CN107004803B - 带有膜的压力均衡元件、壳体、电池单池模块以及机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于壳体的压力均衡元件(10)，优选用于锂离子蓄电池，该压力均衡元件(10)具有膜(14)，所述膜与彼此平行且反向布置的至少两个止回阀串联，其中，为了构造至少两个止回阀，压力均衡元件(10)具有两个阀板(18、19)，这两个阀板构成至少一个出气室(20)和至少一个进气室(21)，它们分别具有输入开口(22)和输出开口(23)，其中，在两个阀板(18、19)之间布置有阀膜(24)，阀膜具有至少两个阀盖(28)，并且其中，阀盖(28)分别封闭至少一个出气室(20)的输入开口(22)和至少一个进气室(21)的输入开口(22)。因此，压力均衡元件有利地可以成本非常低廉且高效地在避免构件松动的情况下以非常少的构件来实现。本发明还涉及一种壳体、电池单池模块以及机动车。

Description

带有膜的压力均衡元件、壳体、电池单池模块以及机动车
技术领域
本发明涉及用于壳体的压力均衡元件，该壳体具有膜，本发明还涉及壳体、电池单池模块以及机动车。
背景技术
对于广泛的应用领域，存在对移动式和固定式电池的巨大需求，例如用于车辆、固定设施(例如风力发电设施)和移动式电子设备(例如笔记本电脑和通信设备)。在可靠性、使用寿命和工作效率方面对这些电池提出了非常高的要求。
电池单池在内部由电化学元件构成，其易于对外部影响，例如压差、空气或湿度作出反应，因此必须尽可能好地受到保护，以防上述影响。
因此，例如在用于嵌入以及用于脱嵌的锂离子单池中，需要存在所谓的锂离子导电盐。不仅针对例如在可携带电子设备中应用的较小电量的电池单池，而且在用于汽车领域的电池单池中，都使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为锂导电盐。该导电盐相对于湿度极其有活性，从而通过水解可能产生氢氟酸(HF)。
然而，尤其在汽车中应用锂离子存储器技术时，必须在电池的壳体的内腔与环境之间进行压力均衡，因为否则由于高环境压差使壳体被压缩或者在其他情况下可能剧烈膨胀。在飞机运输、山区行驶时，由于日常的压力波动和高温度波动而产生高压差。这在极端情况下导致电池的壳体由于非常强烈的机械负荷而损坏。
因此，借助压力均衡元件来确保在壳体内腔与环境之间持续进行的体积交换。压力均衡元件可以通过膜来构造。因为在环境空气中始终包含一定份额的水蒸气，所以水蒸气通过体积交换和扩散穿过膜到达壳体中。
为了防止提到的壳体内部中的冷凝水的问题，通常使用干燥剂。然而，即使在最小的壳体体积的情况下，在数年的使用寿命期间也需要数千克的干燥剂重量或者必须设置更换干燥剂。
在DE 10 2012 202 103 A1中描述了一种用于锂离子蓄电池的压力均衡元件，其中，膜与彼此平行且反向布置的两个阀串联。此外，干燥剂可以布置在压力均衡元件中。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于壳体的压力均衡元件，该压力均衡元件具有膜，所述膜与彼此平行且反向布置的至少两个止回阀串联，其中，为了构造至少两个止回阀，压力均衡元件具有两个阀板，这两个阀板实现在它们之间得到至少一个出气室和至少一个进气室。至少一个出气室和空间上与其分隔的至少一个进气室分别具有输入开口和输出开口。阀膜位于两个阀板之间并且通过阀板来固定，阀膜具有至少两个阀盖，即，优选是阀膜的加固区域(优选呈柱体形状来加固)，这些阀盖分别封闭所述至少一个出气室的输入开口和所述至少一个进气室的输入开口。
阀板借助合适的机构或措施彼此牢固连接。
因此，可以有利地由仅三个构件实现止回阀，因为阀膜和阀盖在避免构件松动的情况下优选一体式地构造。
