DE102010003256B4

DE102010003256B4 - Pressure compensation elements for a housing and housing that is sealed off from the environment

Info

Publication number: DE102010003256B4
Application number: DE102010003256.5A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Pint; Robert Lustig; Robert Loeffler; Martin Heger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: WO2011117140A1; DE102010003256A1

Abstract

Druckausgleichselement (10) zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion und eines Druckausgleichs für ein gegenüber der Umgebung (200) abgeschlossenes Gehäuse (100), welches zur Aufnahme einer technischen Komponente vorgesehen ist, wobei dieses ein an einer Gehäuseöffnung (102) des Gehäuses (100) befestigbares Elementgehäuse (11) mit einer Elementöffnung (12) umfasst, die durch eine luftdurchlässige und wasserabweisende Membran (13) verschlossen ist, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts des im Inneren des Gehäuses (100) herrschenden Drucks reißt, wobei durch den entstehenden vergrößerten Querschnitt ein Druckausgleich herstellbar ist dadurch gekennzeichnet, dass das Elementgehäuse (11) eine an die Größe der Gehäuseöffnung (102) angepasste Vertiefung (16) aufweist, die durch die Gehäuseöffnung (102) in das Gehäuseinnere des Gehäuses (100) ragt, wobei die Membran die am Boden (17) der Vertiefung angeordnete Elementöffnung (12) verschließt.Pressure equalization element (10) for the combined provision of an emergency degassing function and pressure equalization for a housing (100) that is closed off from the environment (200) and is intended to accommodate a technical component, this having a housing opening (102) in the housing (100) that can be fastened Element housing (11) with an element opening (12) which is closed by an air-permeable and water-repellent membrane (13) which tears when the pressure prevailing inside the housing (100) exceeds a predetermined limit value, the resulting enlarged cross-section tearing pressure equalization is characterized in that the element housing (11) has a recess (16) adapted to the size of the housing opening (102) and protruding through the housing opening (102) into the housing interior of the housing (100), the membrane Bottom (17) of the depression arranged element opening (12) closes.

Description

Die Erfindung betrifft Druckausgleichselemente zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasung und eines Druckausgleichs für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Gehäuse, welches zur Aufnahme einer technischen Komponente vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Gehäuse mit einem Druckausgleichselement. Insbesondere handelt es sich bei dem Gehäuse um ein Gehäuse für ein Speichermodul eines Fahrzeugs.The invention relates to pressure equalization elements for the combined provision of emergency degassing and pressure equalization for a housing that is sealed off from the environment and is intended to accommodate a technical component. The invention also relates to a housing with a pressure compensation element. In particular, the housing is a housing for a memory module of a vehicle.

Gehäuse, welche zur Aufnahme einer technischen Komponente, wie z. B. einem Speichermodul für ein Fahrzeug, vorgesehen sind, müssen eine Reihe von Anforderungen erfüllen, um den wechselnden Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs gerecht zu werden. Ein derartiges Gehäuse dient dazu, das Speichermodul vor Umgebungseinflüssen, z. B. Wasser und Schmutz, zu schützen. Das Gehäuse muss deshalb prinzipiell bis zu einem bestimmten zulässigen Wassereintrag (sog. zulässige Leckrate) abgedichtet ausgebildet sein. Im Schadensfall des erwähnten Speichermoduls aufgrund extremen Drucks in einer oder mehreren der Speicherzellen und einer sich daran anschließenden Öffnung der Speicherzelle(n), kann durch den aus der Speicherzelle austretenden Gasstrom in kurzer Zeit ein hoher Überdruck in dem Gehäuse entstehen. Um das Gehäuse nicht druckfest ausführen zu müssen, ist deshalb eine Notentgasung erforderlich, so dass der in dem Gehäuse entstehende Überdruck mit einem ausreichend großen Volumenstrom abgebaut werden kann. Wird das in dem Gehäuse angeordnete Speichermodul in einem Fahrzeug eingesetzt, so ist aufgrund der wechselnden Einsatzbedingungen, z. B. in unterschiedlichen Temperatur- und/oder Höhenregionen, ferner ein Druckausgleich vorzusehen, welcher den im Inneren des Gehäuses vorherrschenden Druck an den Umgebungsdruck angleicht.Housing, which for receiving a technical component such. B. a memory module for a vehicle, must meet a number of requirements in order to meet the changing operating conditions of a vehicle. Such a housing is used to protect the memory module from environmental influences such. As water and dirt to protect. In principle, the housing must therefore be designed to be sealed up to a certain permissible water ingress (so-called permissible leakage rate). In the event of damage to the storage module mentioned due to extreme pressure in one or more of the storage cells and subsequent opening of the storage cell(s), the gas flow escaping from the storage cell can quickly cause a high overpressure in the housing. Emergency degassing is therefore necessary so that the housing does not have to be pressure-resistant, so that the overpressure occurring in the housing can be released with a sufficiently large volume flow. If the storage module arranged in the housing is used in a vehicle, then due to the changing operating conditions, e.g. B. in different temperature and / or altitude regions, to also provide pressure equalization, which adjusts the pressure prevailing inside the housing to the ambient pressure.

Zur Realisierung der oben beschriebenen Funktionen - Dichtigkeit, Druckentlastung im Falle einer Notentgasung der Speicherzellen und Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung - sind aus dem Stand der Technik jeweils für sich getrennte, unterschiedliche Lösungen bekannt. Notentgasungselemente gibt es z. B. in der Form von Berstscheiben und Überdruckventilen. Druckausgleichselemente, die Schmutz und Lufteintrag minimieren, sind beispielsweise von Achsgetrieben bekannt. Aufgrund der räumlich beengten Einbausituation können die genannten Funktionen bei einem Gehäuse, welches beispielsweise zur Aufnahme eines Speichermoduls eines Kraftfahrzeugs dient, nicht durch separate, eine jeweilige Einzelfunktion übernehmende Elemente realisiert werden.To implement the functions described above-tightness, pressure relief in the event of emergency degassing of the storage cells and pressure equalization between the housing interior and the environment-are known from the prior art for each separate, different solutions. Emergency degassing elements are available e.g. B. in the form of bursting discs and pressure relief valves. Pressure compensation elements that minimize dirt and air intake are known, for example, from axle drives. Due to the spatially cramped installation situation, the functions mentioned cannot be implemented by separate elements that assume a respective individual function in a housing which serves, for example, to accommodate a memory module of a motor vehicle.

