CN114069169A - 一种用于动力电池的注水阀、动力电池及电动汽车 - Google Patents

一种用于动力电池的注水阀、动力电池及电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于动力电池的注水阀，包括：阀体前段和阀体后段，阀体前段和阀体后段相连接且二者之间形成封闭腔体；阀体前段上设置有注水管，阀体前段朝向封闭腔体的一侧设置有将注水管的管口封堵住的防水膜；阀体后段设有气体加压孔和注水孔，阀体后段上可滑动地安装有刺破机构，阀体后段上还安装有可相对于阀体后段移动的密封机构；在动力电池内发生热失控时，热失控气体从气体加压孔进入再推动刺破机构相对于阀体后段朝外移动，进而刺破防水膜，同时与阀体前段形成密封；防水膜被刺破后，水推动刺破机构朝内移动，进而进入并穿过封闭空腔和注水孔，再冲击密封机构相对于阀体后段朝内移动而形成间隙，进而通过间隙进入电池包箱体内部。

Description

一种用于动力电池的注水阀、动力电池及电动汽车
技术领域
本发明用于电动汽车动力电池包，更具体涉及一种用于动力电池的注水阀、动力电池及电动汽车。
背景技术
随着电动汽车的发展和普及，国家对电池热安全可靠性要求逐步建立标准，法规要求越来越严格。现出台的标准都是建立在如何控制电池的热失控，或者要求热失控多少时间内外部不可产生明火，主要目的是预留使用者的逃生时间。
但即使是满足了法规要求，在超出规定的时间后，电池包仍然有燃烧的可能性。如果在规定时间后发生燃烧会对除电池以外的车体造成难以估计的损坏，最终损害消费者的财产利益。如果不发生燃烧，则有可能影响售后维修人员的人身安全，例如拆卸电池包、运输和存储过程中轻微的操作不当都有可能导致电池包发生燃烧。
如何最大限度的保护消费者的财产，同时又要保证售后维修人员的人身安全则成为讨论的重点。
在电池包上设立消防注水口，在发生热失控后由消防人员将电池包中注满水，从而保证电池包在任何条件下都不会再燃烧。这样确保热失控后消费者更换电池包后汽车仍然可以继续使用，另一方面对售后来讲，拆卸、运输以及存储的要求都大大降低。
此方式，需要在电池包箱体上设计一个阀体，一方面需要在正常使用时防止外部的水进入电池包箱体，另一方面又要保证热失控时电池包箱体内的可燃气体不能从此处流出电池包箱体，另外还要保证热失控后消防水可以进入电池包箱体中。
发明内容
本发明提供了一种用于动力电池的注水阀、动力电池及电动汽车，一方面要电池包IP67防水防尘的要求，一方面要保证热失控时电池包箱体内的可燃气体不能从此处流出电池包箱体，另一方面还要保证热失控后消防水可以从此处进入电池包箱体中。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种用于动力电池的注水阀，所述注水阀部分布置至电池包箱体内部且同所述电池包箱体固定连接；所述注水阀包括：阀体前段和阀体后段，阀体前段和阀体后段相连接且二者之间形成封闭腔体；
阀体前段上设置有伸出至电池包箱体外的注水管，阀体前段朝向封闭腔体的一侧设置有将所述注水管的管口封堵住的防水膜；
所述阀体后段的第一端面设有连通至所述封闭腔体的气体加压孔和注水孔，所述阀体后段上可滑动地安装有刺破机构，所述阀体后段上还安装有可相对于所述阀体后段移动的密封机构；
在动力电池未发生热失控时，所述刺破机构将所述气体加压孔封堵住，所述密封机构将所述注水孔封堵住；
在动力电池内发生热失控时，热失控气体从所述气体加压孔进入再推动所述刺破机构相对于所述阀体后段朝第一方向移动，进而刺破所述防水膜，同时与所述阀体前段形成密封；所述密封机构保持在将所述注水孔封堵住的状态；
所述防水膜被刺破后，从所述注水管通入的水推动所述刺破机构朝第二方向移动，水进而进入并穿过所述封闭空腔和所述注水孔，再冲击所述密封机构相对于所述阀体后段朝第二方向移动而形成间隙，进而通过所形成的间隙进入电池包箱体内部；第一方向和第二方向相反。
优选地，所述刺破机构包括：
刺破结构，所述刺破结构的部分从所述封闭空腔内穿过所述阀体后段后伸出在所述阀体后段的第一端面之外，且所述刺破结构位于所述封闭空腔内的一端形成为可对所述防水膜进行刺破的锥形段；
