CN107994181B - 一种动力电池平衡防爆装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力电池平衡防爆装置，涉及电池防爆阀技术领域。本发明的动力电池平衡防爆装置包括保护盖、基座、隔膜和干燥介质管。保护盖用于防护所述动力电池。基座用于将保护盖固定于动力电池外壳处。干燥介质管用于吸收所述动力电池外壳内部的水蒸气。隔膜用于阻止水进入到所述动力电池内部，并允许所述气体通过。隔膜在动力电池出现热失控状态时被顶针刺破，使动力电池外壳内部的热量从所述隔膜与所述第一中空部处定向释放到动力电池外壳外部。本发明集成了干燥介质管，能够吸收进入动力电池外壳内的水蒸气，减少动力电池外壳设计阶段考虑空气干燥器的固定与空间预留以及生产装配的复杂性问题。

Description

一种动力电池平衡防爆装置

技术领域

本发明涉及电池防爆阀技术领域，特别是涉及一种动力电池平衡防爆装置。

背景技术

随着能源形势的日益严峻、人们的环保意识逐渐加强，新能源车逐渐走进平民百姓的日常生活，随之而来的是相关技术不断革新。不断降低成本、不断提高客户体验，成为厂家掌握市场核心竞争力的主要手段。目前绝大部分新能源车车用电源系统所采用的电池都为三元电池，三元电池在热失控状态下瞬时排出的热量与气体的速度，如果没有很好的控制，足以导致电池包爆炸或不定向释放能量，严重者甚至导致车毁人亡。目前主流车厂通过引入防爆平衡阀来被动防护，其主要原理是当热失控发生时，通过防爆平衡阀定向将热量及气体甚至火苗引向安全侧，以避免车辆起火或延长车辆大面积起火时间，提供给乘客足够的逃生时间。目前采用的防爆平衡阀的结构包括护网、隔膜。当电池包内部发生热失控时，电芯内部剧烈的化学反应会放出大量热量、烟雾、气体，导致电池包内部压力远大于外部环境压力，产生压差。此时防爆平衡阀的隔膜受压差影响，会向外部膨胀、爆破，最终达到定向泄压的目的。在正常使用情况下，受外界环境影响，例如热胀冷缩，隔膜应能满足日常透气要求而不能爆破，且应防水。现有技术中存在的问题是在全球范围内的隔膜厂商只能做到透气防尘防水，却不能防水蒸气。因此，水蒸气透过隔膜进入电池包内部，由于温度变化，出现冷凝。聚集的水一样会导致电池包内部电路短路，发生危险。因此，行业主流做法是在电池包内部再额外安装空气干燥器，而目前大多数产品设计理念是空气干燥器为单独的一个部件固定在电池包内部，在设计阶段需要预留空间、在装配过程中需要单独装配、在售后维护中拆卸繁琐。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种能够避免动力电池出现短路情况的动力电池平衡防爆装置。

本发明的一个进一步的目的是解决现有技术中需要在电池包装配过程中需预留空间，使装配和维修复杂繁琐的问题。

本发明的另一个进一步的目的是提供一种密封性能良好的动力电池平衡防爆装置。

本发明提供一种动力电池平衡防爆装置，

设置于动力电池外壳处，用于当动力电池出现热失控状态时将热量定向释放，包括：

保护盖，用于防护所述动力电池，所述保护盖设置有第一中空部以允许气体在所述动力电池外壳内部和外部之间交换，所述中空部处还设置有顶针；

基座，设置于所述保护盖的外围，用于将所述保护盖固定于所述动力电池外壳处；

干燥介质管，与所述保护盖可拆卸连接，位于所述动力电池外壳内部，其内部装设有干燥剂，以用于吸收所述动力电池外壳内部的水蒸气；和

隔膜，设置于所述保护盖与所述干燥介质管之间，用于阻止水进入到所述动力电池内部，并允许所述气体通过；

其中，所述隔膜是可变形的，以在所述动力电池出现热失控状态时被所述顶针刺破，使所述动力电池外壳内部的热量从所述隔膜与所述第一中空部处定向释放到所述动力电池外壳外部。

可选地，所述干燥介质管为具有夹层和第二中空部的筒体，所述干燥剂填充于所述夹层内，以吸收所述干燥介质管周围的水蒸气，所述第二中空部贯穿所述干燥介质管并与所述第一中空部连通，以使得当所述气体或所述热量在所述动力电池外壳内部和外部之间交换时从所述第二中空部和所述第一中空部流通。