Die DE 16 14 830 A offenbart ein Ventil für in Gehäuse eingebaute Elektrolytkondensatoren, welches einen im Inneren des Gehäuses entstehenden Gasdruck dauernd entweichen lässt, so dass eine Zerstörung des Ventils, auch bei größerer erzeugter Gasmenge, nicht auftritt. Bei dem Ventil ist hierzu eine Öffnung vorgesehen, die durch eine gasdurchlässige, jedoch flüssigkeitsdichte Membran abgedeckt ist und deren Flächeninhalt wesentlich größer ist als derjenige der Öffnung.the DE 16 14 830 A discloses a valve for electrolytic capacitors installed in a housing, which allows gas pressure arising inside the housing to escape continuously, so that the valve is not destroyed, even if a larger quantity of gas is generated. For this purpose, the valve has an opening which is covered by a gas-permeable but liquid-tight membrane and whose surface area is significantly larger than that of the opening.

Die DE 39 23 530 A1 offenbart einen Druckausgleicher zwischen einem Maschinengehäuse und der Umgebung, bei dem eine flüssigkeitsdichte, aber hochgasdurchlässige Membran aus hauchdünner, mikroporöser Kunststoff-Folie unter ein- oder beidseitiger Zusammenfügung mit flexiblem, aber biegezähem Trägermaterial so flexibel ausgeführt und allseitig vom Atmungskanal biegefähig eingespannt ist, dass sie sowohl gegen mechanische Schäden aus Schmutzanlagerungen geschützt ist als auch so durch verschmutzungsbedingte Druckdifferenzen ausbeulfähig bleibt, dass sie beim Verändern der verschmutzungsbedingten Druckdifferenzen flattern bzw. vibrieren kann, wodurch ein Selbstreinigungseffekt erreicht wird.the DE 39 23 530 A1 discloses a pressure equalizer between a machine housing and the environment, in which a liquid-tight but highly gas-permeable membrane made of wafer-thin, microporous plastic film is constructed so flexibly, joined on one or both sides with a flexible but ductile carrier material, and is clamped on all sides by the breathing channel so that it can be bent is both protected against mechanical damage from dirt deposits and remains capable of buckling due to dirt-related pressure differences in such a way that it can flutter or vibrate when the dirt-related pressure differences change, whereby a self-cleaning effect is achieved.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckausgleichselement bereitzustellen, welches eine kombinierte Notentgasungsfunktion und einen Druckausgleich für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Gehäuse auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise bereitstellt und gleichzeitig einen hohen Schutz vor Wassereintrag gewährleistet.It is therefore the object of the present invention to provide a pressure equalization element which provides a combined emergency degassing function and pressure equalization for a housing which is sealed off from the environment in a structurally simple and cost-effective manner and at the same time ensures a high level of protection against the ingress of water.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein Gehäuse anzugeben, bei dem auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise eine Notentgasungsfunktion und ein Druckausgleich gegenüber der Umgebung bei gleichzeitiger Wasserdichtigkeit realisiert ist.It is also the object of the invention to specify a housing in which an emergency degassing function and pressure equalization with respect to the environment are implemented in a structurally simple and cost-effective manner while at the same time being watertight.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Druckausgleichselement gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 sowie ein Gehäuse gemäß Patentanspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.These objects are achieved by a pressure compensation element according to one of claims 1 or 2 and a housing according to patent claim 12. Advantageous refinements result from the dependent patent claims.

Die Erfindung schafft in einer ersten Variante ein Druckausgleichselement zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion und eines Druckausgleichs für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Gehäuse, welches zur Aufnahme einer technischen Komponente vorgesehen ist. Erfindungsgemäß umfasst das Druckausgleichselement ein an einer Gehäuseöffnung des Gehäuses befestigbares Elementgehäuse mit einer Elementöffnung, die durch eine luftdurchlässige und wasserabweisende Membran verschlossen ist, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts des im Inneren des Gehäuses herrschenden Drucks reißt, wobei durch den entstehenden vergrößerten Querschnitt ein Druckausgleich herstellbar ist.In a first variant, the invention creates a pressure equalization element for the combined provision of an emergency degassing function and pressure equalization for a housing that is sealed off from the environment and is intended to accommodate a technical component. According to the invention, the pressure compensation element comprises an element housing that can be fastened to a housing opening of the housing and has an element opening that is closed by an air-permeable and water-repellent membrane the pressure prevailing inside the housing ruptures when a predetermined limit value is reached, with pressure equalization being able to be produced as a result of the resulting enlarged cross section.

In einer zweiten Variante schafft die Erfindung ein Druckausgleichselement zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion und eines Druckausgleichs für ein gegenüber der Umgebung abgeschlossenes Gehäuse, welches zur Aufnahme einer technischen Komponente vorgesehen ist. Das Druckausgleichselement zeichnet sich dadurch aus, dass dieses ein an einer Gehäuseöffnung des Gehäuses befestigbares Elementgehäuse mit einer Elementöffnung umfasst, die durch eine luftdurchlässige und wasserabweisende Membran verschlossen ist, die sich bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts des im Inneren des Gehäuses herrschenden Drucks von der Elementöffnung ablöst, wobei durch den entstehenden vergrößerten Querschnitt ein Druckausgleich herstellbar ist.In a second variant, the invention provides a pressure equalization element for the combined provision of an emergency degassing function and pressure equalization for a housing that is sealed off from the environment and is intended to accommodate a technical component. The pressure compensation element is characterized in that it comprises an element housing which can be fastened to a housing opening of the housing and has an element opening which is closed by an air-permeable and water-repellent membrane which detaches from the element opening when the pressure inside the housing exceeds a predetermined limit value , whereby a pressure equalization can be produced by the resulting enlarged cross section.

