电池箱不是防爆箱,IP67有效性之平衡防爆

捷能科技

最近,与几位朋友聊到PACK中的平衡防爆,就讨论了其在IP67中的意义。由下图可看出,平衡防爆在IP67设计和IP67的有效性中,是很重要的一个环节,这里我们就这块内容做一些交流。

首先,我们来看两个参数:

温度每变化1℃,压力变化约3.35mbar

从图中不难看出,当高度低于1500米时,大气压几乎呈线性降低,每100米大约降低11mbar,即每10米大于降低1.1mbar;

从上面数据可以明确的看出,温度和海拔对气压的影响很大。而IP67设计恰恰对气压也很敏感,甚至说气压对IP67有很致命影响。

为什么这样讲呢?

在前面文章中,我们对弹性单元做了一些分析,我们知道现有的IP67设计中,主要有压力式密封和粘接力式密封,这两种密封方式做验证时,都是以承受一定的压力值不失效来判定是否OK。

此外,IP67的标准测试方法也是:浸泡在1M水深下,半小时后,功能正常来判定IP67是否合格;而在这个标准测试当中,1M的水深,转化为压力值为:10kPa。

平衡阀工作原理

当然也许会有人想,把PACK放在一个恒温恒压的房间不就可以了。确实,这样是可以对平衡防爆这块不做太多要求,但我们应该清楚,我们的PACK是会面临非常多的复杂工况。并且在电动汽车的测试中,有一项三高测试(高温、高湿、高海拔),直接对IP67有效性(气压平衡)提出了明确要求。还有UN38.3等等。

上面唠叨了这么多,主要想说明的一点就是,气压平衡功能对IP67设计很重要。

有人也许迷糊了,明明是平衡防爆,为啥只有气压平衡的事?别急,下面我们来对这两个概念来区分下,平衡防爆应该是两个概念,即:气压平衡和防爆。

气压平衡主要针对的是:环境对PACK的影响而设置的一个功能,例如温度、海拔等。这个功能不是一个新出现的功能,在传统汽车上有很广泛的应用,例如:汽车大灯也有平衡阀。

防爆,在PACK设计中是一个比较新的词眼,它主要防护的是PACK系统内部电池在极端情况下能量释放。

初听防爆这个词,我们第一反应可能是防爆警察手持的防爆盾牌,或者是拆弹专家的防爆服(本人比较喜欢看枪战片),这一类的防爆主要是使用隔离的作用来进行防护。

而在PACK设计中,由于考虑到PACK系统的比能量,我们势必不可能把电池箱做成防爆箱(做成防爆箱,重量和强度可能是数十倍的增加)。因此,我们需要从另外的角度来考虑。例如,即使爆炸,也不会造成人员的伤害、不会加剧爆炸的程度、还可以控制爆破的方向。

现有的设计中,防爆阀的功能主要是从泄压(降低内部气压、减小爆炸程度)、定向泄放气体(防爆阀的安装位置)来实现防爆功能。

从上面防爆阀功能实现方式,可以看出防爆阀的工作方式跟平衡阀的工作方式有些类似(疏通气压),所以就有了防爆平衡功能二合一的可能——平衡防爆阀(爆破前实现平衡功能,爆破后实现泄压功能)。

另外,平衡防爆阀的选用有一些主要的参数需要考虑,例如:透气量、爆破压力、爆破后的透气量等。这些参数需要根据多方面的参数来考虑,有:箱体内部自由空气体积大小、电芯的产气量、箱体自身的爆破压力等。

最后,谈下平衡防爆阀安装原则,主要在于:选择在壳体强度最薄弱位置、泄放的气体不能进入乘客舱、排出的高温高压气体应能避开整车关键部件等。

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