一种抑制热失控扩散的电池系统及电动汽车的制作方法

本实用新型涉及电动汽车动力电池技术领域，更具体地说，涉及一种抑制热失控扩散的电池系统。此外，本实用新型还涉及一种包括上述抑制热失控扩散的电池系统的电动汽车。

背景技术：

随着能源问题的日益恶化，新能源汽车的发展得到推进，电动汽车领域最关键的是动力电池系统，现有技术中，会出现电动车自燃的情况，造成消费者恐慌，对于新能源汽车的发展造成了严重的影响。

电动车自燃的原因多为外界的损坏或者恶劣环境对于电池系统造成的内部短路，从而引发电热高温，高温破坏电芯的内部结构致使电芯发生热失控，单个电芯发生热失控之后破裂使自身发生剧烈燃烧，将连续引发周围电芯热失控，发生热失控蔓延直至整个电池包均被烧毁。

当电池系统中的某个单体电芯发生损坏，如针刺破裂、过度充电、过高温度环境等，电芯将发生鼓胀，内短路，自身温度急剧升高，最后电芯外壳或外包装将会破裂，锂电池中的锂金属遇到空气将会化学反应，发生起火，但是在锂金属起火后，持续燃烧的载体是电芯中的电解液，单体电芯发生破裂后，电解液将会随之喷出，溅射到整个电池包内部，在锂金属反应起火后电解液将会持续猛烈燃烧，最后导致其他电芯相继发生热失控。

综上所述，如何抑制电池系统在自燃后的热失控扩散，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种抑制热失控扩散的电池系统，可以在电池系统自燃后防止热失控扩散，延长电池系统热失控蔓延的时间，给乘客争取更多的逃亡时间，保证人员安全。

本实用新型的另一目的是提供一种包括上述抑制热失控扩散的电池系统的电动汽车。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种抑制热失控扩散的电池系统，包括：设置有防火孔的箱体以及安装于所述防火孔的爆裂阀；

所述爆裂阀设置有在所述箱体内起火时发生融化的热熔部件，在所述热熔部件融化前所述爆裂阀与所述箱体密封连接，在所述热熔部件融化后所述爆裂阀由所述箱体脱落、以使所述箱体内部的电解液流出。

优选的，所述爆裂阀包括设置于所述箱体内侧的上固定套以及设置于所述箱体外侧的下固定套，

所述上固定套包括柱头以及设置于所述柱头下部的第一柱状结构，且所述第一柱状结构向所述柱头的投影完全位于所述柱头的下表面内，所述下固定套包括底座以及设置于所述底座上部的第二柱状结构，且所述第二柱状结构向所述底座的投影均位于所述底座的上表面内；

所述柱头的尺寸小于所述防火孔的尺寸，所述底座的尺寸大于所述防火孔的尺寸。

优选的，所述第一柱状结构的外侧设置有外螺纹，所述第二柱状结构设置有与所述外螺纹配合的内螺纹，且所述第二柱状结构位于所述防火孔内。

优选的，所述热熔部件为玻璃钢材质的保险环，所述保险环套装于所述第一柱状结构的外周部，所述保险环的内圈尺寸小于所述柱头的外圈尺寸。

优选的，所述保险环内固定有用于在所述保险环融化时将所述爆裂阀弹出的弹簧，所述弹簧套装于所述第一柱状结构的外周部，且所述保险环未融化时所述弹簧处于压缩状态。

优选的，所述下固定套与所述箱体之间设置有用于密封的下密封圈，所述保险环与所述箱体之间设置有用于密封的上密封圈。

优选的，所述防火孔连接有用于使所述电解液排出的排出管，所述排出管的末端设置有用于收集所述电解液的收集容器；所述排出管与所述防火孔连接。

优选的，所述排出管设置有用于抽出所述电池系统内部气体的抽气装置以及用于使气体排出的排气孔。

优选的，所述箱体包括上箱体和下箱体，所述下箱体设置有用于将流出的所述电解液导流至防火孔的流道；

和/或所述上箱体设置有隔热层。

一种电动汽车，包括电池系统、底盘、车身、控制系统，所述电池系统为上述任一项提到的抑制热失控扩散的电池系统。

本实用新型提供的抑制热失控扩散的电池系统，包括：设置有防火孔的箱体以及安装于防火孔的爆裂阀；爆裂阀设置有在箱体内起火时发生融化的热熔部件，在热熔部件融化前爆裂阀与箱体密封连接，在热熔部件融化后爆裂阀由箱体脱落，以使箱体内部的电解液由防火孔流出。

