用于动力电池箱的防爆阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于动力电池箱的防爆阀，包括：本体部，所述本体部上设置有电池箱接口和放气口，所述电池箱接口用于连接动力电池箱内部，所述本体部内形成有缓冲腔和放气腔，所述缓冲腔与所述电池箱接口相连；平衡阀，所述平衡阀位于所述放气腔内且相对所述放气腔可移动；以及弹性装置，所述弹性装置弹性地抵靠所述平衡阀以使所述平衡阀常密封所述缓冲腔，其中在所述缓冲腔内的气体压力超过预设安全值时所述平衡阀在所述气体压力的作用下在所述放气腔内移动以使所述放气口连通所述缓冲腔。根据本发明的防爆阀，在电池箱内的压力和温度增高时可以迅速将电池箱内的气体排出，避免电池箱因压力和温度过高而发生爆炸。
【专利说明】
用于动力电池箱的防爆阀
技术领域
[0001]本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种用于动力电池箱的防爆阀。
【背景技术】
[0002]相关技术中的电池箱为了达到防水防尘的防护等级，其密闭性非常好。但保证密闭性的同时会带来安全方面的问题，如锂离子电池在过充、过放或者受尖锐物刺伤等情况下，单体电芯容易产生瞬间爆喷情况，在此过程中，有大量气体和粉尘产生，这些物质充斥在电池系统的箱体内部，造成了箱体内的压力急剧增加，当箱体内压力达到箱体能承受的最大临界值时，箱体内外压力差将造成电池箱瞬间爆炸。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于动力电池箱的防爆阀，该防爆阀在电池箱内的压力和温度增高时迅速将电池箱内的气体排出，避免电池箱因压力和温度过高而发生爆炸。
[0004]根据本发明的用于动力电池箱的防爆阀，包括:本体部，所述本体部上设置有电池箱接口和放气口，所述电池箱接口用于连接动力电池箱内部，所述本体部内形成有缓冲腔和放气腔，所述缓冲腔与所述电池箱接口相连;平衡阀，所述平衡阀位于所述放气腔内且相对所述放气腔可移动；以及弹性装置，所述弹性装置弹性地抵靠所述平衡阀以使所述平衡阀常密封所述缓冲腔，其中在所述缓冲腔内的气体压力超过预设安全值时所述平衡阀在所述气体压力的作用下在所述放气腔内移动以使所述放气口连通所述缓冲腔。
[0005]根据本发明的用于动力电池箱的防爆阀，通过设置可移动地平衡阀，在缓冲腔内的气体压力较高时，利用气体压力推动平衡阀移动至放气口，气体可以从放气口排出以降低缓冲腔内的压力和温度，避免电池箱因压力和温度过高而发生爆炸。
[0006]另外，根据本发明的用于动力电池的防爆阀还可以具有如下附加的技术特征:
[0007]根据本发明的一个实施例，所述本体部为L形且包括竖直段和水平段，所述竖直段内为所述缓冲腔，所述水平段内为所述放气腔。
[0008]根据本发明的一个实施例，所述竖直段的侧壁上开设有连通口，所述连通口用于连通所述缓冲腔和所述放气腔，所述平衡阀常密封所述连通口。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述电池箱接口形成在所述竖直段的自由端，且所述竖直段的与所述自由端相对的另一端封闭，所述连通口邻近所述另一端。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述水平段的周壁上开设有多个所述放气口，所述放气口沿所述水平段的轴向延伸。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述弹性装置为螺旋弹簧。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述螺旋弹簧为多个，所述多个螺旋弹簧的长度不同，并且最长的螺旋弹簧分别弹性地抵压所述平衡阀以及所述本体部的与所述平衡阀相对的底壁上。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述多个螺旋弹簧从内向外依次嵌套设置，并且位于最外侧的螺旋弹簧的长度最长，其余的螺旋弹簧的一端与所述底壁相连，且另一端与所述平衡阀间隔开。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述平衡阀构造为圆盘形的片状体，所述平衡阀上设置有第一导向结构，所述水平段上设置有与所述第一导向结构配合的第二导向结构。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述放气腔与所述缓冲腔的交界处设置有用于止挡所述平衡阀的环形凸缘。
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明实施例的防爆阀的示意图；