此外，根据本发明的设计方案在易于实现的情况下提供了可靠的阀功能。
为了可以实现压力均衡，阀膜必须具有贯通开口。贯通开口优选构造为，使得阀盖被这些贯通开口围绕，其中，为了阀盖相对于其余的阀膜的准确定位，必须在阀盖与阀膜之间有至少一个连接，优选两个或三个连接。
所述至少一个连接优选弹簧式地构造，从而可以通过弹簧力根据各个预定值或关于期望的开口压力设计止回阀。
所述至少一个连接的弹簧式构型可以通过选择阀膜的弹性材料和/或通过对至少一个连接进行相应的空间设计来实现，优选设计为曲折弹簧(
Figure BPA0000234764060000031
)。
合适的材料，优选聚合物，特别优选是弹性体，对于本领域技术人员是公知的。
为了整体减少压力均衡元件所需的构件的数量，优选阀膜配设有模制的O形圈，其对于压力均衡元件相对于壳体的密封来说是必须的。
O形圈围绕优选圆形设计的阀膜，并且通过至少一个、优选两个至四个接驳部(Steg)与阀膜连接。
优选地，为了使密封效果尽可能好，带有模制的O形圈的阀膜的实施方式由弹性体制成。
因为O形圈绕着阀板，所以阀板具有对应的槽，向阀膜延伸的接驳部穿过这些槽延伸。
根据本发明的一种优选实施方式，阀膜在阀膜与阀板相接触的区域中具有加厚部或接驳部，以便阀板或者进气室和出气室向外密封并且彼此加固地密封。
阀膜在其不同的实施方式中有利地提供了在窝状板(Nestplatte)上的工艺可靠的制造和对于拾取和放置自动装配的改进处理。
所述膜是仅能透过气体的，从而固体杂质和液体被挡住。根据一种优选的实施方式，膜可以装备成疏水和/或疏油的，从而相对于液体，尤其是水和/或油，得到了提升的保护。
根据本发明的压力均衡元件的另一种实施方式，在止回阀背对第一膜的一侧上设置有第二膜，以便由止回阀阻挡来自于配设有压力均衡部的壳体的内部的可能存在的杂质。
对于本领域技术人员来说，由现有技术公知了用于这类膜的合适的材料，膜优选由聚四氟乙烯(PTFE)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成。
根据压力均衡元件的一种特别优选的实施方式，该压力均衡元件配设有干燥剂，其优选布置在干燥剂容器中并且布置在至少两个止回阀之后。由此，在压力均衡时，可能加载有蒸汽的空气被引导穿过位于壳体中的干燥剂并且湿气被可靠地结合。
有利地，借此可以可靠地确保防止任何湿气侵入到壳体中，由此可以可靠地阻止腐蚀和短路。
干燥剂的量可以设定为，使得其在例如布置在壳体中的蓄电池的使用寿命期间是足够的。
替选地，干燥剂量可以位于能更换的干燥剂容器中，其要在限定的间隔内更换。在此特别有利的是，所需的干燥剂量可以保持得比在本发明的其他实施方式中更少。
对于本领域技术人员来说，由现有技术普遍公知了合适的干燥剂。优选是二氧化硅、分子筛或基于粘土的干燥剂。
所述膜优选配设有保护盖，其也可以起到基座或壳体的作用，从而可以防止膜的机械损伤。因此，也对例如在应用蒸汽喷射清洁器时或在石击时的溅水起到保护。
根据本发明，还要求保护一种用于不允许形成冷凝水的湿度敏感的构件或设备的壳体，其具有根据本发明的压力均衡元件，所述湿度敏感的构件或设备例如是控制设备或电池模块。
相应地，本发明的主题还涉及具有根据本发明的壳体的电池单池模块或电池组，优选是锂离子蓄电池，其中，电池单池模块或电池组可以具有控制设备。
本发明的主题还涉及机动车，尤其是电动机驱动的机动车，其具有至少一个根据本发明的电池单池模块，该电池单池模块与机动车的驱动***连接。
在从属权利要求中给出并且在说明书中描述了本发明的有利扩展。
附图说明
结合附图和以下说明详细阐述了本发明的实施例。其中：
图1以剖面图示出根据本发明的压力均衡元件；
图2以立体图示出根据本发明的压力均衡元件的阀膜的第一实施方式；
图3以立体图示出根据本发明的压力均衡元件的阀膜的第二实施方式；
