一种电池模组及电动车辆的制作方法

1.本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电池模组及电动车辆。


背景技术：

2.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。
3.常见的圆柱形电池模组中，多个电芯呈矩阵排布后设置在同一个密闭腔体内，但某个电芯热失控时，电芯的防爆阀打开，电芯内部产生的气体及喷射物排出后，将影响其余电芯，容易导致电芯接连出现热失控，从而引发安全事故。
4.部分电池模组中设置有泄压腔，但多个电芯仍共用同一泄压腔，某个电芯热失控后仍会通过泄压腔影响其余电芯，存在安全隐患。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提供一种电池模组，能够降低热失控的电芯对其余电芯的影响。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种电池模组，包括：
8.箱体，设置有排气口；
9.纵梁，设置于所述箱体内并与所述箱体的底面抵接，以隔断所述箱体内位于所述纵梁沿宽度方向两侧的容纳区；
10.托盘，设置于所述容纳区内，用于安装电芯，所述托盘上设置有与所述电芯的一端正对的通孔，所述托盘和所述箱体的底面间隔设置以形成泄压腔，所述通孔和所述排气口均与所述泄压腔连通。
11.作为上述电池模组的一种可选方案，所述容纳区内设置有横梁，所述横梁与所述纵梁呈夹角设置，所述横梁、所述纵梁和所述箱体的内壁围成定位槽，所述托盘设置于所述定位槽内。
12.作为上述电池模组的一种可选方案，至少部分所述横梁与所述箱体的底面间隔设置，以连通相邻的两个所述定位槽。
13.作为上述电池模组的一种可选方案，所述箱体包括底护板，所述底护板上设置有间隔设置的凸棱和凹槽，所述凸棱和所述凹槽均沿所述纵梁的长度方向延伸，所述纵梁固定于所述凸棱上。
14.作为上述电池模组的一种可选方案，所述横梁与所述凸棱抵接。
15.作为上述电池模组的一种可选方案，多个所述凸棱中的至少一个具有安装面，所述安装面与所述纵梁的底面相贴合，所述纵梁固定于所述安装面上。
16.作为上述电池模组的一种可选方案，所述纵梁与所述安装面之间设置有第一密封件。
17.作为上述电池模组的一种可选方案，所述托盘与所述底护板通过托盘固定螺栓固定。
18.作为上述电池模组的一种可选方案，所述托盘固定螺栓连接所述凸棱和所述托盘。
19.作为上述电池模组的一种可选方案，所述托盘的背面凸设有固定凸台，所述固定凸台上设置有螺纹孔，所述托盘固定螺栓穿过所述底护板后与所述螺纹孔螺纹配合。
20.作为上述电池模组的一种可选方案，所述固定凸台与所述底护板之间设置有第二密封件。
21.作为上述电池模组的一种可选方案，所述第二密封件套设于所述固定凸台外，并与所述底护板弹性抵接。
22.作为上述电池模组的一种可选方案，所述箱体包括底护板，所述底护板的每侧侧边均连接有侧板，与所述横梁平行的一侧侧板为前侧板，所述前侧板上设置有所述排气口，与所述前侧板相邻的所述横梁为第二横梁，所述前侧板与所述第二横梁之间设置有密封板，所述密封板与所述底护板间隔设置形成排气通道，所述排气通道分别连通所述排气口和所述泄压腔，所述密封板用于安装电器件。
23.作为上述电池模组的一种可选方案，所述前侧板以及所述第二横梁上均设置有承托凸台，所述密封板搭接于所述承托凸台上。
24.作为上述电池模组的一种可选方案，所述前侧板内设置有第一空腔，所述第一空腔内设置有多个隔板，所述隔板将所述第一空腔分隔为多个子腔体，所述前侧板上的所述排气口通过一个所述子腔体与所述排气通道连通。
25.作为上述电池模组的一种可选方案，所述箱体对应每个所述容纳区均设置有所述排气口，所述排气口与所述容纳区内的所述泄压腔连通。
26.作为上述电池模组的一种可选方案，所述排气口设置于所述箱体沿所述纵梁长度方向的一端或两端。
27.作为上述电池模组的一种可选方案，所述排气口内设置有泄压阀。
28.作为上述电池模组的一种可选方案，所述电芯的一端设置有防爆阀，所述防爆阀与所述通孔正对，所述防爆阀沿所述电芯高度方向的投影位于所述通孔内。
