CN109920953B - 电池包防爆阀、电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池保护设备技术领域，提供一种电池包防爆阀、电池包及车辆。所述电池包防爆阀包括：阀体，阀体具有第一端和第二端，阀体的第一端与电池包壳体相连，阀体内部形成用于进行气体交换的通道；保护盖，保护盖可拆卸的连接于阀体的第二端且设置有能够允许气体通过的透气孔；以及透气膜，透气膜设置在保护盖和阀体之间，并通过胶粘固定在阀体上。本发明的防爆阀将透气膜通过背面粘胶方式固定在防爆阀阀体上，爆破时透气膜会立即脱落，这种爆破方式，爆破后的透气量更大，更能快速实现电池包泄压，从而保证电池包使用的安全性。

Description

电池包防爆阀、电池包及车辆

技术领域

本发明涉及电池保护设备技术领域，特别涉及一种电池包防爆阀、电池包及车辆。

背景技术

当代汽车产业正在发生革命性的变化,即传统燃油汽车正在逐步被新能源汽车所代替,其中纯电动汽车作为新能源汽车的一种正在兴起,许多传动燃油车平台直接通过将发动机结构更换为动力电池包结构，将汽车动力源由燃油更换为电池，随着新能源补贴的下降，低成本的电池包设计成为各大电池厂研发设计的重点，但是低成本的前提一定要把电池包的安全摆在第一位，电池包的安全设计已经成为当下新能源研究的热点之一。尤其是随着具有热管理功能电池包设计逐步增多，电池包在具有温差并且高湿的南方极容易出现凝露现象，凝露一旦在电池包内产生，如果滴到电池包线路上很容易造成电池包短路甚至发生起火爆炸的情况。

目前，电池包主要采用防爆阀作为电池的防爆装置。现有防爆阀一般分为两种顶针爆破式和弹簧式，顶针式爆破当电池包工作在复杂的工况下由于膜的可靠性较差导致整包没有发生热失控的情况下顶针就将透气膜刺破，导致电池包的密封失效，当电池包在有水的工况下进行工作时，外界环境中的水会进入电池包内导致电池包发生短路的风险，弹簧式爆破可靠性较差，无法实现准确爆破，如果弹簧提前失效，其爆破功能也将失效。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种快速实现电池包泄压，从而保证电池包使用的安全性的电池包防爆阀。

为达到上述目的，本发明的一方面提供一种电池包防爆阀，所述电池包防爆阀包括：

阀体，所述阀体具有第一端和第二端，所述阀体的第一端用于与电池包壳体相连，所述阀体内部形成贯穿所述第一端和所述第二端以用于允许电池包内部和外部之间进行气体交换的通道；

保护盖，所述保护盖罩盖于所述阀体的第二端且设置有能够允许进出所述通道内的气体通过的透气孔；以及

透气膜，所述透气膜设置在所述保护盖和所述阀体之间，并通过胶粘固定在所述阀体上。

可选的，所述透气膜采用PTFE膜、碳纤维高分子材料以及阻燃剂改性合成。

可选的，所述保护盖包括中心部及围绕所述中心部且朝向所述阀体的一侧凸起的环形凸缘，所述环形凸缘上设置有用于通过紧固件将所述保护盖固定在所述阀体上的第一安装孔。

可选的，所述通道内部设有用于吸附经过所述通道的气体中水蒸气的干燥单元；

所述干燥单元包括干燥剂及安装在所述阀体上用于盛放所述干燥剂的干燥剂支架。

可选的，所述干燥剂支架具有开设有供气体流通的通孔的顶框和底框，所述干燥剂支架的顶框与所述阀体的第二端齐平，所述干燥剂支架和所述阀体的齐平的面共同形成用于胶粘所述透气膜的粘贴面。