在电池系统内发生自燃时，会使电池系统内部温度升高，温度升高之后使热熔部件融化，进而使爆裂阀由防火孔脱落，防火孔的密封被破坏，电解液可以由防火孔流出，使电解液远离燃烧的部分，避免电解液着火而使热失控继续蔓延，从而可以抑制热失控扩散至电池系统上部的乘坐空间，给乘客争取更多的逃亡时间，减少因电池系统自燃而带来的伤亡。

本实用新型还提供了一种包括上述抑制热失控扩散的电池系统的电动汽车。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的爆裂阀的具体实施例一的结构示意图；

图2为爆裂阀的爆炸图；

图3为排出管的正视图；

图4为排出管的俯视图；

图5为抽气装置的结构示意图；

图6为下箱体的结构示意图；

图7为上箱体的结构示意图；

图8为安装有排出管的下箱体的结构示意图；

图9为图8中防火孔的仰视图；

图10为箱体的外观示意图。

图1-10中：

1为箱体、11为下箱体、111为防火孔、112为流道、12为上箱体、121为隔热层、122为隔热层腔体、2为爆裂阀、21为上固定套、22为弹簧、23为保险环、24为上密封圈、25为下密封圈、26为下固定套、3为排出管、31为抽气装置、32为排气孔、4为收集容器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的核心是提供一种抑制热失控扩散的电池系统，可以抑制电池系统自燃时热失控的蔓延，为乘客争取更多的逃亡时间。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述抑制热失控扩散的电池系统的电动汽车。

请参考图1-10，图1为本实用新型所提供的爆裂阀的具体实施例一的结构示意图；图2为爆裂阀的爆炸图；图3为排出管的正视图；图4为排出管的俯视图；图5为抽气装置的结构示意图；图6为下箱体的结构示意图；图7为上箱体的结构示意图；图8为安装有排出管的下箱体的结构示意图；图9为图8中防火孔的仰视图；图10为箱体的外观示意图。

本具体实施例提供了一种抑制热失控扩散的电池系统，包括箱体1，箱体1包括上箱体12和下箱体11，下箱体11设置有防火孔111，防火孔111安装有爆裂阀2，爆裂阀2内设置有在箱体1内起火时发生融化的热熔部件，在热熔部件融化之前，爆裂阀2与箱体1密封连接，电池系统自燃之后，热熔部件融化，爆裂阀2由电池系统的箱体1脱落，使电池系统内部的电解液流出。

在使用的过程中，当由于单体电芯发生针刺破裂、过度充电、过高温度环境等原因而致使锂电池中的锂金属遇到空气起火时，温度升高之后会使热熔部件融化，热熔部件融化之后爆裂阀2与防火孔111之间的密封连接被破坏，爆裂阀2由箱体1脱落，以使电池系统内部的电解液流出，而电解液是锂金属起火后继续燃烧的载体，电解液流出之后避免了电解液在电池系统内部燃烧，抑制了电池系统热失控的扩散，由于电池系统的正上方即为乘客位置，因此可以减少传递至乘客位置的热量，为乘客的逃亡争取更多的时间，避免因电池系统自燃而造成的伤亡事故。

需要进行说明的是，当电池系统的箱体1内部锂电池发生自燃时，热熔部件融化之后，爆裂阀2由箱体1脱落，可以是爆裂阀2由箱体1完全脱落，也可以是爆裂阀2由箱体1部分脱落，只需保证箱体1内部的电解液能够顺利流出，避免电解液在箱体1内部被引燃即可。