29.作为上述电池模组的一种可选方案，所述电池模组还包括加强块，所述加强块设置于所述横梁和所述纵梁的连接处，所述加强块设置于所述定位槽内并位于拐角处，所述加强块分别与所述定位槽相邻的两个侧壁抵接或连接。
30.作为上述电池模组的一种可选方案，所述横梁和所述纵梁内，沿自身长度方向均设置有第二空腔，所述第二空腔内设置有交叉设置的筋板。
31.作为上述电池模组的一种可选方案，所述定位槽为阶梯槽，包括连通的上槽体和下槽体，所述上槽体和所述下槽体的连接处形成台阶支撑面；
32.所述托盘包括盘体和环绕所述盘体周向设置的固定凸缘，所述盘体位于所述下槽体内，所述固定凸缘搭接于所述台阶支撑面上。
33.作为上述电池模组的一种可选方案，所述定位槽内设置有环绕所述托盘周部的第一安装面，所述托盘具有第二安装面，所述第二安装面与所述第一安装面抵接，且所述第二安装面与所述第一安装面的平面度均不大于0.5mm。
34.本发明的另一个目的在于提供一种电动车辆，能够避免电池模组引发安全事故，提高车辆的安全性能。
35.一种电动车辆，包括上述的电池模组。
36.作为上述电动车辆的一种可选方案，所述箱体形成在所述电动车辆上。
37.本发明的有益效果：
38.本发明提供的电池模组中，通过纵梁将箱体内位于纵梁两侧的容纳区隔开，使得热失控的电芯排出的气体及喷射物不会与另一侧容纳区内的电芯接触，避免影响另一侧容纳区内电芯导致整个箱体内的电芯热失控。
39.本发明提供的电动车辆中，采用上述电池模组，可以避免某一电芯热失控后蔓延导致至其他电芯，避免导致整个电池模组热失控。
附图说明
40.图1是本发明提供的电池模组的俯视图；
41.图2是本发明提供的电池模组的部分结构示意图；
42.图3是本发明提供的底护板的局部结构示意图；
43.图4是本发明提供的电池模组部分结构的俯视图；
44.图5是图4中a-a向剖视图；
45.图6是图5中b处的局部放大图；
46.图7是本发明提供的电池模组部分结构的剖视图。
47.图中：
48.1、箱体；11、底护板；111、凸棱；112、凹槽；12、前侧板；121、侧板承托凸台；122、隔板；13、左右侧板；14、后侧板；2、纵梁；3、横梁；31、第一横梁；32、第二横梁；321、横梁承托凸台；4、托盘；41、通孔；42、固定凸台；5、电芯；6、密封板；7、泄压阀；8、加强块；91、托盘固定螺栓；92、第二密封件。
具体实施方式
49.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
50.在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
51.在本发明中，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。
52.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、以特定的方位设置和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
53.本实施例提供了一种电池模组，结合图1和图2所示，电池模组包括箱体1、纵梁2和托盘4。纵梁2设置于箱体1内并与箱体1的底面抵接，以隔断箱体1内位于纵梁2沿宽度方向两侧的容纳区,两侧的容纳区均用于安装托盘4。多个电芯5排列于托盘4上以形成电芯组。托盘4上设置有与电芯5的一端正对的通孔41，托盘4和箱体1的底面间隔设置以形成泄压腔。箱体1上设置有排气口，通孔41和排气口均与泄压腔连通。
54.具体地，电芯5的一端设置有防爆阀，当某个电芯5热失控时，电芯5上的防爆阀打开，电芯5内产生的气体及喷射物通过通孔41进入托盘4和箱体1底面之间的泄压腔内，并通过排气孔排出，以避免电芯5自燃或爆炸。此外，通过上述设置，泄压腔的面积大于通孔41的面积，由电芯5泄压出来的气体通过通孔41迅速排到泄压腔上，压力减小后再通过排气口排出，有利于提高电池模组的安全性能。通过设置纵梁2将箱体1内位于纵梁2两侧的容纳区隔开，使得热失控的电芯5排出的气体及喷射物不会与另一侧容纳区内的电芯5接触，避免影响另一侧容纳区内电芯5导致整个箱体1内的电芯5热失控。
