CN113948815A - 泄压装置以及电池蓄能系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种泄压装置，包括：爆破片组，爆破片组设有密封腔体；至少一个气体发生器，至少一个气体发生器设置在密封腔体中；点火器，点火器设置在密封腔体中并与气体发生器接触；触发线束，触发线束的第一端与点火器连接，触发线束的第二端用于接收点火触发信号并通过触发线束的第一端触发点火器。本申请实施例通过利用触发线束接收电池蓄能系统的电池控制系统发出的点火触发信号，电池控制系统控制点火器点火，气体发生器通过点火器的作用快速产生大量气体，气体发生器产生的气体在爆破片组的密封腔体内形成高压，使得爆破片组的爆破片破裂，从而形成泄压通道。通过本申请实施例，可以电池蓄能系统的热失效信号进行主动泄压。

Description

泄压装置以及电池蓄能系统

技术领域

本申请实施例涉及汽车动力电池技术领域，尤其涉及一种泄压装置以及电池蓄能系统。

背景技术

动力电池在高温、针刺、挤压、过充电等滥用工况下，或电芯内部发生短路时，电芯温度会持续升高，当温度升高到有副反应发生后热失控被触发。此时，包内温度和压力都急剧升高，并蔓延至相邻电芯或模组，进而导致整包的起火甚至爆炸。为缓解热蔓延，电池箱体上可以增设泄压装置，将泄压装置安装到预设好的泄压口上，在发生热失效时能及时将高温烟气排出电池包，既降低了包内热量，又避免电池储能系统箱体出现结构性破损进而导致起火。

常用的泄压装置为一种爆破阀，阀体内包含一层厚度较薄的结构，在电池包内气压升高到阈值后，该薄层结构会鼓胀变形，直至破损。有的设计中，该薄层结构本身强度较大，配合高精度刻痕，使在预期压力下刻痕处发生破损；有的设计中，该薄层结构本身强度较小，配合顶针结构，使薄膜鼓胀至一定程度后，与顶针位置干涉进而被顶针刺破。这种爆破阀通流面积相对大，但是对薄壁结构材料的工艺稳定性、材料耐久性都要求较高，长期使用有密封失效的风险。同时热失效气体产生的气压无法确定，爆破阀的爆破压力的设置难易控制，爆破压力过小，爆破阀可能因震动等影响触发，爆破阀失效；爆破压力过大，无法及时进行泄压，电池结构受损。

同时上述爆破阀通过失效气体的气压进行被动触发，无法通过检测热失效探测信号进行触发。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种泄压装置以及电池蓄能系统，用以克服上述部分或全部技术问题。

本申请实施例提供了一种泄压装置，包括：

爆破片组，爆破片组设有密封腔体；

至少一个气体发生器，至少一个气体发生器设置在密封腔体中；

点火器，点火器设置在密封腔体中并与气体发生器接触；

触发线束，触发线束的第一端与点火器连接，触发线束的第二端用于接收点火触发信号并通过触发线束的第一端触发点火器。

可选的，在本申请的一种实施例中，爆破片组包括两个爆破片，爆破片设有拱起部，两个爆破片的拱起部通过密封连接形成密封腔体。

可选的，在本申请的一种实施例中，爆破片组设有与密封腔体连通的第一通道，触发线束的第一端通过第一通道伸入密封腔体内，触发线束与第一通道密封连接。

可选的，在本申请的一种实施例中，第一通道设置在一个爆破片上。

可选的，在本申请的一种实施例中，气体发生器为偶数个，偶数个气体发生器关于点火器对称设置，点火器位于密封腔体的中心。

可选的，在本申请的一种实施例中，爆破片的外端面中心设有爆破凹槽。

可选的，在本申请的一种实施例中，还包括挤压组件，泄压装置被安装到泄压口时，挤压组件与泄压口连接，爆破片组位于挤压组件与泄压口之间，挤压组件对爆破片组进行挤压。

可选的，在本申请的一种实施例中，挤压组件为法兰圈，法兰圈上设有至少两个第一安装孔，爆破片组设有至少两个与第一安装孔的轴线重合的第二安装孔，第一安装孔与第二安装孔连接。

