CN104022235A - 用于封闭隔室的紧急排泄装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于封闭隔室的紧急排泄装置。具体地，提供了一种用于安置在壳体上的排泄装置，其包括外插塞部件和液体可膨胀部件。外插塞部件具有第一盖部和第一附接部。第一盖部可定位于壳体壁的外侧上。第一附接部适于将排泄装置附接至壳体壁中的开口。液体可膨胀部件接触外插塞部件，并且适于当排泄装置被安置在壳体上时接触壳体内的结构。特别地，液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积。当液体可膨胀部件从不含液体状态转变至含液体状态时，液体可膨胀部件推动内插塞部件远离壳体内的结构，从而提供用于液体排出的路径。
Description
技术领域
在至少一个方面，本发明涉及具有改善的抗水/冷却剂损坏能力的蓄电池模块壳体。
背景技术
像这种蓄电池模块的电气装备常常包含易受水损坏的精密电子装备。尤其地，淹没状况可能损坏像蓄电池模块和燃料电池这样的装置中的灵敏电子部件。
除高压蓄电池的电池单元之外，蓄电池提供动力的车辆还一直都包括灵敏的电子控制部件。如果其中包含这些部件的隔室被用于这样的装置的水或冷却剂淹没，则这些部件易受水损坏。锂离子蓄电池是用于这样的车辆的重要类型的蓄电池技术。包括锂离子蓄电池组件的大部分蓄电池组件包括多个单独的电化学电池单元。典型地，这样的电化学电池单元包括阳极、阴极和间置于阳极与阴极之间的分隔件。典型地，阳极包括涂有石墨层的金属片或箔(通常为铜金属)。相似地，阴极通常包括涂有含锂层的金属片或箔(通常为铝金属)。最后，电化学电池单元包括间置于阳极与阴极之间的电解质。端子允许产生的电被用于外部电路。电化学电池单元经由电化学反应产生电。对于高功率和高能量的应用，多个蓄电池电池单元被利用并装配到电池模块中。此外，这样的电池模块包括间置于蓄电池电池单元之间的多个金属(例如，铜和/或铝)的且液体冷却的翅片。蓄电池组件还控制这样的电子装置，所述电子装置监测充电和到电子装置的功率分配。在蓄电池冷却剂系统的损坏或泄漏之后，由于冷却剂淹没了壳体，这种蓄电池模块的潜在危险包括漏电电流、短路和失火。
因此，存在对改善的安全保护的需求，以便减少存在于蓄电池操作车辆内的电子装置中的水和冷却剂损坏的影响。
发明内容
本发明通过在至少一个实施例中提供了用于附接至壳体的排泄装置来解决现有技术的至少一个问题，其中所述壳体具有壳体壁，所述壳体壁具有限定在其中的至少一个孔。排泄装置包括外插塞部件、内插塞部件和液体可膨胀部件。外插塞部件具有第一盖部和第一附接部。第一盖部可定位于壳体壁的外侧上。内插塞部件具有第二盖部和第二附接部。第二盖部可定位于壳体壁的内侧上。第二附接部配合第一附接部以限定中空腔室。内插塞部件限定有允许液体流入中空腔室的流孔。液体可膨胀部件定位于中空腔室中。特别地，液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积，使得当液体可膨胀部件从不含液体状态转变至含液体状态时，液体可膨胀部件将内插塞部件和外插塞部件推开，从而提供用于液体从壳体排出的路径。
在另一实施例中，提供了一种用于安置在壳体上的排泄装置。壳体包括壳体壁，所述壳体壁具有限定在其中的至少一个装置孔。排泄装置包括外插塞部件和液体可膨胀部件。外插塞部件具有第一盖部和第一附接部。第一盖部可定位于壳体壁的外侧上。第一附接部适于将排泄装置附接至壳体壁中的开口。液体可膨胀部件接触外插塞部件，并且适于在排泄装置被安置在壳体上时接触壳体内的结构。特别地，液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积。当液体可膨胀部件从不含液体状态转变至含液体状态时，液体可膨胀部件推动内插塞部件离开壳体内的结构，从而提供用于液体排出的路径。
