EP4256639A1 - Entgasungseinheitsanordnung, entgasungseinheit, verwendung einer entgasungseinheit in einer entgasungsanordnung und batteriegehäuse - Google Patents

Entgasungseinheitsanordnung, entgasungseinheit, verwendung einer entgasungseinheit in einer entgasungsanordnung und batteriegehäuse

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Publication number
EP4256639A1
EP4256639A1 EP21802232.5A EP21802232A EP4256639A1 EP 4256639 A1 EP4256639 A1 EP 4256639A1 EP 21802232 A EP21802232 A EP 21802232A EP 4256639 A1 EP4256639 A1 EP 4256639A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
degassing
degassing unit
membrane
carrier body
units
Prior art date
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Pending
Application number
EP21802232.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Ploppa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Mann and Hummel GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mann and Hummel GmbH filed Critical Mann and Hummel GmbH
Publication of EP4256639A1 publication Critical patent/EP4256639A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/308—Detachable arrangements, e.g. detachable vent plugs or plug systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Degassing unit assembly degassing unit, use of a degassing unit in a degassing assembly, and battery housing
  • the invention relates to a degassing unit arrangement for closing a housing opening of a battery housing, a degassing unit, use of a degassing unit in a degassing arrangement, and a battery housing with a degassing unit arrangement.
  • Housings for accommodating electronic components such as battery cells and the like cannot be sealed completely gas-tight with respect to the environment, since on the one hand due to temperature fluctuations, for example due to heat input when charging or discharging battery cells, and on the other hand due to naturally occurring air pressure fluctuations, especially in mobile systems, gas exchange between the interior and exterior must be enabled in order to prevent impermissible mechanical loads on the housing, in particular bursting or buckling of the housing.
  • Pressure compensation devices which have semipermeable membranes, for example made of extruded polytetrafluoroethylene (PTFE), which are gas-permeable but liquid-impermeable.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • DE 102012022346 B4 discloses a battery housing which has a housing enclosing a housing interior with a housing opening which is provided by means of a membrane for degassing and for essentially watertight sealing of the housing interior against the ingress of water, preferably also other liquids -Carrier is covered in the form of a housing cover, which contains a carrier body which has a gas passage opening extending continuously between a carrier body inside and a carrier body outside for discharging gases or for pressure equalization. The gas passage opening is completely covered by a semipermeable membrane.
  • the carrier body, the membrane and the housing are connected in an airtight or gas-tight manner so that essentially no water and preferably no air or gas can get through the housing opening into the housing interior can.
  • An object of the invention is to provide a degassing unit arrangement for closing a housing opening of a battery housing, which allows a plurality of degassing units to be arranged in an efficient manner.
  • a further object is to provide a degassing unit for such a degassing unit arrangement.
  • a further object is to present an efficient use of a degassing unit in such a degassing arrangement.
  • a further object is to provide a battery housing with such a degassing unit arrangement.
  • a degassing unit arrangement for closing a housing opening of a battery housing comprising at least two degassing units which are arranged adjoining one another in a direction perpendicular to an axial direction formed by a surface normal of the degassing units, with at least two of the Degassing units are designed as end pieces, and the degassing units each comprise at least one carrier body, which has a gas passage opening extending continuously through the carrier body in the axial direction for discharging gases or for pressure equalization, the carrier body in each case having at least an edge surrounding the gas passage opening, which has at least one attachment dome and at least one contact area formed in the edge, and the at least one attachment dome of a degassing unit in the assembled th state at least partially with the corresponding at least one contact area of the adjoining degassing unit in the axial direction forms an overlapping area.
  • a degassing unit for a degassing unit arrangement for closing a housing opening of a battery housing comprising a carrier body which has a gas passage extending through the carrier body continuously in an axial direction - has an opening for discharging gases or for pressure equalization, wherein the carrier body has an edge surrounding the gas passage opening, which has at least one fastening dome and at least one contact area, and wherein the at least one fastening dome has a fastening collar with an outwardly curved collar, which extends further in the axial direction than the rim.
  • the degassing unit depending Weil comprises at least one carrier body, which has a gas passage opening extending continuously through the carrier body for discharging gases or for pressure equalization, the carrier body in each case having at least one fastening dome formed in a peripheral edge and at least one contact area formed in the edge wherein at least two degassing units are arranged adjoining one another in a direction perpendicular to an axial direction of the degassing units, wherein at least two of the degassing units are designed as an end piece, and wherein the at least one fastening dome of a degassing unit in the assembled state at least partially with the corresponding at least one contact area the adjacent degassing unit forms an overlapping area in the axial direction.
  • a battery housing with a degassing unit arrangement comprising a housing enclosing a housing interior and having a housing opening, the housing opening being used for degassing or for pressure equalization and for essentially watertight sealing the housing interior is covered against the ingress of water provided degassing unit arrangement, which is connected to the housing substantially watertight.
  • a degassing unit arrangement for closing a housing opening of a battery housing comprising at least two degassing units, which are arranged adjoining one another in a direction perpendicular to an axial direction formed by a surface normal of the degassing units, with at least two of the degassing units as an end piece are trained.
  • the degassing units each comprise at least one carrier body, which has a gas passage opening, which extends continuously through the carrier body in the axial direction, for discharging gases or for pressure equalization.
  • the carrier body has in each case at least one edge surrounding the gas passage opening, which edge has at least one fastening dome and at least one contact area formed in the edge.
  • the at least one fastening dome of a degassing unit forms an overlapping area in the assembled state at least in regions with the corresponding at least one contact area of the adjoining degassing unit in the axial direction.
  • a modular degassing unit arrangement for battery housings is advantageously provided, in particular for traction battery housings of motor vehicles.
  • the individual degassing units of the arrangement each have at least one fastening dome and at least one System area as connecting elements with which one of the degassing units can be connected to a subsequently arranged degassing unit and to a battery housing.
  • the modular degassing unit arrangement comprises at least two individual degassing units, which share at least one fastening dome and a contact area corresponding thereto, so that at least one of the degassing units can be connected to the battery housing indirectly via a fastening dome of the subsequently arranged degassing unit, which for example overlaps the contact area of the degassing unit in the overlapping area.
  • Fastening dome and contact area are formed in an edge of a carrier body of the degassing unit, which edge can be essentially flat.
  • the modular degassing unit arrangement can consist, for example, of two degassing units which are arranged next to one another in a plane which is perpendicular to the surface normal of the degassing units, with one of the degassing units being rotated by 180° relative to the other degassing unit.
  • a fastening dome of a degassing unit can overlap with the corresponding contact area, for example overlap over the corresponding contact area of the respectively adjacent other degassing unit, and the two degassing units can be connected directly adjacent to one another in this way.
  • the degassing unit arrangement formed in this way can be connected to a battery housing via the two fastening domes and any further fastening devices that may be present, and can cover a housing opening in the battery housing in an airtight and watertight manner.
  • Fastening domes and contact areas of the degassing units can be arranged on corners of an otherwise essentially planar, for example cuboid, body for an advantageous introduction of force when fixing to a battery housing.
  • degassing unit arrangements can be formed not only by linearly or line-by-row lining up of degassing units. It is also possible to form degassing unit arrangements that are advantageously flat in design by arranging several rows of degassing units next to one another.
  • the support body of the degassing unit has a gas passage opening that extends continuously through the support body in the axial direction for the discharge of gases or for pressure equalization, which is completely covered by a membrane cover part of a membrane. If a pressure peak occurs inside the battery housing, for example when a battery cell in the battery housing fails, this pressure must be reduced as quickly as possible, otherwise the housing could be damaged. In the case of high-voltage batteries, in particular lithium-based traction batteries for electrically driven vehicles with significantly higher storage capacities and power densities, highly specific pressure compensation devices are used, which are optimized to reduce pressure peaks in the battery housing.
  • a modular arrangement of different degassing units is therefore provided in the degassing unit arrangement according to the invention, of which, for example, only one degassing unit is provided to compensate for air pressure fluctuations, while the remaining degassing units are provided for emergency degassing in the event of a rapid pressure rise in the battery housing.
  • the modular design proposed according to the invention advantageously makes it possible to provide the individual degassing unit more cost-effectively, since the use of materials and screwing points, for example in the form of a threaded bushing, can be minimized.
  • a PTFE membrane is used as a semi-permeable, air-permeable but water-blocking membrane of a degassing unit, which accounts for a large part of the overall costs of a degassing unit.
  • a degassing unit arrangement according to the invention it is now advantageously possible to use a non-air-permeable or only slightly air-permeable membrane or gas-tight film as the membrane in individual degassing units, which membranes are only provided for perforation in emergency degassing. This represents an additional significant cost saving for the arrangement as a whole.
  • At least one degassing opening of a degassing unit is advantageously covered by a semipermeable membrane which is gas-permeable but at least essentially essentially waterproof.
  • the membrane ensures that the gases produced in the batteries or accumulators are led out through the membrane and discharged into the atmosphere. At the same time, water is reliably prevented from penetrating from the outside in, which could lead to a functional restriction or even destruction.
  • a battery housing of this type is therefore also suitable for applications in which the battery housing is exposed to external water impact, for example in vehicles.
  • the semipermeable membrane covering the ventilation opening completely prevents water ingress from the outside up to a defined water pressure, in particular up to a water pressure in the range from 100 to 3000 mm water column, ie for example at a water pressure of 250 mm water column.
  • the semi-permeable membrane has an average pore size that can range from 0.01 microns to 20 microns.
  • the porosity is preferably about 50%; the average pore size is preferably about 10 microns.
  • the semipermeable membrane can preferably be designed as a film-like or film-shaped or disc-shaped, thin membrane.
  • the gas-permeable membrane has a membrane surface which is effective for gas permeation and which can preferably have a square, rectangular or round outer contour on its outer circumference.
  • the membrane is preferably a thin flat membrane, the membrane surfaces of which, which are effective for the passage of gas and point away from one another, are formed essentially parallel to one another and preferably essentially plane.
  • the membrane can also have a three-dimensional structure.
  • At least the membrane cover part of the membrane covering the ventilation opening or ventilation openings preferably the entire membrane, viewed in its thickness direction is designed without perforations or unperforated, so that a gas, in particular air, can diffuse through the membrane, however essentially no water.
  • the membrane thickness of the membrane can be very much smaller than its other external dimensions.
  • the membrane spans a minimum width and/or a minimum length or a minimum outside diameter of greater than or equal to 20 mm, preferably greater than or equal to 30 mm, in particular greater than or equal to 40 mm.
  • the membrane thickness is at least 20 times, preferably at least 40 times, in particular at least 100 times smaller than the minimum width and/or the minimum length or the minimum outer diameter of the membrane.
  • the membrane thickness can preferably be 1 micrometer to 5 millimeters, in which case the membrane can have an essentially constant membrane thickness at least over its effective membrane covering area assigned to the membrane cover part, in particular over its entire membrane surface.
  • the membrane thickness can preferably be a maximum of 1 mm.
  • At least three degassing units can be arranged adjoining one another in a direction perpendicular to the axial direction of the degassing units, with at least two of the degassing units being designed as an end piece and at least one of the degassing units being designed as a middle piece, which is arranged between the two end pieces.
  • another degassing unit can be inserted as a center piece between the two degassing units designed as end pieces, in order to cover a housing opening with a larger cross section in a battery housing.
  • the fastening domes and contact areas of the respectively joined degassing units can be designed to correspond to one another in a suitable manner, so that the degassing units can be joined together in a form-fitting manner in the manner of a jigsaw puzzle.
  • the membranes of the degassing units can be designed differently in order to fulfill different tasks, such as emergency degassing and air pressure equalization.
  • the fastening dome can have a fastening collar protruding from the edge, which in the installed state is arranged at least partially overlapping with the corresponding contact area of the adjoining degassing unit.
  • the fastening collar can at least partially cover the contact area with an outwardly directed collar.
  • the fastening collar with the collar can be arranged over the contact area and, as a result, if the fastening dome has a screw with a battery, for example tery housing is connected, additionally fix the contact area of the subsequent degassing unit.
  • a fastening unit in the contact area of the subsequent degassing unit can be saved.
  • the at least one fastening dome with the fastening collar can advantageously be directed towards the adjacent degassing unit.
  • the contact area of the subsequent degassing unit can be fixed via the fastening collar of one degassing unit.
  • fastening domes with fastening collars can be arranged diagonally opposite one another on the carrier body in the case of the degassing unit designed as a center piece.
  • the degassing units designed as a center piece can be lined up in any number and at the same time be connected in a suitable manner at the beginning of a row of degassing units to a degassing unit designed as an end piece.
  • the at least two adjoining degassing units can be positively connected in the overlapping area, with the fastening collar of a fastening dome of a degassing unit forming the overlapping area with the corresponding contact area of the adjoining degassing unit, in particular overlapping the contact area.
