CN103493240A - 压力平衡元件、具有压力平衡元件的外壳、锂离子蓄电池以及机动车 - Google Patents

压力平衡元件、具有压力平衡元件的外壳、锂离子蓄电池以及机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于外壳(10)的具有不透水的薄膜(16)的压力平衡元件，其中，薄膜(16)与一个在两个方向上作用的过压阀组合，或者与一个相应的由两个过压阀(18)构成的组合组合，以便减少空气交换的体积。因此，向外壳(10)内传输的空气湿气的量也被减少。此外提出一种具有压力平衡元件(11)的外壳(10)、一种具有外壳(10)的锂离子蓄电池以及一种机动车。

Description

压力平衡元件、具有压力平衡元件的外壳、锂离子蓄电池以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于外壳的具有不透水的薄膜的压力平衡元件、一种具有压力平衡元件的外壳、一种具有外壳的锂离子蓄电池以及一种机动车。
背景技术
在具有包围有经受温度变化并因此承受体积变化的空气体积的外壳的设备(例如电池)中，通常使用压力平衡元件(DAE)。其为一种例如用聚四氟乙烯制成的微多孔薄膜，如Goretex薄膜，其可透空气，但是不透水。该DAE负责完美的压力平衡，也就是说用微小的延迟(
Figure BPA0000178369630000011
)在外壳之内和之外设定相同的空气压力。当外壳不能承受可能的内、外压力差时需要这种压力平衡。由于温度变化和外部压力变化，例如在空运的情况下，压力差可能达到1巴。
在使用这种具有如
Figure BPA0000178369630000012
薄膜的不透水薄膜的压力平衡元件时的问题是，它虽然对于水在液体聚集态下是密封的，但是对于水蒸汽不是这样。也就是说在潮湿的外部大气环境下潮湿的空气能够侵入到外壳中。如果在设备的内部存在一个区域，其被冷却到外部温度以下的温度，则这能够使空气湿气在该冷却的区域上冷凝。该冷凝可能导致设备故障。
发明内容
根据本发明，提供一种用于外壳的具有优选由聚四氟乙烯制成的不透水的薄膜的压力平衡元件(DAE)，其中在该薄膜之前或者之后连接有一个在两个方向上作用的过压阀或者一个由两个相反作用的过压阀构成的组合。
用于这种透气但阻止液体通过的薄膜的适宜的材料对于本领域技术人员可从现有技术知晓。
同样，本领域技术人员可从现有技术知晓适宜的过压阀，例如注口阀(Schnabelventile)。
本发明还涉及一种用于设备的外壳，例如用于锂离子蓄电池的外壳，其具有装备有上述压力平衡元件的主动冷却装置。
下面的叙述同样地涉及压力平衡元件和装备有该压力平衡元件的外壳。
调整一个或多个过压阀，从而仅当外壳的内部空间和环境之间的压力差的大小使得其接近该外壳的稳定极限时才进行压力平衡。该临界的压力对于过压和负压可以是不同的，由此能够有利地阻止由于例如通过外界温度的轻微变化导致的通常是小的压力差使得空气进而使得湿气进入外壳内。仅在较大的、但是一般很少发生的压力差的情况下才进行空气交换。
本发明的核心是尽可能大地减少空气交换的体积。由此也减少向外壳内传输的空气湿气的量。
外壳优选还具有用于去除空气湿度的常见的措施，例如干燥剂，使得在压力平衡时进入外壳的少量的空气湿气能够被可靠地去除。该措施对于本领域技术人员可从现有技术知晓。
薄膜和一个或者多个过压阀优选组装成封闭的单元，其集成在外壳的壁中。该封闭的单元例如可以通过管架结构构成，其中在该管架结构的一个末端区域内设置薄膜，在相反的末端区域内设置一个或者多个阀。
该单元优选集成在外壳的壁中，使得从内部空间看时首先给出薄膜，然后跟随一个或者多个过压阀。通过这种优选的实施方式在空气流入时能够有利地引起对附加的空气湿气的绝热膨胀。
由此，在外部过压的情况下过压阀打开，在空气进入时它对空气减压，空气由此被冷却。由此使空气接收潮湿的能力减小并且在空气湿度相对大的情况下部分空气湿气在封闭的单元的区域内冷凝，使得不再能够穿过薄膜。由此冷凝物不会到达外壳的内部空间内。
为把冷凝的水从封闭的单元内重新导出，向外打开的过压阀设置成使水能够在该过压阀的区域内聚集。当在外壳的内部空间内过压并且通过过压阀使其平衡时将冷凝水向外运送。因为水在封闭的单元内在重力的方向上运动，所以相应的过压阀优选设置在封闭的单元的最低点。在该区域内可以额外设有用于容纳水的凹部。
优选在位于封闭的单元内部的流入区域内在过压阀之后设置冷凝板，使得冷凝物不能分布在封闭的单元的整个内部空间。此外，该冷凝板有利地设有朝向封闭单元的最低点的倾斜，使得冷凝物在阀的一部分上滴落，空气通过该部分在外部空间的方向上流动。在该阀下次打开时，如上述，冷凝水一同被向外运送。然而也可以通过适宜地选择滴落点向另外适宜快速排出的位置运送冷凝物。
根据封闭的单元在外壳上的定位可以调节管架结构，以便使冷凝物在内部最优地运送。由此，当在底侧设置压力平衡元件时可以使管架结构直线式延伸，当在侧面设置时可以把管架结构在重力的方向上折弯。
根据本发明的另一种实施方式还可以把薄膜和过压阀的上述顺序反过来，使得从内部空间看首先给出一个或者多个过压阀然后是薄膜，这样可以阻止污物进入封闭的单元内。
也可以在一个或者多个过压阀的两侧设置薄膜。为了在这种布置时也能够实现对于空气湿气的绝热效果，位于外侧的薄膜优选仅设置在向内作用的过压阀或者过压阀的相应部分的区域内，使得流出的空气通过向外作用的过压阀或者过压阀的相应部分运出冷凝的水。
此外，本发明涉及一种具有设置在根据本发明的外壳内的主动内部冷却装置的锂离子蓄电池。
此外，本发明涉及一种机动车，其具有用于驱动该机动车的驱动电动机和与该驱动电动机连接的或者可连接的根据本发明的锂离子蓄电池，其根据本发明构造。
本发明的有利的扩展在从属权利要求中给出并说明。
附图说明
根据附图和下面的说明详细解释本发明的实施例。附图中：
图1示出了具有根据本发明的压力平衡元件的外壳的示意图。
具体实施方式
图1示意性示出了具有压力平衡元件11的、用于未示出的设备(例如锂离子蓄电池)的外壳10。外壳10的内部空间12相对于环境封闭，空气仅能通过该压力平衡元件11向环境流出或从环境流入。压力平衡元件11由管架结构13组成，其穿过外壳10的壁14引导。引导入外壳10内的管架结构13的开孔15由不透水的薄膜16封闭。在外壳10之外，管架结构13在重力的方向上折弯。管架结构13的折弯的末端17由双重的注口阀18封闭。在管架结构13的内部空间19内，在外部空气21的流入区域内设置冷凝板20。在外部空气21进入时它碰到冷凝板20，由此外部空气21的空气湿气冷凝。该冷凝板相对于双重的注口阀18的一部分倾斜地延伸，当在外壳10内过压时该部分将空气22向外引导，并且构成滴落点23，从该滴落点向双重的注口阀18引导冷凝物。当在外壳10内过压时，冷凝物与空气22一起被向外引导。在外壳10的内部空间12内为了干燥进入的空气额外设置具有未详细示出的干燥剂的容器24。

