CN220914359U - 电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种电池包和车辆，该电池包包括托盘、吸热件及多个电芯组，托盘内设置有容纳腔，多个电芯组布置在容纳腔内，容纳腔的底部设置有用于对多个电芯组进行冷却的液冷结构，多个电芯组沿电池包的长度方向间隔布置，容纳腔内设置有至少一个沿隔板，隔板沿电池包的宽度方向延伸，相邻两个电芯组之间设置有隔板，每个电芯组包括多个沿电池包的宽度方向间隔布置的电芯，每个电芯组中至少部分电芯之间设置有吸热件，托盘位于电池包的长度方向上的一端或两端设置有与容纳腔连通的防爆阀。如此，通过多个方向及多种手段阻止热失控的蔓延和加剧，最大限度地降低了电池包发生二次热失控的风险，可以降低电池包发生起、火***的风险。

Description

电池包和车辆

技术领域

本公开涉及电池技术领域，具体地，涉及一种电池包和车辆。

背景技术

在车辆中，电池包在使用过程中可能出现热失控状况，容易导致电池包起火或***。针对这一问题，现有技术通常在在电池包的托盘上设置防爆阀，当电池出现热失控情况时，可以通过防爆阀释放电池包内部的气体及其他杂质，从而避免热失控的加剧，避免电池包发生起火或***。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种电池包和车辆，在电池包内的电芯在发生热失控时，可以降低电池包的内温度及压力，且有利于实现热电分离，可以降低电池包二次热失控风险，从而可以降低电池包起火、***的风险。

为了实现上述目的，本公开提供一种电池包，包括托盘、吸热件及多个电芯组；

所述托盘内设置有容纳腔，所述多个电芯组布置在所述容纳腔内，所述容纳腔的底部设置有用于对所述多个电芯组进行冷却的液冷结构；

所述多个电芯组沿所述电池包的长度方向间隔布置，所述容纳腔内设置有至少一个沿隔板，所述隔板沿所述电池包的宽度方向延伸，相邻两个所述电芯组之间设置有所述隔板；

每个所述电芯组包括多个沿所述电池包的宽度方向间隔布置的电芯，每个所述电芯组中至少部分所述电芯之间设置有所述吸热件；

所述托盘上位于所述电池包的长度方向上的一端或两端设置有与所述容纳腔连通的防爆阀。

可选地，所述电芯在所述电池包的长度方向上具有相对的第一端面和第二端面，所述电芯的正极柱和负极柱均设置于所述第一端面，所述电芯的电芯防爆阀设置于所述第二端面。

可选地，在所述多个电芯组中，相邻两个所述电芯组中一者的电芯的第一端面面向另一者的电芯的第一端面；或者，相邻两个所述电芯组中一者的电芯的第二端面面向另一者的电芯的第二端面。

可选地，所述隔板的外表面设置有第一绝缘层。

可选地，所述吸热件采用的材料为二次相变吸热材料。

可选地，所述液冷结构包括液冷板，所述液冷板设置在所述托盘的底板的上表面，用于对所述多个电芯组进行冷却。

可选地，所述液冷板在所述底板上的投影覆盖所述多个电芯组在所述底板上的投影。

可选地，所述液冷板的上表面设置有第二绝缘层。

可选地，所述托盘包括底板和设置在所述底板上的框状边梁，相邻两个所述隔板之间限定出子容纳腔，每个所述子容纳腔用于容纳一个电芯组，所述框状边梁的内部设置有通道，且所述框状边梁的内侧壁上设置有多个开口，所述多个开口用于连通所述通道与对应的所述子容纳腔；

所述框状边梁位于所述电池包的长度方向的一端或两端设置有与所述通道连通的防爆阀，和/或，所述框状边梁位于所述电池包的宽度方向的一端或两端设置有与所述通道连通的防爆阀。

