CN111834580A - 防爆透气阀及动力电池包总成 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防爆透气阀及动力电池包总成，该防爆透气阀包括防护盖、底座、密封件和执行器，防护盖与底座固定在一起，密封件安装在底座背向防护盖的一面，防护盖与底座之间设有透气膜，透气膜固定在底座上，防护盖与底座之间设有透气膜，所述执行器包括执行器壳体和活塞组件，活塞组件包括杆部和头部，头部的自由端为尖锐结构；防护盖上设有第一排气孔，底座上设有第二排气孔、第一通气孔和排气通道，执行器壳体内设有与活塞组件接触的第一活塞壁，第一活塞壁上从内到外设有依次连通的第一环槽、第二通气孔、第二环槽，杆部上设有杆部凹槽。该防爆透气阀具有主动泄压功能、且集呼吸透气和快速泄压功能为一体，能够提升安全性。

Description

防爆透气阀及动力电池包总成

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，特别是涉及一种防爆透气阀及动力电池包总成。

背景技术

随着汽车工业的飞速发展和人们生活条件的不断改善，汽车已经成为人们出行不可或缺的交通工具之一。汽车保有量逐年增加，越来越多的人拥有了私家车。目前随着人们环保意识的不断提升，新能源汽车，尤其是电动汽车得到快速发展。

电池包是电动汽车重要组成部件，安装在车辆底部的动力电池包需要达到IP67防护等级，由于电池在充放电过程中电芯发热和整车外部环境变化等因素的影响，需要实现箱体内外气体呼吸才能保证箱体内外压力平衡，从而保证密封结构的可靠性；另外在电芯单体发生热失控等极端情况下电池包要能实现快速排气泄压。

目前电池包上应用的防爆透气阀不具备主动泄压功能，且没有集呼吸透气和快速泄压功能为一体，影响了实际使用的安全性。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种具有主动泄压功能、且集呼吸透气和快速泄压功能为一体的防爆透气阀。

一种防爆透气阀，包括防护盖、底座、密封件和执行器，所述防护盖与所述底座固定在一起，所述密封件安装在所述底座背向所述防护盖的一面，所述防护盖与所述底座之间设有透气膜，所述透气膜固定在所述底座上；

所述执行器包括执行器壳体和活塞组件，所述执行器壳体与所述底座固定在一起，所述活塞组件安装在所述执行器壳体内，且所述活塞组件可在所述执行器壳体内滑动，所述活塞组件包括杆部和头部，所述头部的自由端为尖锐结构；

所述防护盖上设有第一排气孔，所述底座上设有第二排气孔、第一通气孔和排气通道，所述第一排气孔、所述第二排气孔、所述第一通气孔和所述排气通道用于与外界相通；所述执行器壳体内设有与所述杆部配合的第一活塞壁，所述第一活塞壁上从内到外设有依次连通的第一环槽、第二通气孔、第二环槽，所述杆部上设有杆部凹槽；

正常工作状态下，所述第一通气孔连通外界和所述第一环槽，所述杆部和所述第一活塞壁形成密封面，所述执行器内部的腔体和外界隔离；

当所述防爆透气阀内侧的压强达到压强阈值时，所述活塞组件朝所述透气膜运动，直至所述头部的自由端刺穿所述透气膜，且所述杆部凹槽与所述第一环槽连通，所述防爆透气阀内部的气体通过所述第一通气孔、所述第二排气孔和所述第一排气孔排出。

根据本发明提出的防爆透气阀，正常工作状态下，第一通气孔连通外界和第一环槽，杆部和所述第一活塞壁形成密封面，执行器内部的腔体和外界隔离，此外，防爆透气阀的内部与外界通过透气膜实现呼吸透气，电池包箱体内外温度变化或者气压变化时可以通过透气膜呼吸保证箱体内外压强接近，实现了呼吸透气功能；当防爆透气阀内侧的压强增大，达到了压强阈值时，活塞组件朝透气膜运动，直至头部的自由端刺穿所述透气膜，且杆部凹槽与所述第一环槽连通，防爆透气阀内部的气体通过所述第一通气孔、所述第二排气孔和所述第一排气孔排出，加上透气膜破裂，内部的气体能够通过第一通气孔、第二排气孔迅速排出，实现了主动、快速泄压，因此，本发明提供的防爆透气阀集呼吸透气和快速泄压功能为一体，具有主动泄压功能，能够提升安全性。

另外，根据本发明提供的防爆透气阀，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述第一排气孔的数量为多个，多个所述第一排气孔均匀分布在所述防护盖的周边，所述防护盖的内侧设有多个第一防护栅栏，所述第一防护栅栏与所述第一排气孔的数量相等、位置对应。

