电池系统和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种电池系统和车辆。


背景技术：

2.随着电动汽车的不断进步，对电池电量及能量密度要求越来越高。近年来，电动汽车发生热失控的事故与日俱增，安全问题成为制约电动车进一步发展的瓶颈。发生热失控的主要原因是电动汽车单体电池能量越来越大且排布更加紧密，导致电池间和系统防护空间不足，当电池内部异常产热，导致内部温度持续升高，热量无法排出且无法主动降温，最终导致起火甚至爆炸，电池热失控时会释放大量的高温气体和火焰，进而引发其他模组的热失控，严重威胁到乘员安全。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池系统，所述电池系统能降低热失控气体的温度，阻断电池模组间热蔓延。
4.本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述电池系统的车辆。
5.根据本实用新型实施例的电池系统，包括：箱体，所述箱体具有安装腔和位于所述安装腔一侧的空腔，所述空腔的腔壁包括液冷板；多个电池模组，多个所述电池模组设于所述安装腔内，每个所述电池模组设有防爆阀，所述防爆阀的出口与所述空腔相连，其中，所述液冷板用于在至少一个所述防爆阀的出口打开时对所述空腔内的气体降温。
6.根据本实用新型实施例的电池系统，通过空腔的腔壁包括液冷板，液冷板可以降低空腔内高温气体的温度，进而避免了空腔内出现热量聚集，避免气体热量蔓延至电池模组诱发二次热失控，减小了电池模组的损耗，有效提高电池系统防护的安全性能，为乘员舱人员逃生提供了宝贵的时间，减少因热失控造成的财产损失。
7.另外，根据本实用新型上述实施例的电池系统还可以具有如下附加的技术特征：
8.根据本实用新型的一些实施例，电池系统包括液冷系统，所述液冷系统与所述液冷板相连；控制组件，所述控制组件与所述液冷系统电连接，每个所述电池模组均与所述控制组件和所述液冷系统电连接，所述控制组件用于在所述防爆阀排出气体时，控制排出气体的所述防爆阀对应的所述电池模组停止工作，且控制其他所述电池模组工作，以启动所述液冷系统。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述防爆阀的出口处设有气体传感器，所述控制组件与所述气体传感器电连接，所述气体传感器用于检测所述防爆阀的排气状态。
10.根据本实用新型的一些实施例，多个所述电池模组通过铜排连接，以用于供电。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述箱体包括箱本体和隔板，所述隔板设于所述电池模组的竖向一侧，以与所述箱本体的一侧壁面配合限定出所述空腔，所述箱本体的一侧壁面集成有所述液冷板，所述隔板为云母板。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述箱本体的另一侧壁面集成有液冷板。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述防爆阀的至少一部分伸入所述空腔内。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述防爆阀伸入所述空腔内的高度为3～9mm，所述空腔的高度为5～10mm。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述箱体包括箱本体和隔板，所述隔板设于所述电池模组的竖向一侧，以与所述箱本体的一侧壁面配合限定出所述空腔，所述隔板设有过孔，所述防爆阀穿设于所述过孔。
16.根据本实用新型实施例的车辆包括根据本实用新型实施例的电池系统。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本实用新型实施例的电池系统的爆炸图；
20.图2是根据本实用新型实施例的电池系统的剖视图；
21.图3是根据本实用新型实施例的电池模组的结构示意图；
22.图4是根据本实用新型实施例的电池模组和控制组件的结构示意图；
