CN220672788U - 防爆阀、电池模组及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源电池技术领域，公开了一种防爆阀、电池模组及电池包。该防爆阀安装于电池箱的箱体中，包括阀体，上述阀体中设有连通箱体和外界的阀腔；在上述阀腔中设有隔断箱体和外界的膜片，上述膜片能够透气；上述阀腔中还设有穿刺组件以及连接上述穿刺组件的控制器；上述穿刺组件设于上述膜片的一侧，上述控制器能够感应于上述箱体内的状态参数，并在上述状态参数达到预设值时控制上述穿刺组件刺破上述膜片；上述穿刺组件上和/或上述穿刺组件与阀腔之间设有用于连通上述穿刺组件内外两端的导气通路。该防爆阀适用于不同的压力环境，并且开阀灵敏度高、反应迅速，能够及时排出高压气体，保证内外压力平衡，使用安全性和可靠性更高。

Description

防爆阀、电池模组及电池包

技术领域

本实用新型涉及新能源电池技术领域，尤其涉及一种防爆阀、电池模组及电池包。

背景技术

目前动力电池包所使用的电芯一般是磷酸铁锂或三元锂电池，锂电池在低温环境使用中会出现析锂现象，并且锂电池在使用过程中会产生大量热量，这都会导致电池包内气压急剧升高，电池包内的气压过大时，严重情况下会导致电池包出现爆炸、起火等安全问题。因此，为了平衡电池包内外的气压，电池包通常需要与防爆阀配合使用。

现有技术中的防爆阀多为机械式防爆阀，这种机械式防爆阀在对于10KPa以上的高压环境时的开阀效果较好，但在应用于低压环境时，机械式防爆阀会出现无法开阀、开阀的开度过小或开阀灵敏度不够的现象，导致电池包内的气体无法完全排出，使用时存在安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防爆阀，能够适用于不同的压力环境，并且开阀灵敏度高、反应迅速，能够及时排出高压气体，保证内外压力平衡，使用安全性和可靠性更高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

该防爆阀安装于电池箱的箱体中，包括阀体，上述阀体中设有连通箱体和外界的阀腔；在上述阀腔中设有隔断箱体和外界的膜片，上述膜片能够透气；上述阀腔中还设有穿刺组件以及连接上述穿刺组件的控制器；上述穿刺组件设于上述膜片的一侧，上述控制器能够感应于上述箱体内的状态参数，并在上述状态参数达到预设值时控制上述穿刺组件刺破上述膜片；其中，上述穿刺组件上和/或上述穿刺组件与阀腔之间设有用于连通上述穿刺组件内外两端的导气通路。

可选地，上述穿刺组件包括设于上述膜片一侧的穿刺件以及设于上述穿刺件与膜片相背的一侧的储能件，上述储能件储有势能，上述储能件与上述控制器连接，当上述状态参数达预设值，上述控制器控制上述储能件释放势能，上述势能作用于上述穿刺件以使上述穿刺件刺破上述膜片。

可选地，上述储能件中存储的势能为化学势能或物理势能。

可选地，上述穿刺组件还包括夹设于上述储能件与上述穿刺件之间的安装端板，上述安装端板远离上述穿刺件的一端侧壁设置有爆破孔，上述储能件位于上述爆破孔内，上述穿刺件密封连接于上述爆破孔。

可选地，上述穿刺件靠近上述安装端板的一端侧壁凸设有与上述爆破孔配合插接的推力杆，另一端侧壁凸设有若干个刺破尖锥。

可选地，形成上述阀腔的内壁由外而内设置有第一安装端面和第二安装端面，上述第一安装端面抵接有上述安装端板，上述第二安装端面抵接有上述膜片，上述穿刺件与上述膜片之间夹设有弹性件。

可选地，上述控制器包括感应上述箱体内状态参数的传感器以及MCU，上述MCU连接上述传感器，上述MCU在上述传感器感应到状态参数达预设值时控制穿刺组件刺破上述膜片。

可选地，上述传感器为气压传感器，上述状态参数为上述箱体的内外压力差。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电池模组，该电池模组包括电池箱和如上述任一方案所述的防爆阀，上述电池箱的箱体安装有上述阀体。

