CN221239734U - 电池包及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池包及设备。电池包包括箱体、电芯、防爆机构以及防护盖。所述箱体内部具有安装腔，所述箱体的侧壁上设置有排气孔，所述排气孔与所述安装腔连通设置；所述电芯设置于所述安装腔内；所述防爆机构包括透气膜以及顶针，所述透气膜设置于所述安装腔并覆盖所述排气孔，所述顶针固定设置于排气孔内并与所述透气膜间隔预定距离；所述防护盖设置于所述排气孔远离所述透气膜的一端，沿所述排气孔的轴线方向，所述排气孔的投影位于所述防护盖的投影之内，且所述防护盖与所述排气孔的端部之间具有排气间隙。本申请可以解决现有技术中的电池包难于承受IPX6测试时的水锤压力的问题。

Description

电池包及设备

技术领域

本申请涉及充放电装置技术领域，具体而言，涉及一种电池包及设备。

背景技术

在汽车锂电池包领域，电芯在发生热失控后产生高温高压气体，电池包内部压力急剧上升，如果气体不能及时排出电池包将有爆炸风险，因此汽车电池包一般都设计有防爆阀或排气口。目前电池包的防爆阀多采用的是螺纹的形式安装在电池包上盖。

相对于防爆阀，汽车起停电池包通过透气膜+排气口的结构具有结构简单、成本低、安装方便等优势，可以通过IP67的测试要求。但是目前普遍使用的透气膜强度难以承受IPX6测试时的水锤压力而发生破裂导致电池包内部进水，如果提高透气膜材料强度则会导致电芯发生热失控时透气膜的破坏压力随之提高，不能起到及时泄压的作用。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种电池包及设备，以解决现有技术中的电池包难于承受IPX6测试时的水锤压力的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种电池包，包括：

箱体，所述箱体内部具有安装腔，所述箱体的侧壁上设置有排气孔，所述排气孔与所述安装腔连通设置；

电芯，所述电芯设置于所述安装腔内；

防爆机构，所述防爆机构包括透气膜以及顶针，所述透气膜设置于所述安装腔并覆盖所述排气孔，所述顶针固定设置于排气孔内并与所述透气膜间隔预定距离；

防护盖，所述防护盖设置于所述排气孔远离所述透气膜的一端，沿所述排气孔的轴线方向，所述排气孔的投影位于所述防护盖的投影之内，且所述防护盖与所述排气孔的端部之间具有排气间隙。

进一步地，所述防护盖包括圆形盖，所述排气孔包括圆形孔，所述防护盖与所述排气孔同轴设置，且所述防护盖的外径比所述排气孔的外径大1mm至2mm。

进一步地，沿所述排气孔的轴线方向，所述防护盖的厚度不小于0.5mm；和/或，

所述排气间隙的宽度为2mm至10mm。

进一步地，沿所述排气孔的轴线方向，所述透气膜的厚度为0.1mm至0.4mm；和/或，

所述预定距离为0.5mm至3mm。

进一步地，所述电池包还包括支撑架，所述支撑架固定设置于所述排气孔内，所述顶针和所述防护盖均设置于所述支撑架上。

进一步地，所述支撑架包括Y型支架，所述顶针设置于所述Y型支架的几何中心并沿所述排气孔的轴向延伸。

进一步地，所述支撑架、所述顶针以及所述防护盖至少两者一体成型设置；和/或，

所述箱体包括底壳和设置在所述底壳上的上盖，所述排气孔设置于所述上盖的侧壁上。

进一步地，沿垂直于所述排气孔的轴线方向截切所述排气孔，所述排气孔的截面上的镂空部分的面积之和不小于7mm²。

进一步地，所述顶针靠近所述透气膜的一端具有圆锥端，所述圆锥端的顶角为20°至45°。

进一步地，沿所述排气孔的排气方向，所述排气孔的横截面的面积逐渐变大。

另一方面，本申请还提供了一种设备，所述设备包括上述所述的电池包。

在本申请中，由于排气孔的端部设置有防护盖，当对电池包进行水锤压力测试时，该防护盖可以在一定程度上减弱水对透气膜的冲击，避免透气膜在测试过程中因其结构强度不高而被破坏；与此同时，该防护盖的设置，还能够避免外界灰尘等进入至排气孔内。也即是说，本申请中的电池包通过在排气孔的端部设置防护盖，兼顾电池包的排气需求和电池包水锤压力测试需求，而无需研发新型的透气膜来增加透气膜的强度，能够在原有透气膜的基础进行防爆排气、防水防尘、防水冲击等测试，结构简单，能够有效降低本申请的电池包的生产制造成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例公开的电池包的上盖的立体结构图；

