CN103208602A - 电动汽车自灭火电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车自灭火电池包，在电池包本体(1)的顶部安装二氧化碳气瓶(2)和惯性阀(3)，所述二氧化碳气瓶(2)的出气口通过第一高压管(4)与惯性阀(3)的进气口连接，惯性阀(3)的出气口与第二高压管(5)的一端连接，所述第二高压管(5)的另一端与分流管(6)的内部连通，该分流管(6)设置于电池包本体(1)内，在分流管(6)的管壁上沿其长度方向开有多个喷射孔(6a)。本发明在电动汽车发生碰撞等极端情况下，可在碰撞发生后数秒钟内将二氧化碳气体充满电池包，从而有效防止了因车辆碰撞而引发的电池包燃烧，保障了电池包、电动汽车及人员的安全性，有利于电动汽车的推广应用。

Description

电动汽车自灭火电池包
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，具体地说，特别涉及电动汽车上的电池包。 
背景技术
目前，新能源汽车正在成为开发热点，特别是纯电动汽车的开发，已成为新能源汽车开发的重点，各大汽车企业都在投入巨资进行研发。电动汽车是一种新型车辆，其安全问题特别引人关注。由于技术尚在发展期，也出现过电动汽车因碰撞而燃烧的情况。因此，如何实现电池包安全、防火、防漏电，是行业内正努力解决的技术问题。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够防止发生燃烧的电动汽车自灭火电池包。 
本发明的技术方案如下：一种电动汽车自灭火电池包，包括电池包本体(1)，在所述电池包本体(1)的顶部安装二氧化碳气瓶(2)和惯性阀(3)，所述二氧化碳气瓶(2)的出气口通过第一高压管(4)与惯性阀(3)的进气口连接，惯性阀(3)的出气口与第二高压管(5)的一端连接，所述第二高压管(5)的另一端与分流管(6)的内部连通，该分流管(6)设置于电池包本体(1)内，在分流管(6)的管壁上沿其长度方向开有多个喷射孔(6a)。 
采用以上技术方案，惯性阀为常闭状态，当电动汽车发生前碰或后碰时，碰撞产生的加速度超过设定值，惯性阀自动打开，使二氧化碳气瓶内的二氧化 碳气体通过第一高压管进入惯性阀内，然后从惯性阀的出气口通过第二高压管流向分流管，最后通过分流管上的喷射孔喷入电池包本体内的各空间，这样排除了电池包本体内的氧气，达到灭火、防止电池包燃烧的目的。因为喷入的是二氧化碳气体，不会造成电池包内电子部件和动力电池损坏，也不会产生漏电，安全性有保障。 
所述惯性阀(3)具有外壳(3a)，在外壳(3a)的后端开设出气(3c)，外壳(3a)左右方向的一端开设进气口，该进气口与外壳(3a)的内腔连通，且进气口内装有阀芯(12)，所述阀芯(12)由凸轮(7)控制，该凸轮(7)活套于芯轴(8)上，且凸轮(7)通过连杆(9)与惯性锤(10)连接，所述惯性锤(10)由外壳(3a)内嵌装的永磁块(11)吸附定位。 
以上结构在电动汽车正常行驶时，惯性锤处于中间位置，并由永磁体依靠磁力定位。车辆正常的加减速惯性锤都不会产生运动，只有加速度超过限制时，即电动汽车发生猛烈碰撞的时候，无论前碰或后碰，惯性锤在惯性力的作用下，绕芯轴向前或向后转动，并带动凸轮一起转动，凸轮转动的同时，压迫芯轴将阀门的进气口打开，使高压气体迅速进入惯性阀并流向电池包。由此可见，惯性阀不仅结构简单，装配容易，而且在需要的时候才会开启通气，性能非常可靠。 
所述阀芯(12)的内端伸入外壳(3a)的内腔中，并与凸轮(7)相抵接，阀芯(12)的外端伸入接头(13)内，并与锥形弹簧(14)的一端抵接，所述锥形弹簧(14)的另一端与接头(13)内壁上的环形凸台相抵接，接头(13)与外壳(3a)螺纹配合。以上结构一方面阀芯响应凸轮的动作灵敏，另一方面，阀芯在锥形弹簧的作用下顶靠在凸轮的一端，凸轮另一端的惯性锤由永磁体吸 附，能够进一步提高惯性锤及凸轮定位的可靠性。 
