一种高安全性防爆电池

技术领域

本发明涉及电池安全相关技术领域，具体地，涉及一种高安全性防爆电池。

背景技术

当电池包应用于电动汽车中时，电池包通常固定于电动汽车的车体内。由于电池包内的电池有可能因过充、短路或被刺穿而发生急剧大量排气现象，此时需要将气体及时排出至电动汽车的车体外，以避免电池包内部气压过大产生爆破。

目前，为了将电池包内部的气体及时排出至电动汽车的车体外，常用的做法是：在电池包的侧面安装防爆阀、并通过排气管将防爆阀与车体外部连通(此时排气管的一端连接于防爆阀、另一端经由车体上的排气孔伸出至车体外部)。

但是现有的电池包的排气端口的直径都是预设固定的，排气端口的直径越大，排气的速度越快，同时密封需要的压力也就越大；在排气端口直径小时，密封时需要的压力小，电芯内部一旦产生气体，气压就能够推动密封件排出气体，但是限制了排气量，在电芯异常发热时，只有部分气体能够及时从排气端口排出；在排气端口直径大时，密封需要的压力大，电芯异常发热时，电芯内部的气压必须超过密封压力时才能够排出，导致产生的气体不能够及时排出，因此需要设计一种高安全性防爆电池。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是克服现有技术中排气端口的直径无法进行调节的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高安全性防爆电池，包括：壳体和若干个固定安装在壳体内侧的电芯，每个电芯的顶部均连通有单向排气单元；

所述单向排气单元包括与电芯连通的竖直状的连接管、若干个自上向下直径依次递增且在竖直方向上能依次堆叠的同轴线设置的密封环片、与密封环片同轴线设置且能抵触在直径最小的密封环片上的密封盘和与连接管固定连接且位于若干个密封环片上方的安装盘，安装盘上固定安装有若干组分别用于推动对应密封环片竖直向下移动的第一弹性机构，所述安装盘上还固定安装有用于推动密封盘竖直向下移动的第二弹性机构，密封环片的直径越大所受到的第二弹性机构的压力越大，直径最大的密封环片为位于能与连接管上端贴合抵触的底环片。

优选地，所述连接管的外侧凸出有安装凸缘，安装凸缘上固定安装有与安装盘固定连接的辅助推力单元，所述底环片上固定安装有用于触发辅助推力单元的触发件，辅助推力单元处于未触发状态时安装盘固定不动，底环片远离连接管移动会带动触发件触发辅助推力单元会以推动安装盘远离连接管竖直向上移动。

优选地，所述壳体内还安装有用于对电芯进行冷却的喷液单元，所述喷液单元包括装有冷却液的水箱、固定安装在水箱顶部且下端向下插入水箱内侧的出水管、固定安装在水箱外壁上且与水箱顶部连通的按压式的压力罐、固定安装在壳体底部且正对电芯的与出水管上端连通的喷头、若干个与对应安装盘顶部固定连接的斜楔件、与壳体滑动连接且与若干个斜楔件相适配的水平的触发臂和固定安装在壳体上且位于按压式的压力罐上方的势能存储机构，所述出水管的下端靠近水箱的底部设置，所述势能存储机构包括能竖直向下移动以按压压力罐按钮的压臂，任意一个所述斜楔件竖直向上移动时均能带动触发臂水平滑动以触发势能存储机构。

优选地，所述第二弹性机构包括顶端与安装盘固定连接且下端凹陷有同轴线第一滑槽的竖直的螺纹杆、下端与密封盘固定连接且上端滑动插入第一滑槽的第一滑杆、螺纹式套设在螺纹杆上的调节环和套设在螺纹杆下端的第一弹簧，第一弹簧的两端分别与密封盘和调节环相抵触。

优选地，所述调节环上固定连接有若干个竖直的连接杆，所述螺纹杆的外侧同轴线套设有与若干个连接杆顶端固定连接的连接环，所述连接环上凹陷有若干个沿圆周方向均匀分布的竖直的插孔，所述安装盘上对应连接环位置凹陷有弧形通槽，所述弧形通槽的弧长大于相邻两个插孔之间的弧长。