[0017]图2是根据本发明实施例的本体部的示意图；
[0018]图3是根据本发明实施例的防爆阀的剖视图；
[0019]图4是根据本发明实施例的平衡阀与本体部配合的一个方向的示意图；
[0020]图5是根据本发明实施例的平衡阀与本体部配合的另一个方向的示意图。
[0021]附图标记:
[0022]防爆阀100，
[0023]本体部110，竖直段111，水平段112，环形凸缘112a，底壁112b，滑轨112c，
[0024]平衡阀120，弹性装置130，
[0025]电池箱接口 101，放气口 102，缓冲腔103，放气腔104，连通口 105。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
[0028]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0029]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，也可以是电连接或可以互相通讯；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030]在本发明中，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。
[0031]目前纯电动汽车的动力电池普遍使用锂离子电池。为了保护单体电芯、电连接和电子元器件不受水的影响，大部分锂离子电池箱体的防护等级需要达到防尘防水的要求，即将电池系统放入一米深的水中，电池系统不能有水浸入。为了达到此种要求，箱体的密封性能需要非常好，水不能浸入，空气的通过性也就相应的下降至非常小的程度。
[0032]但保证箱体密封性的同时也带来了安全方面的问题，如锂离子电池在过充、过放或者受尖锐物刺伤等情况下，单体电芯容易产生瞬间爆喷情况，在此过程中，会产生大量含有C0、C02的气体和粉尘，这些物质充斥在电池系统的箱体内部，爆喷的气体量将在几十毫秒内达到最大值，在电芯爆喷的同时，电芯的温度将上升至100 °c以上。在如此短时间内，产生的气体和其温度的上升，造成了箱体内的压力急剧增加，如果这种压力得不到释放，没有爆喷的电芯也处在此压力和温度下，有被触发的危险，也就是所谓的“多米诺”效应。
[0033]当箱体内压力达到箱体能承受的最大临界值时，箱体内外压力差将造成电池箱瞬间爆炸，爆炸一旦发生，将给附近人员和财产造成不可估量的损失。所以当电芯爆喷泄漏后，电池箱应有泄气防爆装置，将内部压力快速的释放出来，防止压力上升产生“多米诺”效应。
[0034]因此，本发明提供了一种用于动力电池箱的防爆阀100，提升和解决了电动汽车核心零部件电池系统的安全问题。
[0035]下面结合图1至图5对本发明实施例的用于动力电池箱的防爆阀100进行详细描述。
[0036]根据本发明实施例的用于动力电池箱的防爆阀100可以包括本体部110、平衡阀120和弹性装置130。
[0037]其中，本体部110上设置有电池箱接口 1I和放气口 102，电池箱接口 1I用于连接动力电池箱内部，本体部110内形成有缓冲腔103和放气腔104，缓冲腔103与电池箱接口 101相连。
[0038]也就是说，缓冲腔103与放气腔104通过电池箱接口101连接在一起，当电池发生爆喷时，箱体内产生的气体可以通过电池箱接口 101进入到缓冲腔103，避免电池箱中的气体压力过大。
[0039]平衡阀120位于放气腔104内且相对放气腔104可移动，弹性装置130弹性地抵靠在平衡阀120以使平衡阀120常密封缓冲腔103，其中在缓冲腔103内的气体压力超过预设安全值时，平衡阀120在气体压力的作用下在放气腔104内移动以使放气口 102连通缓冲腔103。
[0040]弹性装置130的被压缩状态和劲度系数决定了弹性装置130移动的难易，当弹性装置130被压缩的程度较大或劲度系数较大时，缓冲腔103内的气体压力也要更大才能克服弹性装置130的弹力使得弹性装置130移动；当弹性装置130被压缩的程度较小或劲度系数较小时，缓冲腔103内的气体压力则不需要特别大就可以克服弹性装置130的弹力使得弹性装置130移动。[0041 ]当缓冲腔103内的压力足够大、使得平衡阀120移动至放气口 102时，气体可以从放气口 102排出，降低缓冲腔103内的气体压力，避免电池箱内温度过高或气体压力过大导致电池箱体发生爆炸。
[0042]可以理解的是，在平衡阀120移动的过程中，缓冲腔103的体积逐渐增大，就是说在平衡阀120移动的过程中缓冲腔103内的压力有可能降低。因此，并非平衡阀120移动后就一定排出气体。只有在缓冲腔103内的气体压力较大时，平衡阀120才会移动较长的距离到达放气口 102以排出气体。