在另一实施例中，提供了一种结合有上述排泄装置中的一种或多种排泄装置的壳体。壳体包括其中排泄装置被安装在开口中的壳体壁。
本发明还包括下述方案：
1. 一种用于附接至壳体的排泄装置，所述排泄装置包括：
外插塞部件，其具有第一盖部和第一附接部，所述第一盖部可定位于所述壳体的开口中，其中所述第一盖部设置在壳体壁的外侧上；
内插塞部件，其具有第二盖部和第二附接部，所述第二盖部可定位于所述壳体壁的内侧上，所述第二附接部配合所述第一附接部以限定中空腔室，所述内插塞部件限定有允许液体流入所述中空腔室的流孔；以及
液体可膨胀部件，其定位于所述中空腔室内，所述液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积，当所述液体可膨胀部件从干燥状态转变至含液体状态时，所述液体可膨胀部件将所述内插塞部件和所述外插塞部件推开，从而提供用于液体排出的路径。
2. 根据方案1所述的排泄装置，其中，所述内插塞部件和所述外插塞部件中的至少一个包括弹性材料。
3. 根据方案1所述的排泄装置，其中，当所述液体可膨胀部件从干燥状态转变至含液体状态时，所述液体可膨胀部件将所述内插塞部件和所述外插塞部件推开，使得所述内插塞部件松开所述外插塞部件。
4. 根据方案1所述的排泄装置，其中，所述第一附接部和所述第二附接部中的一个或两者是中空的。
5. 根据方案1所述的排泄装置，其中，所述液体可膨胀部件包括海绵。
6. 根据方案1所述的排泄装置，其中，所述液体可膨胀部件当以液体饱和时在体积方面增加至少50%。
7. 根据方案1所述的排泄装置，其中，当所述液体可膨胀部件以液体饱和时，所述液体可膨胀部件在体积方面增加，使得在所述内插塞部件与所述外插塞部件之间产生从大约20N至35N的力。
8. 根据方案1所述的排泄装置，其中，所述液体是水或液体的蓄电池冷却剂。
9. 根据方案1所述的排泄装置，其中，所述第一附接部包括第一附接特征，所述第二附接部具有第二附接特征，所述第一附接特征配合所述第二附接特征。
10. 根据方案9所述的排泄装置，其中，所述第一附接特征和所述第二附接特征分别独立地包括突起或凹槽。
11. 根据方案1所述的排泄装置，其中，所述液体可膨胀部件定位于所述中空腔室内，具有从0至5 mm的空隙。
12. 一种用于附接至壳体的排泄装置，所述排泄装置包括：
外插塞部件，其具有第一盖部和第一附接部，所述外插塞部件可定位于所述壳体的开口中，所述盖部可定位于壳体壁的外侧上，所述附接部适于将所述排泄装置附接至所述壳体壁中的开口；以及
液体可膨胀部件，其接触所述外插塞部件，并且适于当所述排泄装置被安置在所述壳体上时接触所述壳体内的结构，所述液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积，当所述液体可膨胀部件从不含液体状态转变至含液体状态时，所述液体可膨胀部件推动所述外插塞部件远离所述壳体内的结构，从而提供用于液体排出的路径。
13. 根据方案12所述的排泄装置，还包括内插塞部件，其具有第二盖部和第二附接部，所述内插塞部件是所述壳体内的结构，所述第二盖部可定位于所述壳体壁的内侧上，所述第二附接部配合所述第一附接部以限定中空腔室，所述内插塞部件限定有允许液体流入所述中空腔室的流孔。
14. 根据方案12所述的排泄装置，其中，所述外插塞部件包括弹性材料。
15. 根据方案12所述的排泄装置，其中，所述液体可膨胀部件包括海绵。
16. 一种壳体，包括：
第一壳体壁，其具有限定在其中的至少一个装置开口；以及
排泄装置，其定位于所述装置开口中，所述排泄装置包括：
外插塞部件，其具有第一盖部和第一附接部，所述第一盖部可定位于所述壳体壁的外侧上，所述附接部适于将所述排泄装置附接至所述装置开口；以及