Bei beiden Varianten ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Membran in Verbindung mit dem Querschnitt der Öffnung derart beschaffen ist, dass durch die Membran hindurch innerhalb einer vorgegebenen Zeit ein Druckausgleich bei Überwindung eines vorgegebenen Höhenunterschieds gewährleistet ist.In both variants, the invention provides that the membrane in connection with the cross-section of the opening is designed in such a way that pressure equalization is ensured through the membrane within a predetermined time when a predetermined difference in height is overcome.

Ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement ist durch die Kombination von Druckausgleichs- und Notentgasungsfunktionen mittels einer Membran kostengünstig herstellbar. Als Membran kann eine beliebige Textilmembran verwendet werden, wie diese beispielsweise für Outdoor-Artikel (z.B. Schuhe, Funktionskleidung und dergleichen) verwendet wird. Das Druckausgleichselement weist ein nur geringes Gewicht auf. Durch das Elementgehäuse ist die Membran vor Verschmutzung geschützt, so dass der Druckausgleich auch unter widrigen Umständen sichergestellt ist. Darüber hinaus verhindert die Membran das Eindringen von Schmutz und Wasser in das Innere des Gehäuses, so dass die in dem Gehäuse befindliche technische Komponente hierdurch nicht beeinträchtigt werden kann. Da ein Druckausgleichselement, das auf eine Membran zurückgreift, keinerlei bewegliche Teile benötigt, um bei gleichzeitiger Wasserdichtigkeit einen Druckausgleich und eine Notentgasungsfunktion sicherzustellen, ist die Zuverlässigkeit gegenüber bekannten Lösungen erhöht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Beschädigung des Druckausgleichselements, beispielsweise durch einen Hochdruckreiniger, im Vergleich zu einem Schwimmerventil reduziert ist.A pressure compensation element according to the invention can be produced inexpensively by combining pressure compensation and emergency degassing functions by means of a membrane. Any textile membrane can be used as the membrane, such as is used for outdoor articles (e.g. shoes, functional clothing and the like). The pressure compensation element has only a low weight. The membrane is protected from contamination by the element housing, so that pressure equalization is ensured even under adverse conditions. In addition, the membrane prevents dirt and water from penetrating into the interior of the housing, so that the technical components located in the housing cannot be adversely affected. Since a pressure equalization element that relies on a membrane does not require any moving parts in order to ensure pressure equalization and an emergency degassing function while at the same time being watertight, the reliability is increased compared to known solutions. A further advantage is that damage to the pressure compensation element, for example by a high-pressure cleaner, is reduced in comparison to a float valve.

Zweckmäßigerweise ist die Membran umfangsseitig mit dem Elementgehäuse verklebt oder verklemmt. Je nach verwendetem Kleber oder der Art der Verklemmung kann hiermit eingestellt werden, ob bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts des im Inneren des Gehäuses herrschenden Drucks gemäß der ersten Variante die Membran reißt oder gemäß der zweiten Variante die Membran sich von der Elementöffnung ablöst. Bei einer Realisierung gemäß der zweiten Variante könnte hierzu ein Umfangsabschnitt der Verbindung von Membran und Elementgehäuse mit einem Kleber mit verringerter Haftkraft oder mit einer Verklemmung mit im Vergleich zum übrigen Umfang geringerer Klemmkraft vorgesehen sein.The membrane is expediently glued or clamped to the element housing on the peripheral side. Depending on the adhesive used or the type of clamping, it can be set whether the membrane tears according to the first variant or the membrane detaches from the element opening according to the second variant when the pressure inside the housing exceeds a predetermined limit value. In an implementation according to the second variant, a peripheral section of the connection between membrane and element housing could be provided with an adhesive with reduced adhesive force or with clamping with a lower clamping force compared to the remaining circumference.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist das Elementgehäuse an der Gehäuseöffnung zerstörungsfrei lösbar befestigt, wobei die Verbindung zwischen dem Elementgehäuse und dem Gehäuse luft- und fluiddicht ist. Die Verbindung könnte beispielsweise als Schraubverbindung oder Clips-Verbindung realisiert sein. Darüber hinaus sind auch alle weiteren Verbindungstechnologien geeignet, welche eine luft- und fluiddichte Verbindung von Gehäuse und Elementgehäuse sicherstellen. Die luft- und fluiddichte Verbindung von Gehäuse und Elementgehäuse bezweckt, dass die Druckausgleichs- und Notentgasungsfunktion ausschließlich über die erfindungsgemäß vorgesehene Membran vorgenommen wird. Darüber hinaus stellt die Verbindung sicher, dass kein Schmutz in das Innere des Gehäuses eindringen kann.In a further expedient embodiment, the element housing is detachably attached to the housing opening in a non-destructive manner, with the connection between the element housing and the housing being airtight and fluid-tight. The connection could be implemented as a screw connection or clip connection, for example. In addition, all other connection technologies that ensure an airtight and fluid-tight connection between the housing and the element housing are also suitable. The purpose of the airtight and fluid-tight connection of the housing and element housing is that the pressure equalization and emergency degassing function is carried out exclusively via the membrane provided according to the invention. In addition, the connection ensures that no dirt can penetrate the interior of the housing.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass das Elementgehäuse auf der der Umgebung zugewandten Seite mit einem Deckel versehen ist, der durch seine Gestalt oder seine Anordnung relativ zu dem Elementgehäuse einen Luftaustausch zwischen der Umgebung und dem Gehäuseinneren erlaubt. Der Deckel hält bereits einen großen Anteil an Schmutz davon ab, in Kontakt mit der Membran zu gelangen. Hierdurch wird ein „Zusetzen“ der Membran mit Schmutz wirkungsvoll verhindert, so dass die Druckausgleichsfunktion ohne weiteres Zutun über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.It is further provided that the element housing is provided with a cover on the side facing the environment, which allows an exchange of air between the environment and the interior of the housing due to its shape or its arrangement relative to the element housing. The lid already keeps a large proportion of dirt from coming into contact with the membrane. This effectively prevents the membrane from "clogging" with dirt, so that the pressure equalization function is guaranteed over a long period of time without any further action.