[0043]根据本发明实施例的用于动力电池箱的防爆阀100，通过设置可移动地平衡阀120，在缓冲腔103内的气体压力较高时利用气体压力推动平衡阀120移动至放气口 102，气体可以从放气口 102排出以降低缓冲腔103内的压力和温度，避免电池箱因压力和温度过高而发生爆炸。
[0044]在本发明的一些实施例中，如图3和图4所示，本体部110为L形且包括竖直段111和水平段112，竖直段111内为缓冲腔103，水平段112内为放气腔104。平衡阀120设置在水平段112中，由此在缓冲腔103内的气体压力突然增加时，气体不会直接冲击到平衡阀120，而是与本体部110的外壁直接冲击，进而起到一个缓冲的作用，避免在缓冲腔103内的气体压力不是特别大时就将平衡阀120推动。
[0045]进一步地，如图4所示，竖直段111的侧壁上开设有连通口 105，连通口 105用于连通缓冲腔103和放气腔104，平衡阀120常密封连通口 105。
[0046]更进一步地，电池箱接口101形成在竖直段111的自由端，竖直段111的与自由端相对的另一端封闭，连通口 105邻近另一端。电池线内的气体首先从自由端进入到竖直段111，然后与竖直段111的另一端冲击，竖直段111的另一端密封以起到缓冲作用，当缓冲腔103内的气体压力继续增大并达到预设值时，平衡阀120移动以降低缓冲腔103内的气体压力或排出缓冲腔103内的气体。
[0047]在本发明的一些实施例中，如图2所示，水平段112的周壁上开设有多个放气口102，放气口 102沿水平段112的轴向延伸。由此，平衡阀120在气体的压力下可以移动至放气口 102，气体的压力越大，平衡阀120移动的距离越大，继而用于排气的放气口 102可以排气的部分就越大。因此沿水平段112的轴向延伸的放气口 102可以更加迅速地将缓冲腔103内的气体排出，降低电池箱内的压力和温度。
[0048]在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，弹性装置130为螺旋弹簧。当然，可以理解的是，弹性装置130也可以采用其他结构，只要保证弹性装置130能够在气体压力的作用下可移动即可。
[0049]进一步地，螺旋弹簧为多个，多个螺旋弹簧的长度不同，并且最长的螺旋弹簧分别弹性地抵压在平衡阀120以及本体部110的与平衡阀120相对的底壁112b上。
[0050]由此，平衡阀120在移动时首先与长度较长的螺旋弹簧接触，然后在与长度较短的螺旋弹簧接触，由此只有在缓冲腔103内的气体压力足够大时才可以逐渐挤压到较短的弹簧，进而排出缓冲腔103内的气体。
[0051 ]当然可以理解的是，多个弹簧也可以都弹性地挤压平衡阀120以及本体部110的与平衡阀120相对的底壁112b上，只要保证多个弹簧的劲度系数不同即可。
[0052]更进一步地，多个螺旋弹簧从内向外依次嵌套设置，并且位于最外侧的螺旋弹簧的长度最长，其余的螺旋弹簧的一端与底壁112b相连，且另一端与平衡阀120间隔开。
[0053]在本发明的一些实施例中，如图3至图5所示，平衡阀120构造为圆盘形的片状体，平衡阀120上设置有第一导向结构，水平段112上设置有第一导向结构配合的第二导向结构。
[0054]圆盘形的平衡阀120可以更好地与水平段112密封，避免外界的空气或水从放气口102进入到缓冲腔103进而进入到电池箱中。第一导向结构和第二导向结构配合可以使平衡阀120沿着水平段112移动而不会发生翻转，提高了平衡阀120的稳定性。
[0055]可选地，第一导向结构和第二导向结构中的一个可以为滑槽，第一导向结构和第二导向结构中的另一个可以为滑轨112c。
[0056]在本发明的一些实施例中，放气腔104与缓冲腔103的交界处设置有用于止挡平衡阀120的环形凸缘112a。由此，在常态下，弹性装置130的弹力不会将平衡阀120推到缓冲腔103 中。
[0057]本发明实施例的防爆阀100基于力学平衡原理进行开发设计，实现当电池箱体内部空气压力上升到某一阀值时，此防爆阀100的平衡阀120移动到放气口 102，将箱体内部的气体向外泻出，以达到箱体内外压力平衡的效果。
[0058]本发明实施例的防爆阀100由本体部110、弹性装置130、平衡阀120组成，本体部110可以由金属或者塑料材料加工而成，成型工艺可以根据加工生产方法的不同将本体部110分二至四个部分进行开发，然后通过焊接、可拆装配和螺栓连接等方式成型为本体部IlOo
[0059 ] 平衡阀120与本体部110之间可以设置有平衡阀密封圈，本体部110与箱体之间设置有防爆阀密封圈，进而避免了外界的尘土或水分进入到缓冲腔103。