液体可膨胀部件，其接触所述外插塞部件，并且适于当所述排泄装置被安置在所述壳体上时接触所述壳体内的结构，所述液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积，当所述液体可膨胀部件从不含液体状态转变至含液体状态时，所述液体可膨胀部件推动所述外插塞部件远离所述壳体内的结构，从而提供用于液体排出的路径。
17. 根据方案16所述的壳体，其中，所述排泄装置还包括内插塞部件，所述内插塞部件具有第二盖部和第二附接部，所述内插塞部件是所述壳体内的结构，所述第二盖部可定位于所述壳体壁的内侧上，所述第二附接部配合所述第一附接部以限定中空腔室，所述内插塞部件限定有允许液体流入所述中空腔室的流孔。
18. 根据方案16所述的壳体，其中，所述外插塞部件包括弹性材料。
19. 根据方案17所述的壳体，其中，所述液体可膨胀部件包括海绵。
20. 根据方案17所述的壳体，还包括第二壳体壁，其中第二排泄装置附接至所述第二壳体壁。
附图说明
从详细说明和附图，本发明的示例性实施例将得到更充分的理解，附图中：
图1A是用于电气壳体或封闭隔室的排泄装置的截面图；
图1B是图1A的排泄装置的俯视图；
图2是其中具有排泄装置和电部件的壳体的透视图；
图3A是替代性排泄装置的截面图；
图3B是图3A的排泄装置的俯视图；
图4A是替代性排泄装置的截面图；
图4B是图4A的排泄装置的俯视图；以及
图5是示出了水使海绵膨胀产生的力的曲线图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明目前优选的组成、实施例和方法，所述目前优选的组成、实施例和方法构成了目前为发明人所知的实践本发明的最佳模式。附图不一定按比例绘制。然而，应理解的是，所公开的实施例仅是可以各种替代形式实现的本发明的示例。因此，在此公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅应被解释为关于本发明所有方面的代表性基础和/或应被解释为用于教导本领域技术人员不同地利用本发明的代表性基础。
除了在示例中或者在以另外的方式明确指出的情况下，在说明书中表示了反应和/或使用的材料或状况的量的所有数值量都应被理解为以措词“大约”加以修饰，以便描述本发明的最宽广的范围。在所述数值极限内的实践通常是优选的。此外，除非具有明确的相反的声明，否则百分比、部分以及比值都按重量计算；对与本发明相联系并且针对给定目的是合适或优选的一组或一类材料的说明也暗含了所述组或类中任意两种或多种成分的混合物是等同合适或优选的；对化学制品项目的成分的说明参考的是在添加到说明书中详述的任何化合物中时的成分，并且不一定排除一旦混合的情况下在混合物的成分中的化学相互作用；首字母缩略词或其他缩写的第一定义适用于相同缩写在本文中所有的随后使用；并且，除非有明确的相反的声明，否则对特性的测量通过前面或后面涉及相同特性的相同技术来确定。
还应理解的是，由于具体的部件和/或状况当然可改变，所以本发明不限于以下描述的具体实施例和方法。此外，在此使用的术语仅用于描述本发明特定实施例的目的，并且绝不旨在以任何方式限制本发明。
还必须指出的是，如在说明书和所附权利要求书中使用地，除非上下文清楚地指出或者以另外的方式明确指示，否则措词“一”、“一种”“一类”、“一组”、“该”和“所述”也包括不止一个的所指对象。例如，以上述措词对部件的参考描述也被认为包括不止一个所述部件。
贯穿本申请，其中一些公布被引用，这些公布的公开内容在此通过引用被全部并入本申请，以便更加充分地描述本发明所属领域的技术状态。