优选地，所述第一弹性机构包括若干组沿密封环片圆周方向均匀分布的连接构件和安装在若干个连接构件上的第二弹簧；

每组连接构件均包括与密封环片固定连接的竖直的第二滑杆和顶端与安装盘固定连接的安装筒，所述安装筒的侧壁上凹陷有同长度方向的条形通槽，所述条形通槽的开口端与安装筒的顶部开口连通，所述第二滑杆的顶部向上滑动插入安装筒内，且第二滑杆的顶部固定连接有在条形通槽内竖直滑动的限位栓，所述第二弹簧与密封环片同轴线设置且位于若干个安装筒的条形通槽内，第二弹簧的上端与安装盘相抵触，第二弹簧的下端与若干个第二滑杆的顶端相抵触。

优选地，所述辅助推力单元包括若干个呈竖直状态且下端固定在安装凸缘上的导向杆、与若干个导向杆顶端固定连接的稳定架和至少两组沿连接管圆周方向均匀分布且均安装在对应导向杆上的推力机构；

所述推力机构包括至少一个滑动套设在对应导向杆上且与安装盘固定连接的滑套、套设在导向杆上且两端分别与滑套和安装凸缘相抵触的第三弹簧、与滑套固定连接且水平的连接臂和通过铰接座安装在安装凸缘上且与连接臂可分离卡接的锁止臂，所述触发件为若干个固定安装在底环片上且与对应锁止臂对应的触发部。

优选地，直径最小的密封环片为顶环片，所述密封盘的下表面凸出有同轴线的倒置状态的中空的能下端插入顶环片内侧的圆锥部，所述圆锥部的下端固定安装有镂空状态的且长度大于顶环片内径的水平的限位架。

优选地，所述触发臂上安装有若干个与若干个斜楔件的倾斜壁一一对应滑动接触的连接栓，所述斜楔件的倾斜壁背对势能存储机构设置，所述斜楔件的倾斜壁的上侧靠近势能存储机构设置。

优选地，所述势能存储机构还包括固定安装在壳体上的安装架、推动压臂竖直向下移动的弹性件、固定安装在压臂顶部的水平的限位件、中部通过水平的铰接栓与安装架铰接且位于压臂靠近的卡接臂和中部通过竖直的转轴与安装架转动连接的传动臂，所述压臂与安装架竖直滑动连接，所述卡接臂的下端上凸出有能与限位件下表面卡接的卡接部，所述铰接栓上安装有推动卡接部与限位件接触的扭簧；

所述触发臂靠近势能存储机构的端部上凸出有竖直的拦截部，所述传动臂的一端与卡接臂上部远离限位件的一侧接触，所述传动臂的另一端与拦截部靠近斜楔件的一侧接触。

根据上述技术方案，本发明提供的一种高安全性防爆电池，其相比现有技术的有益技术效果为：其一，在电芯内部的气压低时，能推动密封盘进行排气，在气压逐渐增大时，根据电芯内部气压的大小，能够顶动不同直径的密封环片，气压越大，顶动的密封环片越大，对应的排气速度越快，电芯异常产生的气体能够及时排出，延长电池发生意外的时间，甚至能够阻止电池发生意外；

其二，位于连接管上方的被顶动密封盘和密封环片还对气流起到分流导向作用，使得气流四散开，降低气流的冲击力。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明；而且本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的一种高安全性防爆电池的立体结构示意图；

