CN112103448A - 一种防爆阀及电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种防爆阀及电池，属于电动汽车电池包的安全防护领域。其中，上述防爆阀包括防爆阀壳体以及位于所述防爆阀壳体内部的顶针、顶针驱动装置以及透气膜；所述顶针驱动装置用于驱动所述顶针向接近透气膜的方向移动，以使所述顶针穿透所述透气膜。本申请解决了现有防爆阀通过电池包或其他防爆物内气体压强大于一定值后触发防爆阀动作导致安装防护性较差的问题。

Description

一种防爆阀及电池

技术领域

本申请涉及电动汽车电池的安全防护领域，特别涉及一种防爆阀及电池。

背景技术

目前，电动汽车为防止电池包热失控后发生爆炸，一般在电池包内都配置防爆阀，防爆阀主要的功能是在电池起火后，自身的透气膜破裂，使电池腔体内高压气体快速释放，从而防止腔体爆炸。

现有大部分防爆阀的防爆原理是在电池包热失控后，电池腔体内气体压强达到设定值作用在防爆阀的透气膜上，使透气膜与防爆阀内的顶针接触，透气膜破裂，以使气体通道打开，快速排放电池腔体内的气体，进而防止腔体爆炸。但是，现有防爆阀存在如下问题：1.电池包热失控后，只有产生足够的气体，且内部达到一定的压强后，才能实现透气膜破裂，若电池包体积较大，则需要较长的时间才能够达到此压强，安全防护性能较差；2.若电池包采用SMC上盖（或其他软质材料上盖），当电池包内压达到20kPa时，内部气高气压有可能在其他薄弱位置处泄露，透气膜存在无法破裂的可能性；3.现有防爆阀结构通常采用单个顶针与透气膜接触，透气膜破裂后，破口尺寸较小且不可控，不利于箱体内气压快速且有效的排放。

发明内容

本申请要解决的技术问题是现有防爆阀通过电池包或其他防爆物内气体压强大于一定值后触发防爆阀动作导致安装防护性较差的问题。

针对上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种防爆阀，其包括，防爆阀壳体以及位于所述防爆阀壳体内部的顶针、顶针驱动装置以及透气膜；所述顶针驱动装置用于驱动所述顶针向接近透气膜的方向移动，以使所述顶针穿透所述透气膜。

本申请的部分实施方式中，所述防爆阀还包括烟雾传感器，所述烟雾传感器可拆卸地连接于所述防爆阀壳体的外侧；所述烟雾传感器检测到烟雾大于设定值时，所述顶针驱动装置受控驱动所述顶针向接近透气膜的方向移动。

本申请的部分实施方式中，所述顶针包括：驱动连接端，所述驱动连接端与所述顶针驱动装置固定连接；顶针部，所述顶针部一侧与所述驱动连接端连接，另一侧面向所述透气膜，所述顶针部上设置若干锯齿形顶针。

本申请的部分实施方式中，所述顶针部整体成型为圆形板，若干所述锯齿形顶针整体呈圆环形设置于所述顶针部的圆形板面上。

本申请的部分实施方式中，所述顶针部的中心位置设置有主顶针，所述主顶针的针尖与所述顶针部的圆形板面之间的距离大于所述锯齿形顶针的针尖与所述顶针部的圆形板面之间的距离。

本申请的部分实施方式中，所述顶针驱动装置为旋转电机，所述顶针与所述防爆阀壳体之间螺纹连接。

本申请的部分实施方式中，所述防爆阀壳体设有用于限制所述顶针初始位置的限位结构，所述限位结构包括至少一个限位凸起，所述顶针在所述顶针驱动装置的驱动下向远离所述透气膜方向移动时，所述限位凸起抵靠于所述顶针部的靠近所述驱动连接端的一侧。

本申请的部分实施方式中，所述防爆阀壳体包括：壳体本体，所述壳体本体具有中空腔室，所述顶针与所述顶针驱动装置安装于所述壳体本体上；壳体盖体，所述壳体盖体可拆卸地连接于所述壳体本体的端部，所述透气膜设置于所述壳体盖体上。

本申请的部分实施方式中，所述壳体本体与所述壳体盖体之间设置定位部；所述定位部包括设置于所述壳体本体与所述壳体盖体其中之一上的定位槽以及设置于所述壳体本体与所述壳体盖体其中另一个上的定位凸起。

