SI26109A - Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila - Google Patents

Abstract

Pričujoči izum spada na področje konstrukcijskih podrobnosti ne-aktivnih delov kot so ohišja, pokrovi ali odzračevalne sisteme za odvajanje plinov iz notranjosti baterij. Izum se nanaša na varnostni tlačni ventil za namestitev na ohišje baterije, ki se lahko uporablja v električnih vozilih ali hibridnih električnih vozilih, plovilih ali letalnikih. Ventil po izumu je sestavljen vsaj iz sledečih komponent: ohišja; ventilnega elementa, ki je odstranljivo povezan z ohišjem, in vključuje okvir ventila terpokrov, med katerima je nameščena za tekočino neprebojna ter za zrak prepustna membrana; tesnila, nameščenega med ohišje in ventilni element, ter vzmetnega elementa, ki zagotavlja silo med ohišjem in ventilnim elementom ob normalnih pogojih delovanja, ter omogoča odklop ventilnega elementa v primeru nujnega odvajanja plinov. Vzmetni element je nameščen med ohišje in okvir ventila, oblikovan pa je kot listnata vzmet, ki pritiska na ohišje ventila na površino, obrnjeno proti notranjosti ohišja baterij, terna ventilni element na površino, ki je obrnjena proti zunanjosti ohišja baterij. V primeru nujnega odvajanja plinov vzmetni element izgubi kontakt z ventilnim elementom in/ali z ohišjem.

Description

Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila

Področje tehnike

Pričujoči izum spada na področje baterij, še posebno na področje konstrukcijskih podrobnosti ne-aktivnih delov kot so ohišja, pokrovi ali odzračevalne sisteme za odvajanje plinov iz notranjosti baterij. Izum se nanaša na varnostni tlačni ventil za namestitev na ohišje litij-ionske ali katere koli druge baterije, ki se lahko uporablja v električnih vozilih ali hibridnih električnih vozilih, plovilih ali letalnikih.

Ozadje izuma in tehnični problem

Tehnologija prevoznih sredstev se vse bolj nagiba k uporabi elektrike kot vira energije za pogon vozila, pri čemer se energija shranjuje v skupini večjega števila baterij, ki so pogosto nameščene skupaj v primernem ohišju, ki baterije ločuje od ostalih predelov vozila ter od okolice. Omenjeno ohišje ščiti baterije pred vplivi okolja m hkrati sciti zunanjost pred potencialno nevarnimi kemijskimi agensi znotraj baterij v primeru njene okvare ali poškodbe. V ohišju je ob baterijah in drugih nujnih komponentah tudi malo prostora, ki je običajno zapolnjen z zrakom. Slednji se lahko greje m hladi glede na vplivne elemente, posledično se njegov volumen širi in krči. Zato se lahko v ohišju ustvarja razlika v tlaku, kar lahko poškoduje ohišje. Za preprečevanje takšnih poškodb se na ohišje pritrdi ustrezen ventil ali odzračevalna enota. V primeru okvare ene ali več baterij v ohišju se lahko tlak znotraj ohišja močno poviša, zato je potrebno zagotoviti izpust plinov v okolje. Poznani so različni ventili, ki to omogočajo, vendar pa imajo mnogi slabosti. Za sprožitev odvajanja plinov na primer zahtevajo prebijanje membrane, celotnega diska ali folije, ali pa uporabljajo polimerne materiale, ki niso zaželeni zaradi možnih težav povezanih s temperaturno odvisnostjo mehanskih lastnosti in staranjem. Nekatere rešitve bi bilo potrebno predimenzionirati, saj imajo premajhne površine za odvajanje plinov, kar bi vodilo v večje, debelejše ali dražje ventile.

Tehnični problem, ki ga pričujoči izum rešuje, je konstrukcija varnostnega ventila, ki bo zagotavljal enostavno in zanesljivo sproščanje plinov v nujnih primerih, medtem ko bo omogočal zanesljivo tesnjenje v običajnih pogojih delovanja.