本申请实施例还提供了一种电池蓄能系统，包括箱体，箱体设有至少一个泄压口，还包括至少一个上述任一实施例的泄压装置，每一个泄压口与一个泄压装置密封连接。

本申请实施例中所提供的泄压装置，包括：爆破片组，爆破片组设有密封腔体；至少一个气体发生器，至少一个气体发生器设置在密封腔体中；点火器，点火器设置在密封腔体中并与气体发生器接触；触发线束，触发线束的第一端与点火器连接，触发线束的第二端用于接收点火触发信号并通过触发线束的第一端触发点火器。本申请实施例通过利用触发线束接收电池蓄能系统的电池控制系统发出的点火触发信号，气体发生器通过点火器的作用快速产生大量气体，气体发生器产生的气体在爆破片组的密封腔体内形成高压，使得爆破片组的爆破片破裂，从而形成泄压通道。通过本申请实施例，本申请实施例中爆破片组通过气体发生器产生的稳定的高压气体进行触发爆破，不受热失效气体的气压大小影响，可以保证本申请实施例提供的泄压装置泄压功能稳定实现。

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申请实施例的一些具体实施例。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值绘制的。附图中：

图1为本申请实施例提供的泄压装置的示意性爆炸图；

图2为本申请实施例提供的泄压装置的示意性结构图；

图3为本申请实施例提供的泄压装置的另一个方向示意性结构图；

图4为本申请实施例提供的泄压装置的示意性剖面图；

图5为本申请实施例提供的泄压装置的示意性控制图；

附图中标号分别表示：

1-爆破片，11-第二安装孔，12-爆破凹槽，13-第一通道，14-密封腔体，141-拱起部，2-气体发生器，3-点火器，4-触发线束，5-法兰圈，51-第一安装孔，6-泄压口。

具体实施方式

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。

实施例一

请参照图1-5所示，图1为本申请实施例提供的泄压装置的示意性爆炸图，图2为本申请实施例提供的泄压装置的示意性结构图，图3为本申请实施例提供的泄压装置的另一个方向示意性结构图，图4为本申请实施例提供的泄压装置的示意性剖面图，图5为本申请实施例提供的泄压装置的示意性控制图，本申请实施例提供了一种泄压装置，包括：爆破片组，爆破片组设有密封腔体14；至少一个气体发生器2，至少一个气体发生器2设置在密封腔体14中；点火器3，点火器3设置在密封腔体14中并与气体发生器2接触；触发线束4，触发线束4的第一端与点火器3连接，触发线束4的第二端用于接收点火触发信号并通过触发线束4的第一端触发点火器3。

在一些应用场景中，传统的爆破阀工作需要通过设计合适的爆破压力，由于加工工艺，原材料稳定性等原因，导致多个爆破阀之间缺乏精准的统一性，同时电池产生的热失效气体不一定能够产生足够大的气压，导致爆破阀并不能在电池发生不同程度的热失效时均能发生破裂并起到泄压作用。在关于电池的新国标热失控防护法规中，热失效检测传感器已经开始逐渐成为了电池蓄能系统中必要的元器件，在电池发生热失效时，使得热失效气体能被检测到。

本申请实施例通过利用触发线束4接收电池蓄能系统的电池控制系统发出的点火触发信号，其中电池控制系统通过接收到热失效检测信号再向点火器3发出点火触发信号，电池控制系统控制点火器3点火，气体发生器2通过点火器3的作用快速产生大量气体，气体发生器2产生的气体在爆破片组的密封腔体14内形成高压，使得爆破片组的爆破片1破裂，从而形成泄压通道。通过本申请实施例，可以电池蓄能系统可以用过热失效信号进行本申请实施例的泄压装置的主动泄压，其中泄压时间可以进行控制；本申请实施例中爆破片组通过气体发生器2产生的稳定的高压气体进行泄压装置的触发爆破，不受电池产生热失效气体的气压大小影响，可以保证本申请实施例提供的泄压装置泄压功能稳定实现。

本申请实施例一方面通过触发线束4与电池控制系统连接，可以通过控制系统对点火器3进行触发，依靠成熟的热失效检测技术，利用传感器检测到热失效气体，控制系统向点火器3发送触发信号，点火器3将气体发生器2点燃，气体发生器2能在短时间内产生大量气体，在爆破片组中的密封腔体14内能快速形成高压气体，使得密封腔体14内气压能大于爆破片1的破裂压力，能覆盖了由于爆破片1加工等因素导致的波动的破裂压力，保证气体发生器2产生的气压，使得爆破片1能百分百概率破裂，形成泄压通道，保证电池产生的热失效气体能被有效排除，防止电池结构不会受损。

区别于传统的爆破阀，实现泄压需要爆破阀与热失效气体形成的气压进行匹配，但是热失效气体不一定能形成高压气体，导致爆破阀不能进行及时泄压，导致电池内部容易受损。本申请实施例提供的泄压装置，一方面能保证稳定实现泄压作用，同时不受制备工艺等因素影响，另一方面，通过响应热失效信号进行主动触发泄压，可以进行可控泄压。