所述永磁块(11)为圆柱结构，并位于惯性锤(10)的上方，永磁块(11)嵌装于外壳(3a)内设置的圆形腔室中，所述永磁块(11)的顶面与弹性垫(14)贴合，永磁块(11)的底面为上大下小的锥面，该锥面嵌入惯性锤(10)顶面对应设置的锥槽中。以上结构惯性锤在受到永磁块磁力定位的同时，还受永磁块的重力以及弹性垫提供的弹力，并且永磁块与惯性锤之间通过锥面配合，这样确保了惯性锤定位可靠，使车辆正常行驶或者轻微碰撞时惯性阀始终保持常闭。 
在所述外壳(3a)的内部一体形成有定位台(3b)，所述阀芯(12)从该定位台(3b)中穿过，并在定位台(3b)朝向凸轮(7)的端面上装有前后两个减震垫(15)。减震垫起缓冲减震的作用，以避免受到激烈碰撞时惯性锤直接撞击外壳而造成惯性阀损坏。 
高压二氧化碳气体进入电池包本体后，会使得电池包本体内压力增高而损坏电池包。为保证电池包内的压力不太高，在所述电池包本体(1)顶部的四个角处装有安全阀(16)，当包内气压超过规定值，安全阀打开，排泄包内氧气，并能够保持包内有足够的二氧化碳气体。 
所述安全阀(16)由阀体(17)、阀杆(18)、密封圈(19)、弹簧(20)和盖帽(21)构成，所述阀体(17)为空心套结构，该阀体(17)中部的相对侧开有泄气口(22)，所述阀体(17)的底端嵌入并固定于电池包本体(1)的顶部，阀体(17)的顶端由盖帽(21)封口，在所述阀体(17)内设置阀杆(18)，该阀杆(18)的上端伸入盖帽(21)的中心通孔中，阀杆(18)与盖帽(21)滑动配合，在阀杆(18)的底部套装密封圈(19)，该密封圈(19)向下由阀体 (17)内的环形台阶面限位，在所述阀杆(18)上套装弹簧(20)，该弹簧(20)的上端与盖帽(21)抵接，弹簧(20)的下端与阀杆(18)上的台阶抵接。 
以上结构当电池包内压力超过规定值时，电池包内的气体向上推动密封圈，使密封圈及阀杆克服弹簧的弹力向上运动，这样气体能够进入阀体内，并通过泄气口排出电池包外。泄压后在弹簧回弹力的作用下，密封圈向下复位，重新将安全阀关闭。由此可见，安全阀不仅结构简单，响应灵敏、可靠，而且能够保证电池包内压力可控，以避免电池包发生损坏。阀杆与盖帽滑动配合，起导向的作用，使密封圈只在上下方向运动，从而进一步提高了安全阀开闭的可靠性。 
为了便于盖帽安装，并使盖帽连接牢靠，所述盖帽(21)的下端嵌入阀体(17)内，两者螺纹配合。 
作为优选，所述弹簧(20)为锥形弹簧，这样稳定性好，不会发生失稳现象。 
所述分流管(6)的后部设置进气口，该进气口通过管接头与第二高压管(5)连接，从该进气口往分流管(6)端部的方向，喷射孔(6a)的直径逐渐增大。以上结构使得气体通过喷射孔喷入电池包内更均匀、流畅，这样提高了自动灭火的速度，更加安全、可靠。 
有益效果：本发明在电动汽车发生碰撞等极端情况下，可在碰撞发生后数秒钟内将二氧化碳气体充满电池包，从而有效防止了因车辆碰撞而引发的电池包燃烧，保障了电池包、电动汽车及人员的安全性，具有结构简单，成本低廉，响应快速，可靠性好，自动灭火等特点，有利于电动汽车的推广应用。 
附图说明
图1为本发明的结构示意图。 
图2为图1的俯视图。 
图3为惯性阀的结构示意图。 
图4为图3的侧视图。 
图5为安全阀的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： 
如图1、图2所示，电池包本体1由包盖和包体组成，包盖和包体均为矩形，包盖位于包体的上方，两者相扣合固定，组成能够容置动力电池的密闭空间。所述包盖的顶面为前低后高的台阶面，在包盖顶部的低阶面上安装二氧化碳气瓶2和惯性阀3，二氧化碳气瓶2位于惯性阀3的前方。 
如图1、图2、图3、图4所示，惯性阀3由外壳3a、凸轮7、芯轴8、连杆9、惯性锤10、永磁块11、阀芯12、接头13、弹性垫14和减震垫15等构成。在外壳3a的后端开设出气口3c，该出气口3c与外壳3a的内腔连通。外壳3a左右方向的一端开设进气口，该进气口与外壳3a的内腔连通，且进气口中插装有接头13，所述接头13与外壳3a螺纹配合，接头13通过第一高压管4与二氧化碳气瓶2的出气口连接。所述外壳3a进气口处的内壁向内一体延伸，在外壳3a内形成定位台3b。控制外壳3a进气口开闭的阀芯12安装于进气口内，阀芯12的外端伸入接头13内，并与锥形弹簧14的一端抵接，锥形弹簧14的另一端与接头13内壁上的环形凸台相抵接。阀芯12的内端从定位台3b中穿过，并与凸轮7的周面相抵接。 