Stanje tehnike

Patent DE102012022346 opisuje ohišje za baterijo ali akumulator električnega ali hibridnega vozila, pri čemer ima ohišje notranjost in odprtino, membrano in nosilec membrane, pri čemer je nosilec membrane osrednji predel ohišja, ki ima nosilno telo z notranjostjo in zunanjostjo ter odprtino med notranjostjo in zunanjostjo, ki je pokrita s pokrovom membrane in membrano. Slednja je na drugi strani zaščitena z zaščito, ki ima mrežo sestavljeno iz prečk, med katerimi so tvorjene odprtine. Vsi deli so med seboj povezani tako, da ne prepuščajo vode, le zrak, ki mora prehajati zaradi izpusta zraka ali uravnavanja tlaka v ohišju.

Patentna prijava W02020164902 opisuje ventil za sproščanje pritiska v celici baterije, ki ima pokrov s tesnilom za tesnjenje odprtine v ohišju baterije, in držalom, ki ventil drži v odprtini ohišja. Omenjeno držalo ima vzmet, ki je oblikovana kot radialno simetričen element s šestimi enakomerno razporejenimi vzmetnimi deli, ki se razširjajo iz osrednjega dela. Vzmet je stisnjena na odprtino ohišja in se pri montaži ventila v baterijsko ohišje lahko premakne mimo roba odprtine v smeri sestavljanja ter zaskoči v radialni smeri. Pričujoči izum se od te rešitve razlikuje po obliki in poziciji vzmeti. Popolno odprtje odprtine ohišja z izmetom jedra ventila, kar je ena bistvenih funkcij pričujočega izuma, po opisu patentne prijave W02020164902 ni omogočeno.

Dokument JP2012195217 opisuje varnostni ventil za baterijo, ki ima tesnilo za kontakt z odprtino ohišja baterije, osrednjo ploščo v kontaktu s tesnilom in listnato vzmet za stisk tesnila proti odprtini. Ventil ima še pomožne dele in stranske dele, ki vplivajo na stanje osrednje plošče. Ko je tlak na tesnilo enak ali nižji preddoločenemu tlaku, tesnilo zapira odprtino. Ko pa tlak preseže vnaprej določeno vrednost, se prvi del stranske plošče zasuka glede na prvi podporni del in se druga stranska plošča zasuka glede na drugi podporni del, kar povzroči premik osrednje plošče stran od odprtine, tako da se tesnilo premakne od odprtine v ohišju. Pričujoči izum se razlikuje od patentirane rešitve po vpetju ter obliki vzmeti. Glede na opis JP2012195217 ni prepoznana funkcija trajnega odprtja odprtine v ohišju, v čemer se pričujoči izum razlikuje tudi v bistveni funkciji. Tudi ventil opisan v patentu JP2012195218 uporablja listnato vzmet, ki pritiska na tesnilo, ko je tlak nižji od prednastavljene vrednosti. Ko pa se poviša, se vzmet loči od tesnila in odpre odprtino za odvajanje plinov. Tudi koncept opisan v JP2012195218 ne dopušča popolnega odprtja odprtine v ohišju, saj se privarjen vzmetni element, ki od zunaj prekriva odprtino v ohišju, le deformira in ostane na mestu.

Dokument CN209434271 opisuje ventil, ki ima drugačno konstrukcijo kot pričujoči izum, poleg tega pa uporablja tlačno vzmet za zagotavljanje pritisne sile ventila na ohišje baterije, kar se bistveno razlikuje od izuma.