23.图5是根据本实用新型实施例的液冷系统和控制组件的逻辑示意图。
24.附图标记：
25.电池系统100；
26.箱体10；安装腔101；空腔102；箱本体11；隔板12；
27.电池模组20；铜排22；输出端子23；电芯24；
28.防爆阀30；
29.液冷板50；
30.控制组件60。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特
征，“多个”的含义是两个或两个以上，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，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。
34.下面参考附图描述根据本实用新型实施例的电池系统100。
35.参照图1、图2和图3所示，根据本实用新型实施例的电池系统100可以包括：箱体10和电池模组20。
36.具体而言，箱体10可以具有安装腔101和空腔102，安装腔101用安装和固定电池模组20。多个电池模组20设于安装腔101内，正常工作时可以实现对外供电，例如，驱动车辆。
37.空腔102位于安装腔101的一侧，电池模组20发生热失控后产生的气体可以进入空腔102，以与其他未失控的电池模组20间隔开。
38.具体地，参照图2所示，为使电池模组20发生热失控时的气体能够从安装腔101全部进入空腔102，本实用新型实施例包括防爆阀30。每个电池模组20可以设有防爆阀30，例如防爆阀30可以设于电池模组20的顶盖或底壁等处。防爆阀30的出口与空腔102相连，以使电池模组20失控时，高压气体能够冲破防爆阀30并直接流动至空腔102内，而不会扩散至安装腔101内，避免高温气体与其他未热失控的电池模组20直接接触。
39.在一些具体实施例中，如图3所示，每个电池模组20可以包括至少一个电芯24，每个电芯24均可以设有与空腔102连通的防爆阀30，以使其中一个电芯24热失控时，热量能够通过防爆阀30直接排放至空腔102内，降低对同一电池模组20内的未热失控电芯24造成较大影响。
40.此外，空腔102的腔壁可以包括液冷板50，在至少一个防爆阀30的出口打开时，高温气体进入空腔102，液冷板50可用于带走高温气体热量，降低空腔102内的温度，避免发生起火或爆炸，减小热失控的损耗。并且，液冷板50可以快速降低空腔102的腔壁和空腔102内气体的温度，可以避免空腔102内的气体热量通过空腔102的腔壁反向传导至安装腔101内，避免安装腔101内未热失控的电池模组20受到影响，从而阻止热蔓延，减少了电池模组20间热传递，提高电池系统100热安全性。
41.需要说明的是，液冷板50可以直接形成为安装腔101的腔壁，或者液冷板50安装于其他板体以形成安装腔101的腔壁，再或者液冷板50可以与其他板体集成设置以形成安装腔101的腔壁，这都在本实用新型的保护范围之内。
42.此外需要说明的是，安装腔101的全部腔壁可以均包括液冷板50，或者安装腔101的其中部分腔壁包括液冷板50，液冷板50相对于空腔102腔壁的面积占比越大，换热面积越大，所能实现的降温效果越好。例如，安装腔101的顶壁和底壁中的至少一个可以包括液冷板50。
43.举例而言，当一个或多个电池模组20发生热失控时，电池模组20内的气压值超过预设值，此时对应设置的防爆阀30打开，而防爆阀30的出口与空腔102相连，进而电池模组20内气体可以通过防爆阀30进入空腔102内，而空腔102的腔壁包括液冷板50，空腔102对应的液冷板50可以带走气体热量，由此有效阻断热蔓延，避免热量积聚而发生起火或爆炸，提高电池系统100的安全性能。
44.若空腔102的腔壁不设置液冷板50，空腔102内的气体维持在高温状态，存在诱发
二次热失控的风险，甚至导致起火或爆炸，而本实用新型实施例通过在空腔102的腔壁设置液冷板50，能有效控制热失控气体的温度，带走气体产生的热量，减少了电池模组20间热传递，由此提高系统热安全性。