图2为本申请实施例公开的电池包的上盖的排气孔位置处的分解图；

图3为本申请实施例公开的电池包的上盖的排气孔位置处的剖视图；

图4为本申请实施例公开的电池包的排气孔位置处的放大图；

图5为本申请实施例公开的电池包的排气孔位置(拆除防护盖)的放大图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、上盖；11、排气孔；20、防爆机构；21、透气膜；22、顶针；221、圆锥端；30、防护盖；40、支撑架；50、排气间隙。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，提供了一种电池包，该电池包包括箱体、电芯(图中未示出)、防爆机构20以及防护盖30。

在本申请中，箱体的侧壁上设置有排气孔11，该排气孔11与安装腔连通设置；电芯设置于安装腔内；防爆机构20包括透气膜21以及顶针22，透气膜21设置于安装腔并覆盖排气孔11，顶针22固定设置于排气孔11内并与透气膜21间隔预定距离；防护盖30设置于排气孔11远离透气膜21的一端，沿排气孔11的轴线方向，排气孔11的投影位于防护盖30的投影之内，且防护盖30与排气孔11的端部之间具有排气间隙50。

当电池包内部的压强大于或等于电池包设定的爆破值时，箱体内部的压力会使得透气膜朝向排气孔11的方向拱起变形，此过程中，顶针22与透气膜21之间的间隙会逐渐变小，当透气膜碰到设置于排气孔11内的顶针22时，顶针22刺破透气膜，电池包内部的气体会通过排气孔11以及排气间隙50与箱体外部的环境连通，快速排放电池包内部的高压气体，进而可以起到迅速降低箱体内的压力的效果，避免电池包箱体内部气压过大而发生爆炸现象。

在本申请中，由于排气孔11的端部设置有防护盖30，当对电池包进行水锤压力测试时，该防护盖30可以在一定程度上减弱水对透气膜21的冲击，避免透气膜21在测试过程中因其结构强度不高而被破坏；与此同时，该防护盖30的设置，还能够避免外界灰尘等进入至排气孔11内。也即是说，本实施例中的电池包通过在排气孔11的端部设置防护盖30，兼顾电池包的排气需求和电池包水锤压力测试需求，而无需研发新型的透气膜21来增加透气膜21的强度，能够在原有透气膜21的基础进行防爆排气、防水防尘、防水冲击等测试，结构简单，能够有效降低本申请的电池包的生产制造成本。

在本申请中，箱体包括底壳(图中未示出)和上盖10，其中，底壳上设置有容置空腔，上盖10固定设置于底壳上并与底壳围设形成安装腔，该安装腔用于对电芯等结构进行安装。实际加工时，上盖10可以通过螺栓、螺钉、焊接、卡接等方式中的至少一种方式固定在底壳上。可选地，本实施例中的底壳可以是一体成型设置的壳体结构，也可以是由多块板拼接形成的壳体结构；对应地，本实施例中的上盖10可以是一块盖板结构，也可以是有多块板状结构拼接形成的盖板结构，只要是在本申请的构思下的变形方式，均在本申请的保护范围之内。

电池包上盖10或底壳材料多为工程塑料。无透气膜21刺破顶针22时，电池包的材料强度选择与粘贴式透气膜21的爆破压力需要满足以下关系：P_b≥1.4P₀，式中P_b为电池包无排气结构测量或计算得到的破裂内压，P₀为设计尺寸下的透气膜21涨破静压。当电池包的箱体破裂内压与匹配的透气膜21破裂静压满足以上关系时，透气膜21才能够在电芯热失控产气或电池包腔内发生爆燃时及时起到泄压排气作用，防止电池包箱体破裂。

当电池包发生失效时，电池包内部的气体往上流动，本申请中将排气孔11设置于上盖10的侧壁上，能够快速地将电池包内的的高压气体排出。当然，在本申请的其他实施例中，排气孔11还可以设置于箱体的其他位置，例如底壳上。