图2是本发明提供的一种高安全性防爆电池的单向排气单元的立体结构示意图；

图3是本发明提供的一种高安全性防爆电池的单向排气单元的剖视图；

图4是本发明提供的一种高安全性防爆电池的喷液单元的立体结构示意图；

图5是本发明提供的一种高安全性防爆电池的局部立体结构示意图一；

图6是本发明提供的一种高安全性防爆电池的局部立体结构示意图二；

图7是本发明提供的一种高安全性防爆电池的连接构件的立体结构示意图；

图8是本发明提供的一种高安全性防爆电池的局部立体结构示意图三；

图9是本发明提供的一种高安全性防爆电池的图1中A处的放大示意图；

图10是本发明提供的一种高安全性防爆电池的喷液单元的局部立体结构示意图；

图11是本发明提供的一种高安全性防爆电池的图10中B处的放大示意图。

附图标记说明

1、壳体；2、电芯；3、单向排气单元；4、连接管；5、密封环片；6、密封盘；7、安装盘；8、第一弹性机构；9、第二弹性机构；10、底环片；11、安装凸缘；12、辅助推力单元；13、触发件；14、水箱；15、出水管；16、压力罐；17、喷头；18、斜楔件；19、触发臂；20、压臂；21、螺纹杆；22、第一滑杆；23、调节环；24、第一弹簧；25、连接杆；26、连接环；27、弧形通槽；28、第二弹簧；29、第二滑杆；30、安装筒；31、限位栓；32、导向杆；33、稳定架；34、滑套；35、第三弹簧；36、连接臂；37、锁止臂；38、圆锥部；39、限位架；40、连接栓；41、安装架；42、弹性件；43、限位件；44、卡接臂；45、传动臂；46、卡接部；47、扭簧；48、拦截部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

如图1-11所示，一种高安全性防爆电池，包括：壳体1和若干个固定安装在壳体1内侧的电芯2，每个电芯2的顶部均连通有单向排气单元3；

所述单向排气单元3包括与电芯2连通的竖直状的连接管4、若干个自上向下直径依次递增且在竖直方向上能依次堆叠的同轴线设置的密封环片5、与密封环片5同轴线设置且能抵触在直径最小的密封环片5上的密封盘6和与连接管4固定连接且位于若干个密封环片5上方的安装盘7，安装盘7上固定安装有若干组分别用于推动对应密封环片5竖直向下移动的第一弹性机构8，所述安装盘7上还固定安装有用于推动密封盘6竖直向下移动的第二弹性机构9，密封环片5的直径越大所受到的第二弹性机构9的压力越大，直径最大的密封环片5为位于能与连接管4上端贴合抵触的底环片10。

每个密封环片5的下表面上均贴合安装有第一密封垫，密封盘6的下表面上固定贴合有第二密封垫。

在电芯2使用产生气体时，电芯2内部的气压会增大，当电芯2内的气压大于第二弹性机构9给予密封盘6的压力时，气压会推动密封盘6，露出直径最小的密封环片5的内侧，多余的气体会从该密封环片5内排出，电芯2在正常使用过程中的产生的气体就会通过直径最小的密封环片5的内侧排出。

每组第一弹性机构8给予对应的密封环片5的压力不同，密封环片5的直径越大受到的压力越大，在电芯2内部的气压增大时，会推动对应的密封环片5，使得气体能够及时排出，密封环片5的内侧就是排气端口，不同的气压对应不同直径的排气端口，气压越大，排气端口越大，气体排出的速度越快，能够提高电芯2的安全性，即使在电芯2异常时，气压会顶动底环片10，此时连接管4的内径就是排气端口的内径，也能够延长电芯2发生爆炸的时间，使得人员能够及时远离电芯2。

被气流顶动的密封盘6和密封环片5会位于连接管4的正上方，所以在气流从连接管4冲出时，遇到了密封盘6和密封环片5的阻碍，气流并不会继续向上冲，而是在密封盘6和密封环片5的阻拦作用下，气流会沿水平方向四散开，起到分流作用，降低气流的冲击力。

所述连接管4的外侧凸出有安装凸缘11，安装凸缘11上固定安装有与安装盘7固定连接的辅助推力单元12，所述底环片10上固定安装有用于触发辅助推力单元12的触发件13，辅助推力单元12处于未触发状态时安装盘7固定不动，底环片10远离连接管4移动会带动触发件13触发辅助推力单元12会以推动安装盘7远离连接管4竖直向上移动。

在电芯2异常发热，电芯2内部会产生气体，电芯2内侧的气压能够推动底环片10时，底环片10远离连接管4移动会带动触发件13远离连接管4移动，触发件13会触发辅助推力单元12，辅助推力单元12会推动安装盘7远离连接管4移动，将连接管4的端部露出，即气体无需再抵抗若干组第一弹性机构8和第二弹性机构9的压力，气体排出的速度会更快，此时若干个密封环片5和密封环就无法自动再密封住连接管4，此时电芯2内部的气压只要大于电芯2外界的气压，气体就能够排出，气体排出不受阻力，利于在意外发生时无障碍的排出气体。

