4固定在壳体1上，此时电池单体的极耳伸出避让孔40，然后将基板5固定在绝缘防护支架上，最后将连接排6和输出排7焊接在电池单体的极耳上。
本实施例的连接排6由铝合金材料制成，电池单体与连接排6焊接的极耳的外壳同样由铝合金材料制成，防止两者因材料不同而形成原电池对电池单体产生腐蚀。本实施例的输出排7由铜铝材料复合而成，输出排7与外部的线束通过螺栓进行电连接，以使电池模块2通过输出排7和线束为外界供电。
进一步地，本实施例的壳体1、连接排6、输出排7、绝缘防护架4及每个电池组均围成一个电池腔，绝缘防护架4与电池组之间形成与避让孔40连通的泄气通道，泄气通道连通电池腔和容纳腔。当电池模块2的某个电池组发生热失控时，会产生高温高压的有害气体，泄气通道能够使高温高压的有害气体排出，避免了电池腔内的压力急剧升高而使得电池总成发生***的现象的发生。
本实施例的基板5上设有传感器(图中未示出)，传感器与基板5电连接，传感器包括压力传感器和温度传感器，压力传感器能够检测容纳腔内的压力，温度传感器能够检测容纳腔内的温度，压力传感器和温度传感器均通过基板5将检测到的数据传递给电动车的车载计算平台，从而便于用户及时知晓容纳腔内的温度和压力，从而判断电池总成的工作状况，减少了电池总成发生故障的概率。在其他实施例中，还可以只设置压力传感器或者温度传感器，具体根据实际需要设置。
本实施例的绝缘件3包括三个绝缘隔热垫(图中未示出)和两个绝缘端板，每个绝缘隔热垫均夹设在两个电池组之间，两个绝缘端板分别固定在电池模块2的相对设置的两端，本实施例的绝缘端板粘接在电池模块2上。为了使绝缘隔热垫平整的夹设在两个电池组之间，绝缘隔热垫的相对设置的两个侧面分别粘接在两个电池组上。在其他实施例中，绝缘隔热垫的个数并不限于本实施例的三个，具体根据电池组的个数进行确定，绝缘隔热垫的个数比电池组的个数少一个，每个绝缘隔热垫均夹设在两个电池组之间。
本实施例的绝缘隔热垫和绝缘防护架4的比热容均大于或者等于500J/(kg·K)。当电池总成不工作时，若是外界环境的温度较高，绝缘隔热垫和绝缘防护架4能够吸收部分热量，使得电池模块2的温度不会升高太多；若是外界环境的温度较低，绝缘隔热垫和绝缘防护架4能够散失部分热量，使得电池模块2的温度不会降低太多。比热容较大的绝缘隔热垫和绝缘防护架4能够防止电池模块2受外界环境的影响过大而影响电池的性能，延长了电池模块2的使用寿命。
需要说明的是，绝缘隔热垫自身由比热容大于或者等于500J/(kg·K)的材料制成，或者绝缘隔热垫内含有比热容大于或者等于500J/(kg·K)的冷却液，以保证绝缘隔热垫的比热容大于或者等于500J/(kg·K)，绝缘隔热垫的具体情况根据实际需要设置。同样地，绝缘防护架4自身由比热容大于或者等于500J/(kg·K)的材料制成，或者绝缘防护架4内含有比热容大于或者等于500J/(kg·K)的冷却液，以保证绝缘防护架4的比热容大于或者等于500J/(kg·K)，绝缘防护架4的具体情况根据实际需要设置。
本实施例的绝缘防护架4为云母防护架，云母防护架卡接在壳体1上，云母防护架能够隔绝电池组热失控产生的火焰，保护该电池组的上盖板13，避免火焰蔓延到电池模块2的外部；由于云母防护架包裹在电池组的顶部，能够隔绝飞溅的电解液等极容易引起热失控的物质；该云母防护架还可以提升每个电池组的绝缘防护能力，延缓不同电池组之间产生绝缘失效带来的大电压拉弧现象。在其他实施例中，该绝缘防护架4还可以为三聚氰胺防护架、聚氨酯防护架及氮化硼防护架中的一种，或者绝缘防护架4由云母防护架、三聚氰胺防护架、聚氨酯防护架及氮化硼防护架中的至少两种组成，或者绝缘防护架4由其他具有绝缘且隔热的材料制成，具体根据实际需要选定。
