防爆阀及电池系统的制作方法

文档序号:16350444发布日期:2018-12-21 19:58阅读:228来源:国知局
防爆阀及电池系统的制作方法

本实用新型涉及新能源电动汽车技术领域,尤其是涉及一种防爆阀以及使用该防爆阀的电动客车用电池系统。



背景技术:

使用高压气体作为动力的机械设备,需要对管路及设备进行恒压保护,通过高压气体回路中增加防爆泄压阀,配合高压气体节流阀进行二级保护。新能源电动汽车是指以动力电池为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆,它使用存储在电池中的电来发动。

电池是电动汽车上的重要部件,它的功能是提供汽车启动的电能和调整发电机输出和负荷之间不平衡的状态。当电机工作时,电池向电机和用电设备供电;当用电设备的用电功率大于电池系统输出功率时,电池向用电设备供电;电池在使用过程中,电池的内部反复进行充电和放电时发生电化学反应,产生气体堆积并释放到电池模组(包)内部,导致电池模组(包)内部的空气压力高于外部的空气压力,当压力增大到一定程度时会发生爆炸。电动汽车电池的防爆泄压阀,采用全密封结构,将电池模组(包)内部产生的高气压进行排泄,使电池内外部压力始终保持平衡,避免产生爆炸或损坏电池的结构部件,有效保护电池系统的正常工作。

现有的电动汽车电池模组(包)的防爆泄压保护,通常采用一次性安全泄压阀或防爆膜,产生高压时防爆膜位置机构首先爆炸,将高压气体快速排泄,起到防护主体不发生剧烈爆炸作用。或者,采用可复位式安全透气阀,透气机构在系统产生高压时自动打开,将高压气体排泄至空气中,内外压力平衡时自动关闭,可反复使用,但需要气压差值较大时才能进行泄压,灵敏度较低。

国标《电动客车安全技术条件》要求,电动客车动力电池必须达到IP67密封防护要求,同时要求电池内外部的空气压差不超过0.05MPa,并且,电池模组(包)必须安装有防爆透气阀。然而,一次性安全泄压阀或防爆膜,发生泄压时自动爆开,IP67密封防护要求失效,无法继续使用,需更换新的安全泄压阀或防爆膜,增加了系统防护的成本及多次更换的工作量。可复位式防爆透气阀一般泄压要求电池内部产生较大压力时,方可打开阀体泄压,对于有高级防护要求的电动客车用动力电池系统,难以保护电池模组(包)内部薄弱部件(比如极片和电池壳体)不产生变形,使电池系统寿命大大降低。



技术实现要素:

为了实现本实用新型的第一目的,本实用新型提供一种结构简单、泄压迅速且灵敏度高的防爆阀。

为了实现本实用新型的第二目的,本实用新型提供一种使用上述防爆阀、满足《电动客车安全技术条件》要求且使用寿命长的电池系统。

为了实现本实用新型的第一目的,本实用新型提供一种防爆阀,包括阀体、阀芯、复位弹簧、安装法兰以及密封垫,阀体的端部开设有进气圆孔,阀体的轴心开设有一端开口的导气腔,阀体的开口端设置有内螺纹,安装法兰具有轴部和端部,轴部设置有外螺纹,外螺纹与内螺纹配合,轴部在其轴心位置开设有导气通道,导气通道的顶部开设有圆环部,端部沿轴向贯穿地开设有三个通孔,三个通孔在端部的周向上均匀分布,端部沿轴心贯穿地开设有出气通道,出气通道与导气通道的底部连通,阀芯依次具有环形部、轴肩部以及圆柱部,圆柱部与进气圆孔间隙配合,复位弹簧位于环形部的环腔内并抵接在圆环部的端面和环腔的底部之间,环形部具有贯穿环壁开设的开槽,密封垫套在圆柱部上并位于轴肩部的端面和导气腔的底部之间,轴肩部与导气腔间隙配合,密封垫与导气腔间隙配合,环形部与导气腔间隙配合。