Claims (10)

1.一种用于外壳(10)的具有不透水的薄膜(16)的压力平衡元件，其特征在于，在该薄膜(16)之前或之后连接有一个在两个方向上作用的过压阀或者一个由两个相反作用的过压阀(18)构成的组合。
2.根据权利要求1所述的压力平衡元件，其中，所述薄膜(16)和所述过压阀(18)组装成一个封闭的单元。
3.根据权利要求2所述的压力平衡元件，其中，所述封闭的单元由管架结构(13)构成，该管架结构在一端由所述薄膜(16)封闭，在另一端由所述过压阀(18)封闭。
4.根据权利要求2或3所述的压力平衡元件，其中，向外作用的过压阀(18)与所述封闭的单元或者所述管架结构(13)的重力相关地设置在最低点。
5.根据权利要求2到4中之一所述的压力平衡元件，其中，在所述封闭的单元或者所述管架结构(13)的向内作用的过压阀(18)的区域中在内部(19)设置冷凝板(20)，该冷凝板能够具有滴落点(23)，该滴落点位于向外作用的过压阀(18)的区域内。
6.根据权利要求1到5中之一所述的压力平衡元件，其中，在所述过压阀(18)的背对薄膜(16)的一侧设置第二不透水的薄膜，该第二不透水的薄膜只能设置在向内作用的过压阀(18)的区域内。
7.一种外壳，具有根据权利要求1到6中之一所述的压力平衡元件(11)。
8.根据权利要求7所述的外壳，其中，在所述外壳(10)内设置用于去除空气湿气的措施。
9.一种具有主动冷却装置的锂离子蓄电池，其特征在于，该锂离子蓄电池设置在根据权利要求7或8所述的外壳内。
10.一种机动车，具有用于驱动该机动车的驱动电动机和与该驱动电动机连接或者可连接的根据权利要求9所述的蓄电池。
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