  • the fastening dome of one degassing unit which is designed as a bulge in the edge of the carrier body, can nestle against the corresponding contact area of the adjacent other degassing unit, which is designed as a bulge in the edge. In this way, it is advantageously possible to arrange two degassing units directly next to one another.
  • At least one of the degassing units can have a semipermeable membrane to cover the gas passage opening.
  • a PTFE membrane can advantageously be used as a semi-permeable membrane, which is permeable to air but has a water-blocking effect and thus ensures pressure equalization with normal pressure fluctuations due to temperature changes, weather changes or different altitudes in mobile use.
  • less expensive air-impermeable membranes can be used as bursting membranes, which in the case of emergency degassing allow the free cross-section of the housing opening to be increased quickly.
  • a degassing unit for a degassing unit arrangement for closing a housing opening of a battery housing comprising a carrier body which has a gas passage opening extending continuously through the carrier body in an axial direction for discharging gases or for Has pressure equalization.
  • the carrier body has an edge surrounding the gas passage opening, which edge has at least one fastening dome and at least one contact area.
  • the at least one fastening dome has a fastening collar with an outwardly curved collar, which extends further in the axial direction than the edge.
  • Fastening dome and contact area are formed in the edge of the support body of the degassing unit, which edge can be formed essentially flat, for example.
  • a degassing unit arrangement can advantageously be of modular design as described above.
  • the support body of the degassing unit has a gas passage opening that extends continuously through the support body in the axial direction for discharging gases or for pressure equalization, which is completely covered by a membrane cover part of a membrane.
  • a PTFE membrane is used as a semi-permeable, air-permeable but water-blocking membrane of a degassing unit, which accounts for a large part of the overall costs of a degassing unit.
  • the contact area can have an extent in the axial direction that lies below the axial extent of the fastening collar. This advantageously makes it possible for the fastening collar of a fastening dome of a subsequent degassing unit to reach over the contact area with the collar formed on the fastening collar, and the subsequent degassing unit can thereby be fixed to a battery housing by fixing the fastening dome of the fastening collar of the first degassing unit.
  • the at least one fastening dome with fastening collar can be designed as a bulge in the edge of the carrier body.
  • the at least one contact area can be designed as an indentation in the edge of the carrier body.
  • the fastening dome and contact area of two degassing units can be positively connected when the two degassing units are joined together, in which the fastening dome and contact area nestle against one another.
  • the carrier body can be designed as a center piece, with two fastening domes with fastening collars being arranged diagonally opposite one another and two contact areas being arranged diagonally opposite one another.
  • the degassing units designed as a center piece can be lined up in any number and at the same time be connected in a suitable manner at the beginning of a row of degassing units to a degassing unit designed as an end piece.
  • the gas passage opening can be completely covered on the inside of the carrier body by a membrane cover part of a membrane, in particular a semipermeable membrane, and on the outside of the carrier body with a membrane outer be provided with protective body.
  • At least the membrane cover part of the membrane covering a ventilation opening or ventilation openings preferably the entire membrane, viewed in its thickness direction is designed without perforations or unperforated, so that a gas, in particular air, can pass through the membrane, however essentially no water.
  • a gas in particular air
  • the membrane-outside protective body which has one or more gas passages for degassing a housing interior or for pressure equalization, which via the gas-permeable membrane is in gas connection with the gas passage openings of the membrane-internal protective Body is or are, even better protection against handling-related damage can be achieved with advantageous gas flow options.
  • the support body between the membrane and the membrane-outside protective body can have a mandrel support with a mandrel directed towards the membrane, which is used to pierce the pressure caused by internal housing pressure in the direction of the outside of the support body curved membrane is provided. If a pressure peak occurs inside the battery housing, for example when a battery cell in the battery housing fails, this pressure must be reduced as quickly as possible, otherwise the housing could be damaged.
  • a mandrel can be used as an emergency degassing mandrel, which is positioned at a predetermined distance from the membrane and punctures it when a certain differential pressure is exceeded, causing it to rupture. The resulting gas pressure can be released through the gas passage opening released in this way.
  • the support body can be firmly connected to a membrane inner protective body arranged on the inside of the support body, which contains a membrane support grid that supports the membrane covering part of the membrane on a Membrane inner side with a multiplicity of membrane support grid webs provided for supporting the membrane cover part of the membrane overlaps and, viewed in the direction of the housing interior, engages behind.
  • a membrane inner protective body which contains a membrane support grid, preferably made of plastic or metal, which covers the membrane cover part of the membrane on the inner side of the membrane facing the housing interior with a large number of supports for the membrane Covering part of the membrane against handling-related damage and against plastic deformations caused by the action of external gas and/or water pressure, overlaps the membrane support grid webs provided and, viewed in the direction of the housing interior, engages behind.
  • a membrane support grid preferably made of plastic or metal
  • a large number of grid openings in the form of gas passage openings for degassing the interior of the housing or for pressure equalization can be formed between the membrane support grid webs, which are completely covered by the membrane cover part, preferably also sealed essentially watertight.
  • the membrane cover part is either supported directly on the outer surfaces of the support webs of the membrane support grid webs, preferably can be lifted there, or is arranged at a small distance from the outer surfaces of the support webs of the membrane support grid webs in such a way that the membrane cover part of the Membrane essentially elastic, i.e. essentially free of plastic or permanent deformations, supported on the outer surfaces of the supporting webs of the membrane-supporting grid webs, preferably there can be lifted again, can be put on.
  • This can also ensure that the water-repellent effect of the membrane remains and a sufficiently large cross section remains effective through which the gas or the air can flow to the inside of the membrane.
  • the outer membrane protective body can have several gas passages arranged laterally and circumferentially spaced apart from one another, which are separated from one another by several approximately axially extending webs.
  • the membrane-outside protective body which has one or more gas passages for degassing a housing interior or for pressure equalization, which via the gas-permeable membrane is in gas connection with the gas passage openings of the membrane interior Protective body is or are, even better protection against handling-related damage can be achieved with advantageous gas flow options.
  • the use of a degassing unit in a degassing arrangement comprising at least one carrier body which has a gas passage opening extending continuously through the carrier body for discharging gases or for pressure equalization.
  • the carrier body has at least one fastening dome formed in a peripheral edge and at least one contact area formed in the edge, with at least two degassing units being arranged adjoining one another in a direction perpendicular to an axial direction of the degassing units, with at least two of the degassing units as an end piece are trained.
  • the at least one fastening dome of a degassing unit forms an overlapping area in the assembled state at least in regions with the corresponding at least one contact area of the adjoining degassing unit in the axial direction.
  • two degassing units can be used to form a degassing unit arrangement in which the two degassing units are arranged next to one another in a plane which corresponds to the surface normal of the degassing units, with one of the degassing units being rotated by 180° relative to the other degassing unit.
  • a fastening dome of a degassing unit can in each case overlap over the corresponding contact area of the respectively adjacent other degassing unit, and the two degassing units can be connected directly adjacent to one another in this way.
  • the degassing unit arrangement formed in this way can be fitted with a battery housing via the two attachment domes and any existing further fastening devices are connected and cover a housing opening in the battery housing in an airtight and watertight manner.
  • the membrane inner protective body and the membrane and / or the membrane and the carrier body and / or the membrane inner protective body and the carrier body can be attached to the membrane inner protective body or by means of a sealing elements attached to the carrier body or designed as a separate component, preferably using two-component technology, can be connected to one another, in particular watertight.
  • the inner membrane protective body has a ring-shaped, continuous, continuous membrane fastening elevation on its outside facing the membrane, in particular in the form of a thin web or a thin bar
  • the ring-shaped Membrane attachment elevation completely encloses or encloses and laterally delimits an opening in the membrane inner protective body, which spans an internal cross section that is larger than a total internal diameter of a large number of gas passage openings or all gas passage openings, and wherein a large number of gas passage openings or all gas passage openings together open into said opening, and that the membrane forms a substantially watertight connection with the ring-shaped membrane fastening elevation, preferably also with the carrier body in one work step, especially m ith whose annular inner contact surface is connected, in particular welded or glued.
  • a further improvement in terms of the above advantages can thereby be achieved.
  • At least three degassing units can be arranged adjoining one another in a direction perpendicular to an axial direction of the degassing units, with at least two of the degassing units being designed as an end piece and at least one of the degassing units being designed as a middle piece, with the degassing unit forming the middle piece between the two being the End pieces forming degassing units is arranged.
  • another degassing unit can be inserted as a center piece between the two degassing units designed as end pieces, in order to cover a housing opening with a larger cross section in a battery housing.
  • the fastening domes and contact areas of the respectively joined degassing units can be fitted in a suitable manner each be designed to correspond with each other, so that the degassing unit can be assembled in the manner of a puzzle.
  • the membranes of the degassing units can be designed differently.
  • a battery housing with a degassing unit arrangement comprising a housing which encloses a housing interior and has a housing opening, the housing opening being used for degassing or for pressure equalization and for the essentially watertight sealing of the housing Interior is covered against the ingress of water provided degassing unit arrangement, which is connected to the housing substantially watertight.
  • the battery housing serves to accommodate one or more batteries or accumulators (accumulators), which are arranged, for example, as cells in the battery housing.
  • the battery housing particularly preferably serves to accommodate one or more lithium-ion batteries.
  • a battery or a rechargeable battery with such a battery housing can be used in particular in vehicles for the power supply, particularly preferably in vehicles with an electric motor drive that has a high electrical energy requirement.
  • the battery housing has at least one degassing opening, which is used, among other things, to discharge gases that are produced by chemical processes in the batteries or accumulators to the outside into the atmosphere. If necessary, several degassing openings can also be present.
  • the or the respective degassing opening is flow-connected to the batteries or accumulators accommodated in the battery housing and extends to the outside of the housing of the battery housing.
  • the degassing opening is covered by a degassing unit arrangement with at least two degassing units, in particular wherein at least one degassing unit has a semipermeable membrane which is gas-permeable but at least essentially watertight.
  • the membrane ensures that the gases produced in the batteries or accumulators are led out through the membrane and discharged into the atmosphere. At the same time, water is reliably prevented from penetrating from the outside in, which could lead to a functional restriction or even destruction.
  • FIG. 2 shows an isometric view of the degassing unit according to FIG. 1 seen from the inside of the carrier body;
  • FIG. 3 shows a side view of the degassing unit according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of the degassing unit according to FIG. 1;
  • FIG. 5 shows an isometric view of a degassing unit designed as a center piece according to a further exemplary embodiment of the invention, seen from the outside of the carrier body;
  • FIG. 6 shows an isometric view of the degassing unit according to FIG. 5 seen from a carrier-body inside;
  • FIG. 7 shows a side view of the degassing unit according to FIG. 5;
  • FIG. 8 shows a plan view of three degassing units prior to assembly to form a degassing unit arrangement according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 9 shows an isometric view of a degassing unit arrangement formed from three degassing units according to an exemplary embodiment of the invention, seen from the outside of the carrier body;
  • FIG. 10 is an isometric view of the degassing unit assembly of FIG. 9 viewed from a carrier body inside;
  • Figure 11 is a side view of the degassing unit assembly of Figure 9.
  • FIG. 12 shows a longitudinal section of the degassing unit arrangement according to FIG.
  • Figure 1 shows an isometric view of a degassing unit 100 designed as an end piece for a degassing unit arrangement 500 (Figure 4) for closing a housing opening 24 of a battery housing 20 ( Figure 4) according to an exemplary embodiment of the invention, seen from the outside 32 of the carrier body.
  • FIG. 2 shows the degassing unit 100 according to FIG. 1 viewed from the inside 33 of the carrier body, while FIG. 3 shows a side view of the degassing unit 100 and FIG. 4 shows a longitudinal section.
  • the battery housing 20 is indicated only schematically with a housing interior 23 and the housing opening 24 in FIG.
  • the degassing unit 100 comprises a carrier body 31 which has a gas passage opening 36 extending continuously through the carrier body 31 in an axial direction L for the discharge of gases or for pressure equalization.
  • the carrier body 31 has an edge 94 which runs around the gas passage opening 36 and has a fastening dome 110 and a contact area 114 .
  • the fastening dome 110 has a fastening collar 112 with an outwardly curved collar 132, which extends further in the axial direction L than the edge 94, as can be seen in particular in FIG.
  • Fastening dome 110 and contact area 114 are arranged in corners of carrier body 31 . Further fastening domes 116 without fastening collars are arranged at the other two corners.
  • the three attachment domes 110, 116 each have insert sleeves 34, preferably made of metal, for example brass, in order to screw the degassing unit 100 to a battery housing 20.
  • the degassing unit 100 forms an end piece of a degassing unit arrangement 500 (FIG. 4). If the degassing unit 100 is joined to another degassing unit 100 rotated by 180° about the axial direction, this forms a degassing unit arrangement 500 with two end pieces.
  • One or more degassing units 200 (FIG. 5) designed as center pieces can be arranged between the two end pieces.