本实用新型的又一个目的在于提供一种电池包，该电池包包括电池热管理模块和上述方案所述的防爆阀，上述电池热管理模块分别与上述气压传感器和上述储能件电连接。

有益效果：

本实用新型中的防爆阀通过将穿刺组件与控制器电连接，控制器用于感测电池箱的箱体的状态参数，当状态参数到达预设值时，控制器能够控制穿刺组件刺破膜片，此时电池箱的箱体内的高压气体逐次穿过穿刺组件和/或上述穿刺组件与阀腔之间导气通路、被刺破的膜片和阀体一端的排气口，最终排出电池箱外，实现电池箱内外的气压平衡，起到防止电池箱爆炸的作用。该防爆阀直接由控制器感测状态参数并控制穿刺组件的启动，对于状态参数的感测灵敏，开阀灵敏度高，能够迅速刺破膜片，迅速爆破并释放电池箱内的压力，使用安全性和可靠性更高。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的防爆阀安装于电池箱的侧壁的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的防爆阀的爆炸图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的阀体的轴测图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的安装端板的轴测图；

图5是本实用新型具体实施方式提供的穿刺件的侧视图；

图6是本实用新型具体实施方式提供的储能件的轴测图；

图7是本实用新型具体实施方式提供的电池包的连接关系示意图。

图中：

100、阀体；101、阀腔；102、排气口；103、第一安装端面；104、第二安装端面；110、环形安装部；111、环形槽；120、外螺纹；130、密封圈；140、锁紧螺母；

200、安装端板；201、通气孔；210、安装凸起；211、爆破孔；

300、储能件；310、火药仓；320、点火器；330、连接线；

400、穿刺件；410、推力杆；420、刺破尖锥；

500、膜片；510、弹性件；520、密封垫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本实施例中，请参考图1和图2，该防爆阀安装于电池箱的箱体中，包括阀体100，上述阀体100中设有连通箱体和外界的阀腔101；在上述阀腔101中设有隔断箱体和外界的膜片500，上述膜片500能够透气；上述阀腔101中还设有穿刺组件以及连接上述穿刺组件的控制器；上述穿刺组件设于上述膜片500的一侧，上述控制器能够感应于上述箱体内的状态参数，并在上述状态参数达到预设值时控制上述穿刺组件刺破上述膜片500；其中，上述穿刺组件上和/或上述穿刺组件与阀腔101之间设有用于连通上述穿刺组件内外两端的导气通路。在本实施例中，穿刺组件开设有通气孔201来形成上述导气通路。

本实用新型中的防爆阀通过将穿刺组件与控制器电连接，控制器用于感测电池箱的箱体的状态参数，当状态参数到达预设值时，控制器能够控制穿刺组件刺破膜片500，此时电池箱的箱体内的高压气体逐次穿过穿刺组件和/或上述穿刺组件与阀腔101之间导气通路、被刺破的膜片500和阀体100一端的排气口102，最终排出电池箱外，实现电池箱内外的气压平衡，起到防止电池箱爆炸的作用。该防爆阀直接由控制器感测状态参数并控制穿刺组件的启动，对于状态参数的感测灵敏，开阀灵敏度高，能够迅速刺破膜片500，迅速爆破并释放电池箱内的压力，使用安全性和可靠性更高。

请继续参考图2，上述穿刺组件包括设于上述膜片500一侧的穿刺件400以及设于上述穿刺件400与膜片500相背的一侧的储能件300，上述储能件300储有势能，上述储能件300与上述控制器连接，当上述状态参数达预设值，上述控制器控制上述储能件300释放势能，上述势能作用于上述穿刺件400以使上述穿刺件400刺破上述膜片500。

具体而言，上述储能件300中存储的势能为化学势能或物理势能。在本实施例中，如图6所示，该储能件300具体使用化学势能驱动穿刺件400运动。具体结构请继续参考图4与6，本实施例中的上述储能件300包括火药仓310和点火器320，上述火药仓310设置于上述爆破孔211内，上述点火器320设置于上述火药仓310外壁并通过连接线330与上述气压传感器电连接。储能件300的结构为本领域的常规技术手段，此处不再赘述；具体而言，火药仓310与爆破孔211均呈圆柱形，能够便于将储能件300安装于爆破孔211内。

可选地，上述控制器包括感应上述箱体内状态参数的传感器(图中未示出)以及MCU(微控制单元，Microcontroller Unit；图中未示出)，上述MCU连接上述传感器，上述MCU在上述传感器感应到状态参数达预设值时控制穿刺组件刺破上述膜片500。

