WO2023202024A1 - 动力电池及电动车辆 - Google Patents

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This application provides a power battery and an electric vehicle, which can solve the problem that the exhaust gas in the pressure relief chamber cannot be discharged in time and trigger thermal runaway of other battery cells.
  • the inlet is an elongated hole extending along the length direction of the exhaust channel.
  • the box includes:
  • the inlet and the outlet are respectively provided on the two side plates arranged on the left and right.
  • the box further includes:
  • the second cross beam extends in the left and right direction, and its two ends are respectively connected to the corresponding side plates.
  • the middle part of the second cross beam is connected to the front end of the longitudinal beam.
  • an exhaust valve is provided at the outlet, and the exhaust valve is configured to open when the air pressure reaches a preset value.
  • Figure 1 is a schematic structural diagram of a power battery provided by an embodiment of the present application.
  • Figure 3 is a top view of the box provided by the embodiment of the present application.
  • Figure 5 is a schematic diagram of a gas exhaust path provided by an embodiment of the present application.
  • the term “above” or “below” a first feature on a second feature may include direct contact between the first and second features, or may also include the first and second features. Not in direct contact but through additional characteristic contact between them.
  • the terms “above”, “above” and “above” a first feature on a second feature include the first feature being directly above and diagonally above the second feature, or simply mean that the first feature is higher in level than the second feature.
  • “Below”, “under” and “under” the first feature is the second feature includes the first feature being directly below and diagonally below the second feature, or simply means that the first feature is less horizontally than the second feature.
  • the inner side of at least one side wall of the box 1 surrounding the installation cavity 10 is provided with an inlet 131 connected to the pressure relief chamber 20 , and the outer side is provided with an outlet capable of communicating with the outside of the box 1 , and the inlet 131 is connected to the pressure relief chamber 20 .
  • Exit connectivity When the battery core 3 is thermally out of control, the gas in the pressure relief chamber 20 passes through the side wall from the inlet 131 and then flows out from the outlet.
  • the gas exhaust path section can discharge the gas in the pressure relief chamber 20 in time to avoid The increase in pressure and temperature in the pressure relief chamber 20 causes thermal runaway of other battery cells 3, thereby improving the safety of use.
  • the inlet 131 and the outlet on the same side wall are arranged oppositely so that the gas passing through the inlet 131 can be directly discharged from the outlet, thereby improving the exhaust efficiency and avoiding affecting other cells 3 .
  • the space inside the box 1 is divided into two areas arranged on the left and right through the longitudinal beams 16, and there are two installation cavities 10 in each area.
  • inlets 131 and outlets are provided on the left and right sides of the longitudinal beam 16, which can shorten the exhaust path of gas generated by thermal runaway and help avoid a sharp increase in air pressure and temperature in the pressure relief chamber 20.
  • the convex hull 111 can also support the first cross beam 17 and the longitudinal beam 16, improve the stability of the first cross beam 17 and the longitudinal beam 16, increase the strength of the bottom plate 11, and improve the load-bearing capacity of the box 1.