Insbesondere ist das Elementgehäuse derart ausgestaltet, dass die Membran in einem solchen Abstand zu dem Deckel angeordnet ist, dass die Membran aufgrund einer in Richtung des Deckels gerichteten Wölbung, die durch einen unterhalb des Grenzwerts liegenden Überdruck verursacht ist, nicht in Anlage an den Deckel gelangt. Ein Anlegen der Membran an den Deckel könnte unter Umständen die Notentgasungsfunktion beeinträchtigen, da durch die Anlage der Membran an den Deckel eine dem Reißen der Membran bzw. dem Ablösen der Membran von dem Gehäuse entgegenwirkende Kraft erzeugt wird. Darüber hinaus könnte die Atmungsfähigkeit der Membran eingeschränkt sein, aufgrund der für die Atmung zur Verfügung stehenden, verringerten Fläche.In particular, the element housing is designed in such a way that the membrane is arranged at such a distance from the cover that the membrane does not come into contact with the cover due to a bulge directed in the direction of the cover, which is caused by an overpressure below the limit value . Contacting the membrane against the cover could under certain circumstances impair the emergency degassing function, since the contact of the membrane against the cover generates a force that counteracts the tearing of the membrane or the detachment of the membrane from the housing. In addition, the membrane's ability to breathe could be limited due to the reduced area available for breathing.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Elementgehäuse eine an die Größe der Gehäuseöffnung angepasste Vertiefung aufweist, die durch die Gehäuseöffnung in das Gehäuseinnere des Gehäuses ragt, wobei die Membran die am Boden der Vertiefung angeordnete Elementöffnung verschließt. Durch die Vertiefung des Elementgehäuses kann einerseits die Montage an der Öffnung des Gehäuses für die technische Komponente vereinfacht werden, da dieses lediglich durch die Vertiefung durchgesteckt werden muss. Andererseits liegt die Membran am Boden der Vertiefung und somit im Inneren des Gehäuses, wodurch ein weiterer Schutz vor Kontakt mit Verschmutzung sichergestellt werden kann. Darüber hinaus kann durch die Vertiefung auf einfache Weise sichergestellt werden, dass die durch einen im Gehäuseinneren herrschenden Überdruck verursachte Wölbung nicht zu einer Anlage der Membran an den optional an dem Elementgehäuse vorgesehenen Deckel führt.It is also advantageous if the element housing has a depression which is adapted to the size of the housing opening and protrudes through the housing opening into the interior of the housing, with the membrane closing the element opening arranged at the bottom of the depression. The deepening of the element housing can on the one hand simplify the assembly at the opening of the housing for the technical component, since this only has to be pushed through the deepening. On the other hand, the membrane lies at the bottom of the depression and thus inside the housing, which means that further protection against contact with dirt can be ensured. In addition, the indentation can be used to ensure in a simple manner that the bulging caused by an overpressure prevailing in the interior of the housing does not lead to the membrane resting against the cover optionally provided on the element housing.

Um die Montage und Befestigung des Elementgehäuses an dem Gehäuse weiter zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass das Elementgehäuse einen umfänglichen Flansch aufweist, mit dem das Gehäuse an der Gehäuseöffnung zerstörungsfrei lösbar befestigt ist. In order to further simplify the assembly and attachment of the element housing to the housing, provision is made for the element housing to have a circumferential flange with which the housing is detachably attached to the housing opening in a non-destructive manner.

Durch die zerstörungsfrei lösbare Befestigung kann ein eventuell beschädigtes Druckausgleichselement - aufgrund einer Notentgasung - auf einfache und kostengünstige Weise ausgetauscht werden. Der vollständige Austausch des die technische Komponente aufnehmenden Gehäuses wird dadurch entbehrlich.Thanks to the non-destructive, detachable attachment, a possibly damaged pressure equalization element can be easily and inexpensively replaced due to emergency degassing. The complete replacement of the housing accommodating the technical component becomes unnecessary as a result.

Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der vorgegebene Grenzwert des im Inneren des Gehäuses herrschenden Drucks in einem Bereich zwischen 0,3 bar und 0,7 bar liegt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Zerstörung des Druckausgleichselements aufgrund einer Notentgasung nicht bereits bei Überdrücken erfolgt, die unschädlich für die technische Komponente im Inneren des Gehäuses ist, und andererseits die technische Komponente in dem Gehäuse vor einer Beschädigung aufgrund eines zu hohen Innendrucks sicher geschützt ist.It is also advantageous if the predetermined limit value of the pressure prevailing inside the housing is in a range between 0.3 bar and 0.7 bar. This ensures that the pressure equalization element is not destroyed as a result of emergency degassing at overpressures that are harmless to the technical components inside the housing, and on the other hand the technical components in the housing are reliably protected from damage due to excessive internal pressure.

Es hat sich hierbei in Versuchen als zweckmäßig herausgestellt, wenn durch die Membran innerhalb von 15 min ein Druckausgleich bei Überwindung eines Höhenunterschieds von 1500 m gewährleistet ist, so dass das Druckausgleichselement bei Erfüllung dieser Bedingung noch nicht (im Sinne einer Notentgasung) auslöst.Tests have shown it to be useful if the membrane ensures pressure equalization within 15 minutes when a height difference of 1500 m is overcome, so that the pressure equalization element does not trigger (in the sense of an emergency degassing) when this condition is met.

Aus Gewichts-, Fertigungs- und Kostengründen ist es zweckmäßig, wenn das Elementgehäuse aus einem Kunststoff gebildet ist. Ebenso ist es zweckmäßig, wenn der Deckel aus einem Kunststoff gebildet ist.For weight, production and cost reasons, it is expedient if the element housing is made of a plastic. It is also useful if the cover is made of a plastic.