可选的，所述干燥剂支架的顶框向四周延伸形成安装爪，所述阀体的第二端设有与所述安装爪形状相适配的安装槽。

可选的，所述干燥剂支架包括用于连接所述顶框和底框的连接框架，所述连接框架上沿周向设置有用于包裹所述干燥剂的防护网；所述连接框架包括设置在所述底框和顶框之间的环形筋以及在所述顶框和所述环形筋之间延伸且沿周向间隔设置的第一层支撑筋和在所述底框和所述环形筋之间延伸且沿周向间隔设置的第二层支撑筋，所述第一层支撑筋和第二层支撑筋在周向上错位设置，所述第一层支撑筋的宽度小于所述第二层支撑筋的宽度。

可选的，所述阀体的第一端设有具有螺纹以用于连接于所述电池包的螺纹部，所述阀体的第一端开设有围绕所述螺纹部的用于设置密封条的密封条槽。

本发明另一方面提出一种电池包，所述电池包包括上壳体、下壳体、电池模组以及可拆卸地设置在所述下壳体上的上述任意方案所述的电池包防爆阀。

本发明又一方面还提出一种车辆，所述车辆包括上述方案所述的电池包。

相对于现有技术，本发明所述的电池包防爆阀具有以下优势：

本发明的防爆阀将透气膜通过背面粘胶方式固定在防爆阀阀体上，并能够通过不同的背胶量实现不同爆破压力，防爆阀的爆破压力越大背胶量越大，当电池包内压力达到透气膜的爆破压力时，粘贴在防爆阀阀体上的透气膜会立即脱落。这种爆破方式，比传统顶针式和弹簧式爆破更可靠，爆破后的透气量更大，更能快速实现电池包泄压，从而保证电池包使用的安全性。

本发明的其它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

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种实施方式所述的电池包防爆阀的爆炸图；

图2为图1中保护盖的主视图；

图3为图1中保护盖的后视图；

图4为图1中干燥剂支架的结构示意图；

图5为图1中阀体安装干燥剂支架后的结构示意图；

图6为图1中阀体结构示意图；

图7为图6的阀体的安装螺纹和密封条的结构示意图。

附图标记说明：

1—阀体、2—第一端、3—第二端、4—通道、5—保护盖、6—透气膜、7—凹槽、8—透气孔、9—干燥剂支架、10—通孔、11—顶框、12—底框、13—安装爪、14—安装槽、15—防护网、16—第一层支撑筋、17—第二层支撑筋、18—螺纹部、19—密封条、20—第一安装孔、21—第二安装孔、22—第三安装孔、23—紧固件、24—环形筋。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

结合图1-图6，根据本发明的一个方面，提出一种电池包防爆阀，所述电池包防爆阀包括：

阀体1，所述阀体1具有第一端2和第二端3，所述阀体1的第一端2用于与电池包壳体相连，所述阀体1内部形成贯穿所述第一端2和所述第二端3以用于允许电池包内部和外部之间进行气体交换的通道4；

保护盖5，所述保护盖5罩盖于所述阀体1的第二端3且设置有能够允许进出所述通道的气体通过的透气孔8；以及

透气膜6，所述透气膜6设置在所述保护盖5和所述阀体1之间，并通过胶粘固定在所述阀体1上。

本发明在使用过程中，阀体1连接到电池包壳体上且能够通过内部通道4允许电池包内部和外部的气体进行交换，当电池包内部压力大于外界环境压力时，电池包内部的气体通过透气膜6将多余的气体排出电池包外，当电池包发生热失控，电池包内气压骤然增大时，气体从电池包内部穿过阀体1的通道4到达透气膜6，当压力持续增大达到透气膜6的爆破压力时，粘贴在阀体1上的透气膜6会立即脱落，从而快速实现电池包的泄压。而当外界压力大于电池包内部压力时，外界气体也会通过保护盖5、透气膜6和通道4进入电池包内。

本发明的防爆阀将透气膜通过背面粘胶方式固定在防爆阀阀体上，并能够通过不同的背胶量实现不同爆破压力，也就是说，防爆阀的爆破压力直接受到背胶量的影响，若想获得较大的爆破压力以增强防爆阀的承压能力，需相应增加透气膜6与阀体1之间的背胶量。这种爆破方式，比传统顶针式和弹簧式爆破更可靠，爆破后的透气量更大，更能快速实现电池包泄压，从而保证电池包使用的安全性。