Opis rešitve tehničnega problema

Pričujoči izum rešuje probleme poznanih rešitev, pri čemer je glavni problem sprožitve nujnega odvajanja plinov rešen s pomočjo posebno oblikovanega ter na poseben način vpetega vzmetnega elementa. Ta poseben način vpetja dopušča odstranitev osrednjega dela ventila po proženju nujnega odvajanja plinov, ter hkrati tudi umestitev delujoče za zrak prepustne ter vodotesne membrane na odstranljiv osrednji del ventila, kar je iskana dodatna funkcija. Natančneje opisano, s povečevanjem deformacije, vzmetni element zdrsi iz enega od podpornih elementov, s čemer se odklene iz podpore in sprosti osrednji del ventila za možnost izmeta, hkrati pa pozicija vzmetnega elementa ne ovira delovanja membrane, ker je v svoji osnovni poziciji pripet na okvir osrednjega dela ventila in na ohišje ventila na mestih, kjer dopušča pot prehajanja plina skozi membrano. Osrednji del ventila v nadaljnjem opisu imenujemo ventilni element, ki je lahko sestavljen iz več sestavnih delov. Vzmeti in podobni elastični elementi so v znanih rešitvah uporabljeni za stisk tesnil na odprtino v ohišjih baterij med normalnimi pogoji delovanja. Poleg tega so praktično vse rešitve z vzmetjo permanentno povezane in se ventil oziroma njegovo območje za odvajanje plinov ne odpre popolnoma, po izpustu plinov in izenačitvi pritiska pa se vrne v svojo originalno pozicijo. Izjema je patent CN201681989U, kjer je vijačna vzmet umeščena med ventilni element in detonacijski pokrov ohišja, ki pa je dodaten vzmetni element med ohišjem in ventilnim elementom, njegova pozicija pa je med ventilnim elementom in okolico (torej zunaj). Ker detonacijski pokrov zatesni prostor med ventilnim elementom in okolico, preprečuje možnost umestitve delujoče za zrak prepustne membrane na ventilni element. Vzmet na zunanji strani hkrati tudi pomeni, da bi umazanija lahko povsem onemogočila funkcijo ventila. Zato se rešitev opisana v tem dokumentu razlikuje od izuma.

Vzmetni element v pričujočem izumu namreč kot posamična komponenta zagotavlja: - silo za stisk tesnila na odprtino in

- sproži izmet ventilnega elementa, ki nato lahko pod vplivom tlaka znotraj ohišja izpade iz odprtine v ohišju.

Razlog za odstranitev osrednjega dela ventila je potreba po padcu tlaka v ohišju baterije potem, ko se je nujno odvajanje plinov že pričelo. Poleg plinov se v poznejšem procesu odvajajo iz ohišja tudi trši delci, za kar je potrebno, da odprtina ostane popolnoma odprta.

Varnostni ventil po izumu je sestavljen vsaj iz sledečih komponent:

- ohišja,

- ventilnega elementa, ki je odstranljivo povezan z ohišjem,

- vsaj enega tesnila nameščenega med ohišje in ventilni element, ter

- vsaj enega vzmetnega elementa, ki zagotavlja silo med ohišjem in ventilnim elementom ob normalnih pogojih delovanja, ter omogoča odklop ventilnega elementa v primeru nujnega odvajanja plinov.

Vzmetni element je nameščen med ohišje in okvir ventila, oblikovan pa je kot simetrična ali nesimetrična listnata vzmet, ki pritiska na ohišje ventila na površino, obrnjeno proti notranjosti ohišja baterij, ter na ventilni element na površino, ki je obrnjena proti zunanjosti ohišja baterij. Prednostno je omenjena vzmet simetrične oblike, in sicer se iz osrednjega dela nadaljuje v nasprotnih smereh z dvema krakoma, ki sta na koncu s kratkima deloma upognjena približno pravokotno na daljše dele krakov. Tudi en krak bi bil dovolj za delovanje, le ustrezna geometrija vodenja in vpetja vzmeti bi bila potrebna, da bi se lahko ustrezno povezal z elementi ohišja oziroma ventilnega elementa. Osrednji del je lahko opremljen z elementi za pritrditev oziroma pozicioniranje, ki preprečujejo pomik vzmeti levo oziroma desno. Ti elementi so lahko par izrastkov, dva para izrastkov, luknji ali dve luknji ali zapognjena usesa, oziroma katerikoli element, ki omogoča enako funkcijo. Vzmetni element je narejen iz kovine, prednostno iz nerjavečega jekla. Lahko bi bil narejen tudi iz drugega primernega materiala, ali kompozitne strukture več različnih materialov. Material mora imeti dovolj visoko odpornost na vplive okolja, hkrati pa je zaželeno, da se ga lahko izdela serijsko.