热熔部件的具体融化温度需要根据实际情况确定，只需保证在锂电池自燃时热熔部件能够顺利融化，以使爆裂阀2由箱体1脱落即可。

优选的，为了使电解液能够顺利流出，防火孔111一般设置于下箱体11。

需要进行说明的是，防火孔111的数量、尺寸以及设置位置需要根据实际情况进行确定，防火孔111的数量可以是一个，也可以是两个、三个或多个，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，为了使爆裂阀2能够由防火孔111顺利脱落，可以使爆裂阀2包括设置于箱体1内侧的上固定套21以及设置于箱体1外侧的下固定套26，上固定套21包括柱头以及设置于柱头下部的第一柱状结构，且第一柱状结构向柱头的投影完全位于柱头的下表面内，下固定套26包括底座以及设置于底座上部的第二柱状结构，且第二柱状结构向底座的投影均位于底座的上表面内；柱头的尺寸小于防火孔111的尺寸，底座的尺寸大于防火孔111的尺寸。

由于柱头的尺寸小于防火孔111的尺寸，底座的尺寸大于防火孔111的尺寸，因此在热熔部件融化之后，位于箱体1内侧的上固定套21能够由防火孔111脱落。

优选的，上固定套21的柱头为正六角柱头，正六角柱头的外接圆小于防火孔111的尺寸，第一柱状结构为圆柱形；下固定套26的底座为圆形，第二柱状结构也为圆柱结构。

优选的，防火孔111为圆形孔。

当然，上固定套21与下固定套26也可以是其它的形状结构，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

在上述实施例的基础上，为了使上固定套21与下固定套26能够穿过防火孔111分别固定于箱体1的内侧和外侧，可以在第一柱状结构的外侧设置外螺纹，在第二柱状结构设置与外螺纹配合的内螺纹，且第二柱状结构位于防火孔111内。

采用螺纹的连接方式，可以使防爆阀拆卸、安装的过程更加方便，且便于操作。

外螺纹的圈数等尺寸需要根据实际情况确定，在此不做赘述。

优选的，第二柱状结构为空心柱状结构。

在上述实施例的基础上，为了保证热熔部件融化前爆裂阀2密封安装于箱体1，热熔部件融化后，爆裂阀2由箱体1脱落，可以使热熔部件为玻璃钢材质的保险环23，保险环23套装于第一柱状结构的外周部，保险环23的内圈尺寸小于柱头的外圈尺寸。

在使用的过程中，由于保险环23的内圈尺寸小于柱头的外圈尺寸，因此保险环23融化之前柱头位于保险环23的上部，旋紧下固定套26，可以使爆裂阀2与箱体1密封连接，保险环23融化之后，由于柱头的外圈尺寸小于防火孔111的尺寸，因此，上固定套21可以由防火孔111脱出。

保险环23可以是圆柱状的环状结构，也可以是其它形状，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

优选的，保险环23的内圈尺寸等于第二柱状结构的外圈尺寸，保险环23的外圈尺寸稍大于防火孔111的尺寸，保险环23用于固定支撑爆裂阀2与箱体1结构，并在发生热失控时，迅速熔化，当熔化到一定程度支撑力小于弹簧22的弹力时使爆裂阀2弹出电池箱体1，将电解液排出电池系统。

需要进行说明的是，由于玻璃钢的强度高、重量轻，在150℃左右将迅速融化变软，火焰燃烧温度一般在600℃左右，经实验承受火焰温度超过10s后保险环23熔化，保险环23内部弹簧22将爆裂阀2向外弹出，电池系统内燃烧的电解液则可以顺着爆裂阀2位置的防火孔111，泄露至电池系统外部，有效防止热失控扩散或抑制热失控扩散至其他电芯的时间。

在上述实施例的基础上，为了使热熔部件融化后，爆裂阀2能够顺利脱落，可以在保险环23内固定设置用于在保险环23融化时将爆裂阀2弹出的弹簧22，弹簧22套装于第一柱状结构的外周部，且保险环23未融化时弹簧22处于压缩状态。

热熔部件在融化的过程中，当融化至其支撑力小于弹簧22的弹力时，爆裂阀2由防火孔111弹出，并脱落。

优选的，弹簧22的内圈尺寸小于柱头的外圈尺寸。

优选的，保险环23内设置有用于固定弹簧22的凹槽。

在上述实施例的基础上，为了使热熔部件融化前，爆裂阀2与箱体1能够密封连接，可以在下固定套26与箱体1之间设置用于密封的下密封圈25，在保险环23与箱体1之间设置有用于密封的上密封圈24。