其中，所述透气膜6采用PTFE膜、碳纤维高分子材料以及阻燃剂改性合成。这种透气膜6材料相对于传统的PTFE膜来说，具有更高的可靠性和更强的抗油污能力，完全可以避免复杂工作情况下透气膜发生非热失控的破损，有效保证透气膜6仅在电池包内部压力达到透气膜6的爆破压力的情况下发生爆破，避免出现现有技术中整车在长时间的复杂工况下行驶中，电池包没有发生热失控但是尤于整车的复杂工况导致透气膜被油污等杂质封堵，透气功能失效的现象。

当然，所述保护盖5可以通过任意适宜的方式可拆卸的连接在所述阀体1上，以便于透气膜6的更换。具体地，所述保护盖5可以通过紧固件，比如螺栓等，来实现固定。如图2和图3所示，为了便于装配，提升装配过程中的稳定性，所述保护盖5包括中心部7及围绕所述中心部7且朝向所述阀体1的一侧凸起的环形凸缘，所述环形凸缘上设置有用于通过紧固件23将所述保护盖5固定在所述阀体1上的第一安装孔20。由此，保证第一安装孔20分布在保护盖5上较厚的位置处，进一步地，所述第一安装孔20沿周向均匀分布在环形凸缘上，第一安装孔20的内部可内嵌铜套以便于穿过紧固件23实现与阀体1之间的装配。值得注意的是，保护盖5的安装过程中，所述紧固件23的穿入不会影响透气膜6的设置，也就是说透气膜6的胶粘后恰好能够避让出第一安装孔20的位置。

此外，环形凸缘的设计还能够在保护盖5的中心部7上形成靠近透气膜6的凹槽结构，从而便于为透气膜6的爆破预留空间，方便实现透气膜6的脱落。进一步地，透气孔8设置在所述中心部7上，且设置为镂空散射状方形微孔结构，既实现了保护盖5的轻量化又便于完成电池包内外的气体交换。

需要说明的是，为了使电池包具备更高的安全性能，保护盖5优选采用阻燃等级V0高分子复合材料模压而成，进一步，可采用PT、碳纤维和阻燃剂三者改性而成。

值得注意的是，本发明的防爆阀还具有干燥功能，具体而言，所述通道4内部设有用于吸附经过所述通道4的气体中水蒸气的干燥单元；由此既可以吸收电池包内的水蒸气，又可以防止外界空气中的水蒸气进入电池包内，避免电池包内的水蒸气在温差大的情况下凝结成凝露滴到的电池包的线束和模组上，可以防止电池包短路，提高电池包的安全性。进一步地，所述干燥单元包括干燥剂及安装在所述阀体1上用于盛放所述干燥剂的干燥剂支架9。

如图4所示，干燥剂支架9可以在满足盛放干燥剂的要求的基础上设置为任意结构，本发明对此不作特殊限制。作为其中的一种实施方式，所述干燥剂支架9具有开设有供气体流通的通孔10的顶框11和底框12，所述干燥剂支架9的顶框11与所述阀体1的第二端3齐平，从而便于所述透气膜6的粘贴和爆破，所述干燥剂支架9和所述阀体1的齐平的面共同形成用于胶粘所述透气膜6的粘贴面。

可以理解地，所述干燥剂支架9也可以通过任意适宜的方式安装在所述阀体1的通道4中，比如卡接的方式。在本实施方式中，如图5和图6所示，所述干燥剂支架9的顶框11向四周延伸形成安装爪13，所述阀体1的第二端3设有与所述安装爪13形状相适配的安装槽14。设计时需保证所述安装爪13扣合在所述安装槽14中时，所述干燥剂支架9的顶框11与所述阀体1的第二端3齐平。

进一步地，所述安装爪13上设有第二安装孔21，所述安装槽14上设有第三安装孔22，所述紧固件23依次穿过第一安装孔20、第二安装孔21和第三安装孔22以将保护盖5和干燥剂支架9固定在所述阀体1上。为进一步方便所述紧固件23的安装，所述第二安装孔21和第三安装孔22内部也可嵌设铜套。

