CN219917527U - 电池及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池及车辆，电池包括：壳体；电芯，位于壳体内；所述电芯包括极片；电传输端，所述电传输端与所述极片连接；所述电传输端的至少部分设置于所述壳体外；传感器，所述传感器包括信号采集端和信号输出端；所述信号采集端设置于所述壳体内，用于采集所述电池内的状态参数；所述信号输出端耦合电连接至所述电传输端上，以通过所述电传输端将所述状态参数传输至所述电池外。本实用新型的实施例提供了一种电池及车辆，可以改善因设置传感器而破坏电池结构的技术问题。

Description

电池及车辆

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及电池及车辆。

背景技术

电池的状态监控是电池可靠运行的保证。相关技术中，电池内部置入传感器，传感器通过光纤等带线传输方式将信号传输到电池外部。然而，而这种方式需要在电池的盖板和铝壳等结构上打孔，存在破坏电池原本的结构，影响电池自身力学性能的问题。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种电池及车辆，可以改善因设置传感器而破坏电池结构的技术问题。

第一方面，本实用新型提出一种电池，包括：

壳体；

电芯，位于所述壳体内，所述电芯包括极片；

电传输端，所述电传输断与所述极片连接；所述电传输端的至少部分设置于所述极片上；传感器，所述传感器包括信号采集端和信号输出端；所述信号采集端设置于所述壳体内，用于采集所述电池内的状态参数；所述信号输出端耦合电连接至所述电传输端上，以通过所述电传输端将所述状态参数传输至所述电池外。

在一些实施例中，所述壳体包括盖板；所述电传输端包括：极耳和极柱；所述极柱设置于所述盖板上，并且至少部分位于所述壳体外；所述极耳一体设置于所述极片上，并与所述极柱连接；所述信号输出端耦合电连接至所述极耳上。

可选地，所述电传输端还包括软连接片，所述极耳通过所述软连接片与所述极柱连接。在一些实施例中，所述极耳包括：

集电体，所述集电体分别与所述极片和所述极柱连接；

活性层，所述活性层设置于所述集电体上；

其中，所述信号输出端耦合电连接至所述集电体设置有所述活性层的区域。

在一些实施例中，所述信号输出端与所述集电体一体设置。

在一些实施例中，所述信号采集端设置于所述壳体与所述电芯之间。

在一些实施例中，所述电芯具有至少两个，所述传感器设置于相邻的两个电芯之间。

在一些实施例中，所述极片包括正极片和负极片，所述传感器设置于所述正极片和所述负极片之间。

在一些实施例中，所述极片包括正极片，所述电传输端包括正传输端，所述正传输端与所述正极片连接，所述信号采集端设置于所述正极片上，所述信号输出端耦合电连接至所述正传输端上；和/或

所述极片包括负极片，所述电传输端包括负传输端，所述负传输端与所述负极片连接，所述信号采集端设置于所述负极片上，所述信号输出端耦合电连接至所述负传输端上。

在一些实施例中，所述传感器包括温度传感器、气压传感器、压力传感器或者气体传感器中的至少一个。

第二方面，本实用新型还提出一种车辆，包括如前所述的电池。

本实用新型的实施例的有益效果：

在本实用新型的实施例中，传感器的信号采集端设置在壳体内部，以采集到电池的状态参数。由于信号输出端耦合电连接至所述电传输端上，所述电传输端的至少部分设置于所述壳体外，状态参数通过电传输端传输至电池的外部，进而改善因设置传感器而需要在电池壳体上开设引线孔而破坏电池结构的技术问题。

由于本申请的无需设置引线孔，不仅无需破坏电池的原有外观，也无需对电池的气密性进行调整，还无需未引入其他影响电池固有性能的装置，有利于提高电池的使用寿命以及性能。

此外，由于电池自身性能(容量、电压等)检测也是通过极柱传输，外部数据接收和记录装置能够实现电池自身性能和传感器信同步接收和显示；传感器采集的数据与电池的容量、电压等电池自身性能信号属于同一传输路径，便于在数据分析时，传感器数据与电池自身性能数据联动分析，实现一一对应。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的实施例提供的电池的立体示意图；