进一步地，所述防护盖上设有限位片和卡扣，所述限位片用于限定所述底座的装配位置，所述卡扣用于将所述防护盖固定在所述底座上。

进一步地，所述底座上还设有第二防护栅栏、凹槽和连接法兰，所述连接法兰位于所述底座的中间位置，所述连接法兰作为与所述执行器连接的接口，所述透气膜安装在所述连接法兰的凸台上，所述密封件装配在所述凹槽内。

进一步地，所述透气膜通过热熔焊接或超声焊接或粘接的方式安装在所述连接法兰的凸台上。

进一步地，所述连接法兰的周围设有若干个连接筋，所述第一通气孔设于所述连接筋中，且所述第一通气孔与所述连接法兰的通孔连通，通过所述第一通气孔实现所述连接法兰内部和所述底座外表面连通。

进一步地，所述执行器还包括第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈；所述活塞组件还包括活塞主体部，所述杆部固定在所述活塞主体部的中间，所述活塞主体部的边缘设有第三环槽，所述第一密封圈安装在所述第三环槽内；所述执行器壳体内还设有第二活塞壁、限位凸台，所述执行器壳体的外侧设有第四环槽和第五环槽，所述活塞主体部用于在所述第二活塞壁内运动，所述第一密封圈与所述第二活塞壁接触，所述限位凸台用于限定所述第一密封圈的位置，所述第二密封圈安装在所述第四环槽中，所述第三密封圈安装在所述第五环槽中。

进一步地，所述第二密封圈和所述第三密封圈均采用O型橡胶密封圈。

进一步地，所述透气膜采用e-PTFE膜。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述防爆透气阀的动力电池包总成。

本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/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：

图1为本发明第一实施例的防爆透气阀的组装结构示意图；

图2为本发明第一实施例的防爆透气阀的爆炸结构示意图；

图3为防护盖的结构示意图；

图4为透气膜安装在底座上的结构示意图；

图5为底座的结构示意图；

图6为执行器的爆炸结构示意图；

图7为活塞组件的结构示意图；

图8为执行器壳体的剖面结构示意图；

图9为底座中第一通气孔的结构示意图；

图10为本发明第一实施例的防爆透气阀的剖面结构示意图(活塞组件处于正常位置)；

图11为本发明第一实施例的防爆透气阀的剖面结构示意图(活塞组件受推力滑动一定距离，且执行器未刺破透气膜)；

图12为本发明第一实施例的防爆透气阀的剖面结构示意图(活塞组件受推力滑动一定距离，且执行器刺破透气膜)。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至9，本发明的第一实施例提出的防爆透气阀，包括防护盖10、底座20、密封件30、执行器40和透气膜50。

所述防护盖10与所述底座20固定在一起，所述密封件30安装在所述底座20背向所述防护盖10的一面，透气膜50设于防护盖10与底座20之间，所述透气膜50固定在所述底座20上。

所述防护盖10上设有第一排气孔11，所述第一排气孔11的数量可以为多个，多个所述第一排气孔11均匀分布在所述防护盖10的周边，本实施例中，第一排气孔11的数量具体为5个。

所述防护盖10的内侧设有多个第一防护栅栏12，所述第一防护栅栏12与所述第一排气孔11的数量相等、位置对应。即在每个第一排气孔11的内侧设置一个第一防护栅栏12，第一防护栅栏12可以防护来自外部的颗粒物或液体的冲击，从而保护透气膜50，以满足IPX9K防护要求。

所述防护盖10上还设有限位片13和卡扣14，本实施例中，防护盖10内侧周边设有5组限位片13和卡扣14；所述限位片14用于限定所述底座20的装配位置，同时限位片13起到加强筋作用提高防护盖10的强度，所述卡扣14用于将所述防护盖10固定在所述底座20上，避免脱落。防护盖10需具备良好的机械性能、耐热性和阻燃性，本实施例中防护盖10的材质采用PEEK。

底座20优选通过注塑工艺成型，优选材料为PP、PBT、PC/ABS等，本实施例中，底座20的材质为PP。

所述底座20上设有第二排气孔21、第一通气孔22和排气通道23，所述第一排气孔11、所述第二排气孔21、所述第一通气孔22和所述排气通道23用于与外界相通。

所述底座20上还设有第二防护栅栏24、凹槽25和连接法兰26，所述连接法兰26位于所述底座20的中间位置，所述连接法兰26作为与所述执行器40连接的接口，所述透气膜50安装在所述连接法兰26的凸台上。所述凹槽25用于装配密封件30并限定密封件30的压缩量，密封件30装配状态在凹槽25内不外露从而提高密封可靠性。

所述透气膜50具体采用e-PTFE膜。所述透气膜50可以通过热熔焊接或超声焊接或粘接的方式安装在所述连接法兰26的凸台上。本实施例中，通过热熔焊接工艺将透气膜50安装在底座20上(具体是连接法兰26的凸台上)，图5示出的A区域即热熔焊接区域。