Vzmetni element ima dve poziciji - osnovno pozicijo ob normalnem delovanju in končno pozicijo ob povišanem tlaku v bateriji oziroma ohišju baterij. V osnovni poziciji je vzmet postavljena tako, da ima drsno povezavo vsaj z ohišjem ali ventilnim elementom oziroma njegovim sestavnim delom. Ta povezava ima takšno usmeritev, da vzmet omogoča stisk tesnila med ohišjem in ventilnim elementom oziroma njegovo odprtino v okvirju. Ta drsna povezava v običajnih pogojih delovanja zagotavlja povezavo med ohišjem in ventilno enoto. Ob povišanju tlaka se povišajo sile, ki delujejo na vzmetni element, zato ga deformirajo, s povečevanjem deformacije vzmeti vzmet zdrsi iz podpornega elementa, s čemer se odklene iz podpore, tako se izgubi vsaj ena drsna povezava med vsaj eno površino vzmetnega elementa in vsaj enim preostalim elementom sestava ventilnega elementa, kar sproži izmet ventilnega elementa. Oblika in vpetje vzmetnega elementa torej dopušča, da v primeru nujnega odvajanja plinov vzmetni element izgubi fizični kontakt z ventilnim elementom in/ali z ohišjem, s čemer je rešen problem spuščanja plinov iz ohišja baterij. Za delovanje izuma je potreben en drsni kontakt, lahko pa jih je tudi več.

Po možnem izvedbenem primeru se lahko uporabi tudi več vzmetnih elementov po vzoru zgoraj opisanega enega vzmetnega elementa, ki so nameščeni na več mestih med ohišjem m ventilnim elementom oziroma okvirjem le-tega. Z uporabo dveh ali več razporejenih vzmetnih elementov se lahko kontakte, v katerih delujejo sile za drsni kontakt, prestavi iz sredinskega območja odprtine v ohišju ventila bližje tesnilnemu robu med ventilnim elementom in ohišjem ventila, s čemer se zmanjša potrebo po povečani togosti ohišja in/ali ventilnega elementa. Tako se lahko varčuje pri količini porabljenega materiala in/ali višini geometrije ventilnega okvirja in/ali ohišja ventila.

Ohišje ventila je lahko oblikovano kot nizek kvader, ki ima osrednjo odprtino, na robu katere se nahaja sklenjeno sedišče za tesnilni element med ohišjem in ventilnim elementom. Iz sklenjene oblike okrog odprtine segajo proti notranjosti odprtine konzolne povezave ali prečke, ki tvorijo mrežo. Membrana je lahko katerikoli primeren filter, ki ne prepušča vode, prepušča pa zrak. Na robovih je sklenjeno spojena z okvirjem ventilnega elementa, lahko pa je pritisnjena ob okvir ventilnega elementa z dodatnim elementom. Membrana je lahko nameščena med okvir ventila m pokrov ali pa na ohišje ventila poleg ventilnega elementa, ki se lahko s pomočjo vzmetnega elementa izvrže. Pokrov ventilnega elementa je oblikovan kot ploščica, ki razmejuje okolico in prostor nad membrano, s svojo obliko pa ne zatesni prostora nad membrano od okolice. Tesnilo je lahko vsaj eno ali pa jih je več, uporabi se lahko katerokoli primerno tesnilo. Tesnilo je iz materiala z nižjo togostjo kot ohišje. Tesnilo je umeščeno med ohišje ventila 3 in okvir 5 ventilnega elementa, in je lahko izdelano kot posamičen sestavni del, lahko pa je tudi proizvedeno s tehnologijo zaporednega brizganja več komponent in je v tem primeru lahko mehka komponenta na osnovnem ohišju ah pa mehka komponenta na elementu, ki izpolnjuje funkcijo okvirja ventilnega elementa. Tesnilo je lahko bodisi nalepljeno bodisi nabrizgano na ohišje ali ventilni okvir s tehnologijo 2K brizganja. Tesnilo je lahko eno, možno pa bi bilo uporabiti tudi več zaporednih tesnil v sendviču.

Ventilni element, ki je odstranljivo povezan z ohišjem ventila 3, je lahko sestavljen iz vec delov in prednostno vključuje okvir 5 ventilnega elementa. Okvir 5 ventilnega elementa ima lahko skoznjo odprtino v sredinskem predelu. Ventilni element lahko ima pokrov 7 za ščitenje proti vplivom okolja, ki tvori zaprt prostor z okvirjem 5 ventilnega elementa, ki ni zatesnjen proti okolici niti proti sredinski odprtini v okvirju 5 ventilnega elementa, pri čemer je sredinska odprtina v okvirju 5 ventilnega elementa zaprta proti vdoru vode z membrano 6, ki je prepustna za zrak.

