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专利号: 2022105964811
申请人: 宜宾职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2024-04-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种动力锂电池安全阀,其特征在于,包括:

电池仓(1),其内部设置有锂电池组(11);

仓盖(2),其与所述电池仓(1)连接,且所述仓盖(2)上设置有连通所述电池仓(1)内部的圆形阀孔;

阀体组件(3),其设置在所述圆形阀孔内,且与所述圆形阀孔的圆周面转动连接,所述阀体组件(3)的转动轴与所述圆形阀孔的中轴线重合;

驱动组件,其设置在所述仓盖(2)外部,且所述驱动组件的动力输出轴与所述阀体组件(3)的转矩输入轴动力连接。

2.根据权利要求1所述的一种动力锂电池安全阀,其特征在于,所述阀体组件(3)包括:阀轴(31),其竖直设置在所述圆形阀孔内,且所述阀轴(31)的中轴线与所述圆形阀孔的中轴线重合,所述阀轴(31)的上端与所述驱动组件的动力输出轴动力连接;

上阀体(32),其具有上侧面、下侧面和圆周面,所述上阀体(32)水平设置在所述圆形阀孔内且套装在所述阀轴(31)上,所述上阀体(32)的圆周面与所述圆形阀孔动密封连接,所述上阀体(32)上设置有多个贯穿所述上阀体(32)的上侧面和所述上阀体(32)的下侧面的上排气间隙(321);

下阀体(33),其具有上侧面、下侧面和圆周面,所述上阀体(32)的下侧面与所述下阀体(33)的上侧面动密封连接贴合,所述下阀体(33)水平设置在所述圆形阀孔内且套装在所述阀轴(31)上,所述下阀体(33)的圆周面与所述圆形阀孔动密封连接,所述下阀体(33)上设置有多个贯穿所述下阀体(33)的上侧面和所述下阀体(33)的下侧面的下排气间隙(331);

所述阀体组件(3)具有排气状态和密封状态;

处于排气状态时,所述上排气间隙(321)与所述下排气间隙(331)连通;

处于密封状态时,所述上排气间隙(321)与所述下排气间隙(331)不连通。

3.根据权利要求2所述的一种动力锂电池安全阀,其特征在于,所述上阀体(32)包括:上阀芯筒(322),其套装在所述阀轴(31)上,且与所述阀轴(31)动密封连接;

上导叶(323),n个所述上导叶(323)沿所述上阀芯筒(322)的中轴线呈环形分布,且所述上导叶(323)的内端与所述上阀芯筒(322)的外侧面固定连接,相邻的两个上导叶(323)之间构成所述上排气间隙(321);

所述下阀体(33)包括:

下阀芯筒(332),其套装在所述阀轴(31)上,且与所述阀轴(31)固定连接;

下导叶(333),n个所述下导叶(333)沿所述下阀芯筒(332)的中轴线呈环形分布,且所述下导叶(333)的内端与所述下阀芯筒(332)的外侧面固定连接,相邻的两个下导叶(333)之间构成所述下排气间隙(331);

其中,n为不小于3的自然数,所述上导叶(323)在所述下阀体(33)的上侧面上的投影遮蔽所述下排气间隙(331)的上端开口,所述下导叶(333)在所述上阀体(32)的下侧面上的投影遮蔽所述上排气间隙(321)的下端开口。

4.根据权利要求3所述的一种动力锂电池安全阀,其特征在于,所述上导叶(323)与所述上阀芯筒(322)的连接面为沿所述上阀芯筒(322)的外侧面设置的不平行于所述阀轴(31)的上弧形样条曲线,多个所述上弧形样条曲线的旋向相同;

所述下导叶(333)与所述下阀芯筒(332)的连接面为沿所述下阀芯筒(332)的外侧面设置的不平行于所述阀轴(31)的下弧形样条曲线,多个所述下弧形样条曲线的旋向相同;