所述连接法兰26的周围设有若干个连接筋27，所述第一通气孔22设于所述连接筋27中，且所述第一通气孔22与所述连接法兰26的通孔连通，通过所述第一通气孔22实现所述连接法兰26内部和所述底座20外表面连通。具体在本实施例中，连接筋27的数量为5个，相应的，第一通气孔22的数量也为5个，第一通气孔22直径为0.5mm。

所述执行器40包括执行器壳体41、活塞组件42、第一密封圈43、第二密封圈44和第三密封圈45，所述执行器壳体41与所述底座20固定在一起，可以通过粘接或者螺纹连接方式安装在一起，实施例中，通过粘接固定。

所述活塞组件42安装在所述执行器壳体41内，且所述活塞组件42可在所述执行器壳体41内滑动。

所述执行器壳体41内设有与所述活塞组件42接触的第一活塞壁411，所述第一活塞壁411上从内到外设有依次连通的第一环槽412、第二通气孔413、第二环槽414。第一环槽412和第二环槽414通过第二通气孔413实现连通。

所述活塞组件42包括杆部421、头部422和活塞主体部423，所述杆部421固定在所述活塞主体部423的中间，第一活塞壁411和杆部421配合，实现密封和互相滑动，优选地，第一活塞壁411的表面粗糙度小于Ra3.2，第一活塞壁411和杆部421为小间隙配合，优选地在杆部421表面涂少量润滑剂，以减小活塞组件42的滑动阻力，并同时提高杆部421和第一活塞壁411之间的密封性。

所述头部422的自由端为尖锐结构，所述杆部421上设有杆部凹槽424。

杆部凹槽424用于连通执行器40内部空间和第一通气孔22，杆部421与执行器壳体41配合形成滑动副，优选地，杆部421的表面粗糙度小于Ra3.2；本实施例中，头部422的自由端具体为锥形针状；头部422的尖锐特征有利于刺穿透气膜50。

所述活塞主体部423的边缘设有第三环槽425，所述第一密封圈43安装在所述第三环槽425内，第一密封圈43用于密封执行器壳体41和底座20之间的界面。

所述执行器壳体41内还设有第二活塞壁415、限位凸台416，所述执行器壳体41的外侧设有第四环槽417和第五环槽418，所述活塞主体部423用于在所述第二活塞壁415内运动，所述第一密封圈43与所述第二活塞壁415接触，实现密封和互相滑动，优选地，第二活塞壁415的表面粗糙度小于Ra3.2。

所述限位凸台416用于限定所述第一密封圈43的位置，避免从执行器壳体41脱落。

所述第二密封圈44安装在所述第四环槽417中，所述第三密封圈45安装在所述第五环槽418中。具体的，所述第二密封圈44和所述第三密封圈45均采用O型橡胶密封圈。需要指出的是，具体实施时，第二密封圈44和第三密封圈45可以由现场成型(FIPG)或现场固化(CIPG)的涂胶密封技术等方式代替。

请参阅图10，正常工作状态下，所述第一通气孔22连通外界和所述第一环槽412，所述杆部421和所述第一活塞壁411形成密封面，所述执行器40内部的腔体和外界隔离。第二密封圈44和第三密封圈45避免了外部液体进入到内部；当防爆透气阀内外压强一致时，活塞组件42不动作，活塞组件42的头部422位于底座20的内部，头部422的尖锐部位不会损坏透气膜50；内外产生较小的压差时透气阀通过透气膜50实现正常的呼吸，透气膜50的透气防水特性使防爆透气阀满足IPX7防水要求。

请参阅图11，当防爆透气阀内侧压强逐渐升高时，在执行器40的活塞组件42的端面会产生推力F，本实施例中，活塞组件42的端面直径为30mm，10kPa压差施加在活塞组件42端面的推力F约为7N，活塞组件42会在推力F的作用下往上运动，在此过程执行器40内部的压强会升高，当活塞组件42运动至一定位置时，杆部凹槽424可以与第一环槽412连通，执行器40内部的气体通过第二通气孔413、第二环槽414、第一通气孔22排出外部。

请参阅图12，当所述防爆透气阀内侧的压强继续增大，达到压强阈值时，所述活塞组件42继续朝所述透气膜50运动，直至所述头部422的自由端刺穿所述透气膜50，气体能够穿过排气通道23流向防护盖10内侧，且所述杆部凹槽424与所述第一环槽412连通，所述防爆透气阀内部的气体通过所述第一通气孔22、所述第二排气孔21和所述第一排气孔11排出，实现了主动、快速泄压；此外，通过设计活塞组件42的直径可以定制防爆透气阀在不同的压强下触发开启主动泄压。