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Abstract

本申请属于电动车辆技术领域，公开了一种动力电池及电动车辆。该动力电池包括箱体和托盘，箱体内设置有安装腔；托盘用于安装电芯，托盘设置于安装腔内，托盘的底面与安装腔围成泄压腔，托盘上设置有与泄压腔连通的通孔；箱体围成安装腔的至少一侧侧壁的内侧设置有与泄压腔连通的入口，箱体围成安装腔的至少一侧侧壁的外侧设置有能与箱体外部连通的出口，入口与出口连通。泄压腔内的气体能够直接通过箱体侧壁上的入口和出口排出箱体外，缩短排气路径，及时将电芯热失控产生的气体排出箱体外，避免泄压腔内压力和温度急剧增大而引发其他电芯热失控，有利于提高动力电池的安全性能。

Description

动力电池及电动车辆
本申请要求在2022年04月20日提交中国专利局、申请号为202220924574.8的中国专利申请的优先权，以上申请的全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及电动车辆技术领域，例如涉及一种动力电池及电动车辆。
背景技术
近年来，新能源汽车有了飞跃式发展，尤其是以锂电池为动力的新能源汽车。锂电池中圆柱形电芯在动力系统中应用广泛，由于其单体容量小，会导致单串电池数量较多。
圆柱形动力电池中，通过托盘承载多个电芯并置于箱体内，托盘与箱体之间形成有泄压腔。当某个电芯热失控时，电芯的防爆阀打开，电芯内部产生的气体及喷射物进入泄压腔内排出。动力电池中泄压腔内的气体的排气通道较长，不能及时排出气体，导致泄压腔内气压和温度急速增加，容易触发其他电芯热失控。
发明内容
本申请提供一种动力电池及电动车辆，能够解决泄压腔内排气不能及时排出而触发其他电芯热失控的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种动力电池，包括：
箱体，所述箱体内设置有安装腔；
托盘，所述托盘用于安装电芯，所述托盘设置于所述安装腔内，所述托盘的底面与所述安装腔围成泄压腔，所述托盘上设置有与所述泄压腔连通的通孔；
所述箱体围成所述安装腔的至少一侧侧壁的内侧设置有与所述泄压腔连通的入口，所述箱体围成所述安装腔的至少一侧侧壁的外侧设置有能与所述箱体外部连通的出口，所述入口与所述出口连通。
在一实施例中，同一侧侧壁上的所述入口与所述出口相对设置。
在一实施例中，所述箱体设置有所述入口的侧壁内设置有沿所述侧壁的长度方向延伸的排气通道，所述排气通道的两端封闭，所述排气通道连通所述入 口与所述出口。
在一实施例中，所述入口为沿所述排气通道的长度方向延伸的长条孔。
在一实施例中，所述箱体包括：
底板；
多个侧板，围绕所述底板的周向设置并与所述底板连接，所述多个侧板中的至少一个侧板上设置有所述入口和所述出口。
在一实施例中，左右排布的两个所述侧板上分别设置有所述入口和所述出口。
在一实施例中，所述箱体内设置有多个所述安装腔，每个所述安装腔内均设置有所述托盘和所述泄压腔，每个所述泄压腔与对应的所述入口连通。
在一实施例中，所述箱体还包括：
多个支撑梁，交叉设置于所述底板上，并与所述多个侧板围合形成多个所述安装腔，围成同一所述安装腔的至少一个所述侧板上设置有所述入口和所述出口。
在一实施例中，多个所述支撑梁包括：
纵梁，沿前后方向延伸，所述纵梁的后端与后侧的所述侧板连接；
第一横梁，沿左右方向延伸，且两端分别与对应的所述侧板连接，所述第一横梁与所述纵梁呈十字排布；
第二横梁，沿左右方向延伸，且两端分别与对应的所述侧板连接，所述第二横梁的中部与所述纵梁的前端连接。
在一实施例中，至少部分所述纵梁与所述底板间隔设置，至少部分所述第一横梁与所述底板间隔设置。
在一实施例中，所述出口处设置有排气阀，所述排气阀被配置为在气压达到预设值时打开。
第二方面，本申请实施例提供一种电动车辆，包括上述的动力电池。
本申请的有益效果：
本申请提供的动力电池中，泄压腔内的气体能够直接通过箱体侧壁上的入口和出口排出箱体外，能够缩短电芯热失控后产生气体的排气路径，及时将电芯热失控产生的气体排出箱体外，避免泄压腔内压力和温度急剧增大而引发其他电芯热失控，有利于提高动力电池的安全性能。
本申请提供的电动车辆安全性能好。