可选地，多个所述开口中具有在所述电池包的高度方向上位置不同的开口。

可选地，所述框状边梁包括第一梁、第二梁、第三梁及第四梁，所述第一梁和所述第二梁沿所述电池包的长度方向间隔布置，所述第三梁和所述第四梁沿所述电池包的宽度方向间隔布置，所述第一梁、所述第二梁、第三梁及第四梁的内部连通，以构造出所述通道，所述第一梁、所述第二梁、第三梁及第四梁的内侧壁分别设置有所述开口；

所述第一梁上设置有防爆阀，和/或，所述第二梁上的防爆阀。

根据本公开的另一方面，提供一种车辆，包括上述述的电池包。

通过上述技术方案，本公开在电池包的高度方向(Z方向)上，采用液冷结构对电芯进行冷却，在电池包的长度方向(X方向)上，通过隔板进行热电分离，并在该方向上设置有防爆阀泄压泄热，在电池包的宽度方向(Y方向)上，在相邻的电芯之间设置吸热件吸收热量。如此，通过多个方向及多种手段阻止热失控的蔓延和加剧，最大限度地降低了电池包发生二次热失控的风险，可以降低电池包发生起、火***的风险。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种实施方式提供的电池包的部分零部件的立体结构示意图，其中，未示出电池包的上盖，吸热件与电芯之间呈分离状态；

图2是本公开一种实施方式提供的电池包的部分零部件的***示意图；

图3是本公开一种实施方式提供的电池包的吸热件与电芯组呈分离状态的立体结构示意图；

图4是本公开一种实施方式提供的电池包的电芯组的立体结构示意图，其中，示出了多个电芯；

图5是本公开一种实施方式提供的电池包的电芯组的另一个视角的立体结构示意图；

图6是本公开一种实施方式提供的隐去了底板的托盘的立体结构示意图。

附图标记说明

100-电池包；10-托盘；11-容纳腔；111-子容纳腔；12-隔板；121-第一绝缘层；13-底板；14-框状边梁；141-第一梁；142-第二梁；143-第三梁；144-第四梁；15-开口；151-第一开口、152-第二开口；20-吸热件；30-电芯组；31-电芯；311-第一端面；312-第二端面；313-正极柱；314-负极柱；315-电芯防爆阀；40-液冷结构；41-液冷板；42-外接管；50-通孔。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。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公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指是基于附图的图面方向定义的，上、下可以与车辆处于正常行驶状态的上、下的方向相同。在本公开中，电池包100的长度方向可以与图1至图3中X方向相同，可以与车辆的长度方向相同；电池包100的宽度方向可以与图1至图3中Y方向相同，可以与车辆的宽度方向相同；电池包100的高度方向可以与图1至图3中Z方向相同，可以与车辆的高度方向相同。

此外，在未作相反说明的情况下，所使用的术语如“第一”和“第二”仅是为了区分一个要素和另外一个要素，并不具有顺序性和重要性。另外，本公开提及的连接，可以使直接相连，也可以采用中间件相连，本公开对此不作限定。

通常，在电池包的电芯发生热失控后，电池包的内部会产生大量热量和气体，导致电池包内部的温度和压力过大，如果温度和压力不能得到有效降低，可能出现鼓包、起火***等危险。另外，电池包内的电芯通过电芯防爆阀向电池包的内部喷发大量高温混合体，即气体及其他杂质的混合体，这些混合体可能成为导体，导致出现电弧、短路、绝缘失效等二次危害。