为了充分吸附流经所述通道4中的气体中的水蒸气，优选将所述干燥剂支架9的外形设计为与所述通道4的形状相适配，在本实施方式中，所述干燥剂支架9呈圆柱形。进一步地，所述干燥剂支架9包括用于连接所述顶框11和底框12的连接框架，所述连接框架上沿周向设置有用于包裹所述干燥剂的防护网15。通过连接框架和防护网15的设计，从而便于干燥剂支架9各个方向上的气体直接进入支架内，最终通过干燥剂吸附流经通道的气体中的水蒸气，有效保证电池包的安全。

其中，所述连接框架采用高分子材料，而所述防护网15为金属网，二者模压而成。

由于干燥剂使用一定时间会失效，因此为保证吸附效果需定期更换。考虑到上述要求，优选将所述干燥剂支架9的底框12可拆卸的卡接至所述连接框架，或利用自攻钉打紧，这样在更换干燥剂时，不用将电池包的上壳体打开，而是直接将防爆阀从下壳体上拆解即可更换，便于售后维修。同时，所述底框12的可拆卸也便于防护网15从干燥剂支架9的底部伸入连接框架。

详细来说，所述连接框架包括设置在所述底框12和顶框11之间的环形筋24以及从所述顶框11到所述底框12沿高度方向上延伸设置的第一层支撑筋16和第二层支撑筋17，每层所述支撑筋沿周向上均匀布置，所述第一层支撑筋16和第二层支撑筋17均连接于所述环形筋24且在周向上错位设置，所述第一层支撑筋16的宽度小于所述第二层支撑筋17的宽度。这是由于第一层支撑筋16连接至顶框11，顶框11能固定在阀体1上，而所述第二层支撑筋17连接至底框12，因此，第一层支撑筋16相对于第二层支撑筋17来说，更具连接基础，稳固性更强，因此在设计时可以相对减小宽度，综上，所述第一层支撑筋16和第二层支撑筋17的设计在保证实现轻量化的同时，增加了干燥剂支架的强度。而二者在周向上错位设置则保证整体干燥剂支架9的强度更加稳定。

所述顶框11和所述底框12上的通孔10的结构可以便于气体的流通以方便干燥剂吸收水蒸气，具体来说，所述顶框11和所述底框12为设置有多个通孔10的镂空结构，该多个通孔10以环形发散状分布，所述顶框11和所述底框12上的镂空结构可以设置为相同，安装时可以让顶框11和底框12的中间镂空相互交错，将干燥剂紧紧包裹在二者之间，防止与防爆阀的紧固件23打紧过程中安装点开裂和扭矩衰减。

需要说明的是，本发明中，为便于拆卸和维修，防爆阀通过可拆卸的方式安装在电池包下壳体上，例如可以采用卡接结构将防爆阀固定在下壳体上，或者如本发明中，采用螺纹连接的方式固定。结合图7，具体而言，所述阀体的第一端2设有具有螺纹以用于连接于所述电池包的螺纹部18，所述阀体的第一端2开设有围绕所述螺纹部18的用于设置密封条19的密封条槽。相应地，所述下壳体上设有用于与所述螺纹部18之间实现螺纹连接的开孔，安装时，所述螺纹部18伸入所述开孔，所述密封条19则抵在所述电池包的下壳体上，进一步增强电池包内部的密封性。通过这种螺纹连接的设计，便于后期定期更换干燥剂时将电池包从整车上拆卸下来，而不用拆卸电池包上壳以更换防爆阀中的干燥剂。

详细来说，所述防爆阀与所述电池包下壳体之间的密封采用在线发泡工艺，将在线发泡胶利用自动化设备滴在密封条槽内，固化后即可下线，在线发泡密封条19比传统硅橡胶或是硅泡棉密封条自动化程度高、成本低，密封性能更优，有效解决了现有EPDM密封条老化性能较差,密封条的老化回弹性能失效导致防爆阀的密封功能失效的问题。