附图说明
图1是本申请实施例提供的动力电池的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的箱体与托盘装配后的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的箱体的俯视图；
图4是本申请实施例提供的箱体的剖视图；
图5是本申请实施例提供的气体排气路径示意图。
图中：
1、箱体；10、安装腔；11、底板；111、凸包；12、左侧板；13、右侧板；131、入口；132、第二顶面；133、第一顶面；14、后侧板；15、前侧板；16、纵梁；17、第一横梁；18、第二横梁；2、托盘；21、通孔；3、电芯；20、泄压腔。
具体实施方式
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本实施例提供了一种电动车辆，包括动力电池。如图1和图2所示，动力 电池包括箱体1和电池模组，箱体1内设置有安装腔10，电池模组安装于安装腔10内。其中，电池模组包括托盘2和设置于托盘2上的多个电芯3，多个电芯3通过托盘2固定，形成模块化结构，方便电池模组的拆装。托盘2上设置有与电芯3的一端正对的通孔21，托盘2的底面与安装腔10围成泄压腔20，泄压腔20与通孔21连通。例如，托盘2上的通孔21于电芯3上设置的防爆阀正对，当电芯3热失控时，电芯3一端的防爆阀打开，电芯3内产生的气体及喷射物能通过通孔21进入泄压腔20内，并由泄压腔20排出箱体1外，以避免电芯3燃烧或爆炸。此外，通过上述设置，泄压腔20的面积大于通孔21的面积，由电芯3泄压出来的气体通过通孔21迅速排到泄压腔20内，压力减小后再由泄压腔20排出，有利于提高电池模组的安全性能。
由于电芯3热失控后产生的气体温度高，当电芯3热失控排出的气体进入泄压腔20内时，泄压腔20内的压力和温度将急剧增加，若不及时排出，容易引起其他电芯3热失控。
为应对上述状况，箱体1围成安装腔10的至少一侧侧壁的内侧设置有与泄压腔20连通的入口131，外侧设置有能与箱体1外部连通的出口，且入口131与出口连通。当电芯3热失控时，泄压腔20内的气体由入口131穿过该侧侧壁，再由出口流出，气体的排气路径段，能够及时将泄压腔20内的气体排出，避免泄压腔20内压力和温度增大导致其他电芯3热失控，从而提高使用安全性。
在一实施例中，同一侧侧壁上的入口131和出口相对设置，以便通过入口131的气体能够直接由出口排出，提高排气效率，以避免影响其他电芯3。
本实施例中，安装腔10的一侧侧壁设置有入口131和出口，入口131设置有两个，以便于泄压腔20内的气体能够就近通过入口131，有利于泄压腔20内的气体尽快排出。
在其他实施例中，入口131可以设置三个或更多；安装腔10的两侧以上侧壁均设置有入口131和出口，以更快向箱体1外侧排气。
为使泄压腔20内的气体更快排出泄压腔20，箱体1设置有入口131的侧壁内设置有沿其长度方向延伸的排气通道，排气通道的两端封闭，入口131与排气通道的内侧连通，出口与排气通道的外侧连通。通过设置排气通道，能够减小气体经过入口131时受到的阻力，使得气体能够更快速经过入口131，提高排气速度。
在一实施例中，入口131可以为沿排气通道的长度方向延伸的长条孔，以提高通过入口131的气体流量，从而提高排气效率。
如图2所示，箱体1包括底板11和多个侧板。多个侧板围绕底板11的周 向设置并于底板11连接，多个侧板围成的区域内用于形成安装腔10。至少一侧侧板上设置有入口131和出口。
本实施例中，底板11大致呈矩形，底板11的前、后、左、右四侧均设置有侧板。为方便介绍，以下称位于底板11的前、后、左、右四侧的侧板分别为前侧板15、后侧板14、左侧板12和右侧板13。
本实施例中，左侧板12和右侧板13内均设置有排气通道，排气通道沿前后方向延伸，排气通道的前端和后端均封堵。左侧板12和右侧板13的内侧均设置有入口131，以与泄压腔20连通；左侧板12和右侧板13的外侧均设置有出口，以与箱体1外侧连通。