图2是本实用新型的实施例提供的电池的剖视图；

图3是本实用新型的实施例提供的电池中传感器的信号采集和传输的结构示意图；

图4是本实用新型的实施例提供的传感器的信号输出端与极耳的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例提供的传感器的信号采集端的一布置示意图；

图6是本实用新型的实施例提供的传感器的信号采集端的另一布置示意图；

图7是本实用新型的实施例中信号输出端与负极耳的结构示意图；

图8是本实用新型的实施例中信号输出端与正极耳的结构示意图；

图9是本实用新型的实施例中传感器布置在两个电芯之间时的信号输出端的布局结构示意图；

图10是本实用新型的实施例中传感器的信号采集端的又一布置示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

相关技术中，电池包括壳体和电芯。电池的状态监控离不开传感器。传感器将采集的状态参数通过信号线传输至电池外部。为此，壳体上会开设引线孔，供信号线从电池内部穿设出电池外部，因而会牺牲壳体的强度，影响电池的性能。比如，通常情况下，壳体上会设有必不可少的正极端口、负极端口和安全阀口等接口；这些接口的设置已经会导致壳体的强度下降。

为此，本申请实施例的技术方案中，无需设置引线孔，便能将传感信号电池内部传输至位于电池外部的处理装置中，以可以改善因设置传感器而破坏电池结构的技术问题。

请参照图1和图2所示，电池100包括壳体110、电芯120、电传输端122和传感器130。电芯120位于壳体内。电芯120配置为向外部的用电设备供电。传感器130配置为电芯120的状态和/或电池内部的工况进行检测，得到状态参数。具体而言，所述电芯120包括极片121。所述电传输端122与所述极片121连接。所述电传输端122的至少部分设置于所述壳体110外。

如图3所示，所述传感器130包括信号采集端131和信号输出端132；所述信号采集端131设置于所述壳体110内，用于采集所述电池100内的状态参数；所述信号输出端132耦合电连接至所述电传输端122上，以通过所述电传输端122将所述状态参数传输至所述电池100外。

本申请实施例的技术方案中，传感器130的信号采集端131设置在壳体110内部，以采集到电池100的状态参数。由于信号输出端132耦合电连接至所述电传输端122上，所述电传输端122的至少部分设置于所述壳体110外，将状态参数通过电传输端122传输至电池100的外部，进而改善因设置传感器130而需要在电池100壳体110上开设引线孔而破坏电池结构的技术问题。

具体而言，由于本申请的无需设置引线孔，不仅无需破坏电池的原有外观，也无需对电池的气密性进行调整，还无需未引入其他影响电池固有性能的装置，有利于提高电池100的使用寿命以及性能。

需要说明的是，壳体110包括盖板113和框架。框架限定出容纳腔。盖板113盖设在容纳腔的腔口处，并密封容纳腔。通常情况下，盖板上开设有供电传输端122穿设的端口。电传输端122可以部分隐藏在壳体110内(即部分容纳在端口内，另一部分位于端口外)；电传输端122可以部分完全裸露在壳体110外。极片121是电芯120的核心组件，为了保证安全，极片121是设在壳体110内部的。在实施例中，传感器130设置在容纳腔内部。

在实施例中，如图1所示，端口包括正极端口111和负极端口112。电芯120的电传输端122分为正传输端(未标记)和负传输端(未标记)。正传输端对应正极端口111设置，负传输端对应负极端口112设置。

作为上述实施例的可选实施方式，如图2和3所示，所述电传输端122包括极耳122a和极柱112c。所述极柱112c设置在壳体110的盖板113上，并且所述极柱112c的至少部分设置于壳体110外。所述极耳122a一体设置于所述极片121上。所述极柱112c与极耳122a电连接。在实施例中，如图3所示，所述信号输出端132耦合电连接至所述极耳122a上。一方面，传感器130采集的信号通过极耳122a和极柱112c即可以将信号传输到电池外部。另一方面，由于电池自身性能(容量、电压等)检测也是通过极柱112c传输，外部数据接收和记录装置能够实现电池自身性能和传感器130信同步接收和显示；传感器130采集的数据与电池的容量、电压等电池自身性能信号属于同一传输路径，便于在数据分析时，传感器130数据与电池自身性能数据联动分析，实现一一对应。