55.进一步地，防爆阀与通孔41正对，防爆阀沿电芯5高度方向的投影位于通孔41内，以使通孔41能够为防爆阀的打开提供足够的空间，使得防爆阀可以顺利打开，打开角度不受限制，以在电芯5热失控时第一时间将电芯5内产生的气体通过通孔41进入泄压腔内，以通过排气口排出。
56.可选地，通孔41的形状可以与防爆阀的形状相同。优选地，通孔41的尺寸大于防爆阀的尺寸，以避免防爆阀打开受限。
57.本实施例中，箱体1内设置有一根纵梁2，纵梁2沿x方向延伸，该纵梁2将箱体1分隔为两个容纳区，即图1虚线标注的a区域，每个容纳区均可以设置至少一个电芯组。
58.具体地，箱体1包括底护板11和侧板，底护板11的每侧侧边均连接有侧板，多个侧板和底护板11围成顶部开口的槽体结构，纵梁2设置于底护板11上，且纵梁2的底面与底护板11完全接触。
59.本实施例中，底护板11大致呈矩形，侧板设置有四个，分别为两个左右侧板13、前侧板12和后侧板14。其中两个左右侧板13沿y方向排列，前侧板12和后侧板14沿x方向排列。
60.为了提高箱体1内电芯5的数量，且方便进行安装，箱体1内还设置有横梁3。横梁3位于容纳区内，并与纵梁2呈夹角设置，横梁3、纵梁2和箱体1的内壁围成定位槽，托盘4设置于定位槽内。通过设置横梁3，能够将每个容纳区分隔为至少两个安装位b，每个安装位b内可以安装一个电芯组。该种设置使得箱体1内的多个电芯5分为多组进行安装，方便根据箱体1的具体容量去适应性调整电芯组的数量，组装方式更加灵活。
61.进一步地，横梁3和纵梁2凸出于箱体1的底面，使得横梁3、纵梁2和箱体1的内壁围成定位槽，托盘4设置于定位槽内，使得定位槽对托盘4起到定位效果，方便托盘4的安装和固定。
62.为避免电芯5热失控时泄压腔内的气体通过托盘4与定位槽的装配间隙进入托盘4
上方空间并与电芯5接触，定位槽内设置有环绕托盘4周部的第一安装面，托盘4具有第二安装面，第二安装面与第一安装面抵接，且第二安装面与第一安装面的平面度均不大于0.5mm。
63.本实施例通过控制第一安装面和第二安装面的平面度，能够将第一安装面和第二安装面之间的装配间隙控制在较小范围内，且在该范围内位于泄压腔内的气体不能通过该装配间隙，以避免电芯5热失控时产生的气体进入托盘4上方空间，从而避免电芯5热失控蔓延，有利于提高电池模组的安全性能。
64.此外，通过控制第一安装面和第二安装面的平面度，第一安装面和第二安装面之间不需设置密封件，有利于简化电池模组的结构，降低装配难度。
65.可选地，第一安装面和第二安装面的平面度可以为0.4mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。
66.其他实施例中，第一安装面和第二安装面之间设置有密封件，以密封第一安装面和第二安装面之间的装配间隙，同样可以阻止泄压腔内的气体通过该装配间隙进入托盘4上方空间，从而避免电芯5热失控蔓延。
67.本实施例中，横梁3沿y方向延伸，其中，x方向与y方向垂直，以使每个安装位均大致为矩形，形状规则，方便每组电芯组中电芯5排布，且有利于充分利用箱体1内空间。
68.可选地，托盘4包括盘体和环绕盘体周向设置有固定凸缘，第二安装面位于固定凸缘的底面。定位槽为阶梯槽，包括上槽体和下槽体。上槽体的尺寸大于下槽体，以使上槽体和下槽体的连接位置形成台阶支撑面，台阶支撑面为第一安装面。具体地，围成定位槽的箱体1侧壁的底部凸设有固定凸台，固定凸台、横梁3和纵梁2围成下槽体，固定凸台的顶面、横梁3的顶面和纵梁2的顶面形成台阶支撑面，箱体1侧壁的顶部围成上槽体。固定凸缘搭接于台阶支撑面上，盘体位于下槽体内，以使托盘4的底面能与底护板11间隔设置，以形成泄压腔。可选地，固定凸缘可以通过螺钉与台阶支撑面固定连接，安装方便。
69.可选地，横梁3和纵梁2的数量可以根据箱体1的具体尺寸确定。本实施例中，如图2所示，纵梁2设置有一根，横梁3设置有两根，分别为第一横梁31和第二横梁32。第一横梁31设置于纵梁2的中部，并与纵梁2呈十字形；第二横梁32的中部与纵梁2的一端抵接。通过纵梁2、两个横梁3以及箱体1围成了两个容纳区和四个安装位b，每个安装位b内均设置有一个电芯组。