Die Erfindung schafft weiterhin ein Gehäuse für eine Vorrichtung zur Spannungsversorgung, insbesondere für ein Fahrzeug. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass dieses ein Druckausgleichselement gemäß der obigen Beschreibung umfasst. Das Gehäuse ist beispielsweise ein Speichergehäuse für ein Speichermodul eines Kraftfahrzeugs, welches über einen Hybrid- oder einen Elektroantrieb verfügt. Ein derartiges Gehäuse weist die gleichen Vorteile auf, wie diese in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Druckausgleichselement beschrieben wurden.The invention also provides a housing for a power supply device, in particular for a vehicle. This is characterized in that it includes a pressure compensation element as described above. The housing is, for example, a storage housing for a storage module of a motor vehicle that has a hybrid or an electric drive. Such a housing has the same advantages as were described in connection with the pressure compensation element according to the invention.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Druckausgleichselement an einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet. Die Anordnung an einer Seitenwand wird durch die Verwendung einer Membran anstelle eines (Schwimmer-)Ventils ermöglicht. Dadurch ist es möglich, das Druckausgleichselement an höherer Stelle in dem Gehäuse anzuordnen, so dass dieses gegebenenfalls oberhalb einer Watlinie eines Fahrzeugs zum Liegen kommt. Auch dann, wenn das Druckausgleichselement in dem Gehäuse unterhalb der Watlinie eines Fahrzeugs liegt, ist sichergestellt, dass aufgrund der Eigenschaften der Membran kein Wasser und keine Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses eindringen können. Durch die im Vergleich zum Boden des Gehäuses erhöhte Position ist dennoch die Gefahr und Wahrscheinlichkeit verringert, dass die Funktion des Druckausgleichselements durch Schmutz beeinträchtigt wird.According to a further embodiment, the pressure compensation element is arranged on a side wall of the housing. The arrangement on a side wall is made possible by using a membrane instead of a (float) valve. This makes it possible to arrange the pressure compensation element at a higher point in the housing, so that it may come to rest above a wading line of a vehicle. Even if the pressure compensation element in the housing is below the wading line of a vehicle, it is ensured that no water and no moisture can penetrate into the interior of the housing due to the properties of the membrane. The higher position compared to the bottom of the housing nevertheless reduces the risk and probability that the function of the pressure equalization element will be impaired by dirt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung verbindet das Druckausgleichselement das Gehäuseinnere mit einem Fahrzeugaußenraum. Diese Realisierung stellt sicher, dass im Falle einer Notentgasung im Gehäuseinneren entstehende Gase nicht in den Fahrgastraum eines Fahrzeugs geleitet werden und dort die Gesundheit oder das Wohlbefinden der Insassen beeinträchtigen können. Zweckmäßigerweise ist das Gehäuse aus einem Material gebildet, welches bis zu einem vorgegebenen Druck, der durch einen Fehlerfall, insbesondere einen Entgasungsvorgang, der technischen Komponente definiert ist, druckfest ist. Hierdurch kann das Gehäuse aus kostengünstigen Materialien gefertigt sein. Zudem lässt sich das Gehäuse mit einem geringen Gewicht bereitstellen. Zweckmäßigerweise wird das Gehäuse aus einem Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt.According to a further embodiment, the pressure compensation element connects the interior of the housing to an exterior of the vehicle. This implementation ensures that in the event of emergency degassing, gases produced inside the housing are not routed into the passenger compartment of a vehicle and can impair the health or well-being of the occupants there. The housing is expediently made of a material which is pressure-resistant up to a predetermined pressure, which is defined by a fault, in particular a degassing process, of the technical component. As a result, the housing can be made from inexpensive materials. In addition, the housing can be provided with a low weight. The housing is expediently made of a metal, in particular aluminum.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in the drawing.

Die einzige Figur zeigt in einer Querschnittsdarstellung ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement, welches in einer nur teilweise dargestellten Seitenwand eines Gehäuses für eine technische Komponente angeordnet ist.The single figure shows a pressure output according to the invention in a cross-sectional representation light element, which is arranged in a side wall of a housing for a technical component, which is only partially shown.

Die Figur zeigt in einer Querschnittsdarstellung ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement 10 zur kombinierten Bereitstellung einer Notentgasungsfunktion und eines Druckausgleichs für ein gegenüber der Umgebung 200 abgeschlossenes Gehäuses 100. Wenn in der vorliegenden Beschreibung von der Umgebung 200 die Rede ist, so ist damit insbesondere ein Fahrzeugaußenraum zu verstehen. Von dem Gehäuse 100 ist in 1 lediglich diejenige Seitenwand 104 ausschnittsweise dargestellt, in welcher das Druckausgleichselement 10 angeordnet ist. Das Druckausgleichselement 10 ist dabei in seiner korrekten Einbauposition, in der diese an der Seitenwand 104 des Gehäuses 100 befestigt wird, dargestellt. Zur Orientierung ist mit S die Schwerkraftrichtung dargestellt, die in einem Fahrzeug mit der z-Achse (Hochachse) eines Fahrzeugkoordinatensystems übereinstimmt.The figure shows a cross-sectional representation of a pressure equalization element 10 according to the invention for the combined provision of an emergency degassing function and pressure equalization for a housing 100 that is sealed off from the environment 200. Whenever the environment 200 is mentioned in the present description, this means in particular a vehicle exterior. 1 only shows a detail of that side wall 104 of the housing 100 in which the pressure equalization element 10 is arranged. The pressure compensation element 10 is shown in its correct installation position, in which it is attached to the side wall 104 of the housing 100 . For orientation, the direction of gravity is shown with S, which in a vehicle corresponds to the z-axis (vertical axis) of a vehicle coordinate system.

