DE102011109243B4 - Battery, in particular for use in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Batterie, insbesondere zu einer Anwendung in einem Fahrzeug, welche in einem Batteriegehäuse (B) angeordnet ist, an dem eine Vorrichtung zu einer Verringerung eines Innendrucks angeordnet ist, die als blattfederbelastetes Ventil (1) ausgeführt ist, welches in Abhängigkeit der Druckdifferenz eines Innendrucks zu einem Außendruck selbsttätig öffnet und/oder verschließt, wobei ein Verschlusselement (3) zum Öffnen und Verschließen des Ventils (1) bezüglich des Batteriegehäuses (B) beweglich gelagert ist,wobei ein Federelement (2), welches mit dem Verschlusselement (3) verbunden ist, zumindest einen blattfederähnlichen Federarm (2.2) und zumindest einen flügelähnlichen Begrenzungsarm (2.3) aufweist, wobei der Federarm (2.2) zur Vorspannung des Verschlusselements (3) gegenüber dem Batteriegehäuse (B) abgestützt ist und der Begrenzungsarm (2.3) derart angeordnet ist, dass dieser mit dem Batteriegehäuse (B) einen Anschlag zur Begrenzung eines Öffnungsweges des Verschlusselements (3) gegenüber dem Batteriegehäuse (B) bildet, wobei er sich im geschlossenen Zustand in einem Abstand (A) zum Batteriegehäuse (B) befindet und im geöffneten Zustand an der Innenseite des Batteriegehäuses (B) anliegt, undwobei das Verschlusselement (3) im Wesentlichen tellerförmig ausgebildet ist und eine zentrale Haltenase (3.1) aufweist, welche mit dem Federelement (2) verbunden ist.Battery, in particular for use in a vehicle, which is arranged in a battery housing (B) on which a device for reducing an internal pressure is arranged, which is designed as a leaf-spring-loaded valve (1) which increases the internal pressure as a function of the pressure difference automatically opens and/or closes under external pressure, a closure element (3) for opening and closing the valve (1) being movably mounted with respect to the battery housing (B), a spring element (2) being connected to the closure element (3). , has at least one leaf spring-like spring arm (2.2) and at least one wing-like limiting arm (2.3), the spring arm (2.2) being supported in relation to the battery housing (B) to prestress the closure element (3) and the limiting arm (2.3) being arranged in such a way that this opposite to the battery case (B) a stop for limiting an opening path of the closure element (3). the battery housing (B), being at a distance (A) from the battery housing (B) in the closed state and lying against the inside of the battery housing (B) in the open state, and the closure element (3) being essentially plate-shaped and a central retaining lug (3.1) which is connected to the spring element (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere zu einer Anwendung in einem Fahrzeug, welche in einem Batteriegehäuse angeordnet ist, an dem eine Vorrichtung zu einer Verringerung eines Innendrucks angeordnet ist, die als blattfederbelastetes Ventil ausgeführt ist, welches in Abhängigkeit der Druckdifferenz eines Innendrucks zu einem Außendruck selbsttätig öffnet und/oder verschließt, wobei ein Verschlusselement zum Öffnen und Verschließen des Ventils bezüglich des Batteriegehäuses beweglich gelagert ist.The invention relates to a battery, in particular for use in a vehicle, which is arranged in a battery housing on which a device for reducing an internal pressure is arranged, which is designed as a leaf-spring-loaded valve which, depending on the pressure difference between an internal pressure and an external pressure automatically opens and / or closes, wherein a closure element for opening and closing the valve is movably mounted with respect to the battery housing.
Aus dem Stand der Technik sind federbeaufschlagte Differenzdruckventile bekannt, die an Batteriegehäusen angeordnet sind. Steigt der Innendruck im Inneren des Batteriegehäuses an, so öffnet sich das Differenzdruckventil, so dass Gas entweichen kann und der Innendruck gesenkt wird. Anschließend wird das Differenzdruckventil aufgrund der Federbelastung selbsttätig wieder verschlossen.Spring-loaded differential pressure valves which are arranged on battery housings are known from the prior art. If the internal pressure inside the battery case increases, the differential pressure valve opens, allowing gas to escape and reducing the internal pressure. The differential pressure valve is then automatically closed again due to the spring load.