70.现有技术中，箱体1内的多个电芯5通常设置于一个尺寸较大的架体上，架体通过胶粘结固定在箱体1内。因架体的尺寸较大，一般仅四周与箱体1固定，导致架体中部支撑不足，架体容易变形。因此，该种结构对架体强度要求较高，同时也加大对胶粘结效果的要求，制造难度大，生产成本高。
71.本实施例中，通过在箱体1内设置横梁3和纵梁2，可以提高箱体1的强度，降低对箱体1材质要求；通过横梁3和纵梁2将箱体1内的空间分为多个尺寸较小的安装位b。利用多个小尺寸的托盘4代替现有技术中大尺寸的架体，使得每个托盘4的强度增加，提高电芯组结构的稳定性，也降低了对托盘4固定强度的要求，有利于降低制造难度和成本。
72.进一步地，箱体1内还设置有加强块8，加强块8设置于定位槽内，并位于定位槽的拐角处。加强块8分别于定位槽相邻的两侧侧壁抵接或连接，以提高箱体1的强度。
73.本实施例中，定位槽为矩形槽，定位槽的四个拐角处均设置有加强块8，以进一步提高箱体1的强度。具体地，横梁3与固定凸台的连接处、横梁3与纵梁2的连接处以及纵梁2
与固定凸台的连接处均设置有加强块8。
74.为简化箱体1的结构，箱体1上对应每个容纳区设置一组排气口，同一容纳区内的多个泄压腔连通，以使同一容纳区内的多个安装位b共用一组排气口。
75.本实施例中，每组排气口包括两个排气口，以增大排气流量。在其他实施例中，每组排气口也可以对应设置有一个、三个或更多排气口。
76.为使同一容纳区内的多个泄压腔连通，至少部分横梁3与底护板11间隔设置，使得相邻的泄压腔能够通过横梁3与底护板11之间的间隙连通。
77.如图3所示，本实施例中，底护板11上设置有间隔排列的凸棱111和凹槽112，凸棱111和凹槽112均沿纵梁2的长度方向延伸，纵梁2固定于凸棱111上。通过在底护板11上设置凸棱111和凹槽112，一方面能够提高底护板11的强度；另一方面，能够通过将纵梁2安装于凸棱111上，保证纵梁2与凸棱111的完全接触，以隔开两个容纳区。
78.此外，电池模组包括多排电芯组，每排电芯组包括位于同一托盘4上的多个电芯5，每排电芯组沿纵梁2的长度方向排列，多排电芯组沿横梁3的长度方向排列。结合凸棱111和凹槽112的设置，使得每排电芯组中的每个电芯5排气位置相同，不同电芯组的排气位置可能不同。例如部分电芯组的排气位置与凸棱111正对，部分电芯组的排气位置与凹槽112正对，部分电芯组的排气位置位于凸棱111和凹槽112的交接处，进而使得不同电芯组的排气高度不同，使得气体在泄压腔内分散，每排电芯组的排气相对独立，提高电池模组的安全系数。
79.进一步地，横梁3与凸棱111抵接。通过使横梁3与凸棱111抵接，使得横梁3与凹槽112间隔设置，保证横梁3与底护板11局部接触，以将同一容纳区内的泄压腔连通。
80.本实施例中，通过设置独立泄压的容纳区以及沿纵梁2长度方向延伸的凹槽112和凸棱111，使得每个容纳区实现单独泄压以及定向泄压，能够保证热失控产生的气体能够迅速排出箱体1外，降低每个容纳区的排气压力，使得每侧容纳区的排气压力不高于15千帕，在相同电芯5数量以及相同箱体1容积基础上，本实施例提供的电池模组能够进一步地提高安全系数。
81.进一步地，结合图2和图3所示，排气口设置于箱体1沿纵梁2长度方向的一端或两端，使得泄压腔内的气体沿纵梁2的长度方向流动并经过排气口排出。具体地，排气口设置在前侧板12上。因凹槽112沿纵梁2的长度方向延伸，使得凹槽112具有引导气流流动的作用，方便气体流向排气口排出，以保证电芯5热失控时，电芯5内部产生的气体及喷射物能够迅速沿凹槽112经过排气口排出，提高电池模组的安全性，避免导致整个电池模组的电芯5热失控。
82.进一步地，为了保证凸棱111与纵梁2完全接触，多个凸棱111中的一个设置有安装面，安装面与纵梁2的底面相贴合，纵梁2固定于安装面上。其中，安装面与纵梁2的底面形状相同，以保证安装面和纵梁2的底面能够完全贴合。
83.本实施例中，纵梁2的底面为平面，对应地，安装面为平面。
84.为了使纵梁2的安装位置更灵活，每个凸棱111均是指有安装面，纵梁2可以根据实际需要安装于任一条凸棱111上。
85.进一步地，纵梁2与安装面之间设置有第一密封件。第一密封件夹紧于纵梁2和安装面之间，能够封堵纵梁2和安装面之间的缝隙，以提高纵梁2和安装面之间的密封效果。
86.可选地，第一密封件沿纵梁2的长度方向延伸，以提高纵梁2和安装面之间的密封效果。