可选地，所述干燥介质管包括第一端部和第二端部，所述第一端部靠近所述动力电池，所述第二端部与所述保护盖可拆卸连接；其中，所述隔膜位于所述第二端部与所述保护盖之间，以使得在所述第一中空部与所述第二中空部之间流通的所述气体须穿过所述隔膜。

可选地，还包括第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述基座与所述动力电池外壳之间，用于在所述基座与所述动力电池外壳的配合界面处形成气密密封，以防止水蒸气通过所述基座与所述动力电池外壳的配合界面进入到所述动力电池内。

可选地，还包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述基座与所述保护盖之间，用于在所述基座与所述保护盖的配合界面处形成气密密封，以防止水蒸气通过所述基座与所述保护盖的配合界面进入到所述动力电池外壳内。

可选地，所述保护盖的所述第一中空部包括两个端部，一端为开口端，所述干燥介质管的所述第二端部与所述保护盖在所述开口端处可拆卸连接，另一端为封闭端，所述封闭端处设置有通孔以供所述气体流通，并且所述顶针设置于封闭端中间处。

可选地，所述隔膜与所述顶针相邻设置，且所述隔膜配置成当所述动力电池内部压力大于外界压力时朝逐渐靠近所述顶针的方向变形，直至所述动力电池出现热失控且所述动力电池内部压力大于一预设值时被所述顶针刺破，以将所述动力电池内部热量定向释放。

可选地，还包括与所述隔膜贴合的护网，所述护网位于所述隔膜在与所述顶针相反的一侧处，并与所述隔膜共同设置于所述干燥介质管的所述第二端部和所述保护盖的所述开口端之间，其中，所述护网构造成当外界的压力大于所述动力电池内部压力时阻止所述隔膜变形或破裂、当所述动力电池内部压力大于外界压力时允许所述隔膜变形或破裂。

可选地，所述基座套设于所述保护盖外周处，与所述保护盖可拆卸连接。

可选地，所述基座与所述动力电池外壳通过紧固件可拆卸连接。

本发明的动力电池平衡防爆装置集成了干燥介质管，并且干燥介质管内设置有干燥剂，能够利用干燥剂有效地吸收进入动力电池外壳内的水蒸气，避免了水蒸气通过隔膜进入到动力电池外壳内部引起动力电池短路的情况。

进一步地，本发明将装有干燥剂的干燥介质管设置成与保护盖可拆卸连接，在动力电池外壳设计阶段，无需考虑干燥器的固定、空间预留以及生产装配的复杂性问题，简化了干燥介质管与电池包的装配过程。

本发明的干燥介质管与保护盖可拆卸连接，当需要更换干燥介质管时，先将保护盖连同干燥介质管整体拆下，然后再将干燥介质管与保护盖分开，更换新的干燥介质管，非常方便，减小了装配的复杂性，方便更换干燥介质管。

本发明通过设置第一密封圈可将水蒸气挡在基座与动力电池外壳之外，通过设置第二密封圈可将水蒸气挡在基座与保护盖之外，通过防水透气膜可将水挡在干燥介质管与保护盖之外，在第一密封圈、第二密封圈和防水透气膜的共同作用下，能够使动力电池外壳内部整体上达到较好的密封效果和较高的防水要求，进一步避免了动力电池因水蒸气或水的进入而出现短路情况。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的动力电池平衡防爆装置的示意性爆炸图；

图2是根据本发明一个实施例的动力电池平衡防爆装置的剖面图；

图3是根据本发明一个实施例的干燥介质管和保护盖连接的结构示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的动力电池平衡防爆装置100的示意性爆炸图。如图1所示，本发明的动力电池平衡防爆装置100，设置于动力电池外壳10处，用于当动力电池出现热失控状态时将热量定向释放，可以包括保护盖20、基座30、干燥介质管50和隔膜40。其中，保护盖20用于防护所述动力电池，所述保护盖20设置有第一中空部28以允许气体在所述动力电池外壳10内部和外部之间交换，所述中空部处还设置有顶针24。基座30设置于所述保护盖20的外围，用于将所述保护盖20固定于所述动力电池外壳10处。干燥介质管50与所述保护盖20可拆卸连接，位于所述动力电池外壳10内部，其内部装设有干燥剂，以用于吸收所述动力电池外壳10内部的水蒸气。隔膜40设置于所述保护盖20与所述干燥介质管50之间，用于阻止水进入到所述动力电池内部，并允许所述气体通过。其中，所述隔膜40是可变形的，以在所述动力电池出现热失控状态时被所述顶针24刺破，使所述动力电池外壳10内部的热量从所述隔膜40与所述第一中空部28处定向释放到所述动力电池外壳10外部。