第一弹簧，其套设并被限位在所述刺破结构位于所述第一端面之外的一段上，用于在电池包箱体内部压强减小后而带动所述刺破结构复位至初始状态；
其中，所述刺破结构在初始状态时，所述刺破结构的锥形段将所述气体加压孔封堵住。
优选地，所述密封机构包括：
钢垫，其被布置在所述阀体后段的第一端面之外，并通过螺栓同所述阀体后段连接；
第二弹簧，其套设并被限位在所述螺栓的螺柱上，使所述钢垫在受力时，能够相对于所述阀体后段朝第二方向移动而形成所述间隙。
优选地，所述阀体前段朝向所述封闭空腔的一端设有第一凹槽，所述防水膜粘贴设在所述第一凹槽的底部，且所述防水膜通过压环压紧；
所述阀体前段朝向所述封闭空腔的一端还安装有第一密封圈，所述第一密封圈将所述压环和所述防水膜包裹在内，在所述刺破机构将所述防水膜刺破后，所述刺破结构的锥形段同所述第一密封圈形成密封，以防止热失控气体排出。
优选地，所述阀体后段朝向所述封闭空腔的一端设有第二凹槽，所述第二凹槽的底部安装有第二密封圈；
所述刺破结构在初始状态时，所述刺破结构的锥形段部分位于所述第二凹槽内，并贴合于所述第二密封圈设置。
优选地，通过所述阀体前段固定连接至所述电池包实现所述注水阀在电池包上的装配。
本发明还提供了一种动力电池，包括：电池包箱体及上述的用于动力电池的注水阀；
所述电池包箱体上设置有开口；
所述注水阀布置在所述电池包箱体内，且所述阀体前段的注水管通过所述开口伸出至所述电池包箱体的外部，且所述阀体前段同所述电池包箱体固定连接。
本发明还提供了一种电动汽车，包括上述的动力电池。
本发明的有益效果为：
利用刺破结构同第二密封圈形成密封，以及利用钢垫对注水孔的封堵，来阻止外部气体或水进入到电池包箱体内；再利用刺破结构和第一密封圈形成密封，阻止热失控气体跑出。
附图说明
图1为本发明实施例的注水阀拆卸示意图；
图2为本发明实施例中的注水阀装配示意图；
图3为本发明实施例中的注水阀剖视图
图4为阀体前段的示意图；
图5为阀体后段的示意图；
图6为阀体后段的示意图；
1-阀体前段；11-防水膜；12-第一密封圈；13-注水管；14-压环；2-阀体后段；21-刺破结构；211-锥形段；22-第一弹簧；23-盲孔螺母；24-钢垫；25-第二弹簧；26-螺柱；27-第二密封圈；201-第一端面；202-气体加压孔；203-注水孔；204-导向孔。
具体实施方式
参照图1至图6，本发明提供了一种用于动力电池的注水阀，其中，该注水阀能够在动力电池内部发生热失控时供外部消防水进入电池包箱体内部且防止热失控气体跑出，而在动力电池内部未发生热失控时可以防止外部水进入电池包内部和防止电池包内部气体跑出。
具体来说，本发明实施例中的注水阀包括：阀体前段1和阀体后段2，阀体前段1和阀体后段2相连接且二者之间形成封闭腔体。
具体来说，阀体前段1和阀体后段2可以选择通过焊接、螺接等方式固定连接，且该阀体前段1和阀体后段2在连接后，在其二者之间形成一个封闭腔体。
本实施例中，该阀体前段1和阀体后段2采用耐高温金属材料制成。
为了实现该注水阀的安装，在电池包箱体上设计有一开口，该注水阀整体装配到注水阀内部，注水阀上形成或装配的注水管13通过该电池包箱体的开口伸出而外露在电池包箱体外部。
参照图1、图3和图4，本实施例中，该阀体前段1上设置有上述注水管13，在阀体前段1朝向该封闭空腔的一侧端面上设置有第一凹槽，第一凹槽同该注水管13的出口连通，防水膜11粘贴到该第一凹槽的底部，由于防水膜11的设置，在防水膜11未破时，能够防止外部的水或气体通过该注水管13流入到电池包箱体内部。
此外，本实施例中，为了提高防水膜11的连接可靠性，使用压环14将防水膜11压紧到该第一凹槽内。
参照图1、图2、图3、图5和图6，该阀体后段2的第一端面201上设有注水孔203和气体加压孔202，该注水孔203和气体加压孔202分别连通至封闭空腔内。在阀体后段2上安装有刺破机构，该刺破机构受到热失控气体的力而相对于阀体后段2朝向第一方向（第一方向是指靠近防水膜11的方向）滑动，使刺破机构能够将防水膜11刺破。在阀体后段2的第一端面201一侧还安装有密封机构，该密封机构用于在动力电池未发生热失效或者在发生热失控气体但未通入水时，能够将注水孔203堵住，防止热失控气体通过其跑出。