采用本申请实施例中的电池，通过将传感器嵌入电池的内部，可以在有限影响电池的电化学性能情况下，灵敏的监测电池内部的温度、应力和气压等状态参数；能够将这些状态参数连同电池自身性能参数通过极柱输出给外部处理装置，由此可以用于实现对状态参数以及电池自身性能参数进行实时对应监控和联合分析，实时预警电芯存在的问题，有利于增加电池的安全性和可靠性，可以在电池发生异常的时候，能够迅速结合传感器获取的状态参数与电池自身性能参数反馈并且告警，保护用户的生命安全。

在一些实施例中，电传输端122还可以包括软连接片122b。所述软连接片122b与所述极耳122a连接。所述极柱112c与所述软连接片122b连接。具体地，软连接片122b焊接于极耳122a上，极柱112c焊接于软连接片122b上。极耳122a、软连接片122b与极柱112c是电芯120和外部设备实现电能传输的结构。放电时，电芯120内的电能通过极耳122a、软连接片122b和极柱112c导向外部用电设备；充电时，外部充电设备通过极柱112c、软连接片122b和极耳122a将外部充电设备的电能存储至电芯120内。与此同时，传感器130采集的信号通过极耳122a、软连接片122b和极柱112c即可以将信号传输到电池外部。

作为上述实施例的可选实施方式，如图4所示，所述极耳122a包括集电体122a-1和活性层122a-2。所述集电体122a-1分别与所述极片121和所述极柱122c连接。在实施例中，集电体122a-1可以固定在极片121的边缘处；集电体122a-1也可以是极片121的边缘处延伸出的薄片结构。所述活性层122a-2设置于所述集电体122a-1上。活性层122a-2用于降低电阻、提高导电性，在一些实施例中还可以用于提高极耳122a处的散热性，提高导电安全性。在一些实施例中，活性层122a-2为纳米级别的颗粒所制成的。进一步地，当极耳122a为正极耳122a+时，活性层122a-2可以为石墨烯层；当极耳122a为负极耳122a-时，活性层122a-2可以包含有容量较大的硅系负极活性物质，如Si、Si Me合金、硅氧化合物等。

在实施例中，所述信号输出端132耦合电连接至所述集电体122a-1设置有所述活性层122a-2的区域。通过将信号输出端132耦合电连接至活性层122a-2上，能够降低信号传递的电阻，提高信号传递的质量。在一些实施例中，信号输出端132可以粘接在活性层122a-2的区域内。

在实施例中，集电体122a-1的至少一部分会设置活性层122a-2，比如二分之一以上的区域会设置活性层122a-2。集电体122a-1的不具有活性层122a-2的区域为露箔区。软连接片122b与集电体122a-1的露箔区连接，与信号输出端132错位布置。在另外一些实施例中，为了提高散热能力，集电体122a-1的厚度方向上相对的两侧均可以部分设置有活性层122a-2。活性层122a-2在极耳122a制作时，可以采用涂覆、沉积、电镀等方式设置在集电体122a-1的表面上。集电体122a-1通常为金属箔片，如铜、铜合金、镍、镍合金等。

作为上述实施例的可选实施方式，所述信号输出端132与所述集电体122a-1一体设置。在该实施例中，通过将信号输出端132与集电体122a-1的一体设置，提高信号输出端132的连接牢靠性和信号传输的稳定性。通常情况下，在极耳122a制作的过程中，便可以在在集电体122a-1具有所述活性层122a-2的区域上焊接信号输出端132。

作为上述实施例的可选实施方式，如图5所示，所述信号采集端131设置于所述壳体110与所述电芯120之间。壳体110限定出容纳腔，容纳腔内放置有电芯120。电芯120与壳体110之间具有间隙。传感器130的信号采集端131设置在间隙内，比如，传感器130的信号采集端131设置在电芯120的面向壳体110的表面上或者壳体110的面向电芯120的壁面上。如此，传感器130能够采集到电池100内状态参数和/或环境参数。