本发明的动力电池平衡防爆装置100集成了干燥介质管50，并且干燥介质管50内设置有干燥剂，能够利用干燥剂有效地吸收进入动力电池外壳10内的水蒸气，避免了水蒸气通过隔膜40进入到动力电池外壳10内部引起动力电池短路的情况。

图2示出了本发明一个实施例的动力电池平衡防爆装置100的剖面图。作为一具体的实施例，如图1和图2所示，所述干燥介质管50为具有夹层51和第二中空部54的筒体。所述干燥剂填充于所述夹层51内，以吸收所述干燥介质管50周围的水蒸气。所述第二中空部54贯穿所述干燥介质管50并与所述第一中空部28连通，以使得当所述气体或所述热量在所述动力电池外壳10内部和外部之间交换时从所述第二中空部54和所述第一中空部28流通。作为具体实施例，干燥介质管50为圆柱形的筒体，第二中空部54也为圆柱形，并且第二中空部54与干燥介质管50同轴。当然，作为一个具体实施例，本发明的干燥介质管50的管壁应该是具有多个缝隙或者小孔的，该缝隙或者小孔可以让空气及水蒸气流通但是能阻止干燥剂遗漏。

作为具体的实施例，所述干燥介质管50包括第一端部52和第二端部53，所述第一端部52靠近所述动力电池，所述第二端部53与所述保护盖20可拆卸连接。第二中空部54从第一端部52延伸到第二端部53。本发明将装有干燥剂的干燥介质管50设置成与保护盖20可拆卸连接，在动力电池外壳10设计阶段，无需考虑干燥器的固定、空间预留以及生产装配的复杂性问题，简化了干燥介质管50与电池包的装配过程。

很显然的，作为一个具体的实施例，隔膜40的形状和尺寸设置成为与第二中空部54的形状和尺寸相适应，并且竖直的置于第二端部53与保护盖20之间，以使得在所述第一中空部28与所述第二中空部54之间流通的所述气体须穿过所述隔膜40。本发明的隔膜40为防水透气膜，可以防止水进入到动力电池外壳10内部，又允许气体经过，使得动力电池内外的气体能够流动交换。

作为一个实施例，所述保护盖20的所述第一中空部28包括两个端部，一端为开口端21，所述干燥介质管50的所述第二端部53与所述保护盖20在所述开口端21处可拆卸连接。作为具体地实施例，保护盖20的开口端21内壁处设置有内螺纹，并且在干燥介质管50的第二端部53外壁处设置有与所述内螺纹相适应的外螺纹，干燥介质管50与保护盖20通过内螺纹和外螺纹的相互配合可拆卸的组装在一起。并且在组装前将隔膜40提前至于干燥介质管50与保护盖20之间，以支撑隔膜40。当然，保护盖20与干燥介质管50的可拆卸形式不仅可以是内螺纹与外螺纹的相互配合，可以是其他如通过紧固件如螺钉或螺栓连接，或者通过卡扣连接等一些可拆卸连接方式中的一种形式。

具体地，在保护盖20的封闭端22的端面处设置有通孔23，以供所述气体流通，该通孔23主要起到既能保护动力电池避免受到外界的冲击，又能使得气体能够自由出入。另外，所述顶针24设置于封闭端22中间处。并且，本发明顶针24具有一尖刺部241，该尖刺部241朝向所述开口端21。作为一个具体实施例，所述隔膜40与所述顶针24相邻设置，并且隔膜40与顶针24的尖刺部241相邻。当所述动力电池内部压力大于外界压力时朝逐渐靠近所述顶针24的方向变形，直至所述动力电池出现热失控且所述动力电池内部压力大于一预设值时被所述顶针24的尖刺部241刺破，以将所述动力电池内部热量定向释放。