所述壳体1内还安装有用于对电芯2进行冷却的喷液单元，所述喷液单元包括装有冷却液的水箱14、固定安装在水箱14顶部且下端向下插入水箱14内侧的出水管15、固定安装在水箱14外壁上且与水箱14顶部连通的按压式的压力罐16、固定安装在壳体1底部且正对电芯2的与出水管15上端连通的喷头17、若干个与对应安装盘7顶部固定连接的斜楔件18、与壳体1滑动连接且与若干个斜楔件18相适配的水平的触发臂19和固定安装在壳体1上且位于按压式的压力罐16上方的势能存储机构，所述出水管15的下端靠近水箱14的底部设置，所述势能存储机构包括能竖直向下移动以按压压力罐16按钮的压臂20，任意一个所述斜楔件18竖直向上移动时均能带动触发臂19水平滑动以触发势能存储机构。

所述壳体1的底部固定安装有若干个用于托起若干个电芯2的加强筋。

在任意一组辅助推力单元12被触发后，安装盘7会远离连接管4滑动，安装盘7会带动斜楔件18远离连接管4滑动，斜楔件18向上滑动会带动触发臂19水平滑动，触发臂19水平滑动会触发势能存储机构，使得压臂20竖直向下移动按压在压力罐16的开关上，压力罐16内可装入七氟丙烷，在压力罐16的开关在压臂20的压力下打开后，压力罐16内的气体会进入水箱14内部，气体进入水箱14内会将冷却液从出水管15内挤压出，冷却液从喷头17内喷出，及时对电芯2进行降温，会延长电芯2发生爆炸的时间，甚至会阻止电芯2的爆炸。

因为出水管15的下端靠近水箱14的底部设置，所以在压力罐16内的气体进入水箱14内，能够利用排液法将冷却液从出水管15排出。

所述第二弹性机构9包括顶端与安装盘7固定连接且下端凹陷有同轴线第一滑槽的竖直的螺纹杆21、下端与密封盘6固定连接且上端滑动插入第一滑槽的第一滑杆22、螺纹式套设在螺纹杆21上的调节环23和套设在螺纹杆21下端的第一弹簧24，第一弹簧24的两端分别与密封盘6和调节环23相抵触。

密封盘6对密封环片5的压力，就是电芯2内气压的最大值，在气压超过最大值时，会顶动密封盘6，将气体排出，通过转动调节环23，能调节密封盘6对密封环片5的压力，即能够调节电芯2内部气压的最大值，转动调节环23，调节环23和密封盘6之间的间距缩小，第一弹簧24被进一步压缩，密封盘6对密封环片5的压力增大，调节环23和密封环之间的间距增大，第一弹簧24伸长，密封盘6对密封环片5的压力减小。

所述调节环23上固定连接有若干个竖直的连接杆25，所述螺纹杆21的外侧同轴线套设有与若干个连接杆25顶端固定连接的连接环26，所述连接环26上凹陷有若干个沿圆周方向均匀分布的竖直的插孔，所述安装盘7上对应连接环26位置凹陷有弧形通槽27，所述弧形通槽27的弧长大于相邻两个插孔之间的弧长。

需要转动调节环23时，可以用螺丝刀或者其他杆状物，向下穿过弧形通槽27插入对应的插孔内，将螺纹刀或者杆状物沿着弧形通槽27滑动，带动连接环26转动，连接环26通过若干个连接杆25带动调节环23转动，在螺丝刀或者其他杆状物无法在弧形通槽27内转动时，从插孔内拔出，再移动到弧形通槽27的另一端插入插孔内，继续带动连接环26转动，不断重复上述操作，直至调节环23的位置调节完成。

所述第一弹性机构8包括若干组沿密封环片5圆周方向均匀分布的连接构件和安装在若干个连接构件上的第二弹簧28；

每组连接构件均包括与密封环片5固定连接的竖直的第二滑杆29和顶端与安装盘7固定连接的安装筒30，所述安装筒30的侧壁上凹陷有同长度方向的条形通槽，所述条形通槽的开口端与安装筒30的顶部开口连通，所述第二滑杆29的顶部向上滑动插入安装筒30内，且第二滑杆29的顶部固定连接有在条形通槽内竖直滑动的限位栓31，所述第二弹簧28与密封环片5同轴线设置且位于若干个安装筒30的条形通槽内，第二弹簧28的上端与安装盘7相抵触，第二弹簧28的下端与若干个第二滑杆29的顶端相抵触。