鉴于此，如图1至图6所示，根据本公开的一方面，提供一种电池包100，包括托盘10、吸热件20及多个电芯组30。托盘10内设置有容纳腔11，多个电芯组30布置在容纳腔11内，容纳腔11的底部设置有用于对多个电芯组30进行冷却的液冷结构40，多个电芯组30沿电池包100的长度方向(X方向)间隔布置，容纳腔11内设置有至少一个沿隔板12(如设置有图6所示的两个隔板12)，隔板12沿电池包100的宽度方向(Y方向)延伸，相邻两个电芯组30之间设置有隔板12，每个电芯组30包括多个沿电池包100的宽度方向间隔布置的电芯31，每个电芯组30中至少部分电芯31之间设置有吸热件20，例如，每个电芯组30中相邻两个电芯31之间设置有吸热件20，托盘10位于电池包100的长度方向上的一端或两端设置有与容纳腔11连通的防爆阀(未图示)，通过该防爆阀可以从电池包100的长度方向将电池包100内的高温混合体排出至电池包100的外部。

可以理解的是，这里的电芯组30，可以是仅包括多个电芯31和对应的电连接件(如连接电芯31的正极柱313或负极柱314的电连接片和高低压铜铝排)的电芯组30，也可以是属于电芯模组的电芯组30，即，容纳腔11内设置有多个电池模组。本公开对此不作限定。

在本公开提供的电池包100中，当电池包100内的电芯31发生热失控时，可以利用防爆阀将容纳腔11内的高温混合体(如气体及其他杂质)排出，实现电池包100内的压力和热量的释放，避免电池包100发生鼓包或***的风险。另外，由于容纳腔11的底部设置液冷结构40，可以利用冷却结构进行吸热，吸收电芯31热失控后的热量，降低电池包100的内电芯31温度，从而可以降低或者阻止热失控的加剧风险。

而且，由于相邻的电芯组30之间设置了隔板12，当某个电芯组30中的电芯31发生热失控时，通过隔板12的阻挡作用，可以避免发生热失控的电芯31喷出的高温混合体直接喷向另一个电芯组30中的电芯31，从而可以对其他电芯组30的正常电芯31起到保护作用，避免了热失控的蔓延。同时，隔板12可以起到在一定程度上起到电热分离的作用，避免发生热热控的电芯31喷出的物质导致其他电芯31发生例如短路等二次危害。

此外，由于在同一个电芯组30的至少部分电芯31之间设置了吸热件20吸热温度，可以减少发生热失控的电芯31的传递至其他电芯31上的热量，或者避免发生热失控的电芯31热量传递至其他电芯31上，起到了对其他电芯31保护作用。相较于相关技术中在相邻电芯31之间设置隔热层避免热量传递的方案，本公开设置吸热件20，通过吸收热量，除了可以避免热量在电芯31之间直接传递之外，还可以降低容纳腔11内的整体温度，从而可以起到对电芯31的有效降温作用。

通过上述技术方案，本公开在电池包100的高度方向(Z方向)上，采用液冷结构40对电芯31进行冷却，在电池包100的长度方向(X方向)上，通过隔板12进行热电分离，并在该方向设置防爆阀泄压泄热，在电池包100的宽度方向(Y方向)上，在相邻的电芯31之间设置吸热件20吸收热量。如此，通过多个方向及多种手段阻止热失控的蔓延和加剧，最大限度地降低了电池包100发生二次热失控的风险，可以降低电池包100发生起、火***的风险。

如图3至图5所示，电芯31在电池包100的长度方向上具有相对的第一端面311和第二端面312，电芯31的正极柱313和负极柱314均设置于第一端面311，电芯31的电芯防爆阀315设置于第二端，即，对于单个的电芯31，电芯防爆阀315与极柱位于电芯31相反的两端。如此设计，在电芯31出现热失控而电芯防爆阀315开启时，电芯防爆阀315喷出的高温混合体不会喷向该电芯31的自身的极柱以及与极柱相连的电连接件(如极柱之间的连接片及高低压铝铜牌排)，降低了电芯31之间出现短路的风险，可以进一步起到热电分离的效果，避免了对电芯31造成二次危害。尤其是当喷出物存在电解液时，可以避免因电解液与电耦合导致二次失控起火。