在一实施例中，箱体1内设置有多个安装腔10，每个安装腔10内均设置有托盘2和泄压腔20，每个泄压腔20均与对应的入口131连通。通过设置多个安装腔10，能够将动力电池内的多个电池分成多个电芯模组，减小每个电芯模组中托盘2上的电芯3数量，降低对每个托盘2的承载能力要求，有利于提高动力电池结构的稳定性。每个安装腔10与托盘2均形成有泄压腔20，每个泄压腔20均与对应安装腔10内的入口131连通，能够保证每个电池模组中的电芯3在热失控时产生的气体均能够快速通过入口131，并由出口排出。
例如，箱体1还包括多个支撑梁。多个支撑梁交叉设置于底板11上，并与侧板围合形成多个安装腔10。围成同一安装腔10的至少一个侧板上设置有入口131和出口。至少一个侧板内设置有排气通道，以使排气通道位于多个安装腔10的外围，方便多个安装腔10与排气通道连通，也有利于排气通道内的气体排出箱体1外。
本实施例中，侧板围成的空间被多个支撑梁分为四个安装腔10，每个安装腔10内均设置有电芯模组。如图2和图3所示，多个支撑梁包括纵梁16、第一横梁17和第二横梁18。纵梁16沿前后方向延伸，纵梁16的后端与后侧板14连接；第一横梁17和第二横梁18均沿左右方向延伸。第一横梁17两端分别与左侧板12和右侧板13连接，且第一横梁17与纵梁16呈十字排布；第二横梁18的两端分别与左侧板12和右侧板13连接，第二横梁18位于第一横梁17的前侧，第二横梁18的中部与纵梁16的前端连接。纵梁16、第一横梁17和第二横梁18呈“干”字形，并与左侧板12、右侧板13和后侧板14围成四个安装腔10。
如图3所示，左侧板12和右侧板13内侧壁构成两个安装腔10的部分内壁，左侧板12和右侧板13的内侧壁对应每个安装腔10均设置有入口131，对应地，左侧板12和右侧板13的外侧壁对应每个安装腔10均设置有出口。位于泄压腔20内的气体的流动路径如图3中虚线箭头所示，由右侧板13(左侧板12)内侧的入口进入排气通道内，之后直接经右侧板13(左侧板12)的出口排出。此处 需要说明的是，图3仅示出了位于纵梁16右侧区域气体的流动路径，位于纵梁16左侧区域内气体的流动路径与右侧相同，此处不再赘述。
本实施例中，通过纵梁16将箱体1内空间分为左右排列的两个区域，每个区域内均有两个安装腔10。对应地，位于纵梁16左侧和右侧均设置有入口131和出口，能够缩短热失控产生气体的排气路径，有利于避免泄压腔20内气压和温度急剧增大。
在一实施例中，至少部分纵梁16与底板11间隔设置，至少部分第一横梁17与底板11间隔设置，多个安装腔10相互连通，可以在某一个安装腔10对应的入口131或出口堵塞后，使该安装腔10内的气体能够通过其他安装腔10排出，提高动力电池的安全性。
在一实施例中，出口处设置有排气阀4，排气阀4能够在排气通道内的气体压力达到预设值时打开，以将排气通道与箱体1外部连通。
本实施例中，每个排气通道上设置有四个出口，每个出口处均设置一个排气阀4。在其他实施例中，每个排气通道上的出口以及排气阀的数量可以根据实际需要设定。
如图4所示，底板11上对应第一横梁17和纵梁16的位置间隔设置有多个凸包111，凸包111向箱体1内凸设。第一横梁17能与对应位置的凸包111抵接，从而使相邻两个凸包111之间的底板11与第一横梁17间隔设置，以连通前后排列的两个安装腔10。纵梁16能与对应位置的凸包111抵接，从而使相邻两个凸包111之间的底板11与纵梁16间隔设置，以连通左右排列的两个安装腔10
此外，凸包111还能够起到支撑第一横梁17和纵梁16的作用，提高第一横梁17和纵梁16的稳定性，且能够增加底板11强度，提高箱体1承载能力的作用。
在一实施例中，纵梁16、第一横梁17和第二横梁18均可以为中空结构，以减轻重量，减小底板11的受力，提高动力电池的可靠性。
在一实施例中，箱体1的前侧板15和后侧板14也可以为中空结构，以减轻箱体1的重量。
在一实施例中，左侧板12、右侧板13和后侧板14均为台阶结构，如图3所示，以右侧板13为例，右侧板13包括高度不同的第一顶面133和第二顶面132，第一顶面133位于第二顶面132的外侧，且高度高于第二顶面132，第二顶面132与支撑梁的顶面平齐，第二顶面132和支撑梁的顶面形成环形的安装面，环形的安装面围绕托盘2周向设置，且用于支撑托盘2的底部边缘。通过 设置安装面，能够提高对托盘2的固定效果，且能够保证托盘2与底板11间隔设置，从而形成泄压腔20。