第二弹簧28会推动第二滑杆29在安装筒30内竖直向下移动，第二滑杆29就会给予密封环片5压力，当气压大于密封环片5受到的压力时，密封环片5被顶动，带动第二滑杆29在安装筒30内竖直向上滑动，带动限位栓31在条形通槽内向上滑动，条形通槽的作用不仅用于供限位栓31滑动，还用于安装第二弹簧28。

所述辅助推力单元12包括若干个呈竖直状态且下端固定在安装凸缘11上的导向杆32、与若干个导向杆32顶端固定连接的稳定架33和至少两组沿连接管4圆周方向均匀分布且均安装在对应导向杆32上的推力机构；

所述推力机构包括至少一个滑动套设在对应导向杆32上且与安装盘7固定连接的滑套34、套设在导向杆32上且两端分别与滑套34和安装凸缘11相抵触的第三弹簧35、与滑套34固定连接且水平的连接臂36和通过铰接座安装在安装凸缘11上且与连接臂36可分离卡接的锁止臂37，所述触发件13为若干个固定安装在底环片10上且与对应锁止臂37对应的触发部。

当底环片10被推动时，触发部远离连接管4移动与锁止臂37接触使得锁止臂37与连接臂36分离，此时连接臂36失去了锁止臂37的限制，第三弹簧35就会推动滑套34在导向杆32上远离连接管4滑动，滑套34带动安装盘7远离连接管4滑动，安装盘7带动若干组第一弹性机构8和第二弹性机构9远离连接管4移动，从而带动若干个密封环片5和密封盘6远离连接管4移动，将连接管4的端部完全露出。

所述锁止臂37呈倾斜的V状，锁止臂37的转折处与铰接座铰接，锁止臂37的一端凸出有能与连接臂36上表面相抵触的锁止部，锁止臂37的另一端位于连接臂36和对应触发部之间，底环片10带动触发件13远离连接管4移动时，触发环会向远离连接管4的方向推动锁止臂37的端部，此时锁止臂37会围绕铰接座转动，使得锁止臂37上的锁止部从连接臂36上移走，第三弹簧35就能够推动滑动远离连接管4移动。

直径最小的密封环片5为顶环片，所述密封盘6的下表面凸出有同轴线的倒置状态的中空的能下端插入顶环片内侧的圆锥部38，所述圆锥部38的下端固定安装有镂空状态的且长度大于顶环片内径的水平的限位架39。

限位架39的作用是使得圆锥部38不会从顶环片内滑脱，中空的圆锥部38和镂空的限位架39都是用于降低重量的，在第一弹簧24不给予密封盘6压力时，气压只需要抵抗零件自身的重量，就能够将气体排出。

所述触发臂19上安装有若干个与若干个斜楔件18的倾斜壁一一对应滑动接触的连接栓40，所述斜楔件18的倾斜壁背对势能存储机构设置，所述斜楔件18的倾斜壁的上侧靠近势能存储机构设置。

连接栓40能够减小与斜楔件18之间的滑动摩擦力，在斜楔件18竖直向上移动时，会推动触发臂19远离势能存储机构滑动，以触发势能存储机构。

所述势能存储机构还包括固定安装在壳体1上的安装架41、推动压臂20竖直向下移动的弹性件42、固定安装在压臂20顶部的水平的限位件43、中部通过水平的铰接栓与安装架41铰接且位于压臂20靠近的卡接臂44和中部通过竖直的转轴与安装架41转动连接的传动臂45，所述压臂20与安装架41竖直滑动连接，所述卡接臂44的下端上凸出有能与限位件43下表面卡接的卡接部46，所述铰接栓上安装有推动卡接部46与限位件43接触的扭簧47；

所述触发臂19靠近势能存储机构的端部上凸出有竖直的拦截部48，所述传动臂45的一端与卡接臂44上部远离限位件43的一侧接触，所述传动臂45的另一端与拦截部48靠近斜楔件18的一侧接触。

在触发臂19远离势能存储机构滑动时，拦截部48会带动传动臂45的一端转动，传动臂45会围绕转轴转动，传动臂45的另一端会推动卡接臂44转动，卡接臂44围绕铰接栓转动，使得卡接部46与限位件43分离，此时弹性件42就会推动压臂20竖直向下移动，弹性件42为第四弹簧，压臂20向下移动以打开压力罐16的开关。

扭簧47的作用力是使得卡接部46靠近限位件43转动，避免在电池在正常使用过程中，卡接部46与限位件43分离。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。