本发明另一方面提出一种电池包，所述电池包包括上壳体、下壳体、电池模组以及可拆卸地设置在所述下壳体上的上述任意方案所述的电池包防爆阀。该电池包安装有上述电池包防爆阀，因此具有上述防爆阀所述的全部优点和效果。防爆阀采用螺纹连接的方式固定在下壳体上，使用过程中，直接将防爆阀从下壳体上拆解即可更换，便于售后维修。而传统防爆阀安装在上壳体或是下壳体侧壁上，在拆卸防爆阀时需要先将电池包从整车上拆下，在打开电池包的上壳体，最后才能将防爆阀从上壳体上进行拆卸，拆解过程复杂，不便于售后维修。

本发明还提出一种车辆，该车辆包括上述方案所述的电池包，因此具有电池包所具有的全部优点，所述电池包通过设置上述电池包防爆阀能快速实现电池包泄压，保证了电池包的使用安全，进而为整车驾驶过程中的安全性提供保障。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池包防爆阀，其特征在于，所述电池包防爆阀包括：

阀体(1)，所述阀体(1)具有第一端(2)和第二端(3)，所述阀体(1)的第一端(2)用于与电池包壳体相连，所述阀体(1)内部形成贯穿所述第一端(2)和所述第二端(3)以用于允许电池包内部和外部之间进行气体交换的通道(4)，所述通道(4)内部设有用于吸附经过所述通道(4)的气体中水蒸气的干燥单元，所述干燥单元包括干燥剂及安装在所述阀体(1)上用于盛放所述干燥剂的干燥剂支架(9)，所述干燥剂支架(9)具有开设有供气体流通的通孔(10)的顶框(11)和底框(12)，所述干燥剂支架(9)包括用于连接所述顶框(11)和底框(12)的连接框架，所述连接框架上沿周向设置有用于包裹所述干燥剂的防护网(15)，所述连接框架包括设置在所述底框(12)和顶框(11)之间的环形筋(24)以及在所述顶框(11)和所述环形筋(24)之间延伸且沿周向间隔设置的第一层支撑筋(16)和在所述底框和所述环形筋(24)之间延伸且沿周向间隔设置的第二层支撑筋(17)，所述第一层支撑筋(16)和第二层支撑筋(17)在周向上错位设置，所述第一层支撑筋(16)的宽度小于所述第二层支撑筋(17)的宽度；

保护盖(5)，所述保护盖(5)罩盖于所述阀体(1)的第二端(3)且设置有能够允许进出所述通道内的气体通过的透气孔(8)；以及

透气膜(6)，所述透气膜(6)设置在所述保护盖(5)和所述阀体(1)之间，并通过胶粘固定在所述阀体(1)上。

2.根据权利要求1所述的电池包防爆阀，其特征在于，所述透气膜(6)采用PTFE膜、碳纤维高分子材料以及阻燃剂改性合成。

3.根据权利要求1所述的电池包防爆阀，其特征在于，所述保护盖(5)包括中心部(7)及围绕所述中心部(7)且朝向所述阀体(1)的一侧凸起的环形凸缘，所述环形凸缘上设置有用于通过紧固件(23)将所述保护盖(5)固定在所述阀体(1)上的第一安装孔(20)。

4.根据权利要求1所述的电池包防爆阀，其特征在于，所述干燥剂支架(9)的顶框(11)与所述阀体(1)的第二端(3)齐平，所述干燥剂支架(9)和所述阀体(1)的齐平的面共同形成用于胶粘所述透气膜(6)的粘贴面。

5.根据权利要求4所述的电池包防爆阀，其特征在于，所述干燥剂支架(9)的顶框(11)向四周延伸形成安装爪(13)，所述阀体(1)的第二端(3)设有与所述安装爪(13)形状相适配的安装槽(14)。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的电池包防爆阀，其特征在于，所述阀体的第一端(2)设有具有螺纹以用于连接于所述电池包的螺纹部(18)，所述阀体的第一端(2)开设有围绕所述螺纹部(18)的用于设置密封条(19)的密封条槽。

7.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括上壳体、下壳体、电池模组以及可拆卸地设置在所述下壳体上的权利要求1-6中任意一项所述的电池包防爆阀。

8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求7中所述的电池包。

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