  • the abutment area 114, 214 has an extent in the axial direction L that lies below the axial extent of the fastening collar 112, 212.
  • the attachment dome 110 with the attachment collar 112 is designed as a bulge in the edge 94 of the carrier body 31 , while the contact area 114 is designed as an indentation in the edge 94 of the carrier body 31 .
  • the gas passage opening 36 on the inside 33 of the carrier body is completely covered by a membrane cover part 50 of a membrane 45 , in particular a semipermeable membrane 45 .
  • the gas passage opening 36 is provided with a membrane-outside protective body 40 .
  • the membrane 45 inserted into the degassing unit 100 can be seen from the outside by means of a flag 93 .
  • the carrier body 31 has a mandrel carrier 91 with a mandrel 90 directed towards the membrane 45, which for push the membrane 45, which is curved in the direction of the carrier body outside 32 by an internal pressure in the housing, is provided in the case of emergency degassing with a rapidly increasing overpressure in the battery housing 20.
  • emergency degassing can be carried out by tearing open the membrane 45 not using a mandrel 90, but for example by perforating the membrane 45 before assembly in the degassing unit 100, 200, for example using a laser or by fastening the membrane 45 to the carrier body 31.
  • the carrier body 31 is firmly connected to a membrane inner protective body 51 which is arranged on the inner side 33 of the carrier body and contains a membrane support grid 52 (see FIG. 2) which contains the membrane cover part 50 of the membrane 45 on a membrane inner side 49 of the membrane inner surface 47 with a multiplicity of membrane support grid webs 53 provided for supporting the membrane cover part 50 of the membrane 45 and, in the direction of the housing interior 23 of the Battery case 20 considered out, engages behind.
  • the membrane inner protective body 51 is connected to the carrier body 31 via a peripheral frame 65 on the outside and engages in a peripheral groove in the carrier body 31 on the inner side 33 of the carrier body with the frame 65 .
  • the inner membrane protective body 51 can be made of metal, for example. Alternatively, it can also be made of plastic. For example, the use of polypropylene with a glass fiber content of 30% (PPG 30) or polyamide is possible.
  • the membrane 45 with the membrane cover part 50 covers the central passage opening 37 of the gas passage opening 36 of the carrier body 31 on its membrane outer side 48. It lies on the membrane outer side 48 with its membrane outer surface 46 on the annular inner contact surface 42 of the carrier body 31 at.
  • the membrane 45 completely covers the central passage opening 37 of the gas passage opening 38 and closes it essentially watertight, preferably also essentially airtight or even gas-tight.
  • Grid openings 55 in the form of gas passage openings 62 for degassing the housing interior 23 or for pressure equalization are formed between the diaphragm support grid webs 53 .
  • the grid openings 55 are covered by the membrane cover part 50 of the membrane 45 .
  • the grid openings 55 are advantageously dimensioned in a standardized manner so that no foreign body exceeding a predetermined size can damage the membrane 45 .
  • the carrier body 31 has a number of fixing knobs 85 on its inner side 33 facing towards the housing interior 23 on both sides of the central gas passage opening 37, which are used for at least temporarily fixing and positioning the membrane - Inner protective body 51 with the membrane 45 inserted between this and the carrier body 31 on the carrier body 31.
  • the fixing knobs 85 can be designed, for example, for hot-stamp connections and/or for connections via ultrasonic welding.
  • the outer membrane protective body 40 has a plurality of gas passages 38 which are spaced apart from one another, viewed laterally and in the circumferential direction, and which are separated from one another by a plurality of webs 41 extending approximately axially.
  • the outer membrane protective body 40 is arranged in a carrier body flange 88 and fixed in a latched manner in the carrier body 31 with latching elements 92 .
  • FIG. 5 shows an isometric view of a degassing unit 200 designed as a center piece according to a further exemplary embodiment of the invention, seen from the outside 32 of the carrier body.
  • FIG. 6 shows an isometric view of the degassing unit 200 according to FIG. 5 seen from the inside 33 of the carrier body, while a side view of the degassing unit 200 is shown in FIG.
  • the essential structure of the degassing unit 200 constructed as a center piece corresponds to the structure of the degassing unit 100 shown in FIGS. 1 to 4 and designed as an end piece. To avoid unnecessary repetition, reference is made to the description of FIGS.
  • the main distinguishing features of the degassing unit 100 are the arrangement of the fastening domes 210 and the contact areas 214 in the degassing unit 200 serving as a center piece.
  • the degassing unit 200 designed as a center piece two fastening domes 210 with fastening collars 212 are arranged diagonally opposite one another and there are also two contact areas 214 arranged diagonally opposite each other. Fastening domes 210 and contact areas 214 thus lie crosswise to one another.
  • FIG. 8 shows a plan view of three degassing units 100, 200 prior to assembly to form a degassing unit arrangement 500 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • Two of the degassing units 100 are designed as end pieces, with the two degassing units 100 being mounted rotated by 180° relative to one another, while the third degassing unit 200 is designed as a center piece, which is arranged between the two degassing units 100 designed as end pieces.
  • the three degassing units 100, 200 are pushed together in a linear movement, indicated by the two arrows, so that the respective fastening domes 110, 210 with their fastening collars 112, 212 with the corresponding contact areas 114, 214 are directly adjacent to one another and can thus be mounted in a form-fitting manner .
  • degassing units 100, 200 can also be assembled not in a linear arrangement, but as a two-dimensional, areally extended arrangement and thus cover a larger housing opening 24.
  • FIG. 9 shows an isometric view of a degassing unit arrangement 500 formed from the three degassing units 100, 200 according to an exemplary embodiment of the invention, seen from the outside 32 of the carrier body.
  • Figure 10 shows an isometric view of the degassing unit arrangement 500 according to Figure 9 seen from a carrier body inside 33, while Figure 11 shows a side view of the degassing unit arrangement 500 according to Figure 9 and Figure 12 shows a longitudinal section of the degassing unit arrangement according to Figure 9.
  • the degassing unit arrangement 500 for closing a housing opening 24 of a battery housing 20 comprises three degassing units 100, 200, which are arranged in a direction perpendicular to an axial direction L formed by a surface normal of the degassing units 100, 200, adjoining one another. Two of the degassing units 100 are designed as end pieces and one of the degassing units 200 is designed as a middle piece, which is arranged between the two end pieces.
  • the degassing units 100, 200 each comprise a carrier body 31, which has a gas passage opening 36 extending continuously through the carrier body 31 in the axial direction L for discharging gases or for pressure equalization.
  • the carrier body 31 has at least one edge 94 surrounding the gas passage opening 36, which edge has at least one fastening dome 110, 210 and at least one contact area 114, 214 formed in the edge 94.
  • the at least one fastening dome 110, 210 of a degassing unit 100, 200 forms an overlapping region 130, 230 at least in regions with the corresponding at least one contact region 114, 214 of the adjoining degassing unit 100, 200 in the axial direction L.
  • the fastening dome 110, 210 has a fastening collar 112, 212 protruding from the edge 94, which in the assembled state is arranged at least partially overlapping with the corresponding contact area 114, 214 of the adjoining degassing unit 100, 200.
  • the fastening collar 112, 212 at least partially covers the contact area 114, 214 with an outwardly directed collar 132, 232.
  • the contact area 114, 214 is therefore not visible from the outside 32 of the carrier body when the degassing units 100, 200 are in the adjoining state.
  • two fastening domes 210 with fastening collars 212 are arranged diagonally opposite one another on the carrier body 31 .
  • the adjoining degassing units 100, 200 are positively connected in the overlapping area 130, 230, with the fastening collar 112, 212 of a fastening dome 110, 210 of a degassing unit 100, 200 having the corresponding contact area 114, 214 of the adjoining degassing unit 100, 200, the overlapping area 130, 230 forms.
  • the attachment collar 112, 212 overlaps the contact area 114, 124, and the attachment dome 110, 210, which is designed as a bulge in the edge 94 of the carrier body 31, of one degassing unit 100, 200 nestles against the corresponding contact area 114, which is embodied as an indentation in the edge 94 , 214 of the adjacent other degassing unit 100, 200.
  • At least one of the degassing units 100, 200 has a semi-permeable membrane 45 to cover the gas passage opening 36.
  • a membrane for example made of extruded PTFE, can advantageously be used as the semipermeable membrane 45, which is air-permeable but water-blocking and thus ensures pressure equalization with normal pressure fluctuations due to temperature changes, weather changes or different altitudes in mobile use.
  • the other degassing units 100, 200 can have a non-porous membrane 45 as the membrane 45, which tightly closes the gas passage opening 36 and, in the event of emergency degassing, rips open with a sharp rise in pressure in the battery housing 20 using a mandrel 90 or an intrinsically arranged predetermined breaking point of the membrane 45.
  • a functional separation of the degassing units 100, 200 can thus advantageously be carried out, which can contribute to cost savings in the production costs of the degassing units 100, 200.
  • the battery housing 20, which is indicated only schematically in Figure 11 with connection points at the ends of the degassing unit arrangement 500, comprises the housing interior 23 enclosing housing 21 with the housing opening 24.
  • the housing opening 24 is covered by means of the degassing unit arrangement 500 provided for degassing or for pressure equalization and for the essentially watertight sealing of the housing interior 23 against the ingress of water, which is essentially watertight with the housing 21 is connected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entgasungseinheitsanordnung (500) zum Verschluss einer Gehäuseöffnung (24) eines Batteriegehäuses (20), umfassend wenigstens zwei Entgasungseinheiten (100, 200), welche aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten (100) als Endstück ausgebildet sind, und wobei die Entgasungseinheiten (100, 200) jeweils wenigstens umfassen einen Träger-Körper (31), wobei der Träger-Körper (31) jeweils wenigstens einen, eine Gasdurchgangs-Öffnung (36) umlaufenden Rand (94) aufweist, welcher wenigstens einen Befestigungsdom (110, 210) und wenigstens einen in dem Rand (94) ausgebildeten Anlagebereich (114, 214) aufweist, wobei der wenigstens eine Befestigungsdom (110, 210) einer Entgasungseinheit (100, 200) im montierten Zustand wenigstens bereichsweise mit dem korrespondierenden wenigstens einen Anlagebereich (114, 214) der angrenzenden Entgasungseinheit (100, 200) in axialer Richtung (L) einen Überlappungsbereich (130, 230) ausbildet. Zudem betrifft die Erfindung eine Entgasungseinheit (100, 200) sowie die Verwendung einer Entgasungseinheit (100, 200) in einer Entgasungsanordnung (500) und ein Batteriegehäuse (20) mit einer Entgasungseinheitsanordnung (500).

Description

Beschreibung
Entgasungseinheitsanordnung, Entgasungseinheit, Verwendung einer Entgasungseinheit in einer Entgasungsanordnung und Batteriegehäuse
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Entgasungseinheitsanordnung zum Verschluss einer Gehäuseöffnung eines Batteriegehäuses, eine Entgasungseinheit, eine Verwendung einer Entgasungseinheit in einer Entgasungsanordnung sowie ein Batteriegehäuse mit einer Entgasungseinheitsanordnung.
Stand der Technik
Gehäuse zur Aufnahme von Elektronikkomponenten wie beispielsweise Batteriezellen und dergleichen können nicht vollständig gasdicht gegenüber der Umgebung verschlossen werden, da einerseits aufgrund von Temperaturschwankungen, etwa durch Wärmeeinträge beim Laden bzw. Entladen von Batteriezellen, und andererseits aufgrund von natürlich vorkommenden Luftdruckschwankungen, insbesondere bei mobilen Systemen, ein Gasaustausch zwischen Innenraum und Außenraum ermöglicht werden muss, um unzulässige mechanische Belastungen des Gehäuses, insbesondere ein Bersten oder Ausbeulen des Gehäuses, zu verhindern.
Ebenso wichtig ist es jedoch, dass das Eindringen von Fremdkörpern, Schmutz und Feuchtigkeit in Form von flüssigem Wasser wirksam verhindert wird. Es sind daher Druckausgleichsvorrichtungen bekannt, die semipermeable Membranen, beispielsweise aus extrudiertem Polytetrafluorethylen (PTFE), aufweisen, die gasdurchlässig, jedoch flüssigkeitsundurchlässig sind.
