防爆阀实际上有两个功能或两个部分:
一、防爆阀基本原则
一是平衡功能。由于大部分箱体密封等级在IP67以上,无法与外界直接沟通,因此箱体内外经常会出现气压差。例如,电池盒内部和外部的短期温差和电池包高度的短期差异会造成盒内和盒外的压差。此时需要一个接口来平衡这个压差,以保护电池系统不发生故障。
从上面的分析可以看出,在正常情况下,箱体的压差主要是由内外温度或海拔高度的差异引起的,简单表现为:
(1)当温度变化1℃时,压力变化约3.35巴;
(2)当海拔低于1500米时,大气压力几乎呈线性下降,约为每100米11巴,即每10米超过1.1巴。
另一个是防爆功能,主要是防止电池热失控的保护措施。当发生热失控时,电池会聚集并释放大量气体和热量,使箱内气体和温度迅速升高。如果不及时排出,箱子会爆炸,造成进一步的伤害。此时,需要一个接口来消除这种压力差。
这两种功能现在可以集成为一个整体,简称平衡防爆阀。
二、防爆阀设计选择的主要因素
平衡功能主要设计用于确定油箱所需的排气速率,防爆功能主要设计用于确定阀门所需的爆破压力。
要获得排气量,需要事先获得箱体内的自由气体体积,这很容易计算。在盒子的三维数值模型中,体积V1可以从实体封闭的内部轮廓中获得,然后计算盒子中所有其他物体的体积V2,其中V1-V2是盒子内部的自由气体体积。
其次,需要确认相关典型工况,这取决于各整车企业或PACK企业的定义,通常分为三类:
(1)XX时间内,箱内温度上升XX℃,一般是整车或电池组以较高速度行驶时箱内温度上升引起的气压差;
(2)XX时间内,箱体高度变化XXkm,一般是整车或电池组以较快速度上山或下山造成的气压差;
(3)XX时间内,箱体高度集中变化,一般考虑空运时整车或电池组造成的气压差。
在上述工况下,分别获得箱体所需的排气率,取大值;根据数值,如果一个平衡阀不能满足要求,可以使用多个平衡阀。应该根据实际产品来考虑。阀门的平衡参数越小,对排气速率的要求越高,或者需要的阀门越多。同时,不同的箱体工艺也会影响阀门的选择。
对于防爆功能,主要是爆破压力的确定,分为阀门的两种压力:
首先,阀门在恶劣自然条件下产生的较大压力P1下不会损坏;其次阀体本身材料所能承受的较大压力P2bar。理论上平衡阀的爆破压力越小越好。同时,阀门本身应具有相应的密封、耐高温耐火、耐腐蚀等特性。
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