因此，上述防爆透气阀集呼吸透气和快速泄压功能为一体，具有主动泄压功能，能够提升安全性。

此外，上述防爆透气阀还具有以下优点：

1、安装方便快捷：该防爆透气阀可以装入预先开孔位电池箱壳体上，通过箱体内安装紧固件即可完成安装，安装过程工艺性良好；

2、可靠性好：该防爆透气阀可防止任意方向的外部异物刺坏透气膜，有两个防护栅栏阻挡高压冲水、气流、光照等损坏密封件和透气膜；底座和防护盖设计可以避免因阀体内积水而丧失透气功能，可以适应水平和竖直安装，路况适应性更强；

3、防护性能优良：可满足IP67和IPX9K防护等级；

4、泄压通道开启压力低：该防爆透气阀可以通过匹配不同尺寸的执行器活塞组件，定制化在不同的压力下刺穿透气膜，不受透气膜本身的特性限制；可以实现在较低的压力下主动开启泄压通道。

本发明的第二实施例提出一种动力电池包总成，该动力电池包总成至少包括第一实施例的防爆透气阀。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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发明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。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种防爆透气阀，其特征在于，包括防护盖、底座、密封件和执行器，所述防护盖与所述底座固定在一起，所述密封件安装在所述底座背向所述防护盖的一面，所述防护盖与所述底座之间设有透气膜，所述透气膜固定在所述底座上；

所述执行器包括执行器壳体和活塞组件，所述执行器壳体与所述底座固定在一起，所述活塞组件安装在所述执行器壳体内，且所述活塞组件可在所述执行器壳体内滑动，所述活塞组件包括杆部和头部，所述头部的自由端为尖锐结构；

所述防护盖上设有第一排气孔，所述底座上设有第二排气孔、第一通气孔和排气通道，所述第一排气孔、所述第二排气孔、所述第一通气孔和所述排气通道用于与外界相通；所述执行器壳体内设有与所述杆部配合的第一活塞壁，所述第一活塞壁上从内到外设有依次连通的第一环槽、第二通气孔、第二环槽，所述杆部上设有杆部凹槽；

正常工作状态下，所述第一通气孔连通外界和所述第一环槽，所述杆部和所述第一活塞壁形成密封面，所述执行器内部的腔体和外界隔离；

当所述防爆透气阀内侧的压强达到压强阈值时，所述活塞组件朝所述透气膜运动，直至所述头部的自由端刺穿所述透气膜，且所述杆部凹槽与所述第一环槽连通，所述防爆透气阀内部的气体通过所述第一通气孔、所述第二排气孔和所述第一排气孔排出。

2.根据权利要求1所述的防爆透气阀，其特征在于，所述第一排气孔的数量为多个，多个所述第一排气孔均匀分布在所述防护盖的周边，所述防护盖的内侧设有多个第一防护栅栏，所述第一防护栅栏与所述第一排气孔的数量相等、位置对应。

3.根据权利要求2所述的防爆透气阀，其特征在于，所述防护盖上设有限位片和卡扣，所述限位片用于限定所述底座的装配位置，所述卡扣用于将所述防护盖固定在所述底座上。

4.根据权利要求1所述的防爆透气阀，其特征在于，所述底座上还设有第二防护栅栏、凹槽和连接法兰，所述连接法兰位于所述底座的中间位置，所述连接法兰作为与所述执行器连接的接口，所述透气膜安装在所述连接法兰的凸台上，所述密封件装配在所述凹槽内。

5.根据权利要求4所述的防爆透气阀，其特征在于，所述透气膜通过热熔焊接或超声焊接或粘接的方式安装在所述连接法兰的凸台上。

6.根据权利要求4所述的防爆透气阀，其特征在于，所述连接法兰的周围设有若干个连接筋，所述第一通气孔设于所述连接筋中，且所述第一通气孔与所述连接法兰的通孔连通，通过所述第一通气孔实现所述连接法兰内部和所述底座外表面连通。

7.根据权利要求1所述的防爆透气阀，其特征在于，所述执行器还包括第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈；所述活塞组件还包括活塞主体部，所述杆部固定在所述活塞主体部的中间，所述活塞主体部的边缘设有第三环槽，所述第一密封圈安装在所述第三环槽内；所述执行器壳体内还设有第二活塞壁、限位凸台，所述执行器壳体的外侧设有第四环槽和第五环槽，所述活塞主体部用于在所述第二活塞壁内运动，所述第一密封圈与所述第二活塞壁接触，所述限位凸台用于限定所述第一密封圈的位置，所述第二密封圈安装在所述第四环槽中，所述第三密封圈安装在所述第五环槽中。

8.根据权利要求7所述的防爆透气阀，其特征在于，所述第二密封圈和所述第三密封圈均采用O型橡胶密封圈。

9.根据权利要求1所述的防爆透气阀，其特征在于，所述透气膜采用e-PTFE膜。

10.一种动力电池包总成，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的防爆透气阀。

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