在一实施例中，侧板以及支撑梁内可以设置有加强筋，加强筋能够改善侧板和支撑梁的强度，以更好地支撑固定托盘2。
如图5所示，一实施例中，靠近排气通道的入口131的电芯3为近端电芯，近端电芯在发生热失控时的排气路径最短，排气路径为L。远离排气通道的入口131的电芯3为远端电芯，远端电芯在发生热失控时的排气路径最长，其为M。
示例性地，以箱体1内共安装有180个圆柱电芯3为例，L为102mm，M为800mm，则电芯3的最短排气路径为102mm，最长排气路径为800mm，可以极大程度上缓解箱体1内因电芯3失控时急剧增加的压力。

Claims (14)

  1. 一种动力电池，包括：
    箱体(1)，所述箱体(1)内设置有安装腔(10)；
    托盘(2)，所述托盘(2)用于安装电芯(3)，所述托盘(2)设置于所述安装腔(10)内，所述托盘(2)的底面与所述安装腔(10)围成泄压腔(20)，所述托盘(2)上设置有与所述泄压腔(20)连通的通孔(21)；
    所述箱体(1)围成所述安装腔(10)的至少一侧侧壁的内侧设置有与所述泄压腔(20)连通的入口(131)，所述箱体(1)围成所述安装腔(10)的至少一侧侧壁的外侧设置有能与所述箱体(1)外部连通的出口，所述入口(131)与所述出口连通。
  2. 根据权利要求1所述的动力电池，其中，同一侧侧壁上的所述入口(131)与所述出口相对设置。
  3. 根据权利要求1所述的动力电池，其中，所述箱体(1)设置有所述入口(131)的侧壁内设置有沿所述侧壁的长度方向延伸的排气通道，所述排气通道的两端封闭，所述排气通道连通所述入口(131)与所述出口。
  4. 根据权利要求3所述的动力电池，其中，所述入口(131)为沿所述排气通道的长度方向延伸的长条孔。
  5. 根据权利要求1-4中任一项所述的动力电池，其中，所述箱体(1)包括：
    底板(11)；
    多个侧板，围绕所述底板(11)的周向设置并与所述底板(11)连接，所述多个侧板中的至少一个侧板上设置有所述入口(131)和所述出口。
  6. 根据权利要求5所述的动力电池，其中，左右排布的两个所述侧板上分别设置有所述入口(131)和所述出口。
  7. 根据权利要求1所述的动力电池，其中，所述箱体(1)内设置有多个所述安装腔(10)，每个所述安装腔(10)内均设置有所述托盘(2)和所述泄压腔(20)，每个所述泄压腔(20)与对应的所述入口(131)连通。
  8. 根据权利要求5所述的动力电池，其中，所述箱体(1)内设置有多个所述安装腔(10)，每个所述安装腔(10)内均设置有所述托盘(2)和所述泄压腔(20)，每个所述泄压腔(20)与对应的所述入口(131)连通。
  9. 根据权利要求8所述的动力电池，其中，所述箱体(1)还包括：
    多个支撑梁，交叉设置于所述底板(11)上，并与所述多个侧板围合形成多个所述安装腔(10)，围成同一所述安装腔(10)的至少一个所述侧板上设置 有所述入口(131)和所述出口。
  10. 根据权利要求9所述的动力电池，其中，多个所述支撑梁包括：
    纵梁(16)，沿前后方向延伸，所述纵梁(16)的后端与后侧的所述侧板连接；
    第一横梁(17)，沿左右方向延伸，且两端分别与对应的所述侧板连接，所述第一横梁(17)与所述纵梁(16)呈十字排布；
    第二横梁(18)，沿左右方向延伸，且两端分别与对应的所述侧板连接，所述第二横梁(18)的中部与所述纵梁(16)的前端连接。
  11. 根据权利要求10所述的动力电池，其中，至少部分所述纵梁(16)与所述底板(11)间隔设置，至少部分所述第一横梁(17)与所述底板(11)间隔设置。
  12. 根据权利要求1-4中任一项所述的动力电池，其中，所述出口处设置有排气阀(4)，所述排气阀(4)被配置为在气压达到预设值时打开。
  13. 一种电动车辆，包括如权利要求1-12中任一项所述的动力电池。
  14. 根据权利要求13所述的电动车辆，还包括：多个电芯(3)，所述多个电芯(3)设置于所述动力电池的托盘(2)上。
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