Varnostni ventil ima lahko še druge, poljubne komponente, izbrane v skupini, v kateri so komponente kot:

- tesnilo med ohišjem ventila in ohišjem baterij, ki je lahko izdelano kot posamičen sestavni del, lahko pa je proizvedeno s tehnologijo zaporednega brizganja več komponent in je v tem primeru lahko mehka komponenta na ohišju ventila,

- ojačitvene navojne puše za pritrditev na ohišje baterij,

- dodaten element za zaklep vzmeti na ohišje,

- geometrija za vpenjanje testnega adapterja in/ali sestavljalnih prijemal, ki na zunanji strani ohišja ventila tvori dostopno površino, ki je obrnjena proti notranjosti ohišja baterij,

- vezni element med ventilnim elementom in ohišjem, ki ventilni element po nujnem izpustu plinov zadrži v bližnji okolici ohišja, vezni element ali več različnih veznih elementov za sestavitev ohišja ventila v primeru, da je to narejeno iz več sestavnih delov,

- kovinski ojačitveni elementi za togost ohišja, kovinski ojačitveni elementi za togost ventilnega elementa, pritrdilni sistem za možnost odpiranja ohišja baterij tako, da se ohišje ventila odstrani ali umakne od odprtine v ohišju baterij, vijak ali čep s tesnilom za nastavljanje razmika med nasedi vzmeti, ki je umeščen v sklop ventilnega elementa, ter s kotnim ali osnim pomikom v smeri lastne osi povzroči premik podpore vzmeti z drsnim kontaktom vijak ali čep s tesnilom s funkcijo odklepanja in zaklepanja naseda vzmeti ter posledično ročne odstranitve in sestavitve ventilnega elementa za možnost vpogleda in/ali servisiranja v baterijskem ohišju, okno iz prozornega materiala za možnost vpogleda v baterijsko ohišje,

- okno iz optično prevodnega materiala za možnost prenosa optičnega digitalnega signala med notranjostjo in zunanjostjo ohišja baterij,

- senzor prisotnosti ventilnega elementa,

- različni senzorji fizikalnih lastnosti, kot na primer senzor tlaka, temperature, vlage, pospeškov, kemične kontaminacije, kontaminacije s trdimi delci, s katerimi se lahko zajema fizikalne parametre v bližini ventilne enote in se njihove vrednosti nadzira preko računalnika,

- kamera,

- priklopni konektor,

- motoriziran mehanizem za nastavljanje razdalje med nasedi vzmeti ter posledično za motorizirano korekcijo tlaka za nujen izpust plinov,

- motoriziran mehanizem za nastavljanje razdalje med nasedi vzmeti ter posledično za motorizirano odklepanje ventilnega elementa,

- komunikacijsko enoto, ki omogoča nastavljanje motoriziranega mehanizma za razmik med nasedi vzmeti za možnost odstranitve ventilne enote pri servisiranju ali pregledu notranjosti baterijskega ohišja,

- komunikacijski ekran s tipkami ali zaslon na dotik za komunikacijo z računalniško enoto znotraj ohišja baterij,

- napravo za dajanje zvočnega signala,

- komunikacijsko napravo z možnostjo samodejne zaznave nujnega izpusta plinov in samodejnega javljanja dogodka drugi komunikacijski napravi,

- odprtine za skoznje vodenje električnih in/ali optičnih vodnikov, ali katerakoli kombinacija omenjenih.

Varnostni ventil po izumu se namesti na ohišje baterij vozila na znane načine. Izum je primeren za vse baterije in akumulatorje električnih in hibridnih vozil.

Varnostni ventil za baterijo ali akumulator v električnih ali hibridnih vozilih po izumu bo v nadaljevanju opisan s pomočjo izvedbenega primera in slik, ki prikazujejo:

Slika 1 Varnostni ventil v sestavljenem stanju

Slika 2 Eksplozijsko sliko elementov varnostnega ventila

Slika 3 Eksplozijsko sliko glavnih štirih enot varnostnega ventila

Slika 4 Sekcijski pogled na sestavljen varnostni ventil s prikazano pozicijo vzmetnega elementa

