平衡防爆阀的设计选型与安装空间 / 开普饭

这里实际上是两种功能或两种零部件。

一、基本原理

一种是平衡功能，因为箱体大都是IP67级以上的密封，无法与外界直接进行气压交流，所以箱体内与箱体外往往会产生气压差，比如短时间内外温度差异、短时间电池包海拔高度的差异变化，均会让箱体内外产生压差，此时，就需要有个界面接口，来平衡这种压差，以便保护电池系统密封不失效。

由上分析可知，在正常情况下，箱体压差主要是由内外温度或海拔的差异造成的，简单来看，如下所示：

（1）温度每变化1℃，压力变化约3.35mbar；

（2）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。

另一种是防爆功能，主要是针对电芯热失控的防护措施，电芯在发生热失控时，会集聚释放大量的气体、热量，让箱体内的气体和温度快速增大，如不及时泄放出去，会让箱体爆破，进一步产生危害，此时，也需要有个界面接口，来消除这种压差。

这两种功能现在可以集成为一体，简称为平衡防爆阀。

二、设计选型的主要因素

平衡功能的设计主要在于确定箱体所需要的排气速率，防爆功能的设计主要在于确定阀所需要的爆破压力。

排气速率的获得，需要事先要获得箱体内部的自由气体体积，这个较容易计算，在箱体的3D数模中，实体封闭内轮廓可得体积V1，再计算箱内所有其他物体的体积V2，V1-V2即是箱体内的自由气体体积；

其次，要确认好相关的典型工况场景，这个要看每家整车企业或PACK企业自己的定义，通常分为3类：

（1）在XX时间内，箱体温度升高XX℃，这个一般是整车或电池包以最高速度行驶情况下，箱内温度升高所引起的气压差；

（2）在XX时间内，箱体所在海拔变化XXkm，这个一般是整车或电池包以最快速度上山或下山而造成的气压差；

（3）在XX时间内，箱体所在海拔集聚变化，这个一般是考虑整车或电池包在空运情况下所引起的气压差。

在上述工况下，分别获得箱体所需要的排气速率，取最大值；根据数值的大小，如果一个平衡阀无法满足要求，可以使用多个平衡阀。这里面还要根据实际产品来具体考虑，阀的平衡参数越小，对排气速率要求就越高，或所需要的阀也越多，同时不同的箱体工艺也会影响到阀的选择。

对于防爆功能，主要是爆破压力的确定，这个是对阀而言，分为两个压力：

一是阀在极端自然条件下产生的最大气压P1时不破损；

二是阀体自身的材料所能承受的最大气压P2bar。

理论上，平衡阀的爆破压力在大于P1基础上，越小越好；与此同时，阀本身还要有相应的密封、耐高温火烧、腐蚀等特性。

三、安装空间

这个不同的产品往往是不一样的，还需要仿真来进行空间位置优化。当前，主流的产品有以下几个位置：

（1）箱体的两侧边，如Model S 的PACK设计，数十个；

（2）箱体的上盖上，如GM BOLT EV的PACK设计，多个；

（3）箱体的前端两边，如Model 3的PACK设计，2个；

（4）箱体的前端中间，如大众MEB的PACK设计，1个；

（5）箱体的后端，如BMW iX3的PACK设计，多个；

（6）箱体的四个角落，如上汽ER6的PACK设计，4个防爆阀；箱体前端中间，3个平衡阀。

这几个例子之中，上汽荣威ER6的平衡和防爆阀是分体的，通用BOLT EV采用的是平衡防爆膜（？待核对），其他均为平衡防爆一体的产品。

没有最好的方案，只有最适合你产品的方案。

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