进一步地，本申请中的防护盖30包括圆形盖，排气孔11包括圆形孔，防护盖30与排气孔11同轴设置，且防护盖30的外径比排气孔11的外径大1mm至2mm，例如，本实施例中的防护盖30的外径比排气孔11的外径大1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm或者2mm。当防护盖30的外径比排气孔11的外径大2mm以上时，防护盖30对排气孔11的阻挡面积比较大，不便于对电池包内的气体进行快速排放；当防护盖30的外径比排气孔11的外径大1mm以下时，防护盖30不能够很好地对排气孔11进行有效遮挡，当对电池包进行水锤压力测试，该防护盖30对水流的阻碍比较小，水容易从排气孔11进入而对透气膜21造成损坏。也即是说，本申请通过使防护盖30的外径比排气孔11的外径大1mm至2mm，能够兼顾防爆排气要求、防水防尘、防水冲击等测试。当然，在本申请的其他实施例中，防护盖30、排气孔11还可以设置为方形、三角形、或者其他多边形或者异形形状，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。

可选地，沿排气孔11的轴线方向，防护盖30的厚度不小于0.5mm，例如0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm或者0.9mm等，如此设置，可以对来自排气孔轴向以外的水流冲击压力进行遮挡，降低水锤压力，并能够在一定程度上保证本实施例中的防护盖30的结构强度和稳定性。可选地，沿排气孔11的轴线方向，排气间隙50的宽度为2mm至10mm，例如2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或者10mm。当排气间隙50沿排气孔11的轴线方向的宽度小于2mm时，排气间隙50的宽度比较窄，不便于将箱体内部的气体快速排出；当排气间隙50沿排气孔11的轴线方向的宽度大于10mm时，间隙60的宽度比较宽，防护盖30距离排气孔11的端部的距离比较远，灰尘、水等物质容易进入排气孔11内，防尘效果不好。也即是说，防护盖30距离排气孔11过近导致排气孔11排气量不足，且容易被阻塞，距离过大导致防护盖30对透气膜21的防护作用减弱，本实施例通过使排气间隙50的宽度为2mm至10mm，能够兼顾电池包的防爆效果和防尘效果。

在本申请中透气膜21设置于在电池包安装腔的内壁，通过透气膜定位框粘贴在排气孔11的中央，透气膜定位框的深度要比透气膜21厚度略低，以便于在粘贴时施加压力，防止透气膜21粘接不牢。沿排气孔11的轴线方向，透气膜21的厚度为0.1mm至0.4mm，例如0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm。可选地，本实施例中的透气膜21的材质为柔性而非烧结型硬质透气膜，通常为PTFE(聚四氟乙烯)与粘接材料组合。

可选地，本实施例中的顶针22与透气膜21之间的间距，即前文所述的预定距离为0.5mm至3mm，例如0.5mm、0.1mm、0.5mm、0.25mm、0.3mm。电池包发生热失控时，电池包内压急剧增加，为了及时将压力卸载，不能完全靠内压将透气膜涨破，在透气膜外侧设置顶针将其提前刺破，间距过大不能起到及时刺破的效果，间距过小难于达到防爆阈值。

进一步地，本实施例中的电池包还包括支撑架40，该支撑架40固定设置于排气孔11内，顶针22和防护盖30均设置于支撑架40上，便于对顶针22和防护盖30进行支撑和安装，可以提高防护盖30强度，防止防护盖30发生机械破坏。可选地，本实施例中的支撑架40包括Y型支架，顶针22设置于Y型支架的几何中心并沿排气孔11的轴向延伸，结构强度高，便于对防护盖30和顶针22进行有效支撑和安装。实际安装时，Y形支撑的三端分别固定连接在排气孔11的内壁面上，通过将顶针22设置于Y型支架的几何中心处，当透气膜21拱起时，顶针22能够对透气膜21拱起位置的顶点施加刺破力，便于快速地将透气膜刺破以对电池包内部进行泄压。

进一步地，沿排气孔11的排气方向，该排气孔11的横截面的面积逐渐变大，可以理解的是，这里所述的排气孔11的横截面是指沿垂直于排气孔11的轴线方向截切所述排气孔11得到的截面，本申请通过使排气孔11的横截面面积沿排气方向逐渐变大，能够在一定程度上提高本实施例中的电池包的排气效率，更适于快速地将电池包内部的气体排出。

进一步地，支撑架40、顶针22以及防护盖30至少两者一体成型设置。也即是说，实际加工时，可以使支撑架40与顶针22一体成型设置，还可以使顶针22与防护盖30一体成型设置，还可以使支撑架40和防护盖30一体成型设置，也可以使支撑架40、顶针22以及防护盖30三者一体成型设置。如此，能够提高整个电池包的结构强度和结构稳定性。