参考图1和图2，其提供了用于附接至具有壳体壁的壳体的排泄装置。图1A是排泄装置的截面图，图1B是排泄装置的俯视图。图2是在其中具有排泄装置和电部件的壳体的透视图。如在此使用地，术语“壳体”和“封闭隔室”可互换地使用。本实施例对于电气壳体可能尤其有用，例如用于蓄电池模块和燃料电池的那些壳体。排泄装置10包括外插塞部件12、内插塞部件14和液体可膨胀部件16。外插塞部件12包括第一盖部20和第一附接部22。如在此使用地，盖部是插塞部件的端部，并且附接部是插塞部件的具有便于附接的特征的区域。第一盖部20可定位于壳体37的壳体壁30的外侧28上。在一种改进中，盖部设置在外侧28上并且接触外侧28，以便实现密封。内插塞部件14包括第二盖部34和第二附接部34。第二盖部32可定位于壳体壁30的内侧40上。在一种改进中，第二盖部32具有设置在内侧40上并接触内侧40的部分，以便实现密封。第二附接部34配合第一附接部22，以限定中空腔室44。内插塞部件14限定了允许液体流入中空腔室44的流孔48。
在一种改进中，第一附接部22包括第一附接特征50，并且第二附接部36具有第二附接特征52，第一附接特征50和第二附接特征52中的每一个都围绕相应的附接部的周边延伸。第一附接特征50配合第二附接特征52。在另一改进中，第一附接特征50和第二附接特征52分别独立地包括突起或凹槽。图1A描绘了其中附接特征50是突起并且附接特征52是凹槽的示例。应意识到的是，这些构造可转换。
仍然参考图1A、图1B和图2，液体可膨胀部件16定位于中空腔室44中。在一种变体中，第一附接部22和第二附接部36中的一个或两者是中空的。具体地，这些部分可以是从它们各自的盖部延伸的大体上圆筒形的中空延伸部分。特别地，液体可膨胀部件16当与液体接触时具有比干燥时更高（或者更大）的体积，使得当液体可膨胀部件16从不含液体状态转变至含液体状态时，液体可膨胀部件16将内插塞部件14和外插塞部件12推开，从而提供了用于液体从壳体37排出的路径。术语“干燥”如在此所使用地，意指液体可膨胀部件16基本上不包含任何液体(即，低于5%的重量百分比)，或者没有吸入其中的液体。典型地，可能存在于壳体37中的液体包括水，并且在蓄电池模块的情况下包括液体冷却剂(例如，乙二醇等)。在一种改进中，当液体可膨胀部件16从不含液体状态转变至含液体状态并且达到足够外插塞部件12松开内插塞部件14(即，与内插塞部件14分开)的程度时，液体可膨胀部件16将内插塞部件14和外插塞部件12推开。应指出的是，在液体可膨胀部件16与膨胀期间被推压抵靠的表面之间可以存在或者可以不存在空隙58。在一种改进中，空隙58是从0 mm至5 mm。
在一种改进中，通过使这些部件由诸如弹性橡胶和弹性塑料之类的弹性材料形成，来促进外插塞部件12和内插塞部件14被膨胀的液体可膨胀部件16推开的能力。合适的弹性橡胶的示例包括但不限于：天然聚异戊二烯橡胶、合成聚异戊二烯橡胶、聚丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚丙烯酸酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、乙烯醋酸乙烯酯等。在一种改进中，液体可膨胀部件当以液体饱和时在体积方面增大至少50%。在另一改进中，液体可膨胀部件当以液体饱和时在体积方面增加从大约50%至100%或者更多。在又一改进中，当液体可膨胀部件16以液体饱和时，液体可膨胀部件16体积增大，使得在内插塞部件与外插塞部件之间产生从大约20N至35N或更高的力。在又一改进中，当液体可膨胀部件16以液体饱和时，液体可膨胀部件16体积增大，使得在内插塞部件与外插塞部件之间产生从大约20N至30N或更高的力。
在一种变体中，液体可膨胀部件16包括海绵。构成液体可膨胀部件16的海绵材料的示例包括但不限于：诸如低密度聚醚、聚乙酸乙烯酯、聚酯等的泡沫聚合物，以及纤维素纤维、聚氨酯和海绵。