DE 102012022346 B4 offenbart ein Batterie-Gehäuse, das einen Gehäuse-Innenraum umschließendes Gehäuse mit einer Gehäuse-Öffnung aufweist, die mittels eines zur Entgasung und zur im Wesentlichen wasserdichten Abdichtung des Gehäuse-Innenraumes gegen Eindringen von Wasser, vorzugsweise auch anderen Flüssigkeiten, vorgesehenen Membran-Trägers in Form eines Gehäusedeckels abgedeckt ist, welcher einen Träger-Körper enthält, der eine sich zwischen einer Trägerkörper-Innenseite und einer Träger-Körper-Außenseite durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich, aufweist. Die Gasdurchgangs-Öffnung ist von einer semipermeablen Membran vollständig überdeckt, Der Träger- Körper, die Membran und das Gehäuse sind luftdicht oder gasdicht verbunden, dass im Wesentlichen kein Wasser und vorzugsweise auch keine Luft oder kein Gas durch die Gehäuseöffnung in den Gehäuse-Innenraum gelangen kann.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entgasungseinheitsanordnung zum Verschluss einer Gehäuseöffnung eines Batteriegehäuses bereitzustellen, welche es erlaubt, mehrere Entgasungseinheiten auf effiziente Art anzuordnen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Entgasungseinheit für eine solche Entgasungseinheitsanordnung bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine effiziente Verwendung einer Entgasungseinheit in einer solchen Entgasungsanordnung darzustellen.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Batteriegehäuse mit einer solchen Entgasungseinheitsanordnung zu schaffen.
Die vorgenannte Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung gelöst von einer Entgasungseinheitsanordnung zum Verschluss einer Gehäuseöffnung eines Batteriegehäuses, umfassend wenigstens zwei Entgasungseinheiten, welche in einer Richtung senkrecht zu einer axialen, durch eine Flächennormale der Entgasungseinheiten gebildeten Richtung aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten als Endstück ausgebildet sind, und wobei die Entgasungseinheiten jeweils wenigstens umfassen einen Träger-Körper, welcher eine sich durch den Träger-Körper in axialer Richtung durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist, wobei der Träger- Körper jeweils wenigstens einen, die Gasdurchgangs-Öffnung umlaufenden Rand aufweist, welcher wenigstens einen Befestigungsdom und wenigstens einen in dem Rand ausgebildeten Anlagebereich aufweist, und wobei der wenigstens eine Befestigungsdom einer Entgasungseinheit im montierten Zustand wenigstens bereichsweise mit dem korrespondierenden wenigstens einen Anlagebereich der angrenzenden Entgasungseinheit in axialer Richtung einen Überlappungsbereich ausbildet.
Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einer Entgasungseinheit für eine Entgasungseinheitsanordnung zum Verschluss einer Gehäuseöffnung eines Batteriegehäuses nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Träger-Körper, welcher eine sich durch den Träger-Körper durchgehend in einer axialen Richtung erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist, wobei der Träger-Körper einen, die Gasdurchgangsöffnung umlaufenden Rand aufweist, welcher wenigstens einen Befestigungsdom und wenigstens einen Anlagebereich aufweist, und wobei der wenigstens eine Befestigungsdom einen Befestigungskragen mit einem nach außen gewölbten Bund aufweist, der sich weiter in axialer Richtung erstreckt als der Rand.
Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einer Verwendung einer Entgasungseinheit in einer Entgasungsanordnung, wobei die Entgasungseinheit je- weils wenigstens umfasst einen Träger-Körper, weichereine sich durch den Träger-Körperdurchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist, wobei der Träger-Körper jeweils wenigstens einen in einem umlaufenden Rand ausgebildeten Befestigungsdom und wenigstens einen in dem Rand ausgebildeten Anlagebereich aufweist, wobei wenigstens zwei Entgasungseinheiten in einer Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung der Entgasungseinheiten aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten als Endstück ausgebildet sind, und wobei der wenigstens eine Befestigungsdom einer Entgasungseinheit im montierten Zustand wenigstens bereichsweise mit dem korrespondierenden wenigstens einen Anlagebereich der angrenzenden Entgasungseinheit in axialer Richtung einen Überlappungsbereich ausbildet.
Die weitere Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst von einem Batteriegehäuse mit einer Entgasungseinheitsanordnung, umfassend ein einen Gehäuse-Innenraum umschließendes Gehäuse mit einer Gehäuse-Öffnung, wobei die Gehäuse-Öffnung mittels der zur Entgasung oder zum Druckausgleich und zur im Wesentlichen wasserdichten Abdichtung des Gehäuse-Innenraumes gegen Eindringen von Wasser vorgesehenen Entgasungseinheitsanordnung abgedeckt ist, welche im Wesentlichen wasserdicht mit dem Gehäuse verbunden ist.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Es wird nach einem Aspekt der Erfindung eine Entgasungseinheitsanordnung zum Verschluss einer Gehäuseöffnung eines Batteriegehäuses vorgeschlagen, umfassend wenigstens zwei Entgasungseinheiten, welche in einer Richtung senkrecht zu einer axialen, durch eine Flächennormale der Entgasungseinheiten gebildeten Richtung aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten als Endstück ausgebildet sind. Die Entgasungseinheiten umfassen jeweils wenigstens einen Träger-Körper, welcher eine sich durch den Träger- Körper in axialer Richtung durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist. Der Träger-Körper weist jeweils wenigstens einen, die Gasdurchgangs-Öffnung umlaufenden Rand auf, welcher wenigstens einen Befestigungsdom und wenigstens einen in dem Rand ausgebildeten Anlagebereich aufweist. Dabei bildet der wenigstens eine Befestigungsdom einer Entgasungseinheit im montierten Zustand wenigstens bereichsweise mit dem korrespondierenden wenigstens einen Anlagebereich der angrenzenden Entgasungseinheit in axialer Richtung einen Überlappungsbereich aus.
Vorteilhaft wird eine modulare Entgasungseinheitsanordnung für Batteriegehäuse bereitgestellt, insbesondere für Traktionsbatteriegehäuse von Kraftfahrzeugen. Die einzelnen Entgasungseinheiten der Anordnung weisen jeweils wenigstens einen Befestigungsdom und wenigstens einen Anlagebereich als Verbindungselemente auf, mit welchen eine der Entgasungseinheiten mit einer anschließend angeordneten Entgasungseinheit und mit einem Batteriegehäuse verbindbar ist. Die modulare Entgasungseinheitsanordnung umfasst zumindest zwei einzelne Entgasungseinheiten, die sich wenigstens einen Befestigungsdom und einen damit korrespondierenden Anlagebereich teilen, sodass zumindest eine der Entgasungseinheiten mittelbar über einen den Anlagebereich der Entgasungseinheit in dem Überlappungsbereich beispielsweise übergreifenden Befestigungsdom der anschließend angeordneten Entgasungseinheit mit dem Batteriegehäuse verbindbar ist. Befestigungsdom und Anlagebereich sind in einem Rand eines Träger-Körpers der Entgasungseinheit ausgebildet, welcher Rand im Wesentlichen eben ausgebildet sein kann.
Bei der modularen Entgasungseinheitsanordnung kann beispielsweise eine Ausführung aus zwei Entgasungseinheiten bestehen, welche in einer Ebene, welche senkrecht zu der Flächennormalen der Entgasungseinheiten liegt, nebeneinander angeordnet werden, wobei eine der Entgasungseinheiten um 180° gegenüber der anderen Entgasungseinheit gedreht ist. Dabei kann jeweils ein Befestigungsdom einer Entgasungseinheit mit dem korrespondierenden Anlagebereich überlappen, beispielsweise über den korrespondierenden Anlagebereich der jeweils angrenzenden anderen Entgasungseinheit übergreifen, und die beiden Entgasungseinheiten auf diese Weise unmittelbar aneinandergrenzend verbunden werden. In dieser Anordnung kann die so gebildete Entgasungseinheitsanordnung mit einem Batteriegehäuse über die beiden Befestigungsdome und eventuell vorhandene weitere Befestigungseinrichtungen verbunden werden und eine Gehäuseöffnung in dem Batteriegehäuse luftdicht und wasserdicht abdecken.
Befestigungsdome und Anlagebereiche der Entgasungseinheiten können für eine vorteilhafte Krafteinleitung bei der Fixierung an einem Batteriegehäuse an Ecken eines ansonsten im Wesentlichen flächig ausgebildeten, beispielsweise quaderförmigen Körpers angeordnet sein.
Auf diese Weise können vorteilhaft Entgasungseinheitsanordnungen nicht nur durch lineares oder zeilenweises Aneinanderreihen von Entgasungseinheiten gebildet werden. Es lassen sich so auch günstigerweise flächenartig ausgebildete Entgasungseinheitsanordnungen bilden, indem mehrere Reihen von Entgasungseinheiten nebeneinander angeordnet werden.
Der T räger-Körper der Entgasungseinheit weist eine sich durch den T räger-Körper in axialer Richtung durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich auf, welche von einem Membran-Abdeckteil einer Mem-bran vollständig überdeckt ist. Entsteht innerhalb des Batteriegehäuses eine Druckspitze, etwa beim Versagen einer Batteriezelle in dem Batteriegehäuse, so muss dieser Druck möglichst schnell abgebaut werden, da ansonsten das Gehäuse Schaden nehmen könnte. Bei Hochvoltbatterien, insbesondere lithiumbasierten Traktionsbatterien für elektrisch antreibbare Fahrzeuge mit deutlich höheren Speicherkapazitäten und Leistungsdichten kommen hochspezifische Druckausgleichsvorrichtungen zum Einsatz, welche zum Abbau von Druckspitzen in dem Batteriegehäuse optimiert sind.
Durch die stetig zunehmende Speicherkapazität der in Fahrzeugen eingesetzten Batterien geht auch eine Vergrößerung des Bauvolumens der Batteriegehäuse einher. Es ist daher in vielen Fällen nicht mehr ausreichend, nur eine einzelne Entgasungseinheit am Batteriegehäuse vorzusehen, sondern es müssen, insbesondere für den kritischen Notentgasungsfall, häufig zwei, drei oder noch mehr Entgasungseinheiten vorgesehen werden, um die nötigen Strömungsquerschnitte bei Notentgasung bereitzustellen.
Für den Normalbetriebsfall, der im Ausgleich von atmosphärischen Luftdruckschwankungen besteht, ist jedoch häufig lediglich eine Entgasungseinheit ausreichend.
Bei der erfindungsgemäßen Entgasungseinheitsanordnung ist deshalb eine modulare Anordnung verschiedener Entgasungseinheiten vorgesehen, von denen beispielsweise nur eine Entgasungseinheit für einen Ausgleich von Luftdruckschwankungen vorgesehen ist, während die restlichen Entgasungseinheiten für den Notentgasungsfall eines schnellen Druckanstiegs im Batteriegehäuse vorgesehen sind.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene modulare Aufbau ermöglicht es vorteilhaft, die einzelne Entgasungseinheit kostengünstiger bereitzustellen, da Materialeinsatz und Verschraubungspunkte, beispielsweise in Form einer Gewindebuchse, minimiert werden können.
Üblicherweise wird als semipermeable luftdurchlässige, aber wassersperrende Membran einer Entgasungseinheit eine PTFE-Membrane eingesetzt, welche einen Großteil der Gesamtkosten einer Entgasungseinheit ausmacht. Vorteilhaft ist es bei der erfindungsgemäßen Entgasungseinheitsanordnung nun möglich, in einzelnen Entgasungseinheiten eine nicht- oder nur gering luftdurchlässige Membrane bzw. gasdichte Folie als Membrane einzusetzen, welche nur zur Perforation bei einer Notentgasung vorgesehen sind. Dies stellt für die Anordnung als Ganzes gesehen, eine zusätzliche signifikante Kosteneinsparung dar.
Vorteilhaft ist, wie bereits erwähnt, wenigstens eine Entgasungsöffnung einer Entgasungseinheit von einer semipermeablen Membran abgedeckt, die gasdurchlässig, jedoch zumindest im We- sentlichen wasserdicht ist. Die Membran stellt sicher, dass die in den Batterien oder Akkus entstehenden Gase durch die Membran hindurch nach außen geführt und in die Atmosphäre abgeleitet werden. Zugleich wird ein Eindringen von Wasser von außen nach innen, was zu einer Funktionseinschränkung oder sogar zu einer Zerstörung führen könnte, zuverlässig verhindert. Damit eignet sich ein derartiges Batterie-Gehäuse auch für Anwendungsfälle, bei denen das Batterie-Gehäuse einer äußeren Wasserbeaufschlagung ausgesetzt ist, beispielsweise in Fahrzeugen. Die die Entlüftungsöffnung abdeckende semipermeable Membran verhindert einen Wasserzutritt von außen bis zu einem definierten Wasserdruck vollständig, insbesondere bis zu einem Wasserdruck im Bereich von 100 bis 3000 mm Wassersäule, also beispielsweise bei einem Wasserdruck von 250 mm Wassersäule.
Über die semipermeable Membran ist auch ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Batterie-Gehäuses bzw. zwischen dem Innenraum der Batterie oder des Akkus und der Umgebung gewährleistet. Die maximal zulässige Druckdifferenz zwischen dem Innendruck in dem Batterie-Gehäuse und dem Außen- bzw. Umgebungsdruck wird durch Luftaustausch begrenzt, der in beide Richtungen durch die Membran möglich ist.