本实施例的绝缘隔热垫为云母垫，当电池组发生热失控时会喷发出高温高压的有害气体，绝缘隔热垫可以有效地抵御有害气体的热冲击，使电池组受到的冲击力降到最低，有效延缓热失控。在其他实施例中，该绝缘隔热垫还可以为三聚氰胺垫、聚氨酯垫及氮化硼垫中的一种，或者绝缘隔热垫由云母垫、三聚氰胺垫、聚氨酯垫及氮化硼垫中的至少两种组成，或者绝缘隔热垫由其他具有绝缘且隔热的材料制成，具体根据实际需要选定。
如图1和图2所示，本实施例的壳体1包括两个第一侧板11、两个第二侧板12及一个上盖板13，一个第一侧板11、一个第二侧板12、另一个第一侧板11及另一个第二侧板12依次首尾固定连接形成容纳腔，容纳腔的两端敞开设置，上盖板13为绝缘板且罩设在容纳腔的一端，绝缘防护架4位于上盖板13和电池组之间。壳体1的下端为敞开端，使得电池模块2的一端直接与外界环境接触，由于电池模块2工作时会产生热量，而壳体1的敞开端则能够促进热量的散出。
本实施例的第一侧板11和第二侧板12均采用铝合金挤压成型，易于加工，上盖板13采用非金属的云母制成，即上盖板13为云母盖板，云母盖板具有质量轻、强度大、绝缘且隔热的特点，在满足结构强度的前提下，还有利于电池总成的轻型化设置。在其他实施例中，该上盖板13还可以为三聚氰胺盖板、聚氨酯盖板及氮化硼盖板中的一种，或者上盖板13由云母盖板、三聚氰胺盖板、聚氨酯盖板及氮化硼盖板中的至少两种组成，或者上盖板13由其他具有绝缘且隔热的材料制成，具体根据实际需要选定。
具体地，如图1至图3所示，每个第一侧板11上固定设置有一个输出端支架8，输出端支架8用于实现绝缘防护架4和第一侧板11的固定连接。具体地，输出端支架8上设有卡凸，卡凸能够与绝缘防护支架卡接以使绝缘防护支架卡接在输出端支架8上。本实施例的输出端支架8为非金属的云母、三聚氰胺、聚氨酯及氮化硼中的至少一种材料制成，使得输出端支架8具有结构强度大和重量轻的特点。
如图1所示，本实施例的每个第二侧板12远离上盖板13的一端均设有翻边121，翻边121朝向靠近电池模块2的方向延伸以支撑每个电池单体。具体地，翻边121与第二侧板12垂直，每个第二侧板12的翻边121位于电池单体的一端以支撑电池单体。
组装本实施例的电池总成时，具体操作步骤如下：
步骤一、每三个电池单体面对面粘接成一个电池组，共粘接形成四个电池组，相邻两个电池组之间通过绝缘隔热垫粘接，四个电池组均粘接完成后，在两端的电池组上粘接绝缘端板形成带绝缘件3的电池模块2；
步骤二、将第一侧板11粘接在绝缘端板上，同时将第二侧板12的翻边121与该带绝缘件3的电池模块2的下端贴合，接着将第一侧板11和第二侧板12焊接；
步骤三、将绝缘防护架4扣在带绝缘件3的电池模块2的上端，绝缘防护架4卡接在第二侧板12上；
步骤四、连接排6和输出排7分别与每个电池单体的极耳焊接；
步骤五、将集成有传感器的基板5插接在绝缘防护支架上，基板5通过格栅与连接板和输出排7电连接；
步骤六、将上盖板13通过输出端支架8卡接在第一侧板11上，同时上盖板13卡接在第二侧板12上。
在其他实施例中，组装电池总成的步骤并不限于本实施例的这种限定，还可以为其他安装顺序，具体根据实际需要进行调整。
本实施例还提供一种电动车，包括箱体(图中未示出)和本实施例所述的电池总成，箱体上设有四个第一固定孔，如图1至图3所示，壳体1上设有四个贯穿自身的第二固定孔110，其中两个第二固定孔110设置在一个第一侧板11的两端，另外两个第二固定孔110设置在另一个第一侧板11的两端，每个紧固件贯穿第二固定孔110并伸入第一固定孔内以使电池总成固定在箱体上，紧固件为长度较长的螺栓。