45.根据本实用新型实施例的电池系统100，通过空腔102的腔壁包括液冷板50，液冷板50可以降低空腔102内高温气体的温度，进而避免了空腔102内出现热量聚集，避免气体热量蔓延至电池模组20诱发二次热失控，减小了电池模组20的损耗，有效提高电池系统100防护的安全性能，为乘员舱人员逃生提供了宝贵的时间，减少因热失控造成的财产损失。
46.需要说明的是，空腔102可以是密封的腔体，也可以设置成能够与外界连通，本实用新型实施例不作特殊限制。在一些实施例中，空腔102是密封的腔体，发生热失控的气体排向空腔102，并在空腔102内储存，并通过液冷板50降低气体温度，避免冲出空腔102而影响其他电池模组20。在另一些实施例中，空腔102可以设置防爆结构，在空腔102内气压过高时，防爆结构将空腔102与外界连通，进而空腔102内的气体可以通过防爆结构排出，避免热量聚集而导致起火或爆炸。
47.根据本实用新型的一些实施例，如图4和图5所示，电池系统100可以包括液冷系统和控制组件60。液冷系统与液冷板50相连，液冷系统工作制冷，经过制冷的冷却液能够流动至液冷板50中，以带走空腔102内气体的热量。控制组件60与液冷系统电连接，用于控制启动液冷系统实现液冷循环。
48.并且，每个电池模组20均与控制组件60和液冷系统电连接，一方面在未发生热失控时为控制组件60和液冷系统供电，以实现正常供电和降温；另一方面每个电池模组20均电连接控制组件60和液冷系统，当一个或多个电池模组20发生热失控时，电池系统100中其余的电池模组20能正常工作，提供电能，保证液冷系统正常运行，以便于对空腔102进行降温。
49.具体地，在防爆阀30排出气体时，即至少一个电池模组20发生热失控时，控制组件60可以用于控制排出气体的防爆阀30对应的电池模组20停止工作，避免已经热失控电池模组20的内压和温度继续急剧上升而发生燃烧或爆炸。并且控制组件60控制其他电池模组20工作，其他电池模组20可以为液冷系统供电，以启动液冷系统，液冷系统与液冷板50配合能够快速带走空腔102内气体的热量，避免热蔓延而诱发二次热失控的风险，减少热失控的损耗，提高电池系统100的热防护性能。
50.进一步地，在一些实施例中，如图1所示，防爆阀30的出口处设有气体传感器，控制组件60与气体传感器电连接，气体传感器用于检测防爆阀30的排气状态。
51.在应用过程中，当任意一个或多个电池模组20发生热失控时，对应的防爆阀30打开，气体传感器检测到防爆阀30打开后可以将热失控的信号传递至控制组件60，控制组件60可以控制发生热失控的电池模组20停止工作，并且其他电池模组20工作为液冷系统供电，通过液冷系统实现液冷板50中冷却液循环，进而带走热失控气体的热量。
52.通过设置气体传感器，能够更及时、精准地判断是否存在热失控情况，使液冷系统能及时启动，进而迅速降低空腔102内的气体的热量，避免液冷系统启动不及时而导致热量积聚，避免空腔102内热蔓延诱发其他电池模组20发生二次热失控，由此使电池系统100热防护的安全性能更好。
53.在一些实施例中，如图1和图2所示，多个电池模组20可以用过铜排22连接，以用于
供电。通过铜排22连接使电池模组20的安装简单省力，可以适应多个电池模组20的组装需求。也就是说，每个电池模组20形成为一个小系统，多个小系统通过铜排22连接可以构成整个大系统，通过调节电池模组20的数量即可满足不同供电需求，提高了生产的灵活性，并且分为多个小系统的布置方式，在一定程度上可以降低相邻电池模组20之间的热影响，降低热蔓延的风险。
54.根据本实用新型实施例的电池模组20，如图2所示，箱体10可以包括箱本体11和隔板12，隔板12设于电池模组20的竖向一侧，以与箱本体11的竖向一侧壁面配合限定出空腔102。并且，箱本体11的竖向一侧壁面集成有液冷板50。换言之，隔板12设置在空腔102的靠近电池模组20的一侧，液冷板50位于空腔102的远离电池模组20的一侧。液冷板50集成于箱本体11的一侧壁面而非隔板12，以避免液冷板50与电池模组20直接接触，避免出现电池模组20短路的风险，进而隔板12的材质可以不受液冷板50集成工艺的限制，例如隔板12采用成隔热、绝缘材质，以避免电池模组20短路，同时降低空腔102内热量向安装腔101传导。并且，隔板12的可布置性强，可以根据电池的容量灵活控制隔板12与箱本体11的一侧壁面所限定的空腔102高度(如图2所示的上下方向)。