Für die semipermeable Membran können sämtliche Materialien eingesetzt sein, die eine Gasdurchlässigkeit zur Permanent-Belüftung und eine hinreichend hohe Wasserundurchlässigkeit aufweisen. Als bevorzugtes Material für die semipermeable Membran kann Polytetrafluorethylen (PTFE) eingesetzt sein. Die semipermeable Membran weist eine durchschnittliche Porengröße auf, die zwischen 0,01 Mikrometer und 20 Mikrometer liegen kann. Die Porosität liegt vorzugsweise bei ca. 50%; die mittlere Porengröße beträgt bevorzugt etwa 10 Mikrometer.
Die semipermeable Membran kann bevorzugt als folienartige bzw. folienförmige bzw. scheibenförmige, dünne Membran gestaltet sein. Die gaspermeable Membran weist eine für die Gaspermeation wirksame Membran-Oberfläche auf, die an ihrem Außenumfang bevorzugt eine viereckige oder rechteckige oder runde Außenkontur aufweisen kann. Es versteht sich jedoch, dass der Außenumfang der Membran auch anders gestaltet sein kann. Bei der Membran handelt es sich bevorzugt um eine dünne Flachmembran, deren für den Gasdurchtritt wirksame, voneinander weg weisenden Membran-Oberflächen im Wesentlichen parallel zu einander und vorzugsweise im Wesentlichen planeben ausgebildet sind. Es versteht sich jedoch, dass die Membran auch dreidimensional strukturiert gestaltet sein kann.
Zumindest der die Entlüftungsöffnung bzw. die Entlüftungsöffnungen abdeckende Membran-Ab- deckteil der Membran, vorzugsweise die gesamte Membran, ist in ihrer Dickenrichtung betrachtet, durchbrechungsfrei bzw. undurchbrochen gestaltet, so dass zwar ein Gas, insbesondere Luft, durch die Membran hindurchdiffundieren kann, jedoch im Wesentlichen kein Wasser. Die Membrandicke der Membran kann sehr viel kleiner sein als ihre übrigen Außenabmessungen. Erfindungsgemäß spannt die Membran eine Mindestbreite und/oder eine Mindestlänge oder einen Mindest-Außendurchmesser von gleich oder größer 20 mm, vorzugsweise von gleich oder größer 30 mm, insbesondere von gleich oder größer 40 mm auf. Die Membrandicke ist erfindungsgemäß um mindestens das 20-fache, vorzugsweise um mindestens das 40-fache, insbesondere um mindestens das 100-fache, kleiner, als die Mindestbreite und/oder die Mindestlänge oder der Mindest-Außendurchmesser der Membran. Die Membrandicke kann bevorzugt 1 Mikrometer bis 5 Millimeter betragen, wobei die Membran zumindest über ihre dem Membran-Abdeck- teil zugeordnete wirksame Membran-Abdeckfläche, insbesondere über ihre gesamte Membran- Oberfläche, eine im Wesentlichen konstante Membrandicke aufweisen kann. Die Membrandicke kann bevorzugt maximal 1 mm betragen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheitsanordnung können wenigstens drei Entgasungseinheiten in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Entgasungseinheiten aneinander anschließend angeordnet sein, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten als Endstück und wenigstens eine der Entgasungseinheiten als Mittelstück ausgebildet ist, das zwischen den beiden Endstücken angeordnet ist. In ähnlicher Weise, wie eine Entgasungseinheitsanordnung aus zwei Entgasungseinheiten gebildet werden kann, kann zwischen die beiden als Endstücke ausgebildeten Entgasungseinheiten eine weitere Entgasungseinheit als Mittelstück eingesetzt werden, um so eine Gehäuseöffnung mit größerem Querschnitt in einem Batteriegehäuse abzudecken. Dabei können die Befestigungsdome und Anlagebereiche der jeweils zusammengefügten Entgasungseinheiten in passender Weise jeweils mit einander korrespondierend ausgebildet sein, sodass die Entgasungseinheit formschlüssig in Art eines Puzzles zusammengefügt werden können. Die Membranen der Entgasungseinheiten können dabei unterschiedlich ausgebildet sein, um verschiedene Aufgaben zu erfüllen, etwa Notentgasung und Luftdruckausgleich.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheitsanordnung kann der Befestigungsdom einen vom Rand abstehenden Befestigungskragen aufweisen, welcher im montierten Zustand mit dem korrespondierenden Anlagebereich der angrenzenden Entgasungseinheit wenigstens teilweise überlappend angeordnet ist. Insbesondere kann der Befestigungskragen mit einem nach außen gerichteten Bund den Anlagebereich wenigstens teilweise überdecken. Auf diese Weise kann der Befestigungskragen mit dem Bund über dem Anlagebereich angeordnet sein und dadurch, wenn der Befestigungsdom beispielsweise über eine Schraube mit einem Bat- teriegehäuse verbunden wird, den Anlagebereich der anschließenden Entgasungseinheit zusätzlich fixieren. Dadurch kann eine Befestigungseinheit im Anlagebereich der anschließenden Entgasungseinheit eingespart werden.
Vorteilhaft kann bei der als Endstück ausgebildeten Entgasungseinheit der wenigstens eine Befestigungsdom mit dem Befestigungskragen zu der angrenzenden Entgasungseinheit gerichtet sein. Dadurch kann über den Befestigungskragen der einen Entgasungseinheit der Anlagebereich der anschließenden Entgasungseinheit fixiert werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheitsanordnung können bei der als Mittelstück ausgebildeten Entgasungseinheit Befestigungsdome mit Befestigungskragen sich am Träger-Körper diagonal gegenüberliegend angeordnet sein. Dadurch können die als Mittelstück ausgebildeten Entgasungseinheiten in beliebiger Zahl aneinander gereiht werden und zugleich am Anfang einer Reihe von Entgasungseinheiten mit einer als Endstück ausgebildeten Entgasungseinheit in geeigneter Weise verbunden werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheitsanordnung können die wenigstens zwei aneinander anschließenden Entgasungseinheiten in dem Überlappungsbereich formschlüssig verbunden sein, wobei der Befestigungskragen eines Befestigungsdoms einer Entgasungseinheit mit dem korrespondierenden Anlagebereich der angrenzenden Entgasungseinheit den Überlappungsbereich bildet, insbesondere den Anlagebereich übergreift. Dabei kann der als eine Ausbuchtung des Randes des Träger-Körpers ausgebildete Befestigungsdom der einen Entgasungseinheit sich an den als Einbuchtung des Randes ausgebildeten korrespondierenden Anlagebereich der angrenzenden anderen Entgasungseinheit anschmiegen. Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, zwei Entgasungseinheiten unmittelbar anschließend nebeneinander anzuordnen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheitsanordnung kann wenigstens eine der Entgasungseinheiten eine semipermeable Membran zur Abdeckung der Gasdurchgangs-Öffnung aufweisen. Vorteilhaft kann als semipermeable Membran eine PTFE-Membran eingesetzt werden, welche luftdurchlässig, jedoch wassersperrend wirkt und so für den Druckausgleich bei normalen Druckschwankungen auf Grund von Temperaturänderungen, Wetteränderungen oder unterschiedlichen Höhen bei mobilem Einsatz sorgen. Bei der anderen Entgasungseinheit können beispielsweise kostengünstigere luftundurchlässige Membranen als Berstmembranen eingesetzt werden, welche im Fall einer Notentgasung eine schnelle Vergrößerung des freien Querschnitts der Gehäuseöffnung ermöglichen. Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Entgasungseinheit für eine Entgasungseinheitsanordnung zum Verschluss einer Gehäuseöffnung eines Batteriegehäuses vorgeschlagen, umfassend einen Träger-Körper, welcher eine sich durch den Träger-Körper durchgehend in einer axialen Richtung erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist. Der Träger-Körper weist einen, die Gasdurchgangsöffnung umlaufenden Rand aufweist, welcher wenigstens einen Befestigungsdom und wenigstens einen Anlagebereich aufweist. Dabei weist der wenigstens eine Befestigungsdom einen Befestigungskragen mit einem nach außen gewölbten Bund auf, der sich weiter in axialer Richtung erstreckt als der Rand.
Befestigungsdom und Anlagebereich sind in dem Rand des Träger-Körpers der Entgasungseinheit ausgebildet, welcher Rand beispielsweise im Wesentlichen eben ausgebildet sein kann.
Mit der erfindungsgemäßen Entgasungseinheit kann auf vorteilhafte Weise eine Entgasungseinheitsanordnung wie oben beschrieben modular ausgebildet werden.
Der T räger-Körper der Entgasungseinheit weist eine sich durch den T räger-Körper in axialer Richtung durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich auf, welche von einem Membran-Abdeckteil einer Membran vollständig überdeckt ist.
Entsteht innerhalb des Batteriegehäuses eine Druckspitze, etwa beim Versagen einer Batteriezelle in dem Batteriegehäuse, so muss dieser Druck möglichst schnell abgebaut werden, da ansonsten das Gehäuse Schaden nehmen könnte.
Üblicherweise wird als semipermeable luftdurchlässige, aber wassersperrende Membran einer Entgasungseinheit eine PTFE-Membrane eingesetzt, welche einen Großteil der Gesamtkosten einer Entgasungseinheit ausmacht.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheit kann der Anlagebereich in axialer Richtung eine Erstreckung aufweisen, die unterhalb der axialen Erstreckung des Befestigungskragens liegt. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, dass der Befestigungskragen eines Befestigungsdoms einer anschließenden Entgasungseinheit mit dem an dem Befestigungskragen ausgebildeten Bund über den Anlagebereich greift und die anschließende Entgasungseinheit dadurch über die Fixierung des Befestigungsdoms des Befestigungskragens der ersten Entgasungseinheit an einem Batteriegehäuse fixiert werden kann. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheit kann der wenigstens eine Befestigungsdom mit Befestigungskragen als Ausbuchtung des Randes des Träger-Körpers ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine Anlagebereich als Einbuchtung des Randes des Träger-Körpers ausgebildet sein. Auf diese Weise können Befestigungsdom und Anlagebereich zweier Entgasungseinheiten beim Zusammenfügen der beiden Entgasungseinheiten formschlüssig verbunden werden, in dem Befestigungsdom und Anlagebereich sich aneinander schmiegen.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheit kann der Trägerkörper als Mittelstück ausgebildet sein, wobei zwei Befestigungsdome mit Befestigungskragen sich diagonal gegenüberliegend angeordnet sind und zwei Anlagebereiche sich diagonal gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch können die als Mittelstück ausgebildeten Entgasungseinheiten in beliebiger Zahl aneinander gereiht werden und zugleich am Anfang einer Reihe von Entgasungseinheiten mit einer als Endstück ausgebildeten Entgasungseinheit in geeigneter Weise verbunden werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheit kann die Gasdurchgangs-Öffnung auf einer Träger-Körper-Innenseite von einem Membran-Abdeckteil einer Mem-bran, insbesondere einer semipermeablen Membran, vollständig überdeckt sein und auf einer Träger-Körper- Außenseite mit einem Membran-Außen-Schutz-Körper versehen sein.
Zumindest der eine Entlüftungsöffnung bzw. Entlüftungsöffnungen abdeckende Membran-Ab- deckteil der Membran, vorzugsweise die gesamte Membran, ist in ihrer Dickenrichtung betrachtet, durchbrechungsfrei bzw. undurchbrochen gestaltet, so dass zwar ein Gas, insbesondere Luft, durch die Membran hindurch treten kann, jedoch im Wesentlichen kein Wasser. Durch den Membran-Außen-Schutz-Körper, der einen oder mehrere Gas-Durchgänge zum Entgasen eines Gehäuse-Innenraumes oder zum Druckausgleich aufweist, der bzw. die über die gasdurchlässige Membran in Gasverbindung mit den Gasdurchgangs-Durchbrechungen des Membran-Innen- Schutz-Körpers steht bzw. stehen, kann bei vorteilhaften Gasdurchströmungsmöglichkeiten ein noch besserer Schutz gegen handhabungsbedingte Beschädigungen erreicht werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheit kann der Träger-Körper zwischen der Membran und dem Membran-Außen-Schutz-Körper einen Dornträger mit einem zur Membran gerichteten Dorn aufweisen, welcher zum Durchstoßen der durch einen Gehäuse-Innendruck in Richtung der Träger-Körper-Außenseite gewölbten Mem-bran vorgesehen ist. Entsteht innerhalb des Batteriegehäuses eine Druckspitze, etwa beim Versagen einer Batteriezelle in dem Batteriegehäuse, so muss dieser Druck möglichst schnell abgebaut werden, da ansonsten das Gehäuse Schaden nehmen könnte. Vorteilhaft kann hierzu ein Dorn als Notentgasungsdorn eingesetzt werden, der in einem vorbestimmten Abstand von der Membrane positioniert ist und diese bei Überschreiten eines bestimmten Differenzdrucks punktiert und so zum Reißen bringt. Durch die so freigegebene Gasdurchgangs-Öffnung kann der entstandene Gasdruck abgebaut werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheit kann der Träger-Körper mit einem an dessen Träger-Körper-Innenseite angeordneten Membran-Innen-Schutz-Körper fest verbunden sein, der ein Membran-Stütz-Gitter enthält, das den Membran-Abdeckteil der Membran auf einer Membran-Innenseite mit einer Vielzahl von zur Abstützung des Membran-Abdeckteils der Membran vorgesehenen Membran-Stütz-Gitterstegen übergreift und, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum hin betrachtet, hintergreift.