仍然参考图2，应意识到的是，排泄装置10可定位于壳体37上的许多位置处。图2图示了排泄装置101、102、103和104的定位。排泄装置101、102、103和104可具有在图1A和图1B中描述的设计，或者可具有以下结合对图3A和图3B(排泄装置70)或图4A和图4B(排泄装置120)的说明来更加详细描述的设计。定位在壳体37的顶部、底部和侧面上允许在例如车辆翻滚从而导致壳体的高度发生变化的情况下的排泄。
参考图3A、图3B和图2，其示意性地图示了用于附接至壳体的排泄装置的变体。图3A是可从壳体的外侧附接的排泄装置的截面图。图3B是该排泄装置的俯视图。排泄装置70包括外插塞部件72、内插塞部件74和液体可膨胀部件16。外插塞部件72包括第一盖部80和第一附接部82。在该变体中，第一盖部80和第一附接部82可定位于壳体37的壳体壁30的外侧28上。内插塞部件74包括第二盖部94和第二附接部96。第二盖部94可定位于壳体壁30的内侧40上。第二附接部96配合第一附接部82，以限定中空腔室104。内插塞部件74限定了允许液体流入中空腔室104的流孔108。
在如上所述的改进中，第一附接部82包括第一附接特征110，并且第二附接部96具有第二附接特征112。第一附接特征110配合第二附接特征112。在另一改进中，第一附接特征110和第二附接特征112分别独立地包括围绕相关附接部的周边延伸的突起或凹槽。图3A描绘了其中附接特征110是凹槽并且附接特征112是突起的示例。
仍然参考图3A、图3B和图2，液体可膨胀部件16定位于中空腔室104中。在一种变体中，第一附接部82和第二附接部96中的一个或两者是中空的。具体地，这些部分可以是从它们各自的盖部延伸的大体上圆筒形的中空延伸部分。如上所述，液体可膨胀部件16当与液体接触时具有比干燥时更高（或更大）的体积，使得当液体可膨胀部件16从不含液体状态转变至含液体状态时，液体可膨胀部件16将内插塞部件74和外插塞部件72推开，从而提供了用于液体从壳体37排出的路径。在另一改进中，当液体可膨胀部件16从不含液体状态转变至含液体状态并且达到足够外插塞部件72松开内插塞部件74的程度时，液体可膨胀部件16将内插塞部件74和外插塞部件72推开。液体可膨胀部件的细节与以上参考对图1A和图1B的说明而阐述的细节相同，包括关于空隙和形成液体可膨胀部件的材料方面的细节。
参考图4A、图4B和图2，其示意性地图示了用于附接至壳体的排泄装置的另一变体。图4A是对内部地安装在壳体中的部件进行推压的排泄装置的示意性截面图。图4B是用于排泄装置的外插塞的俯视图。排泄装置120包括外插塞部件122和液体可膨胀部件16。外插塞部件122包括第一盖部130和第一附接部132。在该变体中，第一盖部130可定位于壳体37的壳体壁30的外侧28上。在一种改进中，第一附接部132包括第一附接特征134，所述第一附接特征134在第一附接部134的周边的范围内。第一附接特征134将外插塞部件122固定至壳体壁30，并被描绘成图4A中的突出部。液体可膨胀部件16定位于形成在附接部132中的中空腔室136内。如上所述，液体可膨胀部件16当与液体接触时具有比干燥时更高（或更大）的体积，使得当液体可膨胀部件16从不含液体状态转变至含液体状态时，液体可膨胀部件16推动外插塞部件122和固定在壳体内的部件140，从而提供用于液体从壳体37排出的路径。在另一改进中，当液体可膨胀部件16从不含液体状态转变至含液体状态并且达到足够外插塞部件122从壳体37松开的程度时，液体可膨胀部件16将外插塞部件122与部件140推开。液体可膨胀部件的细节与以上参考图1A和图1B的说明而阐述的细节相同，包括关于空隙和形成液体可膨胀部件的材料方面的细节。