Aus der
Eine Batterie mit elektrochemischen Zellen ist auch in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Batterie, insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug, anzugeben, welche einen verbesserten Schutz gegenüber Beschädigungen aufweist.The invention is based on the object of specifying a battery, in particular for use in a vehicle, which has improved protection against damage.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Batterie mit den charakteristischen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Dabei ist die Batterie in der Weise ausgebildet, dass ein Federelement, welches mit dem Verschlusselement verbunden ist, zumindest einen blattfederähnlichen Federarm und zumindest einen flügelähnlichen Begrenzungsarm aufweist, wobei der Federarm zur Vorspannung des Verschlusselements gegenüber dem Batteriegehäuse abgestützt ist und der Begrenzungsarm derart angeordnet ist, dass dieser mit dem Batteriegehäuse einen Anschlag zur Begrenzung eines Öffnungsweges des Verschlusselements gegenüber dem Batteriegehäuse bildet, wobei er sich im geschlossenen Zustand in einem Abstand zum Batteriegehäuse befindet und im geöffneten Zustand an der Innenseite des Batteriegehäuses anliegt, und wobei das Verschlusselement im Wesentlichen tellerförmig ausgebildet ist und eine zentrale Haltenase aufweist, welche mit dem Federelement verbunden ist.The object is achieved according to the invention by a battery with the characteristic features of
Das Federelement übt auf das Verschlusselement auch im geschlossenen Zustand des Ventils eine Kraft aus, so dass ein Eindringen von Feuchtigkeit reduziert ist. Damit kann eine Korrosion von metallischen Bauteilen der Batterie vermieden werden.The spring element exerts a force on the closure element even when the valve is in the closed state, so that penetration of moisture is reduced. Corrosion of metallic components of the battery can thus be avoided.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Das Ventil mit dem blattfederähnlichen Federarm und dem flügelartigen Begrenzungsarm beansprucht zur korrekten Funktionsweise nur eine geringe Bauraumtiefe. Daher ist das Ventil besonders dazu geeignet, an einem Batteriegehäuse angeordnet zu sein, bei dem der verfügbare Bauraum limitiert ist. Dies ist insbesondere bei der Verwendung der Batterie im Fahrzeug gegeben.The valve with the leaf-spring-like spring arm and the wing-like limiting arm requires only a small amount of installation space to function correctly. The valve is therefore particularly suitable for being arranged on a battery housing in which the available installation space is limited. This is particularly the case when using the battery in the vehicle.
Da sich Batterien bei einem hohen Lade- und/oder Entladestrom, insbesondere bei einem Kurzschluss, stark erwärmen, baut sich im Inneren des Batteriegehäuses ein hoher Innendruck auf, der beispielsweise zu einem Bersten des Batteriegehäuses führen kann. Das Ventil ermöglicht in vorteilhafter Weise die Verringerung eines erhöhten Innendrucks, so dass das Risiko der Zerstörung der Batterie insbesondere bei Kurzschlüssen zumindest reduziert ist. Dabei ist der Öffnungswegs des Ventils begrenzt, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass eine schädigende Flüssigkeit, insbesondere Spritzwasser bei geöffnetem Ventil, in das Batteriegehäuse eindringt, zumindest reduziert ist.Since batteries heat up considerably when there is a high charging and/or discharging current, in particular in the event of a short circuit, a high internal pressure builds up inside the battery housing, which can lead to the battery housing bursting, for example. The valve advantageously makes it possible to reduce an increased internal pressure, so that the risk of the battery being destroyed, particularly in the event of short circuits, is at least reduced. The opening path of the valve is limited, so that the probability that a damaging liquid, in particular splashing water when the valve is open, penetrates into the battery housing is at least reduced.
Vorzugsweise ist die Batterie als Fahrzeugbatterie ausgeführt und weist eine Vielzahl von Einzelzellen auf, die in einem Zellverbund miteinander verschaltet sind. Besonders bevorzugter Weise ist die Batterie eine Hochvolt-Batterie und weist eine Vielzahl von Einzelzellen mit Lithium-Ionen-Zellchemie auf, so dass die Batterie als Energiespeicher für ein elektrisches Antriebsaggregat des Fahrzeugs dienen kann. Entsprechend handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Elektro- oder Hybridfahrzeug.The battery is preferably designed as a vehicle battery and has a large number of individual cells which are connected to one another in a cell assembly. The battery is particularly preferably a high-voltage battery and has a large number of individual cells with lithium-ion cell chemistry, so that the battery can serve as an energy store for an electric drive unit of the vehicle. Accordingly, the vehicle is an electric or hybrid vehicle.