在实际使用过程中，因隔膜40是可变形的，如果动力电池内部并没有热失衡而是动力电池外壳10外部处出现热失衡，则隔膜40变形到一定程度后也会出现破裂现象，并不能达到本发明中只有在动力电池出现热失衡的状态下才会破裂的目的。因此，作为一具体实施例，本发明的装置在还可以包括一个与所述隔膜40贴合的护网80，该护网80用于保护隔膜40，在外界出现热失衡时免于受损。所述护网80位于所述隔膜40在与所述顶针24相反的一侧处，并与所述隔膜40共同设置于所述干燥介质管50的所述第二端部53和所述保护盖20的所述开口端21之间。其中，所述护网80构造成当外界的压力大于所述动力电池内部压力时阻止所述隔膜40变形或破裂、当所述动力电池内部压力大于外界压力时允许所述隔膜40变形或破裂。很明显地，所述隔膜40与所述顶针24相邻，当所述动力电池内部压力大于外界压力时，所述隔膜40会在压力的作用下逐渐靠近所述顶针24的尖刺部241，当动力电池出现热失控时，所述动力电池内部压力大于一预设值，所述顶针24将所述隔膜40刺破，以将动力电池内部热量定向释放。相反地，当动力电池外壳10的外部处出现热失控，由于有护网80的阻拦，隔膜40不会发生变形，因此也不会破裂，从而很好的防止了水分进入到动力电池外壳10内，避免引起动力电池短路。

作为具体的实施例，在保护盖20的封闭端22处还设置有一沿径向向外延伸的翻边25，所述翻边25与所述管体外壁之间处形成凹腔26，所述翻边25处设置有多个第二通孔27。本发明的干燥介质管50与保护盖20可拆卸连接，当需要更换时，将保护盖20连同干燥介质管50整体拆下，然后再将干燥介质管50旋下，换上新的，再将保护盖20连同干燥介质管50装上，非常方便，减小了装配的复杂性，方便更换干燥介质管50。

作为一个具体实施例，所述基座30套设于所述保护盖20外周处，与所述保护盖20可拆卸连接。具体地，基座30可以包括基座本体31和凸出于基座本体31的卡座32，所述卡座32上设置有多个卡爪33。其中，所述基座本体31与所述卡座32中间为空心部，所述保护盖20能够贯穿所述卡座32与所述基座本体31的所述空心部，使得所述卡座32卡接进所述凹腔26内部，所述卡爪33与所述第二通孔27配合卡接，以使得所述基座30与所述保护盖20相互可拆卸连接。当然，在实际的实施过程中，基座30与保护盖20之间不仅仅可以利用卡接的方式进行可拆卸连接，达到本发明的将基座30与保护盖20之间可拆卸连接的目的结构均可。

作为一种实施例，为了防止水蒸气进入到动力电池内，还应该保持整个动力电池平衡防爆装置100保持很好的密封，因此本发明还可以设置一个第一密封圈60，并将该第一密封圈60设置于所述基座30与所述动力电池外壳10之间，用于在所述基座30与所述动力电池外壳10的配合界面处形成气密密封，以防止水蒸气通过所述基座30与所述动力电池外壳10的配合界面进入到所述动力电池内。另外，为了达到更好的密封效果，本发明还可以包括第二密封圈70，所述第二密封圈70设置于所述基座30与所述保护盖20之间，用于在所述基座30与所述保护盖20的配合界面处形成气密密封，以防止水蒸气通过所述基座30与所述保护盖20的配合界面进入到所述动力电池外壳10内。作为具体的实施例，所述第二密封圈70设置于所述凹腔26内部，位于所述卡座32与所述翻边25之间。作为一个优选地实施例，可以在凹腔26内再设置一个与第二密封圈70相适应的凹槽，使得第二密封圈70能够在所述保护盖20与基座30之间，避免了因第二密封圈70移动而使得保护盖20与基座30之间不密封。

本发明通过设置第一密封圈60可将水蒸气挡在基座30与动力电池外壳10之外，通过设置第二密封圈70可将水蒸气挡在基座30与保护盖20之外，通过隔膜40可将水挡在干燥介质管50与保护盖20之外，在第一密封圈60、第二密封圈70和防水透气膜的共同作用下，能够使动力电池外壳10内部整体上达到较好的密封效果和较高的防水要求，进一步避免了动力电池因水蒸气或水的进入而出现短路情况。