87.可选地，纵梁2和横梁3可以通过螺栓等紧固件与底护板11固定，也可以通过焊接、卡接或粘结的方式固定。
88.为避免托盘4受电芯5重力影响中部变形影响泄压腔正常排气，结合图4-图6所示，托盘4的底面与底护板11通过托盘固定螺栓91固定。托盘固定螺栓91一方面能够进一步将托盘4与箱体1固定，另一方面还可以支撑托盘4，以避免托盘4变形。
89.具体地，托盘固定螺栓91由底护板11的底部穿过底护板11并与托盘4固定，以避免托盘固定螺栓91影响托盘4上多个电芯5的排布。
90.为保证托盘固定螺栓91与托盘4的固定效果，托盘4的背面凸设有固定凸台42，固定凸台42上设置有螺纹孔，底护板11上设置有连通孔41。托盘固定螺栓91穿过连通孔41后与螺纹孔螺纹配合。通过设置固定凸台42，能够局部增大托盘4的厚度，以保证螺纹孔的深度，以提高托盘固定螺栓91与托盘4的螺旋配合深度，从而提高托盘固定螺栓91与托盘4的固定效果以及对托盘4的支撑稳定性。
91.为避免设置连通孔41导致泄压腔由连通孔41向外排气，固定凸台42与底护板11之间设置有第二密封件92，以密封连通孔41。此外，第二密封件92还能够避免固定凸台42和底护板11之间过渡压紧，有利于保护托盘4和底护板11。
92.可选地，第二密封件92套设在固定凸台42外，并与底护板11弹性抵接。该种设置结构更加紧凑，且固定凸台42能够对第二密封件92起到定位效果。
93.进一步地，连通孔41设置在凸棱111上，即托盘固定螺栓91将底护板11和凸棱111固定连接。该种设置，能够缩小底护板11和托盘4之间的距离，有利于减小固定凸台42的高度，从而降低成本，提高底护板11与托盘4连接位置的强度。
94.因电池模组中还需要设置电器件，为了提供安装这些电器件的空间，结合图1、图2和图7所示，本实施例中，第二横梁32和前侧板12间隔设置，第二横梁32和前侧板12之间设置有密封板6，密封板6用于安装电器件。密封板6与底护板11间隔设置形成排气通道，每侧的容纳区通过排气通道与前侧板12上的排气口连通。
95.为方便密封板6安装，前侧板12和第二横梁32上均设置有承托凸台，密封板6的相对两侧边沿搭接在承托凸台上，以便密封板6固定。定义前侧板12上的承托凸台为侧板承托凸台121，侧板承托凸台121设置在前侧板12朝向第二横梁32的一侧；定义第二横梁32的承托凸台为横梁承托凸台321，横梁承托凸台321设置在第二横梁32朝向前侧板12的一侧。
96.可选地，密封板6可以通过密封板固定螺栓与底护板11固定，其中，密封板固定螺栓的结构以及固定方式可以参考托盘固定螺栓91，本实施例不再具体介绍。
97.可选地，密封板6与横梁承托凸台321之间、密封板6与侧板承托凸台121之间均设置有第三密封件，以避免电芯热失控时排出的气体与密封板6上的电器件接触。
98.其他实施例中，密封板6可以通过粘结、卡接等方式与侧板承托凸台121和横梁承托凸台321固定。
99.如图7所示，前侧板12为中空结构，并与泄压通道连通。气体由泄压通道进入前侧板12后，再通过排气口排出。第一空腔内设置有多个隔板122，隔板122将第一空腔分隔为多个子腔体，排气口通过一个子腔体与泄压通道连通。通过设置隔板122，能够放置气体进入
其他子腔体内，有利于实现定向排气，以提高排气速度，提高电池模组的安全性能。
100.本实施例中，排气口处设置有泄压阀7，泄压阀7能够在排气压力达到预设值时自动打开，以便排气口在需要排气时自动排气，不需排气时关闭。此处需要说明的是，泄压阀7可以采用现有技术中任一种结构。
101.可选地，横梁3和纵梁2内均自身长度方向设置有第二空腔，第二空腔内设置有交叉设置的筋板。通过将横梁3和纵梁2设置为空心结构，能够减小横梁3和纵梁2的重力；通过设置筋板能够提高横梁3和纵梁2的强度。
102.本实施例还提供一种电动车辆，包括上述的电池模组。该电动车辆采用上述电池模组，可以避免某一电芯5热失控后蔓延导致至其他电芯5，避免导致整个电池模组热失控。
103.进一步地，电池模组中的箱体1可以形成在电动车辆上，以减少零件数量。
104.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。