Die verwendeten Begriffe Batterie und Batteriegehäuse sind allgemein auszulegen und beschreiben eine Anordnung mit zumindest einer elektrochemischen Zelle und ein diese Anordnung umgebendes Gehäuse. Insbesondere ist vorgesehen, das Ventil an den Gehäusen der Einzelzellen des Zellverbunds anzuordnen, um einen darin vorherrschenden Innendruck zu verringern und einer Beschädigung der entsprechenden Einzelzelle frühzeitig entgegenzuwirken. Entsprechend ist das Gehäuse einer Einzelzelle oder das eines Zellverbunds, welcher von der Vielzahl von Einzelzellen umfasst, ganz allgemein als Batteriegehäuse bezeichnet.The terms battery and battery housing used are to be interpreted in a general manner and describe an arrangement with at least one electrochemical cell and a housing surrounding this arrangement. In particular, provision is made for the valve to be arranged on the housings of the individual cells of the cell assembly in order to reduce the internal pressure prevailing therein and to counteract damage to the corresponding individual cell at an early stage. Correspondingly, the housing of an individual cell or that of a cell assembly, which comprises the multiplicity of individual cells, is generally referred to as a battery housing.
Vorzugsweise weist das Federelement zwei gegenüberliegend angeordnete Federarme und zwei gegenüberliegend angeordnete Begrenzungsarme auf. Diese Konstruktion ist einfach und kostengünstig realisierbar und weist eine verbesserte Stabilität auf.The spring element preferably has two spring arms arranged opposite one another and two limiting arms arranged opposite one another. This construction can be implemented easily and inexpensively and has improved stability.
Bevorzugter Weise weist das Verschlusselement in einem umlaufenden Randbereich eine Dichtung auf, die im geschlossenen Zustand des Ventils am Batteriegehäuse zur Abdichtung des Batteriegehäuse anliegt. Die Dichtung weist vorzugsweise eine Profilstruktur auf, die dem Batteriegehäuse zugewandt ist, so dass ein Eindringen von Flüssigkeit in das Batteriegehäuse weitgehend vermeidbar ist.The closure element preferably has a seal in a peripheral edge area, which seal rests against the battery housing in the closed state of the valve to seal the battery housing. The seal preferably has a profile structure that faces the battery case, so that penetration of liquid into the battery case can be largely avoided.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Verschlusselement zumindest eine Öffnung auf, welche mittels eines Verschlussmittels verschlossen ist. Dabei ist das Verschlussmittel von einem gasdurchlässigen und flüssigkeitsdichten Material oder Materialverbund gebildet. Dies ermöglicht auch ein Druckausgleich bei einem nur geringfügigen Druckunterschied zwischen Innen- und Außendruck, der zur selbsttätigen Öffnung des Ventils nicht ausreicht. Ein solcher geringer Druckunterschied kann beispielsweise während des Betriebs der Batterie von einem gewöhnlichen Lade- und/oder Entladestrom verursacht sein. Die mittels des Verschlussmittels abgedichteten Öffnungen definieren insbesondere Luftein- und Ausströmwege des Batteriegehäuses zum kontrollierten Druckausgleich. Fehlluftströmungen, welche beispielsweise von durch das Batteriegehäuse hindurch geführte Kabelisolierungen oder Gehäuseabdichtungen verursacht sind, können somit vermieden werden. In preferred exemplary embodiments of the invention, the closure element has at least one opening which is closed by means of a closure means. The closure means is formed from a gas-permeable and liquid-tight material or composite material. This also enables pressure equalization if there is only a slight pressure difference between the internal and external pressure, which is not sufficient for the valve to open automatically. Such a small pressure difference can be caused, for example, by a normal charging and/or discharging current during operation of the battery. The openings sealed by means of the closure means define, in particular, air inflow and outflow paths of the battery housing for controlled pressure equalization. Incorrect air flows, which are caused, for example, by cable insulation or housing seals routed through the battery housing, can thus be avoided.