参照图2、图3、图5和图6，本实施例中，该刺破机构具体包括：刺破结构21，第一弹簧22和盲孔螺母23，刺破结构21的部分从所述封闭空腔内穿过所述阀体后段2的导向孔204后伸出在所述阀体后段2的第一端面201之外，然后再将第一弹簧22套设在该刺破结构21伸出在第一端面201之外的一段上，再通过该盲孔螺母23和该刺破结构21的端部锁紧。这样，第一弹簧22被限位在该盲孔螺母23和阀体后段2的第一端面201之间。由此，在刺破机构因热失控气体压力而相对于阀体后段2沿第一方向移动时，第一弹簧22被压缩；而后在电池包箱体内部压强减小时，可以利用第一弹簧22的反弹力使刺破结构21相对于阀体后段2沿第二方向移动复位至初始状态。
参照图3，本实施例中，该刺破结构21位于密闭空腔内的一段形成为可对所述防水膜11进行刺破的锥形段211，该锥形段211朝向防水膜11的一侧设有螺纹。同时，在阀体前段1朝向密封腔体的一侧安装有第一密封圈12，该第一密封圈12将防水膜11和压环14包裹在内。其中，在阀体后段2朝向该封闭腔体的一侧设有第二凹槽，该第二凹槽的槽底安装有第二密封圈27。在刺破结构21处于初始状态时，其锥形段211的大平面和第二密封圈27贴合，形成密封，此时，气体加压孔202被堵住。在动力电池发生热失效时，热失控气体通过气体加压孔202作用在刺破结构21的大平面上，推动刺破结构21朝电池包箱体外部（第一方向）运动，同时第一弹簧22被压缩。刺破结构21的锥形段211朝前运动刺破防水膜11，并压紧第一密封圈12，防止热失控气体从注水管13喷出。
参照图4和图2，本实施例中，该密封机构包括：钢垫24，其被布置在所述阀体后段2的第一端面201之外，并通过螺栓同所述阀体后段2连接；第二弹簧25，其套设并被限位在所述螺栓的螺柱26上，使所述钢垫24在受力时，能够相对于所述阀体后段2朝第二方向移动而形成供水通过的间隙。
具体来说，装配时，先将第二弹簧25穿过螺栓的螺柱26，再穿过钢垫24，后拧紧螺柱26，使阀体后段2对螺柱26进行限位。在装配完成后，钢垫24将注水孔203封堵住，使热失控气体无法通过其跑出。
一定压力的消防水经过注水管13进入阀体前段1，因注水管13的出水口变窄将进一步增大水压。水通过防水膜11后，冲击该刺破结构21，使得刺破结构21的锥形段211和第一密封垫之间的密封状态被冲破，进而通过封闭空腔进入注水孔203中，钢垫24在水的冲击力下朝电池包内部（第二方向）运动，当钢垫24在在冲击力下被打开时与第一端面201之间形成间隙，消防水进而可以借由该间隙进入电池包箱体内。
此外，因消防水的作用力方向与第一弹簧22的反弹作用力方向相同，注水过程中刺破结构21将被进一步被挤压。
现有电芯的热失控喷发大多数时间并不只是单次喷发。本发明实施例中的防水膜11被破坏后，在电池包箱体内压强变小后，刺破结构21在第一弹簧22的作用下发生一定的位置反弹，此时，依靠该刺破结构21的大平面和第二密封圈27之间的密封效果来防止热失控气体跑出；当电芯再次喷发时，依靠刺破结构21和第一密封圈12再次形成密封来防止热失控气体的跑出；因此，在整个热失控过程中，热失控气体不从阀体前段1流出至电池包箱体外侧，直至消防开始注水。
本实施例上述注水阀，其利用刺破结构21同第二密封圈27形成密封，以及利用钢垫24对注水孔203的封堵，来阻止外部气体或水进入到电池包箱体内；再利用刺破结构21和第一密封圈12形成密封，阻止热失控气体跑出。
本发明还提供了一种动力电池，包括：电池包箱体及上述的用于动力电池的注水阀；
所述电池包箱体上设置有开口；
所述注水阀布置在所述电池包箱体内，且所述阀体前段1的注水管13通过所述开口伸出至所述电池包箱体的外部，且所述阀体前段1同所述电池包箱体固定连接。
本发明还提供了一种电动汽车，包括上述的动力电池。

Claims (8)