对于多个电芯组30，相邻两个电芯组30中一者的电芯31的第一端面311面向另一者的电芯31的第一端面311；或者，相邻两个电芯组30中一者的电芯31的第二端面312面向另一者的电芯31的第二端面312，换言之，对于相邻的电芯组30，两个电芯组30中的电芯31的极柱面向彼此，或者，防爆阀面向彼此。如此设计，当其中一个电芯组30中的电芯31出现热失控时，电芯防爆阀315喷出的高温混合体不会喷向另一个电芯组30的电芯31的正极柱313或者负极柱314，起到了热电隔离作用，降低两个电芯组30之间的电芯31出现短路的风险，避免了对电芯31的二次危害。

如图6所示，隔板12的外表面可以设置有第一绝缘层121，这样，可以避免从电芯31喷出的导电体与隔板12形成电连接，从而可以避免出现短路或者拉弧现象。

可以理解的是，隔板12的外表面可以全部位置被第一绝缘层121覆盖，也可以是部分被第一绝缘层121覆盖，只要能够实现在热失控时与容纳腔11内的高温混合体绝缘即可。例如，参见图6，可选地，隔板12的上端和下端由于分别与盖板和液冷板41相连，允许可以不被第一绝缘层121覆盖，隔板12在X方向上的侧壁可以被第一绝缘层121覆盖完全覆盖。

为了避免托盘10的绝缘失效而与电芯31的极柱及高低压铜铝排导通，容纳腔11的内壁也可以设置绝缘层，例如，参见图6，可以在托盘10的框状边梁14的内侧壁上设置绝缘层。

本公开对第一绝缘层121和托盘10的内侧壁上的绝缘层的具体材质不作限定，例如，第一绝缘层121和托盘10的内侧壁上的绝缘层可以为PI绝缘层。

本公开对吸附件的具体材质不作限定。可选地，在本公开的一种实施方式中，吸热件20采用的材料为二次吸热相变材料，采用二次吸热相变材料可以快速吸收发生热失控的电芯31积聚的热量，阻止电芯31之间的高温传递，从而阻止热失控的蔓延。

本公开对二次吸热相变材料的具体组成不作限定，例如，吸热件20可以为玻纤石蜡吸热板材，即，吸热件20的材料可以为玻纤石蜡复合材料。

在本公开中，二次吸热相变材料可以为由无机类材料、有机类材料、有机-无机复合类材料加上阻燃剂复合而成，其中，无机类包括但不仅限于CaCl₆·6H₂O、Na₂SO₄·10H₂O、CH₃COONa·3H₂O等水合盐以及合金；有机类材料包括但不仅限于石蜡、脂肪酸类、醇类、聚乙烯醇类；有机-无机复合类材料包括但不仅限于石蜡-碳材料(膨胀石墨、碳纤维、石墨颗粒、石墨烯、碳纳米管)、石蜡-泡沫金属(镍、铝、铜)；而阻燃剂可以选用膨胀石墨、玻璃纤维、磷系阻燃剂、金属氢氧化物类。

在本公开中，液冷结构40可以构造为任意适当的结构，可选地，如图2所示，液冷结构40包括液冷板41，液冷板41设置在托盘10的底板13的上表面，用于对多个电芯组30进行冷却。通过将电芯31的底面与液冷板41导热相连，液冷板41内的冷却液通过热传导方式进行吸热，从而降低电芯31的热量。

可选地，如图2所示，液冷结构40还可以包括两个与液冷板41内的流道连通的外接管42，该两个外接管42中一者用作液冷板41的进液管，另一者用作液冷板41的出液管。

在本公开中，液冷板41可以采用粘接、螺接货焊接等任意合适的手段集成在托盘10的底板13上。

可以理解的是，在本公开的其他实施方式中，液冷板41可以集成在底板13集内部，此时，托盘10的底板13可以构造为液冷板41，如此，底板13既可用于支撑电芯组30，也可以用于对电芯31冷却。