Vorteilhafter Weise kann so vermieden werden, dass sich dünnwandige Batteriegehäuse bei einem geringen Druckunterschied aufblähen oder einfallen. Dadurch ist insbesondere Materialermüdung zumindest reduziert und damit die Lebensdauer der Batterie verlängert.Advantageously, this can prevent thin-walled battery housings from bloating or collapsing when there is a small pressure difference. As a result, in particular material fatigue is at least reduced and the service life of the battery is thus extended.
Ein im Inneren des Batteriegehäuses sich langsam aufbauender Innendruck ist über das gasdurchlässige Verschlussmittel frühzeitig ausgleichbar. Somit erreicht in solchen Fällen der Innendruck einen Grenzwert, der zum Öffnen des federbelasteten Ventils notwendig ist, nicht. Das Ventil bleibt verschlossen und der Druckausgleich erfolgt über das Verschlussmittel, so dass ein Eindringen von Partikeln oder Flüssigkeiten in das Batteriegehäuse weitgehend ausgeschlossen ist.An internal pressure that slowly builds up inside the battery housing can be equalized at an early stage via the gas-permeable sealing means. Thus, in such cases, the internal pressure does not reach a limit necessary to open the spring-loaded valve. The valve remains closed and the pressure equalization takes place via the sealing means, so that penetration of particles or liquids into the battery housing is largely ruled out.
Die Druckausgleichsfunktion bei geringen Druckunterschieden ist vorteilhaft in das Ventil integriert, so dass ein zusätzlicher Bauraumbedarf vermieden ist.The pressure compensation function for small pressure differences is advantageously integrated into the valve, so that additional installation space is avoided.
Vorzugsweise ist das Verschlussmittel mit dem Verschlusselement kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden, so dass eine flüssigkeitsdichte Abdichtung der Öffnungen im Verschlusselement sichergestellt werden kann.The closure means is preferably connected to the closure element in a non-positive, positive and/or material manner, so that a liquid-tight sealing of the openings in the closure element can be ensured.
Bevorzugter Weise dient das Federelement des Ventils zur kraftschlüssigen Verbindung des Verschlussmittels mit dem Verschlusselement, so dass weitere Bauteile und zusätzlicher Bauraumbedarf vermieden sind. Dies reduziert insbesondere die Herstellungskosten der Batterie.The spring element of the valve is preferably used for the non-positive connection of the closure means with the closure element, so that further components and additional space requirements are avoided. In particular, this reduces the manufacturing costs of the battery.
Besonders bevorzugter Weise ist das Material und/oder der Materialverbund des Verschlussmittels hydrophob und/oder oleophob. Solche wasser- und/oder ölabweisende Materialien bzw. Materialienverbunde reduzieren zusätzlich das Risiko, dass entsprechende polare und/oder unpolare Flüssigkeiten in das Batteriegehäuse eindringen. Dazu kann insbesondere das Material des Verschlussmittels entsprechende Beschichtungen aufweisen.The material and/or the composite material of the closure means is particularly preferably hydrophobic and/or oleophobic. Such water- and/or oil-repellent materials or composite materials additionally reduce the risk of corresponding polar and/or non-polar liquids penetrating into the battery housing. For this purpose, in particular, the material of the closure means can have appropriate coatings.