Slika 5 Shematski prikaz sil in reakcij znotraj varnostnega ventila

Slika 6 Vzmetni element prikazan v tlorisu, narisu in izometriji

Slika 7 Možna izvedba vzmetnega elementa — tečaj z vzmetjo

Slika 8 Možna izvedba vzmetnega elementa - tečaj z gumijasto vzmetjo

Slika 9 Možna izvedba vzmetnega elementa - tečaj z dvema magnetoma

Slika 10 Možna izvedba vzmetnega elementa - tečaj z magnetom in pločevino

Slika 11 Možna izvedba vzmetnega elementa — upogibno vpeta vijačna vzmet

Varnostni ventil po izvedbenem primeru prikazanem na slikah 1 do 3 je sestavljen iz sledečih komponent:

- Ohišja 3,

- Ventilnega elementa, ki je odstranljivo povezan z ohišjem 3, in vključuje okvir 5 ventila ter pokrov 7, med katerima je nameščena za tekočino neprepustna ter za zrak prepustna membrana 6,

- Tesnila 4 nameščenega med ohišje 3 in ventilni element, ter

- Vzmetnega elementa 2, ki zagotavlja silo med ohišjem 3 in ventilnim elementom ob normalnih pogojih delovanja, ter omogoča odklop ventilnega elementa v primeru nujnega odvajanja plinov.

Vzmetni element 2 je nameščen med ohišje 3 in okvir 5 ventilnega elementa, oblikovan pa je kot listnata vzmet, kot je prikazano na sliki 6. Omenjena vzmet 2 je simetrične oblike, in sicer se iz osrednjega dela 2a s po dvema paroma izrastkov 2a' nadaljuje v nasprotnih smereh z dvema krakoma 2b, ki sta na koncu s kratkima deloma 2b upognjena približno pravokotno na daljše dele krakov 2b'.

Ventilni element ima lahko pokrov 7 ventilnega elementa za ščitenje proti vplivom okolja, ki tvori zaprt prostor z okvirjem 5 ventilnega elementa, ki ni zatesnjen proti okolici niti proti sredinski odprtini v okvirju 5 ventilnega elementa. Sredinska odprtina v okviru 5 ventilnega elementa je lahko zaprta proti vdoru vode z membrano 6, ki je prepustna za zrak.

Ventilna enota (sklop elementov 5,6,7) je pripeta na ohišje 3 ventila z vsaj enim prednapetim listnato oblikovanim vzmetnim elementom 2, izdelanim prednostno iz kovine/nerjavnega jekla, ki zagotavlja sestavljalno silo med ohišjem 3 ventila ter ventilno enoto. Vzmetni element 2 prenaša potrebno silo za stiskanje tesnila 4 direktno iz ohišja 3 na okvir 5 ventilnega elementa tako, da nalega na vsaj eno (poravnano ali poševno) proti notranjosti ohišja baterij obrnjeno površino na ohišje 3, ter na vsaj eno (poravnano ali poševno) proti zunanjosti ohišja baterij obrnjeno zaklepno površino okvirja 5 ventilnega elementa.

Slika 4 prikazuje pogled na sestavljen varnostni ventil s prikazano osnovno pozicijo vzmetnega elementa, kjer se vidi fizični drsni kontakt med vzmetnim elementom 2 in okvirjem 5 ventilnega elementa. Vzmetni element 2 je podprt z geometrijo ohišja 3, ki omejuje vzmetnemu elementu 2 gibanje v smeri osi proti zunanjosti baterijskega ohišja, kot je prikazano na sliki 4.

Procedura nujnega odvajanja plinov je pojav, pri katerem tlak Pi znotraj ohišja 3 naraste do predhodno določene ter z izborom dimenzij vzmeti dosežene vrednosti proženja mehanizma za nujno odvajanje plinov, kot je prikazano na sliki 5. Pri tem vpliv tlaka na notranje površine ventilnega elementa (sklop elementov 5,6,7) povzroči povečanje sil F_v/_sp in Rh/s_P, ki delujejo na vzmetni element 2, in posledično povzroči upogibno deformacijo vzmetnega elementa 2 ter relativno gibanje ventilne enote glede na ohišje 3 v smeri osi proti zunanjosti baterijskega ohišja (smer osi in zunanjost baterijskega ohišja je označena na sliki 5). Ko se zaradi upogibne deformacije vzmetnega elementa 2 posamezen krak 2b' vzmetnega elementa 2 dovolj odmakne od zaklepne geometrije na okvirju 5 ventilnega elementa, pride do izgube vsaj enega drsnega kontakta med vzmetnim elementom 2 in okvirjem 5 ventilnega elementa. Temu sledi še izguba preostalega drsnega kontakta med vzmetnim elementom 2 in okvirjem 5 ventilnega elementa, in sestavljalna sila med ventilnim elementom 5,6,7 ter ohišjem 3, ki jo je zagotavljal vzmetni element 2, je izničena, ker nima več prijemališča na okvir 5 ventilnega elementa.