Das Gehäuse 100 stellt beispielsweise ein Speichergehäuse zur Aufnahme eines oder mehrerer Speichermodule eines Kraftfahrzeugs dar. Das oder die Speichermodule dienen beispielsweise zur Bereitstellung einer elektrischen Antriebsfunktion in einem HybridFahrzeug oder in einem Elektrofahrzeug. Das Gehäuse 100 ist vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere Aluminium, gebildet. Konstruktiv ist das Gehäuse 100 derart gestaltet, dass dieses bis zu einem vorgegebenen Druck, der durch einen Fehlervorgang, insbesondere einen Entgasungsvorgang, einer oder mehrerer der Speicherzellen des oder der Speichermodule, druckfest ist. Nachdem durch das erfindungsgemäße Druckausgleichselement 10 in dem Gehäuse 100 eine Notentgasungsfunktion bereitgestellt wird, braucht die Druckfestigkeit lediglich bis zu einer maximalen Auslöseschwelle des Druckausgleichselements ausgebildet zu sein. Dadurch ist es möglich, das Gehäuse 100 konstruktiv einfach und kostengünstig herzustellen, da der bei einem Defekt einer oder mehrerer der Speicherzellen eines Speichermoduls entstehende Überdruck nicht ausschließlich durch das Gehäuse aufgenommen zu werden braucht.The housing 100 represents, for example, a storage housing for accommodating one or more storage modules of a motor vehicle. The storage module or modules are used, for example, to provide an electrical drive function in a hybrid vehicle or in an electric vehicle. The housing 100 is preferably formed from a metal, in particular aluminum. Structurally, the housing 100 is designed in such a way that it is pressure-resistant up to a predetermined pressure, which is caused by a failure process, in particular a degassing process, of one or more of the storage cells of the storage module or modules. After an emergency degassing function is provided by the pressure equalization element 10 according to the invention in the housing 100, the pressure resistance only needs to be designed up to a maximum triggering threshold of the pressure equalization element. This makes it possible to produce the housing 100 in a structurally simple and cost-effective manner, since the overpressure occurring in the event of a defect in one or more of the storage cells of a storage module does not have to be absorbed exclusively by the housing.

Demgegenüber ist das Druckausgleichselement 10 aus Kosten- und Fertigungsgründen aus einem Kunststoff gefertigt. Das Druckausgleichselement 10 ist an einer Gehäuseöffnung 102 des Gehäuses 100 befestigt. Lediglich beispielhaft weist ein Elementgehäuse 11 des Druckausgleichselements eine an die Größe der Gehäuseöffnung 102 angepasste Vertiefung 16 auf, die durch die Gehäuseöffnung 102 in das Gehäuseinnere 150 des Gehäuses 100 ragt. An einem Boden 7 der Vertiefung ist eine Membran 13 angeordnet, die eine Elementöffnung am Boden 17 der Vertiefung 16 verschließt.In contrast, the pressure compensation element 10 is made of a plastic for cost and production reasons. The pressure compensation element 10 is attached to a housing opening 102 of the housing 100 . Merely by way of example, an element housing 11 of the pressure compensation element has a depression 16 which is adapted to the size of the housing opening 102 and protrudes through the housing opening 102 into the housing interior 150 of the housing 100 . A membrane 13 is arranged on a bottom 7 of the depression, which membrane closes an element opening on the bottom 17 of the depression 16 .

Die Membran 13 ist aus einem luftdurchlässigen und wasserabweisenden Materialgebildet. Beispielsweise kann die Membran 13 als Textilmembran ausgebildet sein. Die Eigenschaften der Membran sind derart, dass eine Luftdurchlässigkeit vom Gehäuseinneren 150 zur Umgebung 200, und umgekehrt, gewährleistet ist. Ferner wird von der Außenseite auf die Membran 13 auftreffende Flüssigkeit oder Feuchtigkeit an einem Durchtritt in Richtung des Gehäuseinneren 150 gehindert. Als Materialien für die Membran 13 kommen beispielsweise aus dem Textil- und Outdoor-Bereich bekannte Materialien in Betracht, wie diese beispielsweise für Schuhe oder Jacken verwendet werden.The membrane 13 is made of an air-permeable and water-repellent material. For example, the membrane 13 can be designed as a textile membrane. The properties of the membrane are such that air permeability from the housing interior 150 to the environment 200 and vice versa is ensured. Furthermore, liquid or moisture impinging on the membrane 13 from the outside is prevented from passing in the direction of the housing interior 150 . Materials known for example from the textile and outdoor area, such as those used for shoes or jackets, can be considered as materials for the membrane 13 .

Die Membran 13 ist umfangsseitig mit ihrem Rand 19 auf der dem Gehäuseinneren 150 zugewandten Seite mit dem Rand des Bodens 17 der Vertiefung 16 verklebt oder verklemmt. Die Befestigung der Membran an dem Elementgehäuse 11 ist dabei derart, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts im Inneren des Gehäuses herrschender Drucks die Membran 13 entweder reißt oder sich von der Elementöffnung 12 ablöst. Durch den dabei jeweils entstehenden, vergrößerten Querschnitt ist ein schneller Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren 150 und der Umgebung 200 herstellbar, der beispielsweise bei einem Defekt des bereits erwähnten Speichermoduls auftreten kann (sog. Notentgasung).The membrane 13 is circumferentially glued or clamped with its edge 19 on the side facing the housing interior 150 to the edge of the base 17 of the recess 16 . The membrane is fastened to the element housing 11 in such a way that when the pressure prevailing inside the housing exceeds a predetermined limit value, the membrane 13 either tears or detaches from the element opening 12 . Due to the enlarged cross section that is created in each case, a faster pressure equalization can be produced between the housing interior 150 and the environment 200, which can occur, for example, in the event of a defect in the storage module already mentioned (so-called emergency degassing).