优选的，上密封圈24套装于第一柱状结构的外周部，下密封圈25套装于第二柱状结构的外周部，上固定套21与下固定套26通过螺纹连接，拧紧螺纹的过程中，会使上固定套21对上密封圈24、下固定套26对下密封圈25造成挤压，以使上密封圈24与下密封圈25紧贴箱体1，实现密封。

优选的，上密封圈24和下密封圈25均选用防火材质。

优选的，上密封圈24为硅胶圆环，外圈尺寸等于保险环23的外圈尺寸，内圈尺寸等于防火孔111的尺寸，可以用于缓冲保险环23与箱体1之间的压力，保护保险环23的同时，可以防止上固定套21与下固定套26之间的螺纹松脱。使电池系统达到ip67的密封等级。

在上述实施例的基础上，为了使密封效果更好，可以使防火孔111包括内侧通孔以及设置于内侧通孔外周部的环形槽，下密封圈25设置于环形槽内，且下密封圈25的厚度大于环形槽的深度。

优选的，下密封圈25为硅胶圆环，内圈尺寸与防火孔111的尺寸相同，外圈尺寸与环形槽的外圈尺寸相同，用于密封电池系统，以使电池系统达到ip67的密封等级。

为了避免电解液由防火孔111流出之后进入其他零件内部，对设备造成损伤，也避免电解液在高温下自燃，可以在防火孔111连接设置用于使电解液排出的排出管3，排出管3的末端设置有用于收集电解液的收集容器4，排出管3与防火孔111连接。

电解液流出之后可以通过排出管3进入收集容器4，避免电解液流至其它位置。

优选的，收集容器4为盒状结构，可以储存电解液，避免电解液泄露。

在上述实施例的基础上，为了使电解液能够由排出管3顺利流出，可以在排出管3设置用于抽出电池系统内部气体的抽气装置31，且排出管3设置有用于使气体排出的排气孔32。

在使用的过程中，电解液由电池系统流出之后，进入排出管3，并流入收集容器4，抽气装置31的设置，可以将电池系统内部的气体抽出，使电池系统内部形成负压，抑制锂金属的燃烧，同时负压也可以引导电解液流入排出管3，加快电解液排出的时间，控制电池系统内部的火势，排气孔32的设置，使由电池系统抽出的空气能够顺利排出。

排气孔32的设置数量可以是1个、2个、3个或多个，具体根据实际情况确定，排气孔32可以设置于排气管的上表面，也可以设置于排气管的侧面靠近上部的位置，或者是其它位置，具体根据实际情况确定。

优选的，抽气装置31可以是金属抽气风扇。

在上述实施例的基础上，为了避免电池系统燃烧产生的热能迅速扩散至乘客空间，可以使箱体1包括上箱体12和下箱体11，下箱体11设置有用于将流出的电解液导流至防火孔111的流道112；和/或上箱体12设置有隔热层121。

流道112的设置使电解液在流出的过程中具有一定的导流作用，使电解液顺利流入排出管3；隔热层121的设置可以抑制热量的传递，为乘客争取更多的逃亡时间。

优选的，隔热层121设置于上箱体12的内侧，为阻燃pc隔热层121，且隔热层121设置有多个隔热层腔体122，使用阻燃pc构成一个内空腔体，由于空气为热传递的不良介质，因此可以大大缓解电池系统内部发生热失控时热量传递至上盖，延长传递至驾驶舱的时间。

需要进行说明的是，流道112的数量以及分布需要根据实际情况进行确定，在此不做赘述。

除了上述抑制热失控扩散的电池系统，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的抑制热失控扩散的电池系统的电动汽车，该电动汽车包括电池系统、底盘、车身、控制系统，该电动汽车的电池系统为上述任一项提到的抑制热失控扩散的电池系统，该电动汽车的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

需要进行说明的是，本申请文件中提到的第一柱状结构和第二柱状结构中的第一和第二只是为了区分位置的不同，并没有先后顺序之分。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本实用新型所提供的所有实施例的任意组合方式均在此实用新型的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本实用新型所提供的抑制热失控扩散的电池系统及电动汽车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。