作为上述实施例的可选实施方式，所述电芯120具有至少两个，所述信号采集端131设置于相邻的两个电芯120之间。通过这样的设置，传感器130能够采集到的电芯120内的参数，用于确定电芯120的状态。比如，如图6所示，电芯120具有两个；两个电芯120之间设置有传感器130的信号采集端131。在另外的实施例中，电芯120还可以具有更多个，比如三个、四个或者更多个；在这些实施例中，传感器130的个数可以进行具体设置。比如在一些实施例中，电芯120有四个，在第一个和第二个电芯120之间设置传感器130的信号采集端131，第三个和第四个之间设置传感器130的信号采集端131。

电芯120具有多个。如图7和图8所示，每一个电芯120具有正极耳122a+和负极耳122a-。多个电芯120的正极耳122a+共用正软连接片122b+和正极柱112c，以形成正传输端。多个电芯120的负极耳122a-共用负软连接片122b-和负极柱112c，以形成负传输端。正极耳122a+设置于正极片1211上。负极耳122a-设置于负极片1212上。比如，如图9所示，两个电芯120的正极耳122a+共用同一个正软连接片122b+和正极柱112c，两个电芯120的负极耳122a-共用同一个负软接片和负极柱112c。将电芯120内布置的传感器130可以设置在任意正极耳122a+和负极耳122a-上，均可以将其采集的信号往外部传输。当电芯120之间设置有多个传感器130时，多个传感器130的信号采集端131可以分布设置在不同的正极耳122a+和负极耳122a-上。

作为上述实施例的可选实施方式，结合图10所示，所述极片121包括正极片1211和负极片1212，所述传感器130设置于所述正极片1211和所述负极片1212之间。在实施例中，电芯120的极片121分为正极片1211和负极片1212。电芯120还包括隔膜。正极片1211和负极片1212之间通过隔膜隔开。传感器130的信号采集端131设置于正极片1211和负极片1212之间，比如可以设置在正极片1211上，或者可以设置在负极片1212上。如此设置，可以针对电池100内的电芯120内部的状态参数和/或环境参数进行监测。

通常情况下，每一个电芯120包括多个正极片1211和负极片1212；正极片1211和负极片1212依次交替设置。相邻的正极片1211和负极片1212之间通过隔膜隔开。比如，电芯120为卷芯时，从沿径向内至外依次为：一号正极片1211、一号负极片1212、二号正极片1211、二号负极片1212、三号正极片1211、三号负极片1212、四号正极片1211、四号负极片1212。传感器130的信号采集端131可以设置在一号正极片1211和一号负极片1212之间，也可以设置在一号负极片1212和二号正极片1211之间。电芯120内部可以设置多个传感器130的信号采集端131，比如，温度传感器130的信号采集端131可以设置在一号正极片1211和一号负极片1212之间，另一个温度传感器130的信号采集端131设置在三号负极片1212和四号正极片1211之间。以上仅为一种示例。电芯120的正极片1211和负极片1212还可以沿着长度方向依次设置。电芯120内正极片1211和负极片1212的个数传感器130的种类和个数，以及传感器130的信号采集端131布置在电芯120内的位置是可以根据具体情况具体设置。

作为上述实施例的可选实施方式，所述极片121包括正极片1211，所述电传输端122包括正传输端，所述正传输端与所述正极片1211连接，所述信号采集端131设置于所述正极片1211上，所述信号输出端132耦合电连接至所述正传输端上。也即：在该实施例中，传感器130的信号采集端131设置于一正极片1211上，则其信号输出端132耦合电连接至该正极片1211对应的正传输端上。

在实施例中，正传输端包括正极耳122a+、正软连接片122b+和正极柱。信号输出端132耦合电连接至该正极片1211对应的正极耳122a+。在实施例中，当电池具有多个电芯时，每一个电芯具有正极耳122a+。正极耳122a+共用一个正软连接片122b+。

所述极片121包括负极片1212，所述电传输端122包括负传输端，所述负传输端与所述负极片1212连接，所述信号采集端131设置于所述负极片1212上，所述信号输出端132耦合电连接至所述负传输端上。也即：在该实施例中，传感器130的信号采集端131设置于一负极片1212上，则其信号输出端132耦合电连接至该负极片1212对应的正传输端上。