本实施例提供的电动车由于包括前文所述的电池总成，当一个电池组发生热失控时，壳体1、绝缘件3及绝缘防护架4能够延缓其他电池组发生热失控，提升了电池总成的绝缘防护能力。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池总成，其特征在于，包括：
壳体(1)，所述壳体(1)内限定出容纳腔；
电池模块(2)，设置在所述容纳腔内且固定在所述壳体(1)上，所述电池模块(2)括若干个电池组，每个所述电池组均包括若干个面对面粘接的电池单体；
绝缘件(3)，设置在所述电池组的端部；
绝缘防护架(4)，固定设置在所述壳体(1)上且包裹所述电池模块(2)的一端，所述绝缘防护架(4)上设有若干个避让孔(40)，每个所述电池单体的一个极耳均贯穿一个所述避让孔(40)。
2.根据权利要求1所述的电池总成，其特征在于，所述电池总成还包括基板(5)、连接排(6)和输出排(7)，所述基板(5)设置在所述绝缘防护架(4)上且分别与所述连接排(6)和所述输出排(7)电连接，所述连接排(6)和所述输出排(7)分别位于所述基板(5)的两侧，每个所述电池单体的一个所述极耳均焊接在所述连接排(6)上，每个所述电池单体的另一个所述极耳均焊接在所述输出排(7)上。
3.根据权利要求2所述的电池总成，其特征在于，所述壳体(1)、所述连接排(6)、所述输出排(7)、所述绝缘防护架(4)及每个所述电池组均围成一个电池腔，所述绝缘防护架(4)与所述电池组之间形成与所述避让孔(40)连通的泄气通道，所述泄气通道连通所述电池腔和所述容纳腔。
4.根据权利要求2所述的电池总成，其特征在于，所述基板(5)上设有传感器，所述传感器与所述基板(5)电连接，所述传感器包括压力传感器和/或温度传感器。
5.根据权利要求1所述的电池总成，其特征在于，所述绝缘件(3)包括若干个绝缘隔热垫和两个绝缘端板，每个所述绝缘隔热垫均夹设在两个所述电池组之间，两个所述绝缘端板分别固定在所述电池模块(2)的相对设置的两端。
6.根据权利要求5所述的电池总成，其特征在于，所述绝缘隔热垫和所述绝缘防护架(4)的比热容均大于或者等于500J/(kg·K)。
7.根据权利要求1所述的电池总成，其特征在于，所述壳体(1)包括两个第一侧板(11)、两个第二侧板(12)及上盖板(13)，一个所述第一侧板(11)、一个所述第二侧板(12)、另一个所述第一侧板(11)及另一个所述第二侧板(12)依次首尾固定连接形成所述容纳腔，所述容纳腔的两端敞开设置，所述上盖板(13)为绝缘板且罩设在所述容纳腔的一端，所述绝缘防护架(4)位于所述上盖板(13)和所述电池组之间。
8.根据权利要求7所述的电池总成，其特征在于，每个所述第二侧板(12)远离所述上盖板(13)的一端均设有翻边(121)，所述翻边(121)朝向靠近所述电池模块(2)的方向延伸以支撑每个所述电池单体。
9.根据权利要求1所述的电池总成，其特征在于，所述绝缘防护架(4)包括云母防护架、三聚氰胺防护架、聚氨酯防护架及氮化硼防护架中的至少一种，所述绝缘防护架(4)卡接在所述壳体(1)上。
10.一种电动车，其特征在于，包括箱体和如权利要求1-9任一项所述的电池总成，所述箱体上设有第一固定孔，所述壳体(1)上设有贯穿自身的第二固定孔(110)，紧固件贯穿所述第二固定孔(110)并伸入所述第一固定孔内以使所述电池总成固定在所述箱体上。
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