Das Elementgehäuse 11 weist einen umfänglichen Flansch 14 auf, mit dem das Elementgehäuse 11 von außen, d. h. von der Umgebung 200 her, an der Gehäuseöffnung 102 des Gehäuses 100 zerstörungsfrei lösbar befestigt ist. Die dabei zwischen dem Elementgehäuse 11 und der Gehäuseöffnung 102 gewählte Verbindung ist vorzugsweise luft- und fluiddicht. Die Verbindung kann beispielsweise durch Verschrauben oder Clipsen erfolgen. Die feste Verbindung zwischen dem Elementgehäuse 11 und dem Gehäuse 100 soll sicherstellen, dass im Falle eines im Gehäuseinneren 150 herrschenden Überdrucks eine definierte Notentgasung über die Membran und nicht eine unbeabsichtigte und unkontrollierte Lösung der Verbindung zwischen dem Elementgehäuse 11 und dem Gehäuse 100 erfolgt.The element housing 11 has a peripheral flange 14 with which the element housing 11 from the outside, i. H. from the environment 200 ago, is non-destructively releasably attached to the housing opening 102 of the housing 100. The connection chosen between the element housing 11 and the housing opening 102 is preferably airtight and fluid-tight. The connection can be made, for example, by screwing or clipping. The fixed connection between the element housing 11 and the housing 100 is intended to ensure that in the event of overpressure prevailing in the interior of the housing 150, a defined emergency degassing takes place via the membrane and not an unintentional and uncontrolled loosening of the connection between the element housing 11 and the housing 100.

Durch die optionale Vertiefung 16 des Elementgehäuses 11 liegt die Membran - vor Verschmutzung geschützt - zurückversetzt im Inneren des Gehäuses 100. Um einen weiter verbesserten Schutz vor Verschmutzung sicherzustellen, ist das Elementgehäuse 11 auf der der Umgebung 200 zugewandten Seite mit einem Deckel 15 versehen, der mindestens die Größe der Membran 13 hat. Im Beispiel überlappt der Deckel 15 mit dem Flansch 14. In der zeichnerischen Darstellung weist der Deckel 15 eine Größe auf, die in etwa mit der Größe des Flanschs 14 und damit den äußeren Umrandungen des Elementgehäuses 11 übereinstimmt. Diese Ausgestaltung ist nicht zwingend und lediglich exemplarisch gewählt. Zwischen dem Deckel 15 und dem Flansch 14 des Elementgehäuses 11 ist ein vorzugsweise umlaufender Spalt 18 gebildet, so dass ein Luftaustausch zwischen der Umgebung 200 und dem Gehäuseinneren 150 gewährleistet ist. Der Deckel 15 kann durch eine Clips-Verbindung und/oder Verschraubung mit dem Elementgehäuse 11 verbunden sein.Due to the optional recess 16 of the element housing 11, the membrane - protected from dirt - is set back inside the housing 100. In order to ensure further improved protection against dirt, the element housing 11 is provided with a cover 15 on the side facing the environment 200 at least the size of the membrane 13 has. In the example, the cover 15 overlaps with the flange 14. In the drawing, the cover 15 has a size that is approximately the size of the Flange 14 and thus the outer edges of the element housing 11 matches. This embodiment is not mandatory and is only chosen as an example. A preferably circumferential gap 18 is formed between the cover 15 and the flange 14 of the element housing 11 so that an exchange of air between the environment 200 and the interior 150 of the housing is ensured. The cover 15 can be connected to the element housing 11 by a clip connection and/or screw connection.

Durch das Vorsehen der Vertiefung, an deren Boden 7 die durch die Membran 13 verschlossene Elementöffnung 12 angeordnet ist, ist weiterhin ein solcher Abstand der Membran 13 zu dem Deckel 15 gewährleistet, dass die Membran 13 aufgrund einer in Richtung des Deckels 15 gerichteten Wölbung, die durch einen unterhalb des Grenzwerts liegenden Überdruck verursacht ist, nicht in Anlage an den Deckel gelangt. Hierdurch ist sichergestellt, dass sowohl die Atmungsfähigkeit zur Herbeiführung des Druckausgleichs sowie die Berstfunktion im Falle eines den Grenzwert überschreitenden Überdrucks gewährleistet sind.By providing the recess, at the bottom 7 of which the element opening 12, which is closed by the membrane 13, is arranged, such a distance between the membrane 13 and the cover 15 is ensured that the membrane 13, due to a curvature directed in the direction of the cover 15, caused by an overpressure below the limit value, does not come into contact with the cover. This ensures that both the ability to breathe to bring about pressure equalization and the bursting function are guaranteed in the event of overpressure exceeding the limit value.

Die Größe der Elementöffnung 12, die Gestalt und Ausbildung der Membran 13 sowie die Befestigung der Membran 13 am Rand der Elementöffnung 12 sind derart bemessen, dass der vorgegebene Grenzwert, bei dessen Überschreitung die Notentgasungsfunktion ausgelöst wird, in einem Bereich zwischen 0,3 bar und 0,7 bar liegt. In diesem gewählten Druckbereich ist sichergestellt, dass das Gehäuse 100 keinen Schaden, z. B. durch Verformung, erleidet. Andererseits kann auch ein durch die zu schnelle Überwindung eines Höhenunterschieds herbeigeführter Überdruck im Gehäuseinneren 150 nicht zu einem Auslösen der Notentgasungsfunktion führen.The size of the element opening 12, the shape and design of the membrane 13 and the attachment of the membrane 13 to the edge of the element opening 12 are dimensioned in such a way that the specified limit value, which, if exceeded, triggers the emergency degassing function, is in a range between 0.3 bar and 0.7 bar. This selected pressure range ensures that the housing 100 is not damaged, e.g. B. by deformation suffered. On the other hand, an overpressure in the housing interior 150 caused by overcoming a height difference too quickly cannot trigger the emergency degassing function.

Vorzugsweise ist die Membran in Verbindung mit dem Querschnitt der Öffnung derart beschaffen, dass durch die Membran hindurch innerhalb einer vorgegebenen Zeit, bevorzugt etwa 15 min, ein Druckausgleich bei Überwindung eines vorgegebenen Höhenunterschieds, vorzugsweise etwa 1500 m, gewährleistet ist. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass das Auslösen der Notentgasungsfunktion tatsächlich nur dann erfolgt, wenn wirklich ein Fehler des Speichermoduls vorliegt, welcher zu einem zu hohen Überdruck im Gehäuseinneren 150 führt.The membrane and the cross-section of the opening are preferably designed in such a way that pressure equalization is ensured through the membrane within a predetermined time, preferably about 15 minutes, when a predetermined difference in height, preferably about 1500 m, is overcome. This is intended to ensure that the emergency degassing function is actually only triggered if there really is a fault in the storage module, which leads to an overpressure that is too high in the interior of the housing 150 .