Bei im Vergleich zu ihrer Membrandicke großflächigen bzw. großen Membranen besteht das Problem, dass die Membran sowohl bei der Handhabung als auch bei den am Einsatzort einwirkenden Gas- und/oder Wasserdrücken leicht beschädigt werden kann und bei einem erhöhten Druck, insbesondere bei erhöhtem Wasserdruck, plastisch deformiert würde oder gar brechen würde, wenn nicht geeignete Maßnahmen getroffen werden.
Dazu ist ein Membran-Innen-Schutz-Körper vorgesehen, der ein vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall bestehendes Membran-Stütz-Gitter enthält, das den Membran-Abdeckteil der Membran auf der dem Gehäuseinnenraum zugewandten Membran-Innenseite mit einer Vielzahl von zur Abstützung des Membran-Abdeckteils der Membran gegen handhabungsbedingte Beschädigungen und gegen durch Einwirkung von äußerem Gas- und/oder Wasserdruck bedingte plastische Deformationen vorgesehenen Mem-bran-Stütz-Gitterstege übergreift und, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum hin betrachtet, hintergreift.
Dabei kann zwischen den Membran-Stütz-Gitterstegen eine Vielzahl von Gitter-Öffnungen in Form von Gasdurchgangs-Durchbrechungen zur Entgasung des Gehäuse-Innenraumes oder für einen Druckausgleich ausgebildet sein, die von dem Membran-Abdeckteil vollständig überdeckt, vorzugsweise auch im Wesentlichen wasserdicht verschlossen, sind. Der Membran-Abdeckteil liegt entweder unmittelbar an Stützsteg-Außenflächen der Membran-Stütz-Gitterstege abgestützt, vorzugsweise dort abhebbar, an oder ist in einem geringen Abstand zu den Stützsteg- Außenflächen der Membran-Stütz-Gitterstege derart angeordnet, dass der Membran-Abdeckteil der Membran im Wesentlichen elastisch, also im Wesentlichen frei von plastischen bzw. bleibenden Deformationen, an den Stützsteg-Außenflächen der Membran-Stütz-Gitterstege abgestützt, vorzugsweise dort wieder abhebbar, anlegbar ist. Dadurch kann auch gewährleistet werden, dass die wasserabweisende Wirkung der Membran bestehen und ein ausreichend großer Querschnitt wirksam bleibt, durch den das Gas bzw. die Luft zu der Membran-Innenseite strömen kann.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Entgasungseinheit kann der Membran-Außen-Schutz- körper mehrere seitlich und in Umfangsrichtung betrachtet beabstandet zu-einander angeordnete Gas-Durchgänge aufweisen, welche durch mehrere sich etwa axial erstreckende Stege voneinander getrennt sind.
Durch den Membran-Außen-Schutz-Körper, der einen oder mehrere Gas-Durchgänge zum Entgasen eines Gehäuse-Innenraums oder zum Druckausgleich aufweist, der bzw. die über die gasdurchlässige Membran in Gasverbindung mit den Gasdurchgangs-Durchbrechungen des Mem- bran-Innen-Schutz-Körpers steht bzw. stehen, kann bei vorteilhaften Gasdurchströmungsmöglichkeiten ein noch besserer Schutz gegen handhabungsbedingte Beschädigungen erreicht werden.
Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Verwendung einer Entgasungseinheit in einer Entgasungsanordnung vorgeschlagen, wobei die Entgasungseinheit jeweils wenigstens einen Träger-Körper umfasst, welcher eine sich durch den Träger-Körper durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist. Der Träger-Körper weist jeweils wenigstens einen in einem umlaufenden Rand ausgebildeten Befestigungsdom und wenigstens einen in dem Rand ausgebildeten Anlagebereich auf, wobei wenigstens zwei Entgasungseinheiten in einer Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung der Entgasungseinheiten aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten als Endstück ausgebildet sind. Dabei bildet der wenigstens eine Befestigungsdom einer Entgasungseinheit im montierten Zustand wenigstens bereichsweise mit dem korrespondierenden wenigstens einen Anlagebereich der angrenzenden Entgasungseinheit in axialer Richtung einen Überlappungsbereich aus.
Erfindungsgemäß können beispielsweise zwei Entgasungseinheiten verwendet werden, um eine Entgasungseinheitsanordnung zu bilden, bei welcher die zwei Entgasungseinheiten in einer Ebene, welche der Flächennormalen der Entgasungseinheiten entspricht, nebeneinander angeordnet werden, wobei eine der Entgasungseinheiten um 180° gegenüber der anderen Entgasungseinheit gedreht ist. Dabei kann jeweils ein Befestigungsdom einer Entgasungseinheit über den korrespondierenden Anlagebereich der jeweils angrenzenden anderen Entgasungseinheit übergreifen, und die beiden Entgasungseinheiten auf diese Weise unmittelbar aneinandergrenzend verbunden werden. In dieser Anordnung kann die so gebildete Entgasungseinheitsanordnung mit einem Batteriegehäuse über die beiden Befestigungsdome und eventuell vorhandene weitere Befestigungseinrichtungen verbunden werden und eine Gehäuseöffnung in dem Batteriegehäuse luftdicht und wasserdicht abdecken.
Der Membran-Innen-Schutz-Körper und die Membran und/oder die Membran und der Träger- Körper und/oder der Membran-Innen-Schutz-Körper und der Träger-Körper können mittels eines an dem Membran-Innen-Schutz-Körper oder dem Träger-Körper angebrachten oder als separates Bauteil ausgeführten Dichtelements, vorzugsweise in Zwei-Komponenten-Technik, miteinander, insbesondere wasserdicht, verbunden sein.
Von besonderem Vorteil kann es sein, wenn der Membran-Innen-Schutz-Körper auf seiner der Membran zugewandten Außenseite eine ringförmige, vollumfänglich unterbrechungsfrei durchgehende Membran-Befestigungs-Erhebung, insbesondere in Form eines dünnen Steges oder einer dünnen Leiste, aufweist, wobei die ringförmige Membran-Befestigungs-Erhebung vollumfänglich eine Durchbrechung des Membran-Innen-Schutz-Körpers ein- bzw. umschließt und seitlich begrenzt, die einen Innenquerschnitt aufspannt, der größer ist als ein aufsummierter Innendurchmesser einer Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen oder aller Gasdurchgangs-Durchbrechungen, und wobei in die besagte Durchbrechung eine Vielzahl von Gasdurchgangs-Durchbrechungen oder alle Gasdurchgangs-Durchbrechungen gemeinsam münden, und dass die Membran unter Ausbildung einer im Wesentlichen wasserdichten Verbindung mit der ringförmigen Membran-Befestigungs-Erhebung, vorzugsweise in einem Arbeitsschritt auch mit dem Träger-Körper, insbesondere mit dessen ringförmiger Innen-Anlagefläche, verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt ist. Dadurch kann eine weitere Verbesserung im Sinne der vorstehenden Vorteile erreicht werden.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung können wenigstens drei Entgasungseinheiten in einer Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung der Entgasungseinheiten aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten als Endstück und wenigstens eine der Entgasungseinheiten als Mittelstück ausgebildet ist, wobei die das Mittelstück bildende Entgasungseinheit zwischen den beiden die Endstücke bildenden Entgasungseinheiten angeordnet ist.
In ähnlicher Weise, wie eine Entgasungseinheitsanordnung aus zwei Entgasungseinheiten gebildet sein kann, kann zwischen die beiden als Endstücke ausgebildeten Entgasungseinheiten eine weitere Entgasungseinheit als Mittelstück eingesetzt sein, um so eine Gehäuseöffnung mit größerem Querschnitt in einem Batteriegehäuse abzudecken. Dabei können die Befestigungsdome und Anlagebereiche der jeweils zusammengefügten Entgasungseinheiten in passender Weise jeweils mit einander korrespondierend ausgebildet sein, sodass die Entgasungseinheit in Art eines Puzzles zusammengefügt werden können. Die Membranen der Entgasungseinheiten können dabei unterschiedlich ausgebildet sein.
Es wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Batteriegehäuse mit einer Entgasungseinheitsanordnung vorgeschlagen, umfassend ein einen Gehäuse-Innenraum umschließendes Gehäuse mit einer Gehäuse-Öffnung, wobei die Gehäuse-Öffnung mittels der zur Entgasung oder zum Druckausgleich und zur im Wesentlichen wasserdichten Abdichtung des Gehäuse-Innenraumes gegen Eindringen von Wasser vorgesehenen Entgasungseinheitsanordnung abgedeckt ist, welche im Wesentlichen wasserdicht mit dem Gehäuse verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Batteriegehäuse dient zur Aufnahme einer oder mehrerer Batterien oder Akkumulatoren (Akkus), die beispielsweise als Zellen in dem Batteriegehäuse angeordnet sind. Besonders bevorzugt dient das Batteriegehäuse zur Aufnahme einer oder mehrerer Lithium-Io- nen-Batterien. Eine Batterie oder ein Akku mit einem derartigen Batterie-Gehäuse kann insbesondere in Fahrzeugen zur Stromversorgung eingesetzt werden, besonders bevorzugt in Fahrzeugen mit elektromotorischem Antrieb, der einen hohen elektrischen Energiebedarf hat. Das Batterie-Gehäuse weist mindestens eine Entgasungsöffnung auf, die unter anderem zur Ableitung von Gasen, die durch chemische Prozesse in den Batterien oder Akkus entstehen, nach außen in die Atmosphäre dienen. Gegebenenfalls können auch mehrere Entgasungsöffnungen vorhanden sein. Die bzw. die jeweilige Entgasungsöffnung ist mit den in dem Batterie-Gehäuse aufgenommenen Batterien oder Akkus strömungsverbunden und erstreckt sich bis zur Gehäuseaußenseite des Batterie-Gehäuses.
Erfindungsgemäß ist die Entgasungsöffnung von einer Entgasungseinheitsanordnung mit wenigstens zwei Entgasungseinheiten, insbesondere wobei wenigstens eine Entgasungseinheit eine semipermeable Membran aufweist, abgedeckt, die gasdurchlässig, jedoch zumindest im Wesentlichen wasserdicht ist. Die Membran stellt sicher, dass die in den Batterien oder Akkus entstehenden Gase durch die Membran hindurch nach außen geführt und in die Atmosphäre abgeleitet werden. Zugleich wird ein Eindringen von Wasser von außen nach innen, was zu einer Funktionseinschränkung oder sogar zu einer Zerstörung führen könnte, zuverlässig verhindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft: Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer als Endstück ausgebildeten Entgasungseinheit nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer Träger-Körper-Außenseite gesehen;
Fig. 2 eine isometrische Ansicht der Entgasungseinheit nach Figur 1 von einer Träger-Körper- Innenseite gesehen;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Entgasungseinheit nach Figur 1 ;
Fig. 4 einen Längsschnitt der Entgasungseinheit nach Figur 1 ;
Fig. 5 eine isometrische Ansicht einer als Mittelstück ausgebildeten Entgasungseinheit nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer Träger-Körper-Außen- seite gesehen;
Fig . 6 eine isometrische Ansicht der Entgasungseinheit nach Figur 5 von einer T räger-Körper- Innenseite gesehen;
Fig. 7 eine Seitenansicht der Entgasungseinheit nach Figur 5;
Fig. 8 eine Draufsicht auf drei Entgasungseinheiten vor der Montage zu einer Entgasungseinheitsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 9 eine isometrische Ansicht einer aus drei Entgasungseinheiten ausgebildeten Entgasungseinheitsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer Trä- ger-Körper-Außenseite gesehen;
Fig. 10 eine isometrische Ansicht der Entgasungseinheitsanordnung nach Figur 9 von einer Träger-Körper-Innenseite gesehen;
Fig. 11 eine Seitenansicht der Entgasungseinheitsanordnung nach Figur 9; und
Fig. 12 einen Längsschnitt der Entgasungseinheitsanordnung nach Figur 9.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Figur 1 zeigt eine isometrische Ansicht einer als Endstück ausgebildeten Entgasungseinheit 100 für eine Entgasungseinheitsanordnung 500 (Figur 4) zum Verschluss einer Gehäuseöffnung 24 eines Batteriegehäuses 20 (Figur 4) nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer Träger-Körper-Außenseite 32 gesehen. Figur 2 zeigt die Entgasungseinheit 100 nach Figur 1 von einer Träger-Körper-Innenseite 33 gesehen, während in Figur 3 eine Seitenansicht der Entgasungseinheit 100 und in Figur 4 ein Längsschnitt dargestellt ist.