1.一种用于动力电池的注水阀，其特征在于，所述注水阀部分布置至电池包箱体内部且同所述电池包箱体固定连接；所述注水阀包括：阀体前段（1）和阀体后段（2），阀体前段（1）和阀体后段（2）相连接且二者之间形成封闭腔体；
阀体前段（1）上设置有伸出至电池包箱体外的注水管（13），阀体前段（1）朝向封闭腔体的一侧设置有将所述注水管（13）的管口封堵住的防水膜（11）；
所述阀体后段（2）的第一端面（201）设有连通至所述封闭腔体的气体加压孔（202）和注水孔（203），所述阀体后段（2）上可滑动地安装有刺破机构，所述阀体后段（2）上还安装有可相对于所述阀体后段（2）移动的密封机构；
在动力电池未发生热失控时，所述刺破机构将所述气体加压孔（202）封堵住，所述密封机构将所述注水孔（203）封堵住；
在动力电池内发生热失控时，热失控气体从所述气体加压孔（202）进入再推动所述刺破机构相对于所述阀体后段（2）朝第一方向移动，进而刺破所述防水膜（11），同时与所述阀体前段（1）形成密封；所述密封机构保持在将所述注水孔（203）封堵住的状态；
所述防水膜（11）被刺破后，从所述注水管（13）通入的水推动所述刺破机构朝第二方向移动，水进而进入并穿过所述封闭空腔和所述注水孔（203），再冲击所述密封机构相对于所述阀体后段（2）朝第二方向移动而形成间隙，进而通过所形成的间隙进入电池包箱体内部；第一方向和第二方向相反。
2.根据权利要求1所述的用于动力电池的注水阀，其特征在于，所述刺破机构包括：
刺破结构（21），所述刺破结构（21）的部分从所述封闭空腔内穿过所述阀体后段（2）后伸出在所述阀体后段（2）的第一端面（201）之外，且所述刺破结构（21）位于所述封闭空腔内的一端形成为可对所述防水膜（11）进行刺破的锥形段（211）；
第一弹簧（22），其套设并被限位在所述刺破结构（21）位于所述第一端面（201）之外的一段上，用于在电池包箱体内部压强减小后而带动所述刺破结构（21）复位至初始状态；
其中，所述刺破结构（21）在初始状态时，所述刺破结构（21）的锥形段（211）将所述气体加压孔（202）封堵住。
3.根据权利要求1所述的用于动力电池的注水阀，其特征在于，所述密封机构包括：
钢垫（24），其被布置在所述阀体后段（2）的第一端面（201）之外，并通过螺栓同所述阀体后段（2）连接；
第二弹簧（25），其套设并被限位在所述螺栓的螺柱（26）上，使所述钢垫（24）在受力时，能够相对于所述阀体后段（2）朝第二方向移动而形成所述间隙。
4.根据权利要求2所述的用于动力电池的注水阀，其特征在于，
所述阀体前段（1）朝向所述封闭空腔的一端设有第一凹槽，所述防水膜（11）粘贴设在所述第一凹槽的底部，且所述防水膜（11）通过压环（14）压紧；
所述阀体前段（1）朝向所述封闭空腔的一端还安装有第一密封圈（12），所述第一密封圈（12）将所述压环（14）和所述防水膜（11）包裹在内，在所述刺破机构将所述防水膜（11）刺破后，所述刺破结构（21）的锥形段（211）同所述第一密封圈（12）形成密封，以防止热失控气体排出。
5.根据权利要求2所述的用于动力电池的注水阀，其特征在于，所述阀体后段（2）朝向所述封闭空腔的一端设有第二凹槽，所述第二凹槽的底部安装有第二密封圈（27）；
所述刺破结构（21）在初始状态时，所述刺破结构（21）的锥形段（211）部分位于所述第二凹槽内，并贴合于所述第二密封圈（27）设置。
6.根据权利要求1所述的用于动力电池的注水阀，其特征在于，通过所述阀体前段（1）固定连接至所述电池包实现所述注水阀在电池包上的装配。
7.一种动力电池，其特征在于，包括：电池包箱体及权利要求1至6任一项所述的用于动力电池的注水阀；
所述电池包箱体上设置有开口；
所述注水阀布置在所述电池包箱体内，且所述阀体前段（1）的注水管（13）通过所述开口伸出至所述电池包箱体的外部，且所述阀体前段（1）同所述电池包箱体固定连接。
8.一种电动汽车，其特征在于，包括权利要求7所述的动力电池。
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