Die Durchlässigkeit des Verschlussmittels für Gase und Flüssigkeiten ist vom Material und/oder dem Materialverbund vorgegeben, aus dem das Verschlussmittel gebildet ist. Dazu sind insbesondere Kunststoffmaterialien geeignet. Beispielsweise ist das Verschlussmittel aus einem Polyethylen, einem Polyethersulfon und/oder einem Polytetrafluorethylen und/oder einer Kombination dieser Materialien gefertigt. Die genannten Materialien weisen geeignete Eigenschaften, wie beispielsweise Porengröße oder Eindringfestigkeit gegenüber Wasser auf, welche entsprechend der spezifischen Anwendung gewählt werden können. Darüber hinaus ist die Durchlässigkeit des Verschlusselements auch über dessen Dicke vorgebbar. Dies ermöglicht eine Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten, da die Durchlässigkeit des Verschlusselements und damit der zum Druckausgleich benötigte Differenzdruck zwischen Innen- und Außendruck weitgehend über die Eigenschaften, insbesondere die Materialeigenschaften des Verschlussmittels vorgebbar sind.The permeability of the closure means for gases and liquids is determined by the material and/or the composite material from which the closure means is formed. Plastic materials are particularly suitable for this. For example, the closure means is made from a polyethylene, a polyethersulfone and/or a polytetrafluoroethylene and/or a combination of these materials. The materials mentioned have suitable properties, such as pore size or resistance to water penetration, which can be selected according to the specific application. In addition, the permeability of the closure element can also be specified via its thickness. This enables a variety of possible applications, since the permeability of the closure element and thus the differential pressure between internal and external pressure required for pressure equalization can largely be predetermined via the properties, in particular the material properties of the closure means.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Verschlussmittel als Membran ausgeführt, welche auf besonders einfache Weise mit dem Verschlusselement verklebt werden kann. Des Weiteren kann eine solche folienartige Membran beispielsweise als Rollenware besonders preisgünstig hergestellt werden.In a preferred exemplary embodiment of the invention, the closure means is designed as a membrane which can be glued to the closure element in a particularly simple manner. Furthermore, such a foil-like membrane can be produced particularly inexpensively, for example, as rolled goods.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung naher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.
Dabei zeigen:
-
1 ein blattfederbelastetes Ventil gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht, -
2 das Ventil des ersten Ausführungsbeispiels im geschlossenen Zustand in einer Schnittdarstellung, -
3 das Ventil des ersten Ausführungsbeispiels im geöffneten Zustand in einer Schnittdarstellung, -
4 ein blattfederbelastetes Ventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Explosionsdarstellung, -
5A und5B Ausführungsbeispiele eines gasdurchlässigen und flüssigkeitsdichten - Verschlussmittels für das Ventil des zweiten Ausführungsbeispiels,
6 das Ventil des zweiten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht, -
7 ein blattfederbelastetes Ventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung, -
8 das Ventil des dritten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht, -
9 ein blattfederbelastetes Ventil gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung, -
10 das Ventil des vierten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht, -
11 ein blattfederbelastetes Ventil gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in einer Explosionsdarstellung, -
12 das Ventil des fünften Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht, -
13 das Ventil des sechsten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht, -
14 das Ventil des sechsten Ausführungsbeispiels in einer Draufsicht und -
15 das Verschlusselement des Ventils gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel.
-
1 a leaf spring-loaded valve according to a first embodiment of the invention in a perspective view, -
2 the valve of the first embodiment in the closed state in a sectional view, -
3 the valve of the first embodiment in the open state in a sectional view, -
4 a leaf spring-loaded valve according to a second embodiment of the invention in an exploded view, -
5A and5B Embodiments of a gas-permeable and liquid-tight - Closing means for the valve of the second embodiment,
6 the valve of the second embodiment in a perspective view, -
7 a leaf spring-loaded valve according to a third embodiment in an exploded view, -
8th the valve of the third embodiment in a perspective view, -
9 a leaf spring-loaded valve according to a fourth embodiment in an exploded view, -
10 the valve of the fourth embodiment in a perspective view, -
11 a leaf spring-loaded valve according to a fifth embodiment in an exploded view, -
12 the valve of the fifth embodiment in a perspective view, -
13 the valve of the sixth embodiment in a perspective view, -
14 the valve of the sixth embodiment in a plan view and -
15 the closure element of the valve according to the sixth embodiment.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Das Federerelement 2 weist zwei gegenüberliegend angeordnete und elastisch deformierbare Federarme 2.2 auf, die jeweils ein nach außen gebogenes erstes Ende 2.2.1 aufweisen, das dazu ausgebildet ist, am Batteriegehäuse B innenseitig anzuliegen und so das Ventil 1 am Batteriegehäuse B abzustützen. Mittels der Federarme 2.2 ist das Verschlusselement 3 bezüglich des Batteriegehäuses B zum Öffnen und/oder Verschließen des Ventils 1 beweglich gelagert.The
Das Federelement 2 weist zwei radial nach außen ragende flügelähnliche Begrenzungsarme 2.3 auf, die dafür ausgebildet sind, innenseitig am Batteriegehäuse B anzuschlagen, wenn das Ventil 1 geöffnet ist. Die Begrenzungsarme 2.3 begrenzen somit einen Öffnungsweg des beweglich gelagerten Verschlusselements 3. Dabei beansprucht das Ventil 1 mit den Federarmen 2.2 und den Begrenzungsarmen 2.3 nur eine geringe Bauraumtiefe, wobei ein definierter Hub bzw. Öffnungsweg des Verschlusselements 3 vorgebbar ist. Zur flüssigkeits- und/oder gasdichten Abdichtung des Verschlusselements 3 gegenüber dem Batteriegehäuse B ist in einem umlaufenden Randbereich 3.2 eine Dichtung 4 angeordnet, die eine dazu geeignete gerippte Profilstruktur aufweist.The
Das Entladen oder Beladen der im Batteriegehäuse B angeordneten Batterie kann mit einer starken Wärmeentwicklung einhergehen. Dabei kann sich im Inneren der Batterie, insbesondere im Inneren von Einzelzellen der Batterie ein starker Druck aufbauen.