图4以俯视图示出根据本发明的压力均衡元件的用于阀膜的窝状板。
具体实施方式
图1示出根据本发明的压力均衡元件10，其通过基座11布置在未详细示出的壳体的壁12的贯通开口中。基座11借助卡扣锁13固定在壳体的内侧上。其他固定类型也可行。根据该实施方式，基座11同时用作布置在基座11中的膜14的保护盖。为了空气的流入和流出或为了压力均衡，基座11具有多个贯通开口15。
基座11环绕地具有凸出部16，其中，在该凸出部16与壁之间具有用于密封的O形圈17。在膜14后方，两个阀板18和19位于基座11的内部中，这两个阀板共同地构造出出气室20和进气室21，它们分别具有输入开口22和输出开口23，其中，输入开口22延长到进气室21和出气室20中直至空间中部。在两个阀板18与19之间布置有阀膜24，该阀膜一方面用于阀板18和19相对彼此的密封，并且另一方面用于隔离进气室21和出气室20。在图2和4中详细示出的阀膜24具有圆形的中间部分，其具有环绕的接驳部25和居中地分隔阀膜的第二接驳部26。接驳部25和26设置在阀膜24的上侧和下侧上，并且如已解释的那样用于密封和分隔。此外，阀膜24环绕地具有提到的O形圈17，其借助多个接驳部27固定在阀膜24上。接驳部27通过未详细示出的开口延伸穿过阀板18、19以及基座11。在阀膜24的两部分中，在贯通开口中分别布置有柱状的阀盖28，它们经由接驳部29或曲折弹簧30来固定。阀盖28在已装配的压力均衡元件10中遮盖输入开口22，并且在限定的压力下释放该输入开口。图4示出用于高效制造阀膜24的所谓的窝状板31。

Claims (10)

1.一种用于壳体的压力均衡元件(10)，所述压力均衡元件具有膜(14)，所述膜与彼此平行且反向布置的至少两个止回阀串联，其特征在于，为了构造所述至少两个止回阀，所述压力均衡元件(10)具有两个阀板(18、19)，所述两个阀板构成至少一个出气室(20)和至少一个进气室(21)，所述至少一个出气室和所述至少一个进气室分别具有输入开口(22)和输出开口(23)，其中，在所述两个阀板(18、19)之间布置有阀膜(24)，所述阀膜具有至少两个阀盖(28)，并且其中，阀盖(28)分别封闭所述至少一个出气室(20)的输入开口(22)和所述至少一个进气室(21)的输入开口(22)，
其中，在所述阀膜(24)上模制有环绕的O形圈(17)，
其中，保护盖限定中空的内部空间，并且所述膜(14)和所述两个阀板(18、19)被容纳在所述中空的内部空间中，并且
其中，所述O形圈与所述保护盖直接接触地布置。
2.根据权利要求1所述的压力均衡元件，其中，所述至少两个阀盖(28)弹簧式地与所述阀膜(24)连接。
3.根据权利要求2所述的压力均衡元件，其中，所述至少两个阀盖(28)的弹簧式的连接分别通过至少一个曲折弹簧(30)来构造。
4.根据权利要求2或3所述的压力均衡元件，其中，所述至少两个阀盖(28)、所述阀膜(24)和所述弹簧式的连接是一体的。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的压力均衡元件，其中，所述压力均衡元件(10)具有干燥剂，所述干燥剂布置在所述膜(14)和所述至少两个止回阀之后。
6.一种壳体，所述壳体具有根据权利要求1至5中任一项所述的压力均衡元件(10)。
7.一种电池单池模块，所述电池单池模块具有根据权利要求6所述的壳体。
8.根据权利要求7所述的电池单池模块，其中，所述电池单池模块是锂离子蓄电池。
9.一种机动车，所述机动车具有根据权利要求7或8所述的电池单池模块，其中，所述电池单池模块与所述机动车的驱动***连接。
10.根据权利要求9所述的机动车，其中所述机动车是能够电动机驱动的机动车。
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