本申请同时提供一种电池，其包括：电池包箱体、位于电池包箱体内的电池包以及上述防爆阀，所述防爆阀可拆卸连接于所述电池包箱体的内壁上。

本申请的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本申请的防爆阀及电池中，防爆阀采用顶针驱动装置驱动顶针移动使透气膜被刺破，可以在电池包热失控后快速将透气膜刺破，可靠性较高。相比现有依靠透气膜受压靠近顶针的方式实现透气膜破裂的方式，不受顶针与透气膜之间的安装距离影响，防爆阀的安全系数更高。

本申请的防爆阀及电池中，通过采用烟雾传感器检测电池包产生的烟雾的方式控制顶针驱动装置的启动，由于电池包热失控后会立即产生烟雾，因此，通过烟雾传感器检测烟雾的方式相比检测气体压强的方式大大缩短了透气膜破裂的时间，即使电池包采用SMC上盖（或其他软质材料上盖），也不影响透气膜的破裂；安装防护性能更高。

附图说明

下面将通过附图详细描述本申请中优选实施例，将有助于理解本申请的目的和优点，其中:

图1为本申请的防爆阀的一种具体实施方式的立体图；

图2为本申请的防爆阀的一种具体实施方式的另一视角的立体图；

图3为本申请的防爆阀的一种具体实施方式的爆炸图；

图4为本申请的防爆阀的一种具体实施方式中顶针的移动过程示意图；

图5为本申请的防爆阀的一种具体实施方式的剖视图；

图6为本申请的防爆阀中壳体本体的一种具体实施方式的立体示意图；

图7为本申请的防爆阀中壳体本体的具体实施方式的前侧与后侧视图；

图8为图7中B-B部分的剖视图；

图9为本申请的防爆阀中壳体盖体的一种具体实施方式的立体示意图；

图10为本申请的防爆阀安装于电池包箱体的装配结构示意图；

图11为本申请的防爆阀中顶针的一种具体实施方式的立体示意图；

图12为本申请的防爆阀中顶针的结构示意图；

图13为图12中C-C部分的剖视图；

图14为本申请的防爆阀中透气膜由完整状态至被刺破状态的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，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申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下为本申请提供的一种防爆阀的具体实施方式，该防爆阀可以用于电池包或其他易燃易爆管道或设备中。本实施方式中以该防爆阀应用于电池包的应用场景中进行说明。

如图1-5所示，该防爆阀包括防爆阀壳体100以及位于所述防爆阀壳体100内部的顶针200、顶针驱动装置300以及透气膜400。如图4所示，当电池包热失控后，所述顶针驱动装置300可以驱动所述顶针200向接近透气膜400的方向移动，以使所述顶针200穿透所述透气膜400。

相比现有依靠透气膜400受压靠近顶针200的方式实现透气膜400破裂，本申请的防爆阀由于采用顶针驱动装置300驱动顶针200移动使透气膜400被刺破，可靠性较高，不受顶针200与透气膜400之间的安装距离影响。

具体地，控制所述顶针驱动装置300动作的方式不唯一；一种具体实施方式中，通过检测电池包内气体压强的方式，例如在电池包内部设置气体压力传感器，当压力传感器检测到气体压力达到设定值时，控制单元控制所述顶针驱动装置动作，最终实现防爆。

由于通过检测气体压力的方式通常是在电池包已经热失控产生足够多的气体且内部达到一定压强后才能够反馈信号，需要时间较长；因此，另一种具体实施方式中，通过设置烟雾传感器500检测烟雾的方式进行检测，所述烟雾传感器500检测到烟雾大于设定值时，所述顶针驱动装置300驱动所述顶针200移动。由于电池包热失控后会立即产生烟雾，因此，通过烟雾传感器500检测烟雾的方式大大缩短了透气膜400破裂的时间，安装防护性能更高。

具体地，所述烟雾传感器500的安装位置不唯一；其可以不与所述防爆阀壳体100连接，直接设置于所述电池包的腔室内任意位置，特别是容易产生烟雾的位置；另一种具体实施方式中，如图5所示，该烟雾传感器500可拆卸地连接于所述防爆阀壳体100的外侧，以使该防爆阀的整体性较好，可以应用于各种防爆场景中。更具体地，所述烟雾传感器500与所述防爆阀壳体100卡扣连接。所述烟雾传感器500中间部分设置格栅，气体通过格栅进入所述防爆阀壳体100内部。

具体地，如图2所示，所述防爆阀壳体100包括具有中空腔室的壳体本体100a以及可拆卸地连接于所述壳体本体100a的端部的壳体盖体100b。所述壳体本体100a的中空腔室中其中一侧通过所述烟雾传感器500封闭；另一侧通过所述壳体盖体100b封闭。