55.需要说明的是，电池模组20的竖向为电池模组20的高度方向的(如图2所示的上下方向)，在一些实施例中，隔板12可以设于电池模组20的上侧(如图2所示的向上方向)，隔板12与箱本体11的上侧壁面配合限定出空腔102，对应的防爆阀30设于电池模组20的顶部；或者在另一些实施例中，可以设于电池模组20的下侧(如图2所示的向下方向)，隔板12与箱本体11的下侧壁面配合限定出空腔102，对应的防爆阀30设于电池模组20的底部。
56.在一些具体的实施例中，隔板12可以采用云母板，云母板具有优异的耐热性，可以减小空腔102内气体的热蔓延对电池模组20造成的影响，从而提升电池系统100的热防护性能。并且液冷板50无需与云母板直接连接，可以避免云母板的结构破损，提高了结构可靠性。
57.进一步地，如图2所示，箱本体11的另一侧壁面可以集成有液冷板50，即箱本体11位于电池模组20背向空腔102的壁面可以集成有液冷板50，此处的液冷板50可以降低电池模组20的温度，与空腔102处液冷板50配合可以实现双向快速降温，降低热传递速度，从而阻断热蔓延。
58.需要说明的是，在隔板12位于电池模组20上侧的实施例中，箱本体11的下侧壁面也可以集成液冷板50，在隔板12位于电池模组20下侧的实施例中，箱本体11的上侧壁面也可以集成液冷板50，以使两处液冷板50分别用于降低空腔102内热失控气体温度和电池模组20的温度，以实现双向快速降温，降低热传递速度，从而阻断热蔓延。
59.根据本实用新型的一些实施例，如图2所示，防爆阀30的至少一部分伸入空腔102内，可以使电池模组20热失控产生的气体全部排至空腔102，避免泄漏至相邻电池模组20而诱发二次热失控，确保排气的安全性。
60.需要说明的是，防爆阀30可以直接与电池模组20相连并穿设于空腔102的腔壁，以伸入空腔102，防爆阀30也可以利用其他的连通结构与电池模组20相连或伸入空腔102，本实用新型实施例不作特殊限制。
61.进一步地，为确保热失控气体能全部排至空腔102，并实现高效散热，在一些实施例中，防爆阀30伸入空腔102内的高度(如图2所示的上下方向的尺寸)为3～9mm，举例而言，
防爆阀30伸入空腔102的高度可以为3mm、5mm、7mm、9mm等。空腔102的高度为5～10mm，举例而言，空腔102的高度可以为5mm、7mm、9mm、10mm等。防爆阀30伸入空腔102的高度应与空腔102的高度相配合，热失控产生的气体更易于流动至空腔102内，有利于使液冷板50降低热失控气体温度的效率最大化。
62.具体地，一方面，防爆阀30伸入空腔102内的高度过小，无法确保热失控气体全部排至空腔102，可能发生热蔓延而导致二次热失控的风险；防爆阀30伸入空腔102内的高度过大，热失控气体由安装腔101冲至空腔102内时，可能由于防爆阀30端部与空腔102腔壁之间的距离过小而发生反流或者增大流动阻力，热失控气体仍旧无法全部排至空腔102。而防爆阀30伸入空腔102内的高度在上述范围内，能确保热失控气体全部排至空腔102，并且避免发生反流。
63.另一方面，空腔102的高度过小，短时间内热失控气体的热量可能在空腔102内大量积聚，依然存在安全隐患；空腔102的高度过大，在功能上，减小了空腔102腔壁的液冷板50与气体的接触面积，不利于液冷板50降低气体的温度，在结构上，使空腔102的结构不够紧凑，占用电池系统100内的空间资源。而空腔102的高度在上述范围内，能保证液冷板50能迅速降低热失控气体的温度，并且使空腔102的结构设计更加合理。
64.在箱体10包括箱本体11和隔板12的一些实施例中，如图2所示，隔板12可以设有过孔，防爆阀30可以穿设于过孔。具体地，防爆阀30可以穿设于过孔，使防爆阀30能够伸入空腔102内，以将热失控气体排向空腔102。并且，通过在隔板12上设置过孔，可以精准对位设于电池模组20上的防爆阀30的位置，并可以改变过孔的孔径大小，使过孔与防爆阀30更加贴合，实现结构密封性，避免热失控气体从过孔和防爆阀30之间的间隙蔓延至安装腔101内。