Erfindungsgemäß wird ein Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren 150 und der Umgebung 200 durch die Membran, insbesondere eine Textilmembran, sichergestellt. Die Membran ist durch das Elementgehäuse 11 derart geschützt, dass Verschmutzungen nicht an die Membran dringen und auch eine Beschädigung durch Dampfstrahlreinigung verhindert wird. Die Notentgasungsfunktion wird dadurch sichergestellt, dass das Gewebe der Membran selbst oder dessen Verbindung zu dem Elementgehäuse bei Überschreiten eines entsprechenden Druckunterschieds reißt. Notentgasungsfunktion und Druckausgleichsfunktion sind dabei in einem Element vereint. Das Eindringen von Wasser und Schmutz in das Gehäuseinnere wird durch die Eigenschaften der Membran zuverlässig verhindert. Dabei ist das erfindungsgemäße Druckausgleichselement auf einfache und kostengünstige Weise bereitstellbar.According to the invention, a pressure equalization between the housing interior 150 and the environment 200 is ensured by the membrane, in particular a textile membrane. The membrane is protected by the element housing 11 in such a way that dirt does not penetrate to the membrane and damage caused by steam jet cleaning is also prevented. The emergency degassing function is ensured by the fact that the fabric of the membrane itself or its connection to the element housing tears when a corresponding pressure difference is exceeded. Emergency degassing function and pressure compensation function are combined in one element. The properties of the membrane reliably prevent water and dirt from penetrating the inside of the housing. The pressure compensation element according to the invention can be provided in a simple and cost-effective manner.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Druckausgleichselementpressure compensation element
1111: Elementgehäuseelement housing
1212: Elementöffnungelement opening
1313: Membranmembrane
1414: Flansch des ElementgehäusesElement housing flange
1515: Deckellid
1616: Vertiefungdeepening
1717: Boden der Vertiefungbottom of the well
1818: Spaltgap
1919: umlaufender Rand der Membranperipheral edge of the membrane
2020: umlaufender Rand der Elementöffnungperipheral edge of the element opening
100100: Gehäusehousing
102102: Gehäuseöffnungcase opening
104104: SeitenwandSide wall
150150: Gehäuseinnerescase interior
200200: UmgebungSurroundings
SS: Schwerkraftrichtungdirection of gravity

Claims

Pressure equalization element (10) for the combined provision of an emergency degassing function and pressure equalization for a housing (100) that is closed off from the environment (200) and is intended to accommodate a technical component, this having a housing opening (102) in the housing (100) that can be fastened Element housing (11) with an element opening (12) which is closed by an air-permeable and water-repellent membrane (13) which tears when the pressure prevailing inside the housing (100) exceeds a predetermined limit value, the resulting enlarged cross-section tearing pressure equalization is characterized in that the element housing (11) has a depression (16) adapted to the size of the housing opening (102), which protrudes through the housing opening (102) into the housing interior of the housing (100), the membrane closing the element opening (12) arranged on the bottom (17) of the recess.

Pressure equalization element (10) for the combined provision of an emergency degassing function and pressure equalization for a housing (100) that is closed off from the environment (200) and is intended to accommodate a technical component, this having a housing opening (102) in the housing (100) that can be fastened Element housing (11) with an element opening (12) which is closed by an air-permeable and water-repellent membrane (13), characterized in that the membrane (13) expands when a predetermined limit value of the pressure prevailing inside the housing (100) is exceeded detaches from the element opening (12), whereby pressure equalization can be produced through the resulting enlarged cross section, and the element housing (11) has a recess (16) adapted to the size of the housing opening (102) which extends through the housing opening (102) into the Housing interior of the housing (100) protrudes, the membrane being arranged on the bottom (17) of the recess te element opening (12) closed.

pressure compensation element claim 1 or 2 , characterized in that the membrane (13) is glued or clamped peripherally to the element housing (11).

Pressure compensation element according to one of the preceding claims, characterized in that the element housing (11) is attached to the housing opening (102) in a detachable manner without destroying it, the connection between the element housing (11) and the housing (100) being airtight and fluid-tight.

Pressure compensation element according to one of the preceding claims, characterized in that the element housing (11) is provided on the side facing the environment (200) with a cover (15) which, due to its shape or its arrangement relative to the element housing (11), allows air to be exchanged allowed between the environment (200) and the housing interior (150).

pressure compensation element claim 5 , characterized in that the element housing (11) is designed in such a way that the membrane (13) is arranged at such a distance from the cover (15) that the membrane (13) due to a curvature directed in the direction of the cover (15). , which is caused by overpressure below the limit value, does not come into contact with the cover.

Pressure compensation element according to one of the preceding claims, characterized in that the element housing (11) has a circumferential flange (14) with which the element housing (11) is non-destructively detachable at the housing opening (102).

Pressure compensation element according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined limit value of the pressure prevailing inside the housing (100) is in a range between 0.3 bar and 0.7 bar.

Pressure equalization element according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane (13) in connection with the cross section of the element opening (12) is designed in such a way that pressure equalization is guaranteed through the membrane within a predetermined time when a predetermined difference in height is overcome.

Pressure compensation element according to one of the preceding claims, characterized in that the element housing (11) is formed from a plastic.

Pressure compensation element according to one of the preceding claims, characterized in that the cover (15) is formed from a plastic.

Housing (100) for a power supply device, in particular for a vehicle, characterized in that it comprises a pressure compensation element (10) according to one of the preceding claims.

housing after claim 12 , characterized in that the pressure compensation element (10) is arranged on a side wall (104) of the housing (100).

housing after claim 12 or 13 , characterized in that the pressure compensation element (10) connects the housing interior with an environment (200).

Housing after one of Claims 12 until 14 , characterized in that the housing (100) is formed from a material which is pressure-resistant up to a predetermined pressure which is defined by a fault, in particular a degassing process, of the technical component.