图3示出了本发明一个实施例的干燥介质管50和保护盖20连接的结构示意图。如图3所示，将干燥介质管50与保护盖20通过内螺纹与外螺纹之间相互连接后形成一个整体，而该整体再穿设在基座30处的空心部，使得卡座32卡接进保护盖20的凹腔26内，同时卡座32上的卡爪33与翻边25处的第二通孔27卡接，此时，干燥介质管50与保护盖20以及基座30相互连接成一个整体。基座30再通过紧固件90与动力电池外壳10相互连接，该紧固件可以是螺钉或螺栓。此时，基座30、保护盖20和干燥介质管50与动力电池外壳10相互连接起来。同时，干燥介质管50是伸入到动力电池外壳10内部的，以吸收动力电池外壳10内部的水蒸气。为避免水份从基座30与动力电池外壳10的缝隙处进入到动力电池外壳10，在基座30与动力电池外壳10之间设置有第一密封圈60。本发明设置第一密封圈60，水蒸气挡在基座30与动力电池外壳10之外，设置第二密封圈70，将水蒸气挡在基座30与保护盖20之外，再加上本发明的隔膜40为防水透气膜，将水挡在干燥介质管50与保护盖20之外，整体上达到了密封效果，达到了防水要求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种动力电池平衡防爆装置，设置于动力电池外壳处，用于当动力电池出现热失控状态时将热量定向释放，包括：

保护盖，用于防护所述动力电池，所述保护盖设置有第一中空部以允许气体在所述动力电池外壳内部和外部之间交换，所述第一中空部处还设置有顶针；

基座，设置于所述保护盖的外围，用于将所述保护盖固定于所述动力电池外壳处；

干燥介质管，与所述保护盖可拆卸连接，位于所述动力电池外壳内部，其内部装设有干燥剂，以用于吸收所述动力电池外壳内部的水蒸气；和

隔膜，设置于所述保护盖与所述干燥介质管之间，用于阻止水进入到所述动力电池内部，并允许所述气体通过；

其中，所述隔膜是可变形的，以在所述动力电池出现热失控状态时被所述顶针刺破，使所述动力电池外壳内部的热量从所述隔膜与所述第一中空部处定向释放到所述动力电池外壳外部；

所述干燥介质管为具有夹层和第二中空部的筒体，所述干燥剂填充于所述夹层内，以吸收所述干燥介质管周围的水蒸气，所述第二中空部贯穿所述干燥介质管并与所述第一中空部连通，以使得当所述气体或所述热量在所述动力电池外壳内部和外部之间交换时从所述第二中空部和所述第一中空部流通。

2.根据权利要求1所述的动力电池平衡防爆装置，其特征在于，

所述干燥介质管包括第一端部和第二端部，所述第一端部靠近所述动力电池，所述第二端部与所述保护盖可拆卸连接；其中，所述隔膜位于所述第二端部与所述保护盖之间，以使得在所述第一中空部与所述第二中空部之间流通的所述气体须穿过所述隔膜。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的动力电池平衡防爆装置，其特征在于，

还包括第一密封圈，所述第一密封圈设置于所述基座与所述动力电池外壳之间，用于在所述基座与所述动力电池外壳的配合界面处形成气密密封，以防止水蒸气通过所述基座与所述动力电池外壳的配合界面进入到所述动力电池内。

4.根据权利要求3所述的动力电池平衡防爆装置，其特征在于，

还包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述基座与所述保护盖之间，用于在所述基座与所述保护盖的配合界面处形成气密密封，以防止水蒸气通过所述基座与所述保护盖的配合界面进入到所述动力电池外壳内。

5.根据权利要求2所述的动力电池平衡防爆装置，其特征在于，

所述保护盖的所述第一中空部包括两个端部，一端为开口端，所述干燥介质管的所述第二端部与所述保护盖在所述开口端处可拆卸连接，另一端为封闭端，所述封闭端处设置有通孔以供所述气体流通，并且所述顶针设置于封闭端中间处。

6.根据权利要求5所述的动力电池平衡防爆装置，其特征在于，

所述隔膜与所述顶针相邻设置，且所述隔膜配置成当所述动力电池内部压力大于外界压力时朝逐渐靠近所述顶针的方向变形，直至所述动力电池出现热失控且所述动力电池内部压力大于一预设值时被所述顶针刺破，以将所述动力电池内部热量定向释放。

7.根据权利要求6所述的动力电池平衡防爆装置，其特征在于，

还包括与所述隔膜贴合的护网，所述护网位于所述隔膜在与所述顶针相反的一侧处，并与所述隔膜共同设置于所述干燥介质管的所述第二端部和所述保护盖的所述开口端之间，其中，所述护网构造成当外界的压力大于所述动力电池内部压力时阻止所述隔膜变形或破裂、当所述动力电池内部压力大于外界压力时允许所述隔膜变形或破裂。

8.根据权利要求1所述的动力电池平衡防爆装置，其特征在于，

所述基座套设于所述保护盖外周处，与所述保护盖可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的动力电池平衡防爆装置，其特征在于，

所述基座与所述动力电池外壳通过紧固件可拆卸连接。

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