为了保证液冷板41对任意电芯31的冷却液效果，可选地，液冷板41在底板13上的投影(可称为第一投影)覆盖多个电芯组30在底板13上的投影(第二投影)，即，第一投影和第二投影重合，且第一投影的投影面积大于第二投影的投影面积。如此设计，可以保证液冷板41能够对多个电芯组30中任意发生热失控的电芯31进行冷却。

为了避免电芯31与液冷板41之间出现短路或者拉弧现象，可在液冷板41上表面设置第二绝缘层411以进行绝缘防护。

本公开对液冷板41上的第二绝缘层的具体材质不作限定，例如，第二绝缘层可以为PI绝缘层。

装配电池包100时，电芯组30的下端与液冷板41之间可以采用导热胶层相连。

如图2和图6所示，托盘10包括底板13和设置在底板13上的框状边梁14，底板13和框状边梁14共同限定上述的容纳腔11，相邻两个隔板12之间限定出容纳腔111，子容纳腔111用于容纳一个电芯组30，框状边梁14的内部设置有通道(也称为烟道)，且框状边梁14的内侧壁设置上设置有多个开口15，多个开口15连通通道与对应的子容纳腔111，框状边梁14位于电池包100的长度方向的一端或两端设置有与通道连通的防爆阀，或者，框状边梁14位于电池包100的宽度方向的一端或两端设置有与通道连通的防爆阀。如此，防爆阀可以经由通道和开口15与各个子容纳腔111连通。

如此设计，当任意子容纳腔111内的电芯31发生热失控，均可以通过对应的开口15、通道及防爆阀及时将高温混合体排出至电池包100的外部，可以避免高温高压的混合体在电池包100的内壁汇聚，从而可以避免热失控的加剧。

当在框状边梁14位于池包的长度方向的一端或两端(如下文的第一梁141和第二梁142)设置防爆阀，并在框状边梁14位于电池包100的宽度方向的一端或两端(如第三梁143和第三梁143)设置防爆阀时，可以加快电池包100内混合体排放的速度，从而可以尽可能快的阻断热失控的蔓延。

可以理解的是，除了单独在框状边梁14上设置通道和开口15，还可以单独在托盘10的底板13上开设开口15和与通道，或者，可以同时在框状边梁14和底板13上设置开口及通道。

为了提升对高温混合体的排放效果，可选地，如图6所示，在本公开的一种实施方式中，多个开口15中具有在电池包100的高度方向上位置不同的开口15。即，多个开口15可以在容纳腔11的高度方向上分层，对应不同高度的空间，有利于快速将位于容纳腔11不同高度的高温混合体通过通道及防爆阀排出电池包100。

参见图6，多个开口15可以包括位于第一开口151和第二开口152，第一开口151和第二开口152在容纳腔11的高度方向上位于不同的高度位置。在图6所示的实施例中，可在托盘10的外侧壁与第一开口151和第二开口152对应的位置设置防爆阀。

如图6所示，框状边梁14可以包括第一梁141、第二梁142、第三梁143及第四梁144，第一梁141和第二梁142沿电池包100的长度方向间隔布置，第三梁143和第四梁144沿电池包100的宽度方向间隔布置，第一梁141、第二梁142、第三梁143及第四梁144的内部相互连通，以构造出上述的通道，第一梁141、第二梁142、第三梁143及第四梁144的内侧壁分别设置有开口15，第一梁141上设置有防爆阀，或，第二梁142上的防爆阀。例如，第二梁142上可以两个防爆阀。

如图6所示，在本公开的一种实施例中，第三梁143上可以设置有与容纳腔11连通的通孔50，该通孔50可以布置防爆阀，从而可以再电池包100的宽度方向上进行高温混合体的排放。

本公开对电池包100中的电芯组30的数量不作限定，其可以为任意适当的数量，例如，两个、三个等。作为一种可选的实施例，如图1至图3所示，多个电芯组30的数量可以以为三个，此时，参见图2和图6，子容纳腔111的数量为三个。