Das Batteriegehäuse 20 ist mit einem Gehäuse-Innenraum 23, sowie der Gehäuseöffnung 24 in Figur 4 nur schematisch angedeutet. Die Entgasungseinheit 100 umfasst einen Träger-Körper 31 , welcher eine sich durch den Träger- Körper 31 durchgehend in einer axialen Richtung L erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung 36 zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist. Der Träger-Körper 31 weist einen, die Gasdurchgangsöffnung 36 umlaufenden Rand 94 auf, welcher einen Befestigungsdom 110 und einen Anlagebereich 114 aufweist. Der Befestigungsdom 110 weist einen Befestigungskragen 112 mit einem nach außen gewölbten Bund 132 auf, der sich weiter in axialer Richtung L erstreckt als der Rand 94, wie insbesondere in Figur 3 zu erkennen ist.
Befestigungsdom 110 und Anlagebereich 114 sind in Ecken des Träger-Körpers 31 angeordnet. An den beiden anderen Ecken sind weitere Befestigungsdome 116 ohne Befestigungskragen angeordnet. Die drei Befestigungsdome 110, 116 weisen jeweils Einlege-Hülsen 34, bevorzugt aus Metall, beispielsweise aus Messing, auf, um die Entgasungseinheit 100 an einem Batteriegehäuse 20 festzuschrauben.
Die Entgasungseinheit 100 bildet ein Endstück einer Entgasungseinheitsanordnung 500 (Figur 4). Wird die Entgasungseinheit 100 mit einer weiteren, um 180° um die axiale Richtung gedrehten Entgasungseinheit 100 zusammengefügt, bildet dies eine Entgasungseinheitsanordnung 500 mit zwei Endstücken. Es können ein oder mehrere, als Mittelstücke ausgebildete Entgasungseinheiten 200 (Figur 5) zwischen den beiden Endstücken angeordnet werden.
Wie in Figur 3 erkennbar, weist der Anlagebereich 114, 214 in axialer Richtung L eine Erstreckung auf, die unterhalb der axialen Erstreckung des Befestigungskragens 112, 212 liegt.
Der Befestigungsdom 110 mit Befestigungskragen 112 ist als Ausbuchtung des Randes 94 des Träger-Körpers 31 ausgebildet, während der Anlagebereich 114 als Einbuchtung des Randes 94 des Träger-Körpers 31 ausgebildet ist.
Wie im Längsschnitt in Figur 4 erkennbar, ist die Gasdurchgangs-Öffnung 36 auf der Träger- Körper-Innenseite 33 von einem Membran-Abdeckteil 50 einer Membran 45, insbesondere einer semipermeablen Membran 45, vollständig überdeckt. Auf der Träger-Körper-Außenseite 32 ist die Gasdurchgangs-Öffnung 36 mit einem Membran-Außen-Schutz-Körper 40 versehen.
Die in die Entgasungseinheit 100 eingelegte Membran 45 ist anhand einer Sichtfahne 93 von außen erkennbar.
Der Träger-Körper 31 weist zwischen der Membran 45 und dem Membran-Außen-Schutz-Körper 40 einen Dornträger 91 mit einem zur Membran 45 gerichteten Dorn 90 auf, welcher zum Durch- stoßen der durch einen Gehäuse-Innendruck in Richtung der Träger-Körper-Außenseite 32 gewölbten Membran 45 im Fall einer Notentgasung mit stark steigendem Überdruck im Batteriegehäuse 20 vorgesehen ist.
Alternativ kann eine Notentgasung durch Aufreißen der Membran 45 nicht über einen Dorn 90 vorgenommen werden, sondern beispielsweise durch Perforation der Membran 45 vor Montage in der Entgasungseinheit 100, 200 beispielsweise über einen Laser oder auch über die Befestigung der Membran 45 am Träger-Körper 31 .
Der Träger-Körper 31 ist mit einem an dessen Träger-Körper-Innenseite 33 angeordneten Memb- ran-Innen-Schutz-Körper 51 fest verbunden, der ein Membran-Stütz-Gitter 52 (siehe Figur 2) enthält, das den Membran-Abdeckteil 50 der Membran 45 auf einer Mem-bran-Innenseite 49 der Membran-Innenoberfläche 47 mit einer Vielzahl von zur Abstützung des Membran-Abdeckteils 50 der Membran 45 vorgesehenen Membran-Stütz-Gitterstegen 53 übergreift und, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum 23 des Batteriegehäuses 20 hin betrachtet, hintergreift. Der Membran- Innen-Schutzkörper 51 ist über einen außen umlaufenden Rahmen 65 mit dem Träger-Körper 31 verbunden und greift in eine in dem Träger-Körper 31 auf der Träger-Körper-Innenseite 33 umlaufende Nut mit dem Rahmen 65 ein.
Der Membran-Innen-Schutz-Körper 51 kann beispielsweise aus Metall ausgebildet sein. Alternativ kann er auch aus Kunststoff gefertigt sein. So ist beispielsweise die Verwendung von Polypropylen mit einem Glasfaseranteil von 30% (PPG 30), oder Polyamid möglich.
Die Membran 45 überdeckt im eingebauten Zustand mit dem Membran-Abdeckteil 50 auf ihrer Membran-Außenseite 48 die zentrale Durchgangsöffnung 37 der Gasdurchgangs-Öffnung 36 des Träger-Körpers 31. Sie liegt auf der Membran-Außenseite 48 mit ihrer Membran-Außenfläche 46 auf der ringförmigen Innen-Anlagefläche 42 des Träger-Körpers 31 an. Die Membran 45 überdeckt die zentrale Durchgangsöffnung 37 der Gasdurchgangs-Öffnung 38 vollständig und verschließt diese im Wesentlichen wasserdicht, vorzugsweise auch im Wesentlichen luftdicht oder sogar gasdicht.
Zwischen den Membran-Stütz-Gitterstegen 53 sind Gitter-Öffnungen 55 in Form von Gasdurchgangs-Durchbrechungen 62 zur Entgasung des Gehäuse-Innenraums 23 oder für einen Druckausgleich ausgebildet. Die Gitter-Öffnungen 55 sind von dem Membran-Abdeckteil 50 der Membran 45 überdeckt.
Die Gitter-Öffnungen 55 sind vorteilhaft so genormt bemessen, dass kein Fremdkörper, welcher eine vorgegebene Größe überschreitet, die Membran 45 beschädigen kann. Wie in Figur 2 erkennbar, weist der Träger-Körper 31 auf seiner sich zu dem Gehäuse-Innenraum 23 hin weisenden Innenseite 33 beiderseits der zentralen Gasdurchgangs-Öffnung 37 eine Anzahl an Fixier-Noppen 85 auf, die zur zumindest vorübergehenden Fixierung und Positionierung des Membran-Innen-Schutz-Körpers 51 mit der zwischen diesem und dem Träger-Körper 31 eingelegten Membran 45 an dem Träger-Körper 31 dienen. Die Fixier-Noppen 85 können beispielsweise für Heißstempelverbindungen und/oder für Verbindungen über Ultraschallschweißen ausgebildet sein.
Der Membran-Außen-Schutzkörper 40 weist mehrere seitlich und in Umfangsrichtung betrachtet beabstandet zueinander angeordnete Gas-Durchgänge 38 auf, welche durch mehrere sich etwa axial erstreckende Stege 41 voneinander getrennt sind.
Der Membran-Außen-Schutzkörper 40 ist in einem Träger-Körper-Flansch 88 angeordnet und mit Rastelementen 92 im Träger-Körper 31 verrastet fixiert.
Figur 5 zeigt eine isometrische Ansicht einer als Mittelstück ausgebildeten Entgasungseinheit 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer Träger-Körper-Außenseite 32 gesehen. Figur 6 zeigt eine isometrische Ansicht der Entgasungseinheit 200 nach Figur 5 von einer Träger-Körper-Innenseite 33 gesehen, während in Figur 7 eine Seitenansicht der Entgasungseinheit 200 dargestellt ist.
Der wesentliche Aufbau der als Mittelstück aufgebauten Entgasungseinheit 200 stimmt mit dem Aufbau der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten, als Endstück ausgebildeten Entgasungseinheit 100 überein. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird auf die Beschreibung der Figuren 1 bis 4 verwiesen.
Die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale zu der Entgasungseinheit 100 liegen in der Anordnung der Befestigungsdome 210 und der Anlagebereiche 214 bei der als Mittelstück dienenden Entgasungseinheit 200. Bei der als Mittelstück ausgebildeten Entgasungseinheit 200 sind zwei Befestigungsdome 210 mit Befestigungskragen 212 sich diagonal gegenüberliegend angeordnet und zwei Anlagebereiche 214 sind ebenfalls sich diagonal gegenüberliegend angeordnet. Befestigungsdome 210 und Anlagebereiche 214 liegen so über Kreuz zueinander.
In Figur 8 ist eine Draufsicht auf drei Entgasungseinheiten 100, 200 vor der Montage zu einer Entgasungseinheitsanordnung 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Zwei der Entgasungseinheiten 100 sind als Endstücke ausgebildet, wobei die beiden Entgasungseinheiten 100 dabei um 180° gedreht zueinander montiert werden, während die dritte Entgasungseinheit 200 als Mittelstück ausgebildet ist, welche zwischen den beiden als Endstücke ausgebildete Entgasungseinheiten 100 angeordnet wird. Die drei Entgasungseinheiten 100, 200 werden dabei in einer linearen Bewegung, angedeutet durch die beiden Pfeile, zusammengeschoben, sodass die jeweiligen Befestigungsdome 110, 210 mit ihren Befestigungskragen 112, 212 mit den korrespondierenden Anlagebereichen 114, 214 unmittelbar aneinander angrenzen und so formschlüssig montiert werden können.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform können Entgasungseinheiten 100, 200 auch nicht in einer linearen Anordnung, sondern als zweidimensionale flächenhaft ausgedehnte Anordnung zusammengefügt werden und so eine größere Gehäuse-Öffnung 24 abdecken.
Figur 9 zeigt dazu eine isometrische Ansicht einer aus den drei Entgasungseinheiten 100, 200 ausgebildeten Entgasungseinheitsanordnung 500 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer Träger-Körper-Außenseite 32 gesehen. Figur 10 zeigt eine isometrische Ansicht der Entgasungseinheitsanordnung 500 nach Figur 9 von einer Träger-Körper-Innenseite 33 gesehen, während in Figur 11 eine Seitenansicht der Entgasungseinheitsanordnung 500 nach Figur 9 und in Figur 12 ein Längsschnitt der Entgasungseinheitsanordnung nach Figur 9 dargestellt ist.
Die Entgasungseinheitsanordnung 500 zum Verschluss einer Gehäuseöffnung 24 eines Batteriegehäuses 20, umfasst drei Entgasungseinheiten 100, 200, welche in einer Richtung senkrecht zu einer axialen, durch eine Flächennormale der Entgasungseinheiten 100, 200 gebildeten Richtung L aneinander anschließend angeordnet sind. Zwei der Entgasungseinheiten 100 sind als Endstücke und eine der Entgasungseinheiten 200 ist als Mittelstück ausgebildet, das zwischen den beiden Endstücken angeordnet ist.
Die Entgasungseinheiten 100, 200 umfassen jeweils einen Träger-Körper 31 , welcher eine sich durch den Träger-Körper 31 in axialer Richtung L durchgehend erstreckende Gasdurchgangs- Öffnung 36 zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist.
Der Träger-Körper 31 weist jeweils wenigstens einen, die Gasdurchgangs-Öffnung 36 umlaufenden Rand 94 auf, welcher wenigstens einen Befestigungsdom 110, 210 und wenigstens einen in dem Rand 94 ausgebildeten Anlagebereich 114, 214 aufweist. Der wenigstens eine Befestigungsdom 110, 210 einer Entgasungseinheit 100, 200 bildet im montierten Zustand wenigstens bereichsweise mit dem korrespondierenden wenigstens einen Anlagebereich 114, 214 der angrenzenden Entgasungseinheit 100, 200 in axialer Richtung L einen Überlappungsbereich 130, 230 aus. Der Befestigungsdom 110, 210 weist einen vom Rand 94 abstehenden Befestigungskragen 112, 212 auf, welcher im montierten Zustand mit dem korrespondierenden Anlagebereich 114, 214 der angrenzenden Entgasungseinheit 100, 200 wenigstens teilweise überlappend angeordnet ist. Insbesondere überdeckt der Befestigungskragen 112, 212 mit einem nach außen gerichteten Bund 132, 232 den Anlagebereich 114, 214 wenigstens teilweise. Der Anlagebereich 114, 214 ist deswegen im aneinander anschließenden Zustand der Entgasungseinheiten 100, 200 von der Träger-Körper-Außenseite 32 nicht sichtbar.
Bei der als Mittelstück ausgebildeten Entgasungseinheit 200 sind zwei Befestigungsdome 210 mit Befestigungskragen 212 sich am Träger-Körper 31 diagonal gegenüberliegend angeordnet.
Die aneinander anschließenden Entgasungseinheiten 100, 200 sind in dem Überlappungsbereich 130, 230 formschlüssig verbunden, wobei der Befestigungskragen 112, 212 eines Befestigungsdoms 110, 210 einer Entgasungseinheit 100, 200 mit dem korrespondierenden Anlagebereich 114, 214 der angrenzenden Entgasungseinheit 100, 200 den Überlappungsbereich 130, 230 bildet. Insbesondere übergreift der Befestigungskragen 112, 212 den Anlagebereich 114, 124, und der als eine Ausbuchtung des Randes 94 des Träger-Körpers 31 ausgebildete Befestigungsdom 110, 210 der einen Entgasungseinheit 100, 200 schmiegt sich an den als Einbuchtung des Randes 94 ausgebildeten korrespondierenden Anlagebereich 114, 214 der angrenzenden anderen Entgasungseinheit 100, 200 an.
Wenigstens eine der Entgasungseinheiten 100, 200 weist eine semipermeable Membran 45 zur Abdeckung der Gasdurchgangs-Öffnung 36 auf. Vorteilhaft kann als semipermeable Membran 45 eine Membran, beispielsweise aus extrudiertem PTFE, eingesetzt werden, welche luftdurchlässig, jedoch wassersperrend wirkt und so für den Druckausgleich bei normalen Druckschwankungen auf Grund von Temperaturänderungen, Wetteränderungen oder unterschiedlichen Höhen bei mobilem Einsatz sorgt.
Die anderen Entgasungseinheiten 100, 200 können als Membran 45 eine nicht-poröse Membran 45 aufweisen, welche die Gasdurchgangs-Öffnung 36 dicht verschließt und im Notentgasungsfall bei starkem Druckanstieg im Batteriegehäuse 20 durch einen Dorn 90 oder eine intrinsisch angeordnete Sollbruchstelle der Membran 45 aufreißt. So kann vorteilhaft eine Funktionstrennung der Entgasungseinheiten 100, 200 vorgenommen werden, welche zur Kosteneinsparung bei den Herstellungskosten der Entgasungseinheiten 100, 200 beitragen kann.
Das Batteriegehäuse 20, welches in Figur 11 nur schematisch mit Anschlussstellen an den Enden der Entgasungseinheitsanordnung 500 angedeutet ist, umfasst ein den Gehäuse-Innenraum 23 umschließendes Gehäuse 21 mit der Gehäuse-Öffnung 24. Die Gehäuse-Öffnung 24 ist mittels der zur Entgasung oder zum Druckausgleich und zur im Wesentlichen wasserdichten Abdichtung des Gehäuse-Innenraumes 23 gegen Eindringen von Wasser vorgesehenen Entgasungseinheitsanordnung 500 abgedeckt, welche im Wesentlichen wasserdicht mit dem Gehäuse 21 ver- bunden ist.

Claims

22
Ansprüche
1. Entgasungseinheitsanordnung (500) zum Verschluss einer Gehäuseöffnung (24) eines Batteriegehäuses (20), umfassend wenigstens zwei Entgasungseinheiten (100, 200), welche in einer Richtung senkrecht zu einer axialen, durch eine Flächennormale der Entgasungseinheiten (100, 200) gebildeten Richtung (L) aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten (100) als Endstück ausgebildet sind, und wobei die Entgasungseinheiten (100, 200) jeweils wenigstens umfassen einen Träger-Körper (31), welcher eine sich durch den Träger-Körper (31) in axialer Richtung (L) durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung (36) zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist, wobei der Träger-Körper (31) jeweils wenigstens einen, die Gasdurchgangs-Öffnung (36) umlaufenden Rand (94) aufweist, welcher wenigstens einen Befestigungsdom (110, 210) und wenigstens einen in dem Rand (94) ausgebildeten Anlagebereich (114, 214) aufweist, wobei der wenigstens eine Befestigungsdom (110, 210) einer Entgasungseinheit (100, 200) im montierten Zustand wenigstens bereichsweise mit dem korrespondierenden wenigstens einen Anlagebereich (114, 214) der angrenzenden Entgasungseinheit (100, 200) in axialer Richtung (L) einen Überlappungsbereich (130, 230) ausbildet.
2. Entgasungseinheitsanordnung nach Anspruch 1 , wobei wenigstens drei Entgasungseinheiten (100, 200) in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung (L) der Entgasungseinheiten (100, 200) aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten (100) als Endstück und wenigstens eine der Entgasungseinheiten (200) als Mittelstück ausgebildet ist, das zwischen den beiden Endstücken angeordnet ist.
3. Entgasungseinheitsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Befestigungsdom (110, 210) einen vom Rand (94) abstehenden Befestigungskragen (112, 212) aufweist, welcher im montierten Zustand mit dem korrespondierenden Anlagebereich (114, 214) der angrenzenden Entgasungseinheit (100, 200) wenigstens teilweise überlappend angeordnet ist, insbesondere welcher Befestigungskragen (112, 212) mit einem nach außen gerichteten Bund (132, 232) den Anlagebereich (114, 214) wenigstens teilweise überdeckt.
4. Entgasungseinheitsanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei bei der als Mittelstück ausgebildeten Entgasungseinheit (200) Befestigungsdome (210) mit Befestigungskragen (212) sich am Träger-Körper (31) diagonal gegenüberliegend angeordnet sind. Entgasungseinheitsanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die wenigstens zwei aneinander anschließenden Entgasungseinheiten (100, 200) in dem Überlappungsbereich (130, 230) formschlüssig verbunden sind, wobei der Befestigungskragen (112, 212) eines Befestigungsdoms (110, 210) einer Entgasungseinheit (100, 200) mit dem korrespondierenden Anlagebereich (114, 214) der angrenzenden Entgasungseinheit (100, 200) den Überlappungsbereich (130, 230) bildet, insbesondere den Anlagebereich (114, 124) übergreift, und wobei der als eine Ausbuchtung des Randes (94) des Träger- Körpers (31) ausgebildete Befestigungsdom (110, 210) dereinen Entgasungseinheit (100, 200) sich an den als Einbuchtung des Randes (94) ausgebildeten korrespondierenden Anlagebereich (114, 214) der angrenzenden anderen Entgasungseinheit (100, 200) anschmiegt. Entgasungseinheitsanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Entgasungseinheiten (100, 200) eine semipermeable gasdurchlässige Membran (45), die die Gasdurchgangs-Öffnung (36) abdeckt, aufweist, und wobei bevorzugt zumindest eine andere der Entgasungseinheiten (100, 200) eine nicht-gasdurchlässige Membran (45), die die Gasdurchgangs-Öffnung (36) abdeckt, aufweist. Entgasungseinheit (100, 200) für eine Entgasungseinheitsanordnung (500) zum Verschluss einer Gehäuseöffnung (24) eines Batteriegehäuses (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Träger-Körper (31), welcher eine sich durch den Träger-Körper (31) durchgehend in einer axialen Richtung (L) erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung (36) zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist, wobei der Träger-Körper (31) einen, die Gasdurchgangsöffnung (36) umlaufenden Rand (94) aufweist, welcher wenigstens einen Befestigungsdom (110, 210) und wenigstens einen Anlagebereich (114, 214) aufweist, wobei der wenigstens eine Befestigungsdom (110, 210) einen Befestigungskragen (112, 212) mit einem nach außen gewölbten Bund (132, 232) aufweist, der sich weiter in axialer Richtung (L) erstreckt als der Rand (94). Entgasungseinheit nach Anspruch 7, wobei der Anlagebereich (114, 214) in axialer Richtung (L) eine Erstreckung aufweist, die unterhalb der axialen Erstreckung des Befestigungskragens (112, 212) liegt. Entgasungseinheit nach Anspruch 7 oder 8, wobei der wenigstens eine Befestigungsdom (110, 210) mit Befestigungskragen (112, 212) als Ausbuchtung des Randes (94) des Träger-Körpers (31) ausgebildet ist und/oder wobei der wenigstens eine Anlagebereich (114, 214) als Einbuchtung des Randes (94) des Träger-Körpers (31) ausgebildet ist.
10. Entgasungseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Trägerkörper (31) als Mittelstück ausgebildet ist, wobei zwei Befestigungsdome (210) mit Befestigungskragen (212) sich diagonal gegenüberliegend angeordnet sind und zwei Anlagebereiche (214) sich diagonal gegenüberliegend angeordnet sind.
11 . Entgasungseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Gasdurchgangs-Öffnung (36) auf einer Träger-Körper-Innenseite (33) von einem Membran-Abdeckteil (50) einer Membran (45), insbesondere einer semipermeablen Mem-bran (45), vollständig überdeckt ist, und wobei die Gasdurchgangs-Öffnung (36) auf einer Träger-Körper-Au- ßenseite (32) mit einem Membran-Außen-Schutz-Körper (40) versehen ist.
12. Entgasungseinheit nach Anspruch 11 , wobei der Träger-Körper (31) zwischen der Membran (45) und dem Membran-Außen-Schutz-Körper (40) einen Dornträger (91) mit einem zur Membran (45) gerichteten Dorn (90) aufweist, welcher zum Durchstoßen der durch einen Gehäuse-Innendruck in Richtung der Träger-Körper-Außenseite (32) gewölbten Membran (45) vorgesehen ist.
13. Entgasungseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Träger-Körper (31) mit einem an dessen Träger-Körper-Innenseite (33) angeordneten Membran-Innen-Schutz- Körper (51) fest verbunden ist, der ein Membran-Stütz-Gitter (52) enthält, das den Membran-Abdeckteil (50) der Membran (45) auf einer Membran-Innenseite (49) mit einer Vielzahl von zur Abstützung des Membran-Abdeckteils (50) der Membran (45) vorgesehenen Membran-Stütz-Gitterstegen (53) übergreift und, in Richtung zu dem Gehäuse-Innenraum (23) hin betrachtet, hintergreift.
14. Entgasungseinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der Membran-Außen- Schutzkörper (40) mehrere seitlich und in Umfangsrichtung betrachtet beabstandet zueinander angeordnete Gas-Durchgänge (38) aufweist, welche durch mehrere sich etwa axial erstreckende Stege (41) voneinander getrennt sind.
15. Verwendung einer Entgasungseinheit (100, 200) nach einem der Ansprüche 7 bis 14 in einer Entgasungsanordnung (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Entgasungseinheit (100, 200) jeweils wenigstens umfasst einen Träger-Körper (31), welcher eine sich durch den Träger-Körper (31) durchgehend erstreckende Gasdurchgangs-Öffnung (36) zur Ableitung von Gasen oder zum Druckausgleich aufweist, 25 wobei der Träger-Körper (31) jeweils wenigstens einen in einem umlaufenden Rand (94) ausgebildeten Befestigungsdom (110, 210) und wenigstens einen in dem Rand (94) ausgebildeten Anlagebereich (114, 214) aufweist, wobei wenigstens zwei Entgasungseinheiten (100) in einer Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung (L) der Entgasungseinheiten (100, 200) aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten (100) als Endstück ausgebildet sind, wobei der wenigstens eine Befestigungsdom (110, 210) einer Entgasungseinheit (100, 200) im montierten Zustand wenigstens bereichsweise mit dem korrespondierenden wenigstens einen Anlagebereich (114, 214) der angrenzenden Entgasungseinheit (100, 200) in axialer Richtung (L) einen Überlappungsbereich (130, 230) ausbildet. Verwendung nach Anspruch 15, wobei wenigstens drei Entgasungseinheiten (100, 200) in einer Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung (L) der Entgasungseinheiten (100, 200) aneinander anschließend angeordnet sind, wobei wenigstens zwei der Entgasungseinheiten (100) als Endstück und wenigstens eine der Entgasungseinheiten (200) als Mittelstück ausgebildet ist, wobei die das Mittelstück bildende Entgasungseinheit (200) zwischen den beiden die Endstücke bildenden Entgasungseinheiten (100) angeordnet ist. Batteriegehäuse (20) mit einer Entgasungseinheitsanordnung (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend ein einen Gehäuse-Innenraum (23) umschließendes Gehäuse (21) mit einer Gehäuse-Öffnung (24), wobei die Gehäuse-Öffnung (24) mittels der zur Entgasung oder zum Druckausgleich und zur im Wesentlichen wasserdichten Abdichtung des Gehäuse-Innenraumes (23) gegen Eindringen von Wasser vorgesehenen Entgasungseinheitsanordnung (500) abgedeckt ist, welche im Wesentlichen wasserdicht mit dem Gehäuse (21) verbunden ist.
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