参考图5，其提供了证明由水使海绵膨胀产生的力足以推动上述插塞部件的曲线图。在图5中描绘的测量结果是通过针对各种液体(例如，水)的加载来测量在固定构件130与秤132之间产生的力来确定的。观察到的情况是，即使在海绵131与构件130之间具有5 mm的空隙的情况下，对于上述应用而言也产生了足够的力(20N至30N)。由于产生的力取决于海绵的横截面，在图1A的试验中使用了具有20 mm×20 mm的横截面尺寸的海绵块。通常，以包含液体的海绵的膨胀力克服插塞的附接和摩擦力的方式来设计海绵的尺寸或体积。
尽管已图示并描述了本发明的实施例，但这并不旨在认为这些实施例图示和描述了本发明的所有可能形式。相反，在说明书中使用的文字描述是说明性文字描述，而非限制性文字描述，并且应理解的是，可在不偏离本发明的精神和范围的情况下实现各种变化。
Claims (10)
1.一种用于附接至壳体的排泄装置，所述排泄装置包括：
外插塞部件，其具有第一盖部和第一附接部，所述第一盖部可定位于所述壳体的开口中，其中所述第一盖部设置在壳体壁的外侧上；
内插塞部件，其具有第二盖部和第二附接部，所述第二盖部可定位于所述壳体壁的内侧上，所述第二附接部配合所述第一附接部以限定中空腔室，所述内插塞部件限定有允许液体流入所述中空腔室的流孔；以及
液体可膨胀部件，其定位于所述中空腔室内，所述液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积，当所述液体可膨胀部件从干燥状态转变至含液体状态时，所述液体可膨胀部件将所述内插塞部件和所述外插塞部件推开，从而提供用于液体排出的路径。
2.根据权利要求1所述的排泄装置，其中，所述内插塞部件和所述外插塞部件中的至少一个包括弹性材料。
3.根据权利要求1所述的排泄装置，其中，当所述液体可膨胀部件从干燥状态转变至含液体状态时，所述液体可膨胀部件将所述内插塞部件和所述外插塞部件推开，使得所述内插塞部件松开所述外插塞部件。
4.根据权利要求1所述的排泄装置，其中，所述第一附接部和所述第二附接部中的一个或两者是中空的。
5.根据权利要求1所述的排泄装置，其中，所述液体可膨胀部件包括海绵。
6.根据权利要求1所述的排泄装置，其中，所述液体可膨胀部件当以液体饱和时在体积方面增加至少50%。
7.根据权利要求1所述的排泄装置，其中，当所述液体可膨胀部件以液体饱和时，所述液体可膨胀部件在体积方面增加，使得在所述内插塞部件与所述外插塞部件之间产生从大约20N至35N的力。
8.根据权利要求1所述的排泄装置，其中，所述液体是水或液体的蓄电池冷却剂。
9.一种用于附接至壳体的排泄装置，所述排泄装置包括：
外插塞部件，其具有第一盖部和第一附接部，所述外插塞部件可定位于所述壳体的开口中，所述盖部可定位于壳体壁的外侧上，所述附接部适于将所述排泄装置附接至所述壳体壁中的开口；以及
液体可膨胀部件，其接触所述外插塞部件，并且适于当所述排泄装置被安置在所述壳体上时接触所述壳体内的结构，所述液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积，当所述液体可膨胀部件从不含液体状态转变至含液体状态时，所述液体可膨胀部件推动所述外插塞部件远离所述壳体内的结构，从而提供用于液体排出的路径。
10.一种壳体，包括：
第一壳体壁，其具有限定在其中的至少一个装置开口；以及
排泄装置，其定位于所述装置开口中，所述排泄装置包括：
外插塞部件，其具有第一盖部和第一附接部，所述第一盖部可定位于所述壳体壁的外侧上，所述附接部适于将所述排泄装置附接至所述装置开口；以及
液体可膨胀部件，其接触所述外插塞部件，并且适于当所述排泄装置被安置在所述壳体上时接触所述壳体内的结构，所述液体可膨胀部件当与液体接触时具有比干燥时更高的体积，当所述液体可膨胀部件从不含液体状态转变至含液体状态时，所述液体可膨胀部件推动所述外插塞部件远离所述壳体内的结构，从而提供用于液体排出的路径。
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