更具体地，所述壳体本体100a与所述壳体盖体100b之间通过卡扣连接；为了方便两者之间的连接固定，所述壳体本体100a与所述壳体盖体100b之间还设置定位部；如图8、图9所示，所述定位部包括设置于所述壳体本体100a上的定位槽102以及设置于所述壳体盖体100b上的定位凸起101；当然，本领域技术人员很容易想到，所述定位槽102与所述定位凸起101的位置可以互换。安装时，首先将定位凸起101插接于所述定位槽102内，再通过卡扣将壳体盖体100b连接于壳体本体100a上。

更具体地，所述壳体本体100a整体成型为方形壳体，所述壳体本体100a的中空腔室内设置所述顶针200与所述顶针驱动装置300，所述壳体本体100a上还设有透气孔108，所述透气孔108连通所述壳体本体100a面向所述烟雾传感器500一侧的区域与所述壳体本体100a面向所述透气膜400一侧的区域。在顶针200向透气膜400侧移动时，电池包箱体内的气体可以通过所述透气孔108快速流入所述壳体盖体100b一侧。

如图9所示，所述壳体盖体100b整体成型为与其匹配的方形板体结构，所述壳体盖体100b的中间区域设置透气格栅103，环绕所述透气格栅103均匀地设置四个所述定位凸起101以及四个连接卡钩104。所述壳体盖体100b在接近所述壳体本体100a的一侧表面的透气格栅103的区域粘接有透气膜400。更具体地，所述壳体盖体100b的外侧设有四个安装孔105，用于将该防爆阀连接于所述电池包箱体A上，同时，所述壳体盖体100b的外侧还设置密封槽106，密封槽106内设置密封圈600以与电池包箱体A进行密封配合。

如图10所示为该防爆阀安装于所述电池包箱体A的结构示意图，所述防爆阀的壳体盖体100b与所述电池包箱体A的内壁紧贴，通过穿设所述箱体侧壁以及所述安装孔105的四个紧固螺栓将所述防爆阀固定于所述电池包箱体A上。

如图11-图13所示，所述顶针200包括与所述顶针驱动装置300连接的驱动连接端201以及用于与刺破所述透气膜400的顶针部202。其中，所述顶针部202与所述驱动连接端201一体成型，所述顶针部202面向所述透气膜400的一侧设置若干锯齿形顶针2021。通过若干锯齿形顶针2021可以使透气膜400快速刺破且破口面积较大，有利于电池包内的气体快速排放。

更具体地，所述顶针部202整体成型为圆形板，若干所述锯齿形顶针2021整体呈圆环形设置于所述顶针部202的圆形板面上。采用上述结构的顶针200可以使透气膜400的整圈被刺破，进而使透气膜400处的进气面积增大。

为了进一步提高该顶针200的刺破可靠性，所述顶针部202的中心位置设置有主顶针2022，如图13所示，所述主顶针2022的针尖与所述顶针部202的圆形板面之间的距离大于所述锯齿形顶针2021的针尖与所述顶针部202的圆形板面之间的距离。由于主顶针2022的针尖相距所述透气膜400更近，所述顶针200移动至透气膜400处时，首先通过主顶针2022刺破该透气膜400的中心位置，所述顶针200继续前移，锯齿形的顶针200针尖刺破透气膜400的整圈，此时，中间部分的透气膜400套设在主顶针2022上，此时，控制所述顶针驱动装置300使顶针200回位，中间部分的透气膜400随主顶针2022回位，由于透气格栅103处的整个区域没有透气膜400的阻碍，使气体更加快速地通过，进一步提高了该防爆阀的安全系数。

所述顶针驱动装置300的结构不唯一；一种具体实施方式中，所述顶针驱动装置300为直线电机，所述直线电机的输出轴与所述顶针200的驱动连接端201固定连接，为了使所述顶针200的移动更加稳定，采用所述顶针200的驱动连接端201与所述防爆阀壳体100滑动配合。

由于直线电机成本较高，为了进一步降低成本，另一种实施方式中，如图5所示，所述顶针驱动装置300为旋转电机，所述旋转电机与所述防爆阀壳体100间隙配合以实现滑动连接。所述顶针200的驱动连接端201端部设有连接孔，所述旋转电机的输出轴插接于所述顶针200的驱动连接端201的连接孔内并通过紧固件实现两者的防转动固定连接。所述顶针200的驱动连接端201成型为圆柱形，所述顶针200与所述防爆阀壳体100之间螺纹连接。旋转电机带动所述驱动连接端201转动，所述驱动连接端201可带动所述旋转电机同时向接近所述透气膜400的一侧移动以刺破所述透气膜400。