由此可见,当电池模组(包)内部需要泄压时,气压可作用在阀芯的圆柱部的端面上以及密封垫的端面上,使阀芯和密封垫均沿轴线地朝向安装法兰方向移动,从而打开排气通过。当电池内部压力等于或低于规定值时,在复位弹簧回弹力的作用下,阀芯和密封垫均沿轴线地远离安装法兰方向移动,直至密封垫的端面抵压在导气腔的底部,从而关闭了排气通过,电池模组(包)内部的气体与外界气压接近平衡,使电池模组(包)内部的压力保持在规定值以内。防爆阀的泄压灵敏度在于0.02MPa至0.04MPa之间,即当电池的内外部气压差达到0.02MPa时,防爆阀便会自动泄压,保持电池模组(包)内外部气压差最大不超过0.05MPa。并且,电池模组(包)内部因电路短路等瞬间产生的高压气体,也可以在短时间内排除压力,当电池模组(包)内外部气压差低于0.02MPa时,防爆阀自动关闭,保持电池密封性能不变,使电池的防护安全级别高达IP67。防爆阀的结构简单,通过环形部环壁上的开槽快速地把高压气体引入导气通道后由出气通道排出,泄压迅速且灵敏性高。采用法兰式与电池可拆卸安装,安装方便快捷。同时,阀体和安装法兰通过轴向延伸的螺纹连接,自锁性能好,提高防爆阀的密封性能。

更进一步的方案是,开槽的数量为两个,两个开槽关于环形部的轴线形成中心对称,从而提高防爆阀的泄压速度。

更进一步的方案是,开槽为圆形开孔。

更进一步的方案是,密封垫的直径小于轴肩部的直径。

更进一步的方案是,环形部的外径小于轴肩部的直径。

更进一步的方案是,出气通道具有位于上层的出气圆孔和位于下层的出气孔,出气孔与导气通道连接,出气孔的直径大于出气圆孔的直径。

更进一步的方案是,出气圆孔与出气孔之间通过倾斜面平滑过渡连接。

由此可见,出气孔的直径大于出气圆孔的直径,出气圆孔与出气孔之间通过倾斜面平滑过渡连接,出气孔通过倾斜面有效地引导气体进入出气圆孔,提高防爆阀的灵敏性,且泄压迅速。

更进一步的方案是,阀芯由铝合金材料或不锈钢材料制成。

更进一步的方案是,阀体由铝合金材料或不锈钢材料制成,安装法兰由铝合金材料或不锈钢材料制成。

由此可见,阀芯、阀体和安装法兰均可采用高强度铝合金材料制成,表面阳极氧化,达到表面防腐行业标准要求,提高防爆阀的密封性能和使用精度。

为了实现本实用新型的第二目的,本实用新型提供一种电池系统,包括电池壳体、防爆阀和三个固定件,防爆阀包括阀体、阀芯、复位弹簧、安装法兰以及密封垫,阀体的端部开设有进气圆孔,阀体的轴心开设有一端开口的导气腔,阀体的开口端设置有内螺纹,安装法兰具有轴部和端部,轴部设置有外螺纹,外螺纹与内螺纹配合,轴部在其轴心位置开设有导气通道,导气通道的顶部开设有圆环部,端部沿轴向贯穿地开设有三个通孔,三个通孔在端部的周向上均匀分布,端部沿轴心贯穿地开设有出气通道,出气通道与导气通道的底部连通,阀芯依次具有环形部、轴肩部以及圆柱部,圆柱部与进气圆孔间隙配合,复位弹簧位于环形部的环腔内并抵接在圆环部的端面和环腔的底部之间,环形部具有贯穿环壁开设的开槽,密封垫套在圆柱部上并位于轴肩部的端面和导气腔的底部之间,轴肩部与导气腔间隙配合,密封垫与导气腔间隙配合,环形部与导气腔间隙配合,防爆阀的阀体外壁套有密封圈,并且密封圈位于电池壳体与防爆阀的安装法兰的端部之间,密封圈沿轴向贯穿地开设有三个开孔,三个开孔与端部的三个通孔的位置一一对应,固定件可贯穿通孔和开孔地与电池壳体连接。