Erreicht der Innendruck im Batteriegehäuse B im Verhältnis zum Außendruck einen Grenzwert, so öffnet sich das Ventil 1 selbsttätig, so dass der Innendruck abbaubar ist. Im geöffneten Zustand ist das Federelement 2 gespannt, so dass das Ventil 1 selbstständig wieder schließt, wenn der Innendruck den Grenzwert unterschreitet. Somit ist der Grenzwert, der nötig ist, um das Ventil 1 zu öffnen bzw. zu schließen über die Vorspannung des Federelements 2 vorgebbar.The discharging or charging of the battery arranged in the battery case B can be associated with a strong generation of heat. Strong pressure can build up inside the battery, in particular inside individual cells of the battery.
If the internal pressure in the battery housing B reaches a limit value in relation to the external pressure, the
Zusätzlich kann am Batteriegehäuse B ein nicht näher dargestellter abragender Flansch ausgebildet sein, der das tellerförmige Verschlusselement 3 im umlaufenden Randbereich 3.2 umgibt, so dass ein Eindringen von Spritzwasser bei geöffnetem Ventil 1 zumindest reduziert ist.In addition, a protruding flange (not shown in detail) can be formed on the battery housing B, which surrounds the plate-shaped
Das in
Ausführungsbeispiele der in die Öffnungen 3.3 formschlüssig eingebrachten Verschlussmittel 5 sind im Detail in den
Gemäß verschiedener Ausführungsformen weist das Material des Verschlussmittels 5 eine Eindringfestigkeit gegenüber Wasser von 1 bis 6 Meter Wassersäule, besonders bevorzugter Weise von 1 bis 1,5 Meter Wassersäule. Dabei entspricht 1 Meter Wassersäule unter Normalbedingungen einem Äquivalenzdruck von etwa 9,81 kPa oder 0,981 bar.According to various embodiments, the material of the closure means 5 has a penetration resistance to water of 1 to 6 meters of water column, particularly preferably of 1 to 1.5 meters of water column. Under normal conditions, 1 meter of water corresponds to an equivalent pressure of about 9.81 kPa or 0.981 bar.
Durch die Öffnungen 3.3 wird erreicht, dass auch kleine Druckdifferenzen zwischen dem im Inneren des Batteriegehäuses B vorherrschenden Innendruck und dem Außendruck ausgleichbar sind. Dabei liegt die Druckdifferenz unter dem Grenzwert, so dass das Ventil 1 verschlossen bleibt. Entsprechend kleine Druckunterschiede können beispielsweise von Luftdruckschwankungen verursacht werden. Es versteht sich, dass auch zum Ausgleich solcher kleiner Druckdifferenzen ein entsprechender Schwellwert über- bzw. unterschritten werden muss. Dieser minimale Druckunterschied ist notwendig, um ein Gas, insbesondere Luft durch das Material des Verschlussmittels 5 zu pressen und somit über entsprechende Materialparameter vorgebbar. Insbesondere ist der Schwellwert von der Porengröße des Materials des Verschlussmittels 5 und dessen Dicke D bestimmt.The openings 3.3 ensure that even small pressure differences between the internal pressure prevailing inside the battery housing B and the external pressure can be equalized. The pressure difference is below the limit value, so that the
Das Verschlussmittel 5 ist in die Öffnung des Verschlusselements 3 formschlüssig verpresst. Zusätzlich kann das Verschlussmittel 5 mit dem Verschlusselement 3 stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Verklebung, verbunden sein. Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ist das Verschlussmittel 5 als Niet in die Öffnung 3.3 verstemmt, insbesondere heißverstemmt eingebaut. Das Verschlusselement 3 ist beispielsweise aus Metall gefertigt, so dass die Öffnungen 3.3 bereits beim formgebenden Tiefziehen des Verschlusselements 3 ausgeformt werden können.The closure means 5 is pressed in a form-fitting manner into the opening of the
Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen weist das Verschlussmittel 5 endseitig zumindest einen Dichtflansch 5.1 auf. Der Dichtflansch 5.1 des in die Öffnung 3.3 eingebrachten Verschlussmittels 5 liegt zur Abdichtung der Öffnung 3.3 formschlüssig innenseitig oder außenseitig am Verschlusselement 3 an.