可选的，请参照图1-图5所示，在本申请的一种实施例中，爆破片组可以包括两个爆破片1，爆破片1设有拱起部141，两个爆破片1的拱起部141通过密封连接形成密封腔体14。在本实施例中，通过两个结构一致的爆破片1形成上述实施例的爆破片组，通过爆破片1设置的拱起部141，对称组成形成密封腔体14，点火器3与气体发生器2至设置在两个爆破片1之间，对称设置的两个爆破片1，在气体发生器2被点燃产生高压气体后，两个爆破片1均能发生破裂泄压，通过对称设置两个爆破片1，使得两个爆破片1破裂的位置对称，于是泄压装置能形成距离短、无弯折的泄压通道，使得热失效气体能快速排出，泄压通道不会被堵塞。

例如，拱起部141可以为图示的圆弧形，也可以为半椭圆或半球等中心对称的结构，使得破裂点可以集中在顶面中心，使得泄压通道无弯折。当然其他形状的拱起部141也能实现上述实施例的基本效果，但是圆弧形等中心对称结构，在气体压迫的作用下，顶部正中心破裂的概率最高，此时能保证两个爆破片1同步破裂。

又例如，两个爆破片1之间可以通过热压工艺进行结合，或者采用胶粘，或者采用机械连接压紧的方式，形成两者之间的密封连接。具体根据爆破片1采用的材料，一般采用柔性材料，如树脂材料，或橡胶或塑料，不同材料采用的密封连接的方式不同，在本实施例中，爆破片1可以采用树脂材料构成，并采用热压工艺进行密封连接。

可选的，如图3与图4所示，在本申请的一种实施例中，爆破片组可以设有与密封腔体14连通的第一通道13，触发线束4的第一端通过第一通道13伸入密封腔体14内，触发线束4与第一通道13密封连接。在本实施例中，需要考虑触发线束4如何进入密封腔体14中，并不能影响两个爆破片1之间的密封连接，可以通过爆破片组设置一个可以让触发线束4通过的第一通道13，触发线束4的第一端通过第一通道13后，再与点火器3连接。其中触发线束4与第一通道13之间的密封连接，可以采用涂布工艺进行填充，需要保证涂布工艺形成的强度大于爆破片1本身的强度，或采用密封胶来进行密封处理，同样也需要保证胶合的强度需要。其中第一通道13可以设置在一个爆破片1中，也可以设置两个爆破片1之间各设有子第一通道，在两个爆破片1密封连接后，共同形成的第一通道13。

可选的，如图3与图4所示，在本申请的一种实施例中，第一通道13可以设置在一个爆破片1上。在本实施例中，可以通过在一个爆破片1设置一个可以让触发线束4通过的第一通道13，触发线束4的第一端通过第一通道13后，再与点火器3连接。具体使用时，可以将触发线束4与一个爆破片1进行密封连接后，再将触发线束4余点火器3进行连接，随后将气体发生器2安装到拱起部141中，两个爆破片1进行密封连接，形成如图2-4所示的泄压装置。将第一通道13设置一个爆破片1中，可以避免破坏或影响两个爆破片1之间的密封连接。同时，触发线束4可以利用第一通道13的设计，布置在泄压口6的内侧，不需要泄压口6为触发线束4提供其他让位结构或进行二次密封需要。

可选的，如图1与图4所示，在本申请的一种实施例中，气体发生器2可以为偶数个，偶数个气体发生器2关于点火器3对称设置，点火器3位于密封腔体14的中心。为了实现两个爆破片1能同时破裂，形成泄压通道，通过中心对称的布置点火器3与气体发生器2，减少密封腔体14内气体产生过程中，产生局部气压差异的问题，通过控制变量，保证实际进行泄压通道形成的时候，两个爆破片1能同时破裂。

可选的，如图1-图4所示，在本申请的一种实施例中，爆破片1的外端面中心还可以设有爆破凹槽12。为了保证爆破片1在破裂的时候，其破裂点在中心，除了采用拱起部141的设计以外，在本实施例中，还可以通过在拱起部141的外端面中心进行爆破凹槽12的设计，其结构可以为图示的十字形凹槽，还可以为其他中心对称的凹槽，如：星形，人字形等。