Vzmetni element 2 torej zaradi svoje oblike ter vpetja omogoča, da v primeru nujnega izpusta plinov vsaj eden od sestavnih delov v dotiku z vzmetnim elementom 2 izgubi drsni kontakt (izguba vsaj enega od prijemališč sil F_sp/v in F_v/sp na sliki 5) med vzmetnim elementom in lastno površino, kar posledično povzroči popolno izgubo združujočih sil (F_sp/v ,Fv/s_P, Rh/s_P, F_sp/h na sliki 5) med ventilnim elementom ter ohišjem ventila 3. S tem je omogočen izmet ventilnega elementa pod vplivom tlaka znotraj ohišja baterij in je postopek proženja nujnega odvajanja plinov zaključen. Prožilni tlak Pi znotraj baterijskega ohišja nadaljnje lahko povzroči izmet ventilne enote 5,6,7 iz odprtine v ohišju 3.

Slike 7, 8, 9, 10 in 11 prikazujejo alternativne izvedbe vzmetnega elementa, in sicer slike 7, 8, 9 in 10 kot tečaj z vzmetjo, gumijasto vzmetjo, dvema nasprotno orientiranima magnetoma, ali pa magnetom in pločevino, pri čemer vzmet ali pa sila med magnetoma ali pa sila med magnetom in pločevino drži v želenem položaju oba kraka tečaja, ki sta v enakih drsnih kontaktih kot izvedba vzmetnega elementa po sliki 6 in se tudi na enak način ob spremembi tlaka odzoveta z deformacijo oblike. Tečaj je v bližini lastne osi vrtišča vpet na ohišje 3, kar sestavljenemu vzmetnemu elementu preprečuje gibanje v smeri proti zunanjosti ohišja baterij. Slika 11 prikazuje upogibno vpeto vijačno vzmet, ki ima prav tako dva kraka, ki zagotavljata sestavljalno silo med ohišjem ventila 3 ter ventilno enoto. Upogibno vpeta vijačna vzmet ima fizični drsni kontakt z okvirjem 5 ventilnega elementa in je podprta z geometrijo ohišja 3, ki omejuje njeno gibanje v smeri osi proti zunanjosti baterijskega ohišja, kot je tudi prikazano na sliki 4 za izvedbo vzmetnega elementa po sliki 6. Na slikah 7,8,9,10 in 11 je v vsaki posamični sliki prikazana alternativna izvedba vzmetnega elementa, in sicer na levi strani slik skupaj z nakazanimi možnimi kontaktnimi geometrijskimi elementi ohišja ter ventilnega okvirja, na desni strani slik 7,8,9,10 in 11 zgoraj izometrični pogled na posamično alternativno izvedbo vzmetnega elementa skupaj z nakazanimi možnimi kontaktnimi geometrijskimi elementi, ter na desni strani spodaj posamičen sestav vzmetnega elementa na slikah 7 in 8, sestav vzmetnega elementa z dvema nasprotno orientiranima magnetoma na sliki 9, sestav vzmetnega elementa s škarjastim prenosom sil z magnetom in pločevino na sliki 10, oz. posamičen vzmetni element na sliki 11.

Claims (12)

1. Patentni zahtevki

   1. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila sestavljen vsaj iz sledečih komponent:

   - ohišja,

   - ventilnega elementa, ki je odstranljivo povezan z ohišjem,

   - vsaj enega tesnila, nameščenega med ohišje in ventilni element, ter vsaj enega vzmetnega elementa (2), ki je nameščen med ohišje (3) in okvir ventila (5) in zagotavlja silo med ohišjem in ventilnim elementom ob normalnih pogojih delovanja, ter je prilagojen za sprožitev odklopa ventilnega elementa v primeru nujnega odvajanja plinov, ko tlak na notranje površine ventilnega elementa povzroči povečanje sil (Fv/sp in Rh/sp), ki delujejo na vzmetni element (2), s čemer povzroči upogibno deformacijo vzmetnega elementa (2