可选地，在本公开的一种实施方式中，电池包100可以还包括上盖(未图示)，上盖可以密封盖在托盘10的上端，例如密封盖设在框状边梁14和隔板12的上端。

在本公开中，隔板12除了用于电热分离之外，还可以连接在电池包100的上盖和液冷板41之间，起到支撑作用。

可以理解的是，在本公开的另一种实施方式中，电池包100可以不单独设置上盖，可以将电池包100整体集成在车辆的地板位置，利用车辆的地板作为电池包100的上盖。

根据本公开的另一方，提供一种车辆，该车辆包括上述的电池包100。可选地，电池包100可以布置在车辆底盘的下侧。

其中，车辆可以是纯电动车辆、油电混动车辆，本公开对此不作限定。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (12)

1.一种电池包，其特征在于，包括托盘、吸热件及多个电芯组；

所述托盘内设置有容纳腔，所述多个电芯组布置在所述容纳腔内，所述容纳腔的底部设置有用于对所述多个电芯组进行冷却的液冷结构；

所述多个电芯组沿所述电池包的长度方向间隔布置，所述容纳腔内设置有至少一个沿隔板，所述隔板沿所述电池包的宽度方向延伸，相邻两个所述电芯组之间设置有所述隔板；

每个所述电芯组包括多个沿所述电池包的宽度方向间隔布置的电芯，每个所述电芯组中至少部分所述电芯之间设置有所述吸热件；

所述托盘位于所述电池包的长度方向上的一端或两端设置有与所述容纳腔连通的防爆阀。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电芯在所述电池包的长度方向上具有相对的第一端面和第二端面；

所述电芯的正极柱和负极柱均设置于所述第一端面；

所述电芯的电芯防爆阀设置于所述第二端面。

3.根据权利要求2所述的电池包，其特征在于，在所述多个电芯组中，相邻两个所述电芯组中一者的电芯的第一端面面向另一者的电芯的第一端面；或者，

相邻两个所述电芯组中一者的电芯的第二端面面向另一者的电芯的第二端面。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述隔板的外表面设置有第一绝缘层。

5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述吸热件采用的材料为二次相变吸热材料。

6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述液冷结构包括液冷板，所述液冷板设置在所述托盘的底板的上表面，用于对所述多个电芯组进行冷却。

7.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述液冷板在所述底板上的投影覆盖所述多个电芯组在所述底板上的投影。

8.根据权利要求6所述的电池包，其特征在于，所述液冷板的上表面设置有第二绝缘层。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的电池包，其特征在于，所述托盘包括底板和设置在所述底板上的框状边梁；

相邻两个所述隔板之间限定出子容纳腔，每个所述子容纳腔用于容纳一个电芯组；

所述框状边梁的内部设置有通道，且所述框状边梁的内侧壁上设置有多个开口，所述多个开口用于连通所述通道与对应的所述子容纳腔；

所述框状边梁位于所述电池包的长度方向的一端或两端设置有与所述通道连通的防爆阀，和/或，所述框状边梁位于所述电池包的宽度方向的一端或两端设置有与所述通道连通的防爆阀。

10.根据权利要求9所述的电池包，其特征在于，多个所述开口中具有在所述电池包的高度方向上位置不同的开口。

11.根据权利要求10所述的电池包，其特征在于，所述框状边梁包括第一梁、第二梁、第三梁及第四梁；

所述第一梁和所述第二梁沿所述电池包的长度方向间隔布置，所述第三梁和所述第四梁沿所述电池包的宽度方向间隔布置；

所述第一梁、所述第二梁、第三梁及第四梁的内部连通，以构造出所述通道，所述第一梁、所述第二梁、第三梁及第四梁的内侧壁分别设置有所述开口；

所述第一梁上设置有防爆阀，和/或，所述第二梁上的防爆阀。

12.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-11中任一项所述的电池包。