65.在一些具体的实施例中，隔板12与电池模组20的表面贴合，一方面有利于实现防爆阀30与空腔102之间连通结构的密封，能避免热失控气体蔓延至电池模组20与隔板12之间的间隙，避免影响其他电池模组20的工作稳态；另一方面使电池系统100的结构紧凑，结构设计合理，便于加工。
66.根据本实用新型实施例的车辆包括根据本实用新型实施例的电池系统100，由于根据本实用新型实施例的电池系统100具有上述有益的技术效果，因此根据本实用新型实施例的车辆，通过空腔102的腔壁包括液冷板50，液冷板50可以降低空腔102内高温气体的温度，进而避免了空腔102内出现热量聚集，避免气体热量蔓延至电池模组20诱发二次热失控，减小了电池模组20的损耗，有效提高电池系统100防护的安全性能，为乘员舱人员逃生提供了宝贵的时间，减少因热失控造成的财产损失。
67.下面参考附图详细描述根据本实用新型的一个具体实施例的电池系统100，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对实用新型的限制。
68.参照图1至图5所示，箱体10具有安装腔101，安装腔101内设有4～6个电池模组20，箱本体11的上侧壁面和下侧壁面集成有液冷板50。并且，如图3所示，每个电池模组20包括多个电芯24，多个电芯24通过铜排22连接，以使电池模组20构成一个小系统，该小系统通过一对输出端子23与其他部件电连接。如图1和图4所示，多个电池模组20通过铜排22连接，以使多个电池模组20可以组成大系统，实现对外供电，如驱动车辆。
69.如图4和图5所示，电池系统100的液冷系统与液冷板50相连，控制组件60与液冷系
统电连接，同时每个电池模组20通过铜排22单独连接液冷系统和控制组件60。控制组件60可以包括bms(电池管理系统，battery management system)，防止电池模组20出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命
70.如图1和图2所示，隔板12与箱本体11的上侧壁面距离为5～10mm，即空腔102的高度为5～10mm，空腔102为密封腔，可以储存气体。任意电池模组20发生热失控时，防爆阀30打开，电池模组20内部的火焰和气体可以排至空腔102内。
71.如图2所示，电池模组20的每个电芯24的顶盖对应设置一个防爆阀30，防爆阀30的出口处设有气体传感器。隔板12固定在电池模组20顶部，与电池模组20表面贴合，隔板12上与防爆阀30相对的位置设有过孔，防爆阀30穿设于过孔，防爆阀30的一部分伸入空腔102，防爆阀30高于隔板12的高度为3～9mm。
72.电池系统100正常状态下，可以为车辆正常运行供电。当电池模组20出现热失控时，触发气体传感器报警，气体传感器将热失控信号上报bms引导高压下电，bms控制电池系统100切换至小系统模式，即控制失控的电池模组20停止工作，控制其他电池模组20工作重新启动液冷系统，通过上侧壁面的液冷板50降低空腔102内热失控气体温度，通过下侧壁面的液冷板50降低失控的电池模组20温度。可以实现双向快速降温，降低热传递速度，从而阻断热蔓延，由此提高电池系统100的热防护性能。
73.根据本实用新型实施例的车辆的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
74.在本实用新型的描述中，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，或一体地连接；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实用新型中的具体含义。
75.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
76.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。