所述上弧形样条曲线和所述下弧形样条曲线的旋向相同。

5.根据权利要求4所述的一种动力锂电池安全阀,其特征在于,所述下阀体(33)的上侧面设置有m个弧形滑槽(334),所述上阀体(32)的下侧面设置有m个与所述弧形滑槽(334)适配的弧形滑棱(324);

m个所述弧形滑槽(334)与所述下阀体(33)的中轴线同轴设置,且所述弧形滑槽(334)的弧心角为360°/n,相邻的两个所述弧形滑槽(334)之间的距离相等;

m个所述弧形滑棱(324)与所述上阀体(32)的中轴线同轴设置,且所述弧形滑棱(324)的弧心角为180°/n,相邻的两个所述弧形滑棱(324)之间的距离相等,m为小于n的自然数;

设定所述弧形滑槽(334)的两端分别为第一端和第二端;

处于排气状态时,所述弧形滑棱(324)与所述弧形滑槽(334)的第一端抵靠;

处于密封状态时,所述弧形滑棱(324)与所述弧形滑槽(334)的第二端抵靠;

所述上弧形样条曲线的上端与下端之间的连线方向在所述下阀体(33)上的投影与所述弧形滑槽(334)第二端与第一端之间的连线方向的旋向相同。

6.根据权利要求3所述的一种动力锂电池安全阀,其特征在于,所述上阀体(32)还包括:上圆环(325),其内环面与所述上导叶(323)的外端固定连接,所述圆形阀孔的内侧面设置有与所述上圆环(325)适配的上环槽,所述上圆环(325)与所述上环槽动密封连接;

所述下阀体(33)还包括:

下圆环(335),其内环面与所述下导叶(333)的外端固定连接,所述圆形阀孔的内侧面设置有与所述下圆环(335)适配的下环槽,所述下圆环(335)与所述下环槽动密封连接。

7.根据权利要求5所述的一种动力锂电池安全阀,其特征在于,所述驱动组件包括:与所述阀轴(31)动力连接的驱动电机;

设置在所述电池仓(1)内且与所述驱动电机电连接的压力传感器(4)、温度传感器。

8.一种动力锂电池安全阀的使用方法,其特征在于,基于如权利要求7所述的一种动力锂电池安全阀,所述方法包括:设定电池仓(1)的初始临界压力值和最终临界压力值;

情况一:当检测到电池仓(1)压力值小于初始临界压力值时,控制驱动电机带动阀轴(31)转动,使弧形滑棱(324)与弧形滑槽(334)的第二端抵靠,使安全阀处于密封状态;

情况二:当检测到电池仓(1)内压力值大于初始临界压力值时,控制驱动电机带动阀轴(31)反向转动,使弧形滑棱(324)与所述弧形滑槽(334)的第一端抵靠,使安全阀处于排气状态;

情况三:当检测到电池仓(1)压力值大于最终临界压力值时,控制驱动电机带动阀轴(31)持续反向转动,并使上阀体(32)和下阀体(33)沿上导叶(323)/下导叶(333)的旋向转动。

9.根据权利要求8所述的一种动力锂电池安全阀的使用方法,其特征在于,所述初始临界压力值的确定方法包括:确定锂电池组(11)爆炸冲击波阵面距离 :

,其中, 标准锂电池的爆炸能量, 为无量纲常数,为冲击波到达电池仓(1)侧壁的时间, 为未扰动时电池仓(1)内的气密度, 为锂电池组(11)中标准锂电池的数量, 为锂电池组(11)的爆炸能量;

由试验确定无量纲常数 ,其中 为标准大气压, 为锂电池组(11)中心与电池仓内壁的距离;

确定锂电池爆炸冲击波的真实速度 :

,其中 为标准锂电池的爆轰速度;

确定初始临界压力值 :

10.根据权利要求9所述的一种动力锂电池安全阀的使用方法,其特征在于,所述最终临界压力值的确定方法包括:确定锂电池燃烧温度 :

,其中 为燃烧后最终温度, 为爆炸

前电池仓(1)内的温度, 为锂电池的组分总数, 为阳极、电解液、阴极的组分浓度, 、、 为阳极、电解液、阴极对应的定压摩尔比热容关于温度的函数参数;

确定最终混合物绝热指数 :

,其中, 为理想气体常数;

确定最终临界压力 :