在实施例中，负传输端包括负极耳122a-、负软连接片122b-和负极柱。信号输出端132耦合电连接至该负极片1211对应的负极耳122a-。当电池具有多个电芯时，每一个电芯具有负极耳122a-。负极耳122a1共用一个负软连接片122b1。

在一些实施例中，电芯120内设置有多个传感器130，其中一个传感器130的信号采集端131设置在正极片1211上，则其信号输出端132设置在该正极片1211对应的正传输端上；其中另一个传感器130的信号采集端131设置在负极片1212上，则其信号输出端132设置在该负极片1212对应的负传输端上。

作为上述实施例的可选实施方式，所述传感器130包括温度传感器、气压传感器、压力传感器或者气体传感器中的至少一个。在实施例中，传感器130通常为柔性传感器。温度传感器用于采集电芯120的温度；在一个电芯120中，其通常设置在正极片1211和负极片1212之间；若电芯120具有多个时，其通常设置在相邻的两个电芯120之间。气压传感器用于采集电池100内的气压，其通常设置在电芯120与壳体110之间。气体传感器通常用于反映电芯120内的气体类型，其一般设置在在电芯120与壳体110之间。压力传感器用于采集电池100所受到的压力；在一个电芯120中，其通常设置在正极片1211和负极片1212之间；若电芯120具有多个时，其通常设置在相邻的两个电芯120之间；其可以设置在电芯120与壳体110之间。

在具体实施例中，根据实际需要布置不同传感器130的类型。传感器130的设置位置也是根据实际需求进行布局。

本实用新型实施例还提出一种车辆，包括电池100。电池100向车辆的传动结构提供动力以驱使车辆前进。在一些实施例中，车辆可以为纯电动车，也可以为混合动力车。电池100采用了前述实施例的一部分技术方案或者全部技术方案，因而具备前述实施例的一部分技术优势或者全部技术优势，在此不一一赘述。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (11)

1.一种电池，其特征在于，包括：

壳体；

电芯，位于所述壳体内，所述电芯包括极片；

电传输端，所述电传输端与所述极片连接，所述电传输端的至少部分设置于所述壳体外；

传感器，所述传感器包括信号采集端和信号输出端；所述信号采集端设置于所述壳体内，用于采集所述电池内的状态参数；所述信号输出端耦合电连接至所述电传输端上，以通过所述电传输端将所述状态参数传输至所述电池外。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体包括盖板；

所述电传输端包括：极耳和极柱；所述极柱设置于所述盖板上，并且至少部分位于所述壳体外；所述极耳一体设置于所述极片上，并与所述极柱连接；所述信号输出端耦合电连接至所述极耳上。

3.如权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电传输端还包括软连接片，所述极耳通过所述软连接片与所述极柱连接。

4.如权利要求2或3所述的电池，其特征在于，所述极耳包括：

集电体，所述集电体分别与所述极片和所述极柱连接；

活性层，所述活性层设置于所述集电体上；

其中，所述信号输出端耦合电连接至所述集电体设置有所述活性层的区域。

5.如权利要求4所述的电池，其特征在于，所述信号输出端与所述集电体一体设置。

6.如权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于，所述信号采集端设置于所述壳体与所述电芯之间。

7.如权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于，所述电芯具有至少两个，所述信号采集端设置于相邻的两个电芯之间。

8.如权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于，所述极片包括正极片和负极片，所述信号采集端设置于所述正极片和所述负极片之间。

9.如权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于，所述极片包括正极片，所述电传输端包括正传输端，所述正传输端与所述正极片连接，所述信号采集端设置于所述正极片上，所述信号输出端耦合电连接至所述正传输端上；和/或

所述极片包括负极片，所述电传输端包括负传输端，所述负传输端与所述负极片连接，所述信号采集端设置于所述负极片上，所述信号输出端耦合电连接至所述负传输端上。

10.如权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于，所述传感器包括温度传感器、气压传感器、压力传感器或者气体传感器中的至少一个。

11.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的电池。