具体而言，上述传感器为气压传感器，上述状态参数为上述箱体的内外压力差。

下面详细介绍本实施例中该防爆阀的结构，请参考图1和图2，该防爆阀安装于电池箱(图中阴影部分即为电池箱的侧壁的截面示意图)，包括阀体100、安装端板200、膜片500和气压传感器(图中未示出)，上述阀体100内部设置有阀腔101，上述阀体100一端设置有排气口102；上述安装端板200设置于上述阀体100的另一端，上述安装端板200沿自身轴向开设有爆破孔211，上述爆破孔211一端密封设置有储能件300，另一端密封设置有穿刺件400，上述安装端板200与上述穿刺件400均开设有通气孔201；上述安装端板200、上述穿刺件400和上述膜片500由外而内依次同轴设置于上述阀腔101；上述气压传感器与上述储能件300电连接并用于感测上述电池箱的内外气压；当上述电池箱的内外气压差到达并超过预设值时，上述储能件300开启并驱使上述穿刺件400靠近并刺破上述膜片500，以使上述排气口102与上述通气孔201连通。

本实施例中的防爆阀通过将气压传感器与储能件300电连接，气压传感器用于感测电池箱内外的气压，当电池箱内外的气压差超过预设值时，储能件300被气压传感器的电信号启动，从而在安装端板200内的爆破孔211内爆发并驱使与爆破孔211密封连接的穿刺件400运动并靠近膜片500，直至刺破膜片500，此时电池箱内的高压气体逐次穿过安装端板200和穿刺件400上的通气孔201、被刺破的膜片500和阀体100一端的排气口102，最终排出电池箱外，实现电池箱内外的气压平衡，起到防止电池箱爆炸的作用。该防爆阀直接由气压传感器感测压力并控制储能件300的启动，对于气压差的感测灵敏，开阀灵敏度高，利用储能件300的爆破力能够迅速刺破膜片500，能够迅速爆破并释放电池箱内的压力，使用安全性和可靠性更高。

请继续参考图1至图3，在本实施例中，可选地，上述阀体100外周壁面凸设有环形安装部110；上述环形安装部110远离上述排气口102的一侧，且位于上述阀体100外周侧壁上开设有外螺纹120，上述外螺纹120用于配合安装锁紧螺母140，上述电池箱的侧壁夹设于上述锁紧螺母140与上述环形安装部110之间。利用阀体100外周的外螺纹120部与锁紧螺母140进行配合，从而将该防爆阀安装于电池箱的侧壁上，安装方式简单方便，并且连接稳定可靠，能够防止防爆阀从电池箱侧壁上脱落。

进一步地，上述环形安装部110靠近上述外螺纹120的一端侧壁开设有环形槽111，上述环形槽111内设置有密封圈130。该密封圈130能够保证阀体100外壁与电池箱侧壁的连接处的密封性，环形槽111为密封圈130起到安装固定和避让电池箱侧壁的作用，进一步提高阀体100外壁与电池箱的箱体侧壁连接处的连接密封性。

如图3所示，作为可选的实施例，形成上述阀腔101的内壁由外而内设置有第一安装端面103和第二安装端面104，上述第一安装端面103抵接有上述安装端板200，上述第二安装端面104抵接有上述膜片500，上述穿刺件400与上述膜片500之间夹设有弹性件510。通过第一安装端面103和第二安装端面104分别抵接安装端板200和膜片500，能够提高安装稳定性；并且穿刺件400和膜片500之间设置有弹性件510，能够防止穿刺件400未被储能件300驱动时靠近膜片500，防止膜片500被误刺破；同时在膜片500被刺破后，弹性件510能够使得穿刺件400被复位，防止穿刺件400堵塞膜片500被刺破的孔洞，保证泄压通畅，提高了该防爆阀的泄压能力。

进一步地，上述弹性件510为弹簧，弹簧与膜片500之间还设置有密封垫520，能够保证膜片500与第二安装端面104之间的连接密封性，防止电池箱漏气。

具体而言，为了实现膜片300的透气功能，上述膜片500选取为压力平衡膜，当上述膜片500的内外气压差不大于预设值时，上述膜片500能够平衡上述膜片500的内外气压。本实施例中的防爆阀在使用时，当电池箱内外压力差不超过预设值时，电池箱内的气压与外界气压通过通气孔201、膜片500和排气口102进行气压的平衡和气体的交换；当电池箱内外太差超过预设值时，储能件300启动，膜片500被穿刺件400刺破，使得电池箱内的压力由被刺破的膜片500进行快速泄压，以上结构能够实现该防爆阀的平衡压力、快速泄压的两用效果。本实施例压力平衡膜选取为膨体聚四氟乙烯薄膜(expanded PTFE，简称ePTFE)，能够使得气体缓慢通过，保证膜片500两侧的气压平衡。

如图4所示，上述安装端板200远离上述穿刺件400的一端侧壁设置有安装凸起210，上述安装凸起210开设有上述爆破孔211，上述储能件300位于上述安装凸起210内。该安装凸起210为爆破孔211内的储能件300提供了安装空间，简化了防爆阀的结构和体积，从而降低了生产成本。