在电池包内外压差为20KPa的条件下，排气孔11的最大排气速率V_max(L/min)与排气孔S(mm²)面积的计算公式为：V_max＝7.59S-8.4，此公式可以用来计算电池包排气良好条件下，排气孔11所需要设计的最小面积S_min。不同电池包在热失控产气速率V_c(L/min)已知的条件下，必须满足V_max≥V_c，因此排气孔11排气面积S有一设计下限S_min。沿垂直于排气孔11的轴线方向截切排气孔11，该排气孔11截面上的镂空部分的面积之和不小于7mm²。根据试验结果，对于12V起停电池包，良好的排气是指电池包内部压力P与大气压力P气的差值ΔP＝P-P_气≤20KPa，当热失控产气时内外压差不超过20KPa时说明电芯产气能及时排出电池包外，能够防止可燃气体在电池包内发生起火爆炸。

进一步地，顶针22靠近透气膜21的一端具有圆锥端221，圆锥端221的顶角为20°至45°，刺破效果较好。

与电池包安装防爆阀的电池包相比，本申请的电池包具有显著的低成本优势。由于排气孔11设置于箱体上，可以与电池包上盖或外壳一体成型出来，对于电池包的整体结构成本增加影响很小。不需要研发新型的更高强度的透气膜21，既能满足防爆排气要求，又能满足防水防尘、气密性、防水冲击等测试。不需要改变电池包上盖和透气膜材料的选型配合，结构简单，生产成本低。

另一方面，本申请实施例还提供了一种设备，该设备包括上述的电池包，因此，该设备包括上述电池包的所有技术效果。由于前文已经对电池包的技术效果进行了详细描述，此处不再赘述。

可选地，本实施例中的设备可以是汽车，当将电池包安装在汽车上时，排气孔11位置设置在远离电池包输出电气连接件的一侧，排气孔11轴向位于汽车的XY平面，防止排气孔被积尘、积水堵塞。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池包，其特征在于，包括：

箱体，所述箱体内部具有安装腔，所述箱体的侧壁上设置有排气孔(11)，所述排气孔(11)与所述安装腔连通设置；

电芯，所述电芯设置于所述安装腔内；

防爆机构(20)，所述防爆机构(20)包括透气膜(21)以及顶针(22)，所述透气膜(21)设置于所述安装腔并覆盖所述排气孔(11)，所述顶针(22)固定设置于排气孔(11)内并与所述透气膜(21)间隔预定距离；

防护盖(30)，所述防护盖(30)设置于所述排气孔(11)远离所述透气膜(21)的一端，沿所述排气孔(11)的轴线方向，所述排气孔(11)的投影位于所述防护盖(30)的投影之内，且所述防护盖(30)与所述排气孔(11)的端部之间具有排气间隙(50)。

2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述防护盖(30)包括圆形盖，所述排气孔(11)包括圆形孔，所述防护盖(30)与所述排气孔(11)同轴设置，且所述防护盖(30)的外径比所述排气孔(11)的外径大1mm至2mm。

3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，沿所述排气孔(11)的轴线方向，所述防护盖(30)的厚度不小于0.5mm；和/或，

所述排气间隙(50)的宽度为2mm至10mm。

4.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，沿所述排气孔(11)的轴线方向，所述透气膜(21)的厚度为0.1mm至0.4mm；和/或，

所述预定距离为0.5mm至3mm。

5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括支撑架(40)，所述支撑架(40)固定设置于所述排气孔(11)内，所述顶针(22)和所述防护盖(30)均设置于所述支撑架(40)上。

6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述支撑架(40)包括Y型支架，所述顶针(22)设置于所述Y型支架的几何中心并沿所述排气孔(11)的轴向延伸。

7.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述支撑架(40)、所述顶针(22)以及所述防护盖(30)至少两者一体成型设置；和/或，

所述箱体包括底壳和设置在所述底壳上的上盖(10)，所述排气孔(11)设置于所述上盖(10)的侧壁上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池包，其特征在于，沿垂直于所述排气孔(11)的轴线方向截切所述排气孔(11)，所述排气孔(11)的截面上的镂空部分的面积之和不小于7mm²。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的电池包，其特征在于，所述顶针(22)靠近所述透气膜(21)的一端具有圆锥端(221)，所述圆锥端(221)的顶角为20°至45°。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的电池包，其特征在于，沿所述排气孔(11)的排气方向，所述排气孔(11)的横截面的面积逐渐变大。

11.一种设备，其特征在于，所述设备包括权利要求1至10中任一项所述的电池包。