Das Ventil 1 übt auch im geschlossenen Zustand mittels der Federarme 2.2 einen Druck auf das Batteriegehäuse B aus. Da der ringförmige Grundkörper 5.2 des Verschlussmittels 5 direkt am Federelement 2 anliegt, ist das Verschlussmittel 5 zusätzlich kraftschlüssig mit dem Verschlusselement 3 verpresst. Die dazu notwenige Kraft ist von dem Federelement 2 ausübbar. Zur gleichmäßigen Lastenverteilung ist in einem nicht näher dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel zusätzlich zwischen dem Federelement 2 und dem Verschlussmittel 5 ein insbesondere ringförmiges Lastenverteilelement angeordnet, das zum Kraftschluss einen gleichmäßigen Anpressdruck sicherstellt.The
Die in
Alternativ dazu kann das Verschlussmittel 5 auch von einer Folie gebildet sein, die aus einem geeigneten Material gefertigt ist.As an alternative to this, the closure means 5 can also be formed by a film which is made of a suitable material.
Das membranähnliche Verschlussmittel 5 überdeckt innenseitig die im Verschlusselement 3 eingebrachten Öffnungen 3.3 und ist mit dem Verschlusselement 3 verklebt. Zusätzlich sind zwei Schutzringe 6 konzentrisch am Verschlusselement 3 angeordnet, die randseitig das ringförmige Verschlussmittel 5 überdecken, um so ein Eindringen von Flüssigkeit zu verringern.The membrane-like closure means 5 covers the
Alternativ oder zusätzlich kann das membranförmige Verschlussmittel 5 auch kraftschlüssig mit dem Verschlusselement 3 verbunden sein. Dazu ist insbesondere ein nicht näher dargestelltes Lastverteilelement angeordnet, dass vom Federelement 2 federbelastet ist und dem Verschlusselement 3 flächig anliegt. Das Lastverteilelement vermittelt eine Federkraft auf das Verschlussmittel 5, so dass dieses auf das Verschlusselement 3 gleichmäßig anpressbar ist.Alternatively or additionally, the membrane-shaped closure means 5 can also be non-positively connected to the
Zur Verringerung des Innendrucks im Batteriegehäuse B weist das Ventil 1 einen definierten Öffnungsweg auf, der durch den Anschlag des Begrenzungsarms 2.3 vom Batteriegehäuse B begrenzt ist. Die Federarme 2.2 des Ventils 1 sind blattfederartig ausgebildet. Bauartbedingt weist das Ventil 1 nur eine geringe Bauraumtiefe auf, so dass dieses besonders dazu geeignet ist, bei einer Batterie Verwendung zu linden.In order to reduce the internal pressure in the battery housing B, the
Bevorzugte Ausführungsbeispiele ermöglichen zusätzlich einen Druckabbau bei geschlossenem Ventil 1. Dazu sind Öffnungen 3.3 mit Verschlussmitteln 5 abgedichtet, die gasdurchlässig und flüssigkeitsdicht ausgebildet sind. Somit kann ein Eindringen einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser in das Batteriegehäuse B vermieden werden. Diese Funktionalität ist im Ventil 1 integriert, so dass dazu kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird.Preferred exemplary embodiments also enable a pressure reduction when
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