由此可见,当电池模组(包)内部需要泄压时,气压可作用在阀芯的圆柱部的端面上以及密封垫的端面上,使阀芯和密封垫均沿轴线地朝向安装法兰方向移动,从而打开排气通过。当电池内部压力等于或低于规定值时,在复位弹簧回弹力的作用下,阀芯和密封垫均沿轴线地远离安装法兰方向移动,直至密封垫的端面抵压在导气腔的底部,从而关闭了排气通过,电池模组(包)内部的气体与外界气压接近平衡,使电池模组(包)内部的压力保持在规定值以内。防爆阀的泄压灵敏度在于0.02MPa至0.04MPa之间,即当电池的内外部气压差达到0.02MPa时,防爆阀便会自动泄压,保持电池模组(包)内外部气压差最大不超过0.05MPa。并且,电池模组(包)内部因电路短路等瞬间产生的高压气体,也可以在短时间内排除压力,当电池模组(包)内外部气压差低于0.02MPa时,防爆阀自动关闭,保持电池密封性能不变,使电池的防护安全级别高达IP67,有效防止电池模组(包)发生爆炸从而危及汽车及乘客的安全。

附图说明

图1是本实用新型防爆阀实施例的结构图。

图2是本实用新型防爆阀实施例的分解图。

图3是本实用新型防爆阀实施例中阀体的结构图。

图4是本实用新型防爆阀实施例中阀芯的结构图。

图5是本实用新型防爆阀实施例中安装法兰的结构图。

图6是本实用新型防爆阀实施例的剖视图。

图7是本实用新型防爆阀实施例的使用状态图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

防爆阀实施例:

参见图1至图6,防爆阀1包括阀体3、阀芯6、复位弹簧5、安装法兰2以及密封垫4,阀体3的端部开设有进气圆孔31,阀体3的轴心开设有一端开口的导气腔32,阀体3的开口端设置有内螺纹33。安装法兰2具有轴部22和端部21,轴部22设置有外螺纹29,外螺纹29与内螺纹33配合。

轴部22在其轴心位置开设有导气通道27,导气通道27的顶部开设有圆环部23。端部21沿轴向贯穿地开设有三个通孔24,三个通孔24在端部21的周向上均匀分布,端部21沿轴心贯穿地开设有出气通道,出气通道与导气通道27的底部连通。本实施例出气通道具有位于上层的出气圆孔25和位于下层的出气孔26,出气孔26与导气通道27连接,出气孔26的直径大于出气圆孔25的直径,出气圆孔25与出气孔26之间通过倾斜面28平滑过渡连接。

阀芯6依次具有环形部63、轴肩部62以及圆柱部61,圆柱部61与进气圆孔31间隙配合,复位弹簧5位于环形部63的环腔65内并抵接在圆环部23的端面和环腔65的底部之间,环形部63具有贯穿环壁开设的开槽64。本实施例开槽64的数量为两个,两个开槽64关于环形部63的轴线形成中心对称,并且开槽64为圆形开孔。密封垫4套在圆柱部61上并位于轴肩部62的端面和导气腔32的底部之间,轴肩部62与导气腔32间隙配合,密封垫4与导气腔32间隙配合,环形部63与导气腔32间隙配合。本实施例密封垫4的直径小于轴肩部62的直径,环形部63的外径小于轴肩部62的直径。

本实施例阀芯6由铝合金材料或不锈钢材料制成,阀体3由铝合金材料或不锈钢材料制成,安装法兰2由铝合金材料或不锈钢材料制成。当阀芯6、阀体3以及安装法兰2均由铝合金材料制成时,表面需阳极氧化,从而达到表面防腐行业标准的要求。

防爆阀1安装在电动汽车的电池模组(包)上,进气圆孔31与电池的内腔相通,当电池模组(包)内部的压力升高到大于规定压力值时,气体作用于阀芯6的圆柱部61的端面上以及密封垫4的端面上,阀芯6和密封垫4均沿轴线地朝向安装法兰2方向移动,电池模组(包)内部的气体通过圆柱部61与进气圆孔31之间的间隙进入到导气腔32的下层,当电池模组(包)内部的气体压力较大时,电池模组(包)内部的气体可通过进气圆孔31直接进入到导气腔32的下层。接着,导气腔32下层的气体通过轴肩部62与导气腔32之间的间隙进入到导气腔32的上层,随后导气腔32上层的气体可经过环形部63的开槽64进入环腔65内,抑或导气腔32上层的气体通过环形部63的顶端与轴部22的顶端之间的间隙进入到导气通道27,然后经过导气通道27后由出气通道排出,电池模组(包)内部的压力便随之下降,此时复位弹簧5处于被压缩的状态。