可选的，如图1-图4所示，在本申请的一种实施例中，还包括挤压组件，泄压装置被安装到泄压口6时，挤压组件与泄压口6连接，爆破片组位于挤压组件与泄压口6之间，挤压组件对爆破片组进行挤压。由于爆破片1采用柔性材料制备，因此可以通过挤压的方式，与泄压口6形成密封连接，于是通过挤压组件对爆破片组进行挤压，实现密封连接的需要。更进一步的，还可以在爆破片组与泄压口6之间增加密封材料，如密封胶或密封圈，提高泄压装置与泄压口6之间的密封效果。

可选的，如图1-图4所示，在本申请的一种实施例中，挤压组件可以为法兰圈5，法兰圈5上设有至少两个第一安装孔51，爆破片组设有至少两个与第一安装孔51的轴线重合的第二安装孔11，第一安装孔51与第二安装孔11连接。在本实施例中，爆破片1采用圆形结构，挤压组件可以对应设计为法兰圈5结构，法兰圈5可以对爆破片组的外周进行均匀挤压，保证泄压装置与泄压口6之间的密封效果，在本实施例中，通过螺栓将泄压装置安装到泄压口6上，通过螺纹作用，法兰圈5将爆破片1进行挤压，形成密封效果。其中第二安装孔11为采用圆周排列的偶数个，保证圆周受力均匀。

如图4所示，本申请实施例还提供了一种电池蓄能系统，包括箱体，箱体设有至少一个泄压口6，还包括至少一个上述任一实施例的泄压装置，每一个泄压口6与一个泄压装置密封连接。通过具有主动触发泄压的泄压装置，在电池蓄能系统中，根据泄压需要设计多个泄压装置，并可以通过控制点火器3的触发时间间隔，形成分段泄压的效果。

在一些实用场景中，电池蓄能系统具有多个电芯，电芯有些时候并不是线性排列或对称排列，电池蓄能系统需要布置多个泄压口6与泄压装置，并在箱体内设计有多个热失效检测传感器，于是乎，使得电池蓄能系统触发距离热失效故障点最近的泄压装置进行及时泄压，使得热失效气体流经的最近的泄压口6处的泄压装置才会被触发，避免了一个低级别的热失效导致所有的泄压装置触发，还可以根据距离近远依次触发各个泄压装置，形成分段泄压功能。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种泄压装置，其特征在于，包括：

爆破片组，所述爆破片组设有密封腔体(14)；

至少一个气体发生器(2)，所述至少一个气体发生器(2)设置在所述密封腔体(14)中；

点火器(3)，所述点火器(3)设置在所述密封腔体(14)中并与所述气体发生器(2)接触；

触发线束(4)，所述触发线束(4)的第一端与所述点火器(3)连接，所述触发线束(4)的第二端用于接收点火触发信号并通过所述触发线束(4)的第一端触发所述点火器(3)。

2.根据权利要求1所述的泄压装置，其特征在于，所述爆破片组包括两个爆破片(1)，所述爆破片(1)设有拱起部(141)，两个所述爆破片(1)的所述拱起部(141)通过密封连接形成所述密封腔体(14)。

3.根据权利要求2所述的泄压装置，其特征在于，所述爆破片组设有与所述密封腔体(14)连通的第一通道(13)，所述触发线束(4)的第一端通过所述第一通道(13)伸入所述密封腔体(14)内，所述触发线束(4)与所述第一通道(13)密封连接。

4.根据权利要求3所述的泄压装置，其特征在于，所述第一通道(13)设置在一个所述爆破片(1)上。

5.根据权利要求2所述的泄压装置，其特征在于，所述气体发生器(2)为偶数个，偶数个所述气体发生器(2)关于所述点火器(3)对称设置，所述点火器(3)位于所述密封腔体(14)的中心。

6.根据权利要求5所述的泄压装置，其特征在于，所述爆破片(1)的外端面中心设有爆破凹槽(12)。

7.根据权利要求2-6任一项所述的泄压装置，其特征在于，还包括挤压组件，所述泄压装置被安装到泄压口(6)时，所述挤压组件与泄压口(6)连接，所述爆破片组位于所述挤压组件与所述泄压口(6)之间，所述挤压组件对所述爆破片组进行挤压。

8.根据权利要求7所述的泄压装置，其特征在于，所述挤压组件为法兰圈(5)，所述法兰圈(5)上设有至少两个第一安装孔(51)，所述爆破片组设有至少两个与所述第一安装孔(51)的轴线重合的第二安装孔(11)，所述第一安装孔(51)与所述第二安装孔(11)连接。

9.一种电池蓄能系统，包括箱体，其特征在于，所述箱体设有至少一个泄压口(6)，还包括至少一个权利要求1-8任一项所述的泄压装置，每一个所述泄压口(6)与一个所述泄压装置密封连接。

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