进一步地，请参考图4与图5，上述穿刺件400靠近上述安装端板200的一端侧壁凸设有与上述爆破孔211配合插设的推力杆410，另一端侧壁凸设有若干个刺破尖锥420。推力杆410配合插接于爆破孔211内，当储能件300被启动时，爆破孔211内的高压气体便能够推动推力杆410，使得穿刺件400被驱动向膜片500靠近，使得膜片500被若干个刺破尖锥420刺破出数个破孔，从而完成快速泄压。

本实施例还提供了一种电池模组，该电池模组包括电池箱和如上述任一方案所述的防爆阀，上述电池箱的箱体安装有上述阀体100，上述气压传感器设置于上述电池箱的箱体内部。具体而言，请参考图1，阀体100插设于电池箱的侧壁，电池箱的侧壁夹设于环形安装部110与锁紧螺母140之间，通过锁紧螺母140与阀体100外壁的外螺纹120配合，即能够将该阀体100固定于电池箱的侧壁，此处不再赘述。

本实施例又提供了一种电池包，该电池包包括电池热管理模块和上述方案所述的防爆阀，上述电池热管理模块与上述控制器电连接；具体而言，电池热管理模块电连接于MCU，MCU分别与上述气压传感器和上述储能件300电连接。具体请参考图7，气压传感器用于感测电池箱内外的气压，并将气压值发送给电池热管理模块，电池热管理模块与MCU根据气压差来控制防爆阀的储能件300，当气压差超过预设值时，储能件300被MCU发出的点火信号启动，从而驱使穿刺件400运动并刺破膜片500，实现电池箱内的快速泄压。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.防爆阀，安装于电池箱的箱体中，其特征在于，包括：

阀体(100)，所述阀体(100)中设有连通箱体和外界的阀腔(101)；

在所述阀腔(101)中设有隔断箱体和外界的膜片(500)，所述膜片(500)能够透气；

所述阀腔(101)中还设有穿刺组件以及连接所述穿刺组件的控制器；

所述穿刺组件设于所述膜片(500)的一侧，所述控制器能够感应于所述箱体内的状态参数，并在所述状态参数达到预设值时控制所述穿刺组件刺破所述膜片(500)；

其中，所述穿刺组件上和/或所述穿刺组件与阀腔(101)之间设有用于连通所述穿刺组件内外两端的导气通路。

2.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述穿刺组件包括设于所述膜片(500)一侧的穿刺件(400)以及设于所述穿刺件(400)与膜片(500)相背的一侧的储能件(300)，所述储能件(300)储有势能，所述储能件(300)与所述控制器连接，当所述状态参数达预设值，所述控制器控制所述储能件(300)释放势能，所述势能作用于所述穿刺件(400)以使所述穿刺件(400)刺破所述膜片(500)。

3.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述储能件(300)中存储的势能为化学势能或物理势能。

4.根据权利要求2所述的防爆阀，其特征在于，所述穿刺组件还包括夹设于所述储能件(300)与所述穿刺件(400)之间的安装端板(200)，所述安装端板(200)远离所述穿刺件(400)的一端侧壁设置有爆破孔(211)，所述储能件(300)位于所述爆破孔(211)内，所述穿刺件(400)密封连接于所述爆破孔(211)。

5.根据权利要求4所述的防爆阀，其特征在于，所述穿刺件(400)靠近所述安装端板(200)的一端侧壁凸设有与所述爆破孔(211)配合插接的推力杆(410)，另一端侧壁凸设有若干个刺破尖锥(420)。

6.根据权利要求4所述的防爆阀，其特征在于，形成所述阀腔(101)的内壁由外而内设置有第一安装端面(103)和第二安装端面(104)，所述第一安装端面(103)抵接有所述安装端板(200)，所述第二安装端面(104)抵接有所述膜片(500)，所述穿刺件(400)与所述膜片(500)之间夹设有弹性件(510)。

7.根据权利要求1所述的防爆阀，其特征在于，所述控制器包括感应所述箱体内状态参数的传感器以及MCU，所述MCU连接所述传感器，所述MCU在所述传感器感应到状态参数达预设值时控制穿刺组件刺破所述膜片(500)。

8.根据权利要求7所述的防爆阀，其特征在于，所述传感器为气压传感器，所述状态参数为所述箱体的内外压力差。

9.电池模组，其特征在于，包括电池箱和如权利要求1-8任一项所述的防爆阀，所述电池箱的箱体安装有所述阀体(100)。

10.电池包，其特征在于，包括电池热管理模块和如权利要求9所述的电池模组，所述控制器与所述电池热管理模块电连接。