当电池模组(包)内部压力等于或低于规定值时,在复位弹簧5回弹力的作用下,阀芯6和密封垫4均沿轴线地远离安装法兰2方向移动,直至密封垫4的端面抵压在导气腔32的底部,从而关闭了排气通过,电池模组(包)内部的气体不再排放,使电池模组(包)内部的压力保持在规定值以内。

国家标准对《电动客车安全技术条件》的要求,电动客车动力电池必须达到IP67密封防护要求,同时要求电池内外部的气压差不超过0.05MPa,并且电池必须安装有防爆透气阀。本实施例防爆阀1的泄压灵敏度在于0.02MPa至0.04MPa之间,即当电池模组(包)的内外部气压差达到0.02MPa时,防爆阀1便会自动泄压,保持电池内外部气压差最大不超过0.05MPa。并且,电池内部因电路短路等瞬间产生的高压气体,也可以在短时间内排除压力,当电池内外部气压差低于0.02MPa时,防爆阀1自动关闭,保持电池密封性能不变,使电池的防护安全级别高达IP67。本实施例防爆阀1的结构简单,泄压迅速且灵敏性高,采用法兰式与电池可拆卸安装,安装方便快捷,阀芯6、阀体3和安装法兰2均采用高强度铝合金材料制成,表面阳极氧化,达到表面防腐行业标准要求。同时,阀体3和安装法兰2通过轴向延伸的螺纹连接,自锁性能好,提高防爆阀1的密封性能,可通过粘接剂对螺纹连接处进行固定连接,进一步提升防爆阀1的密封性能。

电池系统实施例:

参见图7,电池装置包括电池壳体(未标示)、防爆阀和三个固定件(未标示),其中,防爆阀为上述实施例的防爆阀1。防爆阀1的阀体3外壁套有密封圈7,并且密封圈7位于电池壳体与防爆阀1的安装法兰2的端部21之间。密封圈7沿轴向贯穿地开设有三个开孔71,三个开孔71与端部21的三个通孔24的位置一一对应,固定件的一端可贯穿通孔24和开孔71地与电池壳体连接,固定件的另一端可抵压在端部21的端面上。

防爆阀1的进气圆孔31与电池模组(包)的内腔相通,当电池模组(包)内部的压力升高到大于规定压力值时,气体作用于阀芯6的圆柱部61的端面上以及密封垫4的端面上,阀芯6和密封垫4均沿轴线地朝向安装法兰2方向移动,电池模组(包)内部的气体通过圆柱部61与进气圆孔31之间的间隙进入到导气腔32的下层,当电池模组(包)内部的气体压力较大时,电池模组(包)内部的气体可通过进气圆孔31直接进入到导气腔32的下层。接着,导气腔32下层的气体通过轴肩部62与导气腔32之间的间隙进入到导气腔32的上层,随后导气腔32上层的气体可经过环形部63的开槽64进入环腔65内,抑或导气腔32上层的气体通过环形部63的顶端与轴部22的顶端之间的间隙进入到导气通道27,然后经过导气通道27后由出气通道排出,电池模组(包)内部的压力便随之下降,此时复位弹簧5处于被压缩的状态。

当电池模组(包)内部压力等于或低于规定值时,在复位弹簧5回弹力的作用下,阀芯6和密封垫4均沿轴线地远离安装法兰2方向移动,直至密封垫4的端面抵压在导气腔32的底部,从而关闭了排气通过,电池模组(包)内部的气体不再排放,使电池模组(包)内部的压力保持在规定值以内。

本实施例电池装置使用了防爆阀1,提高了安全防护精度,使电池装置的防护安全级别高达IP67,有效防止电池装置发生爆炸从而危及汽车及乘客的安全。

以上实施例,只是本实用新型的较佳实例,并非来限制本实用新型实施范围,故凡依本实用新型申请专利范围的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均应包括于本实用新型专利申请范围内。

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