如图1、图2、图3、图4所示，凸轮7活套于芯轴8上，凸轮7能够绕芯 轴8旋转，而芯轴8的两端固定在外壳3a上。所述凸轮7的周面通过连杆9与圆柱形惯性锤10的圆周面连接，在凸轮7的带动下，惯性锤10能够向前或向后转动。在所述定位台3b朝向凸轮7的端面上装有前后各一共两个减震垫15，该减震垫15位于惯性锤10转动后撞击定位台3b的位置，起缓冲减震的作用。所述惯性锤10初始时由永磁块11吸附定位，惯性锤10初始时与阀芯12分居在凸轮7的两侧。所述永磁块11为圆柱结构，并位于惯性锤10的上方。永磁块11嵌装于外壳3a内设置的圆形腔室中，并能自由转动。永磁块11的顶面与弹性垫14贴合，永磁块11的底面为上大下小的锥面，该锥面嵌入惯性锤10顶面对应设置的锥槽中。 
如图1、图2、图3所示，在电池包本体1内固定安装有分流管6，该分流管6的长度方向与电池包本体1的前后方向同向，且分流管6的后端向上90°弯折，分流管6后端的弯折段位于包盖的后部空间内。在分流管6的后部设置进气口，该进气口通过管接头与第二高压管5的一端连接，第二高压管5的另一端与惯性阀3的出气口3c连接。在所述分流管6的管壁上沿其长度方向开有多个喷射孔6a，喷射孔6a的数目以及相邻喷射孔6a的间距根据实际需要确定。以分流管6上的进气口为界，从该进气口往分流管6两端端部的方向，喷射孔6a的直径逐渐增大。 
如图2、图5所示，在电池包本体1顶部的四个角处均装有安全阀16。所述安全阀16由阀体17、阀杆18、密封圈19、弹簧20和盖帽21等部件构成，其中，阀体17为空心套结构，该阀体17中部的相对侧开有泄气口22。所述阀体17下端的外壁上加工有外螺纹，阀体17的底端嵌入电池包本体1的顶部，两者螺纹配合。阀体17的顶端由盖帽21封口，盖帽21的下端嵌入阀体17内， 两者螺纹配合。在所述阀体17内设置阀杆18，该阀杆18的上端伸入盖帽21的中心通孔中，阀杆18与盖帽21滑动配合。在阀杆18的底部套装密封圈19，该密封圈19向下由阀体17内的环形台阶面限位，在所述阀杆18上套装弹簧20，该弹簧20优选为锥形弹簧，弹簧20的上端与盖帽21抵接，弹簧20的下端与阀杆18上的台阶抵接。 
本发明的工作原理如下： 
二氧化碳气瓶2内存储有高压二氧化碳气体，惯性阀3处于常闭状态。惯性锤10处于中间位置，并由永磁体11定位。车辆正常的加减速惯性锤10都不会产生运动，只有加速度超过限制(设置值)时，即电动汽车发生猛烈碰撞的时候，无论前碰或后碰，惯性锤10在惯性力的作用下，惯性锤10锥面推动永磁块11克服磁力及弹性垫14的弹力，这样惯性锤10绕芯轴8向前或向后转动，并通过连杆9带动凸轮7一起转动，凸轮7转动的同时，压迫芯轴12将阀门的进气口打开，使二氧化碳气瓶2内的二氧化碳气体通过第一高压管4进入惯性阀3内，然后从惯性阀3的出气口3c通过第二高压管5流向分流管6，最后通过分流管6上的喷射孔6a喷入电池包本体1内的各空间，这样排除了电池包本体1内的氧气，达到灭火、防止电池包燃烧的目的。 
高压二氧化碳气体进入电池包本体1后，会使得电池包本体1内压力增高，当电池包内压力超过规定值时，电池包内的气体向上推动安全阀16的密封圈19，使密封圈19及阀杆18克服弹簧20的弹力向上运动，这样气体能够进入阀体17内，并通过泄气口22排出电池包外。泄压后在弹簧20回弹力的作用下，密封圈19向下复位，重新将安全阀16关闭，使电池包内保持有足够的二氧化碳气体。 
尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，如更改惯性阀或/和安全阀的结构，或者改变喷射孔的数目及大小等，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种电动汽车自灭火电池包，包括电池包本体(1)，其特征在于：在所述电池包本体(1)的顶部安装二氧化碳气瓶(2)和惯性阀(3)，所述二氧化碳气瓶(2)的出气口通过第一高压管(4)与惯性阀(3)的进气口连接，惯性阀(3)的出气口与第二高压管(5)的一端连接，所述第二高压管(5)的另一端与分流管(6)的内部连通，该分流管(6)设置于电池包本体(1)内，在分流管(6)的管壁上沿其长度方向开有多个喷射孔(6a)。
2.根据权利要求1所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：所述惯性阀(3)具有外壳(3a)，在外壳(3a)的后端开设出气口(3c)，外壳(3a)左右方向的一端开设进气口，该进气口与外壳(3a)的内腔连通，且进气口内装有阀芯(12)，所述阀芯(12)由凸轮(7)控制，该凸轮(7)活套于芯轴(8)上，且凸轮(7)通过连杆(9)与惯性锤(10)连接，所述惯性锤(10)由外壳(3a)内嵌装的永磁块(11)吸附定位。
3.根据权利要求2所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：所述阀芯(12)的内端伸入外壳(3a)的内腔中，并与凸轮(7)相抵接，阀芯(12)的外端伸入接头(13)内，并与锥形弹簧(14)的一端抵接，所述锥形弹簧(14)的另一端与接头(13)内壁上的环形凸台相抵接，接头(13)与外壳(3a)螺纹配合。
4.根据权利要求2或3所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：所述永磁块(11)为圆柱结构，并位于惯性锤(10)的上方，永磁块(11)嵌装于外壳(3a)内设置的圆形腔室中，所述永磁块(11)的顶面与弹性垫(14)贴合，永磁块(11)的底面为上大下小的锥面，该锥面嵌入惯性锤(10)顶面对应设置的锥槽中。
5.根据权利要求3所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：在所述外壳(3a)的内部一体形成有定位台(3b)，所述阀芯(12)从该定位台(3b)中穿过，并在定位台(3b)朝向凸轮(7)的端面上装有前后两个减震垫(15)。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：在所述电池包本体(1)顶部的四个角处装有安全阀(16)。
7.根据权利要求6所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：所述安全阀(16)由阀体(17)、阀杆(18)、密封圈(19)、弹簧(20)和盖帽(21)构成，所述阀体(17)为空心套结构，该阀体(17)中部的相对侧开有泄气口(22)，所述阀体(17)的底端嵌入并固定于电池包本体(1)的顶部，阀体(17)的顶端由盖帽(21)封口，在所述阀体(17)内设置阀杆(18)，该阀杆(18)的上端伸入盖帽(21)的中心通孔中，阀杆(18)与盖帽(21)滑动配合，在阀杆(18)的底部套装密封圈(19)，该密封圈(19)向下由阀体(17)内的环形台阶面限位，在所述阀杆(18)上套装弹簧(20)，该弹簧(20)的上端与盖帽(21)抵接，弹簧(20)的下端与阀杆(18)上的台阶抵接。
8.根据权利要求7所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：所述盖帽(21)的下端嵌入阀体(17)内，两者螺纹配合。
9.根据权利要求7或8所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：所述弹簧(20)为锥形弹簧。
10.根据权利要求1或2或3或5或7或8所述的电动汽车自灭火电池包，其特征在于：所述分流管(6)的后部设置进气口，该进气口通过管接头与第二高压管(5)连接，从该进气口往分流管(6)端部的方向，喷射孔(6a)的直径逐渐增大。
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