[0060]防爆阀100的技术基本要求为:I)本体部110和平衡阀120之间的缓冲腔103应满足防护等级IP67，在此段内如需要做成两个部分，需要注意应用密封胶或密封圈等手段将其密封后连接;2)暴露于电池箱体外侧的防爆阀100，需要满足汽车底盘盐雾试验标准要求；
3)电池箱能够承受的压力应大于平衡阀120开启压力的两倍以上，保证电池箱体内压力增加时的安全;4)防爆阀密封圈安装在本体部110与电池箱之间，保证防爆阀100装配在箱体上后与箱体的密封性能。
[0061]平衡阀120的技术要求:I)静压和动压情况下需保证平衡阀120不变形、不破碎;2)能够在防爆阀100的本体部110的滑动轨道内顺畅的移动，不存在卡死、扭转等失效等现象的发生，需要将在平衡阀120上设计与本体部110的轨道配合的导向滑槽;3)平衡阀120开启后的排气量需要保证电池箱体内高压高温(相对常温)的气体在1-2秒内排出，故平衡阀120开启后的排气量需要计算评估和多次试验确定。弹簧体是防爆阀100开发的重点，弹簧体的设计要求:I)应用力学平衡原理，开发选择弹簧体的K值;2)弹簧体开启阀值需要按照电池箱体内电芯数量，失效情况下箱体内的温度、压力变化曲线选择阀值;3)弹簧被压缩量的大小，代表了电池箱体内与外部大气压差值的大小，压力差越大，被压缩量越大，被排除气体的动压强越大。
[0062]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
[0063]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，包括: 本体部，所述本体部上设置有电池箱接口和放气口，所述电池箱接口用于连接动力电池箱内部，所述本体部内形成有缓冲腔和放气腔，所述缓冲腔与所述电池箱接口相连； 平衡阀，所述平衡阀位于所述放气腔内且相对所述放气腔可移动；以及 弹性装置，所述弹性装置弹性地抵靠所述平衡阀以使所述平衡阀常密封所述缓冲腔，其中在所述缓冲腔内的气体压力超过预设安全值时所述平衡阀在所述气体压力的作用下在所述放气腔内移动以使所述放气口连通所述缓冲腔。2.根据权利要求1所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述本体部为L形且包括竖直段和水平段，所述竖直段内为所述缓冲腔，所述水平段内为所述放气腔。3.根据权利要求2所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述竖直段的侧壁上开设有连通口，所述连通口用于连通所述缓冲腔和所述放气腔，所述平衡阀常密封所述连通口。4.根据权利要求3所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述电池箱接口形成在所述竖直段的自由端，且所述竖直段的与所述自由端相对的另一端封闭，所述连通口邻近所述另一端。5.根据权利要求2所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述水平段的周壁上开设有多个所述放气口，所述放气口沿所述水平段的轴向延伸。6.根据权利要求1所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述弹性装置为螺旋弹貪O7.根据权利要求6所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述螺旋弹簧为多个，所述多个螺旋弹簧的长度不同，并且最长的螺旋弹簧分别弹性地抵压所述平衡阀以及所述本体部的与所述平衡阀相对的底壁上。8.根据权利要求7所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述多个螺旋弹簧从内向外依次嵌套设置，并且位于最外侧的螺旋弹簧的长度最长，其余的螺旋弹簧的一端与所述底壁相连，且另一端与所述平衡阀间隔开。9.根据权利要求2所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述平衡阀构造为圆盘形的片状体，所述平衡阀上设置有第一导向结构，所述水平段上设置有与所述第一导向结构配合的第二导向结构。10.根据权利要求1所述的用于动力电池箱的防爆阀，其特征在于，所述放气腔与所述缓冲腔的交界处设置有用于止挡所述平衡阀的环形凸缘。
【文档编号】H01M2/12GK105845867SQ201610179194
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】孙勇
【申请人】北京新能源汽车股份有限公司