当所述顶针200刺破所述透气膜400后需要将顶针200复位至初始位置。为了限制所述顶针200初始位置，所述防爆阀壳体100设有限位结构。具体地，如图5所示，所述限位结构包括至少一个限位凸起107，所述限位凸起107沿所述旋转电机的输出轴线方形延伸，所述顶针200在所述顶针驱动装置300的驱动下向远离所述透气膜400方向移动时，所述限位凸起107抵靠于所述顶针部202的靠近所述驱动连接端201的一侧以限制所述顶针200的初始位置。

上述防爆阀的工作过程如下：

电池包热失控产生烟雾，当烟雾传感器500接收到了烟雾信号后，所述顶针驱动装置300带动顶针200旋转，所述顶针200自身所带螺纹与防爆阀壳体100的螺纹旋转产生位移，当位移达到一定程度，所述顶针200的主顶针2022刺破该透气膜400的中心位置，所述顶针200继续前移，如图14所示，锯齿形的顶针200刺破透气膜400的整圈，对透气膜400进行切割，从而实现透气膜400的破裂；此时，中间部分的透气膜400套设在主顶针2022上，控制所述顶针驱动装置300使顶针200回位，中间部分的透气膜400随主顶针2022回位，电池包箱体内的气体通过所述透气孔108快速地到达透气格栅103外侧，以降低电池包箱体A内气体压强,达到了防爆的作用。

如图10所示为本申请提供的电池的一种具体实施方式，该电池包括电池包箱体A以及位于所述电池包箱体A内的电池包（图中未示出），以及安装于所述电池包箱体A的内壁上的防爆阀。所述防爆阀的壳体盖体100b与所述电池包箱体A的内壁紧贴，通过穿设所述箱体侧壁以及所述安装孔105的四个紧固螺栓将所述防爆阀固定于所述电池包箱体A上。其中，所述防爆阀的具体结构已体现在上述具体实施方式中，在此不再赘述。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种防爆阀，其特征在于：其包括，

防爆阀壳体以及位于所述防爆阀壳体内部的顶针、顶针驱动装置以及透气膜；

所述顶针驱动装置用于驱动所述顶针向接近透气膜的方向移动，以使所述顶针穿透所述透气膜。

2.根据权利要求1所述的一种防爆阀，其特征在于：还包括烟雾传感器，所述烟雾传感器可拆卸地连接于所述防爆阀壳体的外侧；所述烟雾传感器检测到烟雾大于设定值时，所述顶针驱动装置受控驱动所述顶针向接近透气膜的方向移动。

3.根据权利要求1所述的一种防爆阀，其特征在于：所述顶针包括：

驱动连接端，所述驱动连接端与所述顶针驱动装置固定连接；

顶针部，所述顶针部一侧与所述驱动连接端连接，另一侧面向所述透气膜，所述顶针部上设置若干锯齿形顶针。

4.根据权利要求3所述的一种防爆阀，其特征在于：所述顶针部整体成型为圆形板，若干所述锯齿形顶针整体呈圆环形设置于所述顶针部的圆形板面上。

5.根据权利要求4所述的一种防爆阀，其特征在于：所述顶针部的中心位置设置有主顶针，所述主顶针的针尖与所述顶针部的圆形板面之间的距离大于所述锯齿形顶针的针尖与所述顶针部的圆形板面之间的距离。

6.根据权利要求1所述的一种防爆阀，其特征在于：所述顶针驱动装置为旋转电机，所述顶针与所述防爆阀壳体之间螺纹连接。

7.根据权利要求3所述的一种防爆阀，其特征在于：所述防爆阀壳体设有用于限制所述顶针初始位置的限位结构，所述限位结构包括至少一个限位凸起，所述顶针在所述顶针驱动装置的驱动下向远离所述透气膜方向移动时，所述限位凸起抵靠于所述顶针部的靠近所述驱动连接端的一侧。

8.根据权利要求1所述的一种防爆阀，其特征在于：所述防爆阀壳体包括：

壳体本体，所述壳体本体具有中空腔室，所述顶针与所述顶针驱动装置安装于所述壳体本体上；

壳体盖体，所述壳体盖体可拆卸地连接于所述壳体本体的端部，所述透气膜设置于所述壳体盖体上。

9.根据权利要求8所述的一种防爆阀，其特征在于：所述壳体本体与所述壳体盖体之间设置定位部；所述定位部包括设置于所述壳体本体与所述壳体盖体其中之一上的定位槽以及设置于所述壳体本体与所述壳体盖体其中另一个上的定位凸起。

10.一种电池，其包括：电池包箱体以及位于电池包箱体内的电池包；其特征在于：还包括如权利要求1-9任一所述的防爆阀，所述防爆阀可拆卸连接于所述电池包箱体的内壁上。

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