DE102015005276A1 - Ventilation device for a battery of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung (1) für eine Batterie eines Kraftwagens, mit einer Öffnung (10) zum fluidischen Koppeln eines Innenraums (3) eines Batteriegehäuses (2) mit einem Außenraum (4) des Batteriegehäuses (2), und mit einer Membran (9), welche die Öffnung (10) verschließt und welche bei einer vorbestimmten Druckdifferenz in Form eines Überdrucks im Innenraum (3) platzt sodass in dem Innenraum (3) ein Druckabbau ermöglicht ist, wobei ein Blech (13) auf einer Membran-Innenseite, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Entlüftungsvorrichtung (1) dem Innenraum (3) zugewandt ist, an einem Rand der Öffnung (10) befestigt ist, und dabei zumindest ein Teil (11) des Bleches (13) ausgelegt ist, bei einem Überdruck im Innenraum (3) durch den Überdruck gegen die Membran (9) bewegt zu werden, um die Membran (9) aufzureißen, und der Teil (11) des Bleches (13) mindestens eine Soll-Knickstelle (12) aufweist, welche sich über den gegen die Membran (9) zu bewegenden Teil (11) des Bleches (13) erstreckt, um die Sicherheit von Batterien in Kraftwagen zu erhöhen.The invention relates to a ventilation device (1) for a battery of a motor vehicle, having an opening (11) for fluidically coupling an interior (3) of a battery housing (2) to an exterior space (4) of the battery housing (2), and to a membrane (2). 9) which closes off the opening (10) and which bursts at a predetermined pressure difference in the form of an overpressure in the interior space (3) so that a pressure reduction is possible in the interior space (3), wherein a sheet metal (13) on a membrane inside, which, when the ventilating device (1) is used as intended, faces the interior space (3), is fastened to an edge of the opening (10) and at least a part (11) of the plate (13) is designed, with an overpressure in the interior ( 3) to be moved by the overpressure against the membrane (9) to rupture the membrane (9), and the part (11) of the sheet (13) at least one predetermined kink (12) which extends over the against Membrane (9) to bew extending part (11) of the plate (13) to increase the safety of batteries in cars.
Description
Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie eines Kraftwagens, mit einer Öffnung zum fluidischen Koppeln eines Innenraums eines Batteriegehäuses mit einem Außenraum des Batteriegehäuses und mit einer Membran, welche die Öffnung verschließt und welche bei einer vorbestimmten Druckdifferenz in Form eines Überdrucks im Innenraum platzt, so dass in dem Innenraum ein Druckabbau ermöglicht ist.The invention relates to a ventilation device for a battery of a motor vehicle, having an opening for fluidically coupling an interior of a battery housing with an outer space of the battery housing and with a membrane which closes the opening and which bursts at a predetermined pressure difference in the form of an overpressure in the interior that in the interior of a pressure reduction is possible.
In Batterien für Kraftwagen, gerade bei Batterien, welche Lithium-Ionen-Zellen enthalten, ist in das Batteriegehäuse meist eine poröse Membran, beispielsweise aus Sinter-Polytetrafluorethylen, eingebaut, über welche in einem intaktem Ausgangszustand ein Druckausgleich im Batteriegehäuse bei Temperaturschwankungen oder Höhenfahrten ermöglich ist. Wenn nun beispielsweise die Lithium-Ionen-Zellen der Batterie sich stark erhitzen oder entzünden, muss eine große Gasmenge in kurzer Zeit abgeleitet werden. Dafür ist es üblicherweise vorgesehen, dass die Membran kontrolliert aufplatzt, so dass das Gas ungehindert aus einem Innenraum der Batterie entweichen kann. Um den Gasstrom kontrolliert aus dem Fahrzeuginneren zu transportieren, kann an einer Öffnung des Batteriegehäuses, an welcher die poröse Membran angeordnet ist, mittels eines Anschlussstutzens ein Abgasrohr angebracht sein.In batteries for motor vehicles, especially in batteries containing lithium-ion cells, a porous membrane, for example made of sintered polytetrafluoroethylene, is usually installed in the battery housing, via which in an intact initial state, a pressure compensation in the battery case with temperature fluctuations or altitude is possible , If, for example, the lithium-ion cells of the battery heat up strongly or ignite, a large amount of gas must be dissipated in a short time. For this purpose, it is usually provided that the membrane bursts open, so that the gas can escape unhindered from an interior of the battery. In order to transport the gas flow in a controlled manner from the vehicle interior, an exhaust pipe can be attached to an opening of the battery housing, on which the porous membrane is arranged, by means of a connecting piece.
In dem Fall eines plötzlich auftretenden Überdrucks in dem Innenraum der Batterie beziehungsweise des Batteriegehäuses dehnt sich die poröse Membran. Üblicherweise wird, um diese Membran dann zum Platzen zu bringen, ein Dorn derartig platziert, dass die Membran von dem Überdruck gegen den Dorn gedrückt und durchstochen wird. Dadurch platzt die Membran auf und die Öffnung wird vollständig durchlässig für das Gas. Der Überdruck kann sich somit schnell abbauen. Häufig wird die Membran jedoch nur angestochen und platzt nicht. In diesem Fall wird der Überdruck im Innenraum des Batteriegehäuses dann unkontrolliert durch ein Aufplatzen des Batteriegehäuses abgebaut.In the case of a sudden overpressure in the interior of the battery or the battery case, the porous membrane expands. Usually, in order to then burst this membrane, a mandrel is placed in such a way that the membrane is pressed and pierced by the overpressure against the mandrel. As a result, the membrane bursts and the opening becomes completely permeable to the gas. The overpressure can thus be reduced quickly. Frequently, however, the membrane is only pierced and does not burst. In this case, the pressure in the interior of the battery case is then uncontrollably reduced by bursting of the battery case.
Beispielsweise offenbart die
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit von Batterien in Kraftwagen zu erhöhen, insbesondere eine verbesserte Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie eines Kraftwagens bereitzustellen.It is the object of the present invention to increase the safety of batteries in motor vehicles, in particular to provide an improved ventilation device for a battery of a motor vehicle.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This object is solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims, the description and the figures.
Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie eines Kraftwagens. Die Entlüftungsvorrichtung umfasst dabei eine Öffnung zum fluidischen Koppeln eines Innenraums eines Batteriegehäuses mit einem Außenraum des Batteriegehäuses. Auch eine Membran, welche die Öffnung verschließt und welche bei einer vorbestimmten Druckdifferenz in Form eines Überdrucks im Innenraum platzt, so dass in dem Innenraum ein Druckabbau ermöglicht ist, ist von der Entlüftungsvorrichtung umfasst. Um eine verbesserte Entlüftungsvorrichtung bereitzustellen, ist ein Blech auf einer Membraninnenseite an einem Rand der Öffnung befestigt. Die Membraninnenseite ist dabei die Seite der Membran, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Entlüftungsvorrichtung dem Innenraum zugewandt ist. Dabei ist ein Teil des Bleches oder das ganze Blech ausgelegt, bei einem Überdruck im Innenraum durch den Überdruck gegen die Membran bewegt zu werden, um die Membran aufzureißen. Dabei weist der Teil des Bleches mindestens eine Soll-Knickstelle auf, welche sich über den gegen die Membran zu bewegenden Teil des Bleches erstreckt. Die Soll-Knickstelle kann dabei eine Prägung oder eine teilweise Ausstanzung des Bleches beziehungsweise des zu bewegenden Teils des Bleches umfassen. Das hat den Vorteil, dass der sich gegen die Membran zu bewegende Teil des Bleches leichter verformbar ist. Dadurch kann der zu bewegende Teil des Bleches oder das Blech durch den Überdruck, welcher abzubauen ist, verformt werden und somit die Öffnung besser freigeben. Beispielsweise kann so der zu bewegende Teil des Bleches durch den Überdruck näher an einen Rand der Öffnung gedrückt werden. Als Folge ist ein größerer Teil der Öffnung freigegeben, so dass der Überdruck schneller abgebaut werden kann. Die Sicherheit wird somit in einer Batterie, welche mit einer solchen Entlüftungsvorrichtung versehen ist, erhöht.The invention relates to a ventilation device for a battery of a motor vehicle. The venting device in this case comprises an opening for the fluidic coupling of an inner space of a battery housing to an outer space of the battery housing. Also, a membrane which closes the opening and which bursts at a predetermined pressure difference in the form of an overpressure in the interior, so that a pressure reduction is made possible in the interior, is covered by the venting device. In order to provide an improved venting device, a sheet on a membrane inside is attached to an edge of the opening. The membrane inside is the side of the membrane that faces the interior when the ventilation device is used as intended. In this case, a part of the sheet or the entire sheet is designed to be moved at an overpressure in the interior by the pressure against the membrane to rupture the membrane. In this case, the part of the sheet has at least one predetermined bending point, which extends over the part of the sheet to be moved against the membrane. The desired kink point may include an embossing or a partial punching of the sheet or of the part of the sheet to be moved. This has the advantage that the part of the sheet to be moved against the membrane is easier to deform. As a result, the part of the sheet to be moved or the sheet can be deformed by the overpressure, which is to be reduced, and thus better release the opening. For example, as the part of the sheet to be moved can be pressed by the overpressure closer to an edge of the opening. As a result, a larger part of the opening is released, so that the overpressure can be reduced faster. The safety is thus increased in a battery which is provided with such a ventilation device.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Öffnung einen runden Querschnitt hat und der sich gegen die Membran zu bewegende Teil des Bleches ebenfalls rund oder im Wesentlichen rund ist. Gerade bei einer runden Öffnung und bei einem runden sich gegen die Membran zu bewegenden Teil des Bleches ist die Soll-Knickstelle besonders vorteilhaft, da beispielsweise ein an einem Punkt befestigtes rundes Blech sich in einer runden Öffnung ohne eine Verformung nur eingeschränkt aufbiegen lässt, sodass ein Großteil der Öffnung dann immer noch durch das quer liegende Teil des Blechs blockiert ist. Verfügt der zu bewegende Teil des Blechs jedoch über eine Soll-Knickstelle, so kann er sich verformen und durch den Überdruck an eine runde Innenseite der Öffnung anlegen. Damit wird ein maximaler Gasdurchfluss durch die Öffnung ermöglicht und entsprechend die Entlüftungsvorrichtung verbessert.In an advantageous embodiment it is provided that the opening has a round cross-section and the part of the sheet to be moved against the membrane is also round or substantially round. Especially with a round opening and with a round against the membrane to be moved part of the sheet, the desired kink is particularly advantageous because, for example, a fixed at a point round sheet can be bent only limited in a round opening without deformation, so a Most of the opening is then still blocked by the transverse part of the sheet. However, if the part of the sheet to be moved has a predetermined bending point, then it can deform and, as a result of the overpressure, become round Create inside of the opening. This allows a maximum gas flow through the opening and correspondingly improves the ventilation device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sollstelle sich von einer Kante des zu bewegenden Teils des Bleches zu einer diametral gegenüber liegenden Kante des zu bewegenden Teils des Bleches erstreckt. Dabei ist die Soll-Knickstelle insbesondere geradlinig ausgeführt. Sie kann auch durch einen Mittelpunkt des Teils des Bleches hindurch verlaufen. Das hat den Vorteil, dass bereits mit einer einzigen solchen Soll-Knickstelle der durch den zu bewegenden Teil des Bleches nach dem Durchschneiden der Membran und dem Bewegen beziehungsweise Verformen blockierte Teil der Öffnung stark reduziert ist. Somit wird mit relativ wenig Aufwand bereits ein großer Effekt, also eine große Verbesserung der Entlüftungsvorrichtung erzielt.In a further advantageous embodiment, it is provided that the desired location extends from an edge of the part of the sheet to be moved to a diametrically opposite edge of the part of the sheet to be moved. In this case, the desired kink is executed in particular straight. It can also pass through a center of the part of the sheet. This has the advantage that even with a single such predetermined bending point of the blocked by the moving part of the sheet after cutting through the membrane and moving or deforming part of the opening is greatly reduced. Thus, with relatively little effort already a big effect, so achieved a great improvement of the venting device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zu bewegende Teil des Bleches in einem Bereich, welcher sich an einem Ende der Soll-Knickstelle, also an einer Kante des Bleches oder des Teils des Bleches, befindet, befestigt ist. Insbesondere der zu bewegende Teil des Bleches nur in genau einem Bereich befestigt. Dabei kann in einem Ausgangszustand, in welchem kein oder nur ein geringer Überdruck vorhanden ist, in welchem sowohl die Membran intakt als auch das Blech in seiner Ausgangslage an der Innenseite der Membran ist, die Soll-Knickstelle parallel zu einem Öffnungsquerschnitt der Öffnung, und senkrecht zu einer Bewegungsachse, um welche das Blech zum Aufreißen der Membran zu bewegen ist, angeordnet sein. Das hat den Vorteil, dass der zu bewegende Teil des Bleches besonders leicht bewegbar ist. Die Anordnung der Befestigung an dem Ende der Soll-Knickstelle fördert hier ein platzsparendes, das heißt einen Großteil der Öffnung freigebendes, Verformen des zu bewegenden Teils des Bleches entsprechend der Soll-Knickstelle. Gerade die beschriebene Orientierung der Soll-Knickstelle bringt weitere besondere Vorteile mit sich, beispielsweise ein besonders effizientes Anlegen an eine Innenseite der Öffnung.In a further advantageous embodiment, it is provided that the part of the sheet to be moved is fastened in a region which is located at one end of the predetermined bending point, that is, at an edge of the sheet or the part of the sheet. In particular, the part of the sheet to be moved only fixed in exactly one area. In this case, in an initial state in which there is no or only a slight overpressure, in which both the membrane is intact and the sheet is in its initial position on the inside of the membrane, the desired kink point parallel to an opening cross section of the opening, and perpendicular to a movement axis about which the sheet is to be moved to rupture the membrane to be arranged. This has the advantage that the moving part of the sheet is particularly easy to move. The arrangement of the attachment to the end of the desired kink promotes a space-saving, that is, a large part of the opening releasing, deforming the part to be moved of the sheet according to the desired kink. Especially the described orientation of the desired kink brings with it further special advantages, for example a particularly efficient application to an inner side of the opening.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zu bewegende Teil des Blechs in zwei Bereichen, insbesondere nur in genau zwei Bereichen, befestigt ist. Diese befinden sich insbesondere je an einem Ende der Soll-Knickstelle. Bevorzugt befinden sich die beiden Bereiche je an einem jeweils verschiedenen Ende der Soll-Knickstelle. Die Soll-Knickstelle kann dabei in der Ausgangslage des Bleches parallel zu dem Querschnitt der Öffnung sowie zu einer durch die beiden Bereiche, in welchen der zu bewegende Teil des Bleches befestigt ist, vorgegebene Bewegungsachse verlaufen. Es hat sich gezeigt, dass mit der besagten Anordnung bei einem Überdruck ein Endzustand erreichbar ist, welcher einen besonders großen Teil des Öffnungsquerschnittes freigibt, so dass ein Überdruck besonders gut und schnell abgebaut werden kann.In a further embodiment it is provided that the part of the sheet to be moved is fastened in two areas, in particular only in exactly two areas. These are in particular each at one end of the desired kink. Preferably, the two areas are each located at a respective different end of the desired kink. In the initial position of the metal sheet, the desired kink point can run parallel to the cross section of the opening and to a movement axis predetermined by the two regions in which the part of the metal sheet to be moved is fastened. It has been shown that with the said arrangement at an overpressure a final state can be reached, which releases a particularly large part of the opening cross-section, so that an overpressure can be broken down particularly well and quickly.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Figuren. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and with reference to the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Dabei zeigen:Showing:
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden dabei in unterschiedlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided in different figures with the same reference numerals.
Zwischen der ersten und der zweiten Komponente
In
In
Die Soll-Knickstelle verläuft im gezeigten Beispiel geradlinig in der x-y-Ebene durch den zu bewegenden Teil
Bei einem Druck auf den Teil
In
Wird nun durch einen Überdruck auf den zu bewegenden Teil
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Entlüftungsvorrichtungventing device
- 22
- Batteriegehäusebattery case
- 33
- Innenrauminner space
- 44
- Außenraumouter space
- 55
- Komponentecomponent
- 66
- Komponentecomponent
- 77
- Anschlussstutzenspigot
- 88th
- Abgasrohrexhaust pipe
- 99
- Membranmembrane
- 1010
- Öffnungopening
- 1111
- Teilpart
- 1212
- Soll-KnickstelleTarget kink
- 1313
- Blechsheet
- 1414
- äußerer Ringouter ring
- 1515
- Materialbrückenmaterial bridges
- AA
- Knickachsebending axis
- BB
- Bewegungsachsemotion axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0798793 A2 [0004] EP 0798793 A2 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HUGO BENZING GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HUGO BENZING GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNERS: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE; HUGO BENZING GMBH & CO. KG, 70825 KORNTAL-MUENCHINGEN, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE JECK, FLECK & PARTNER MBB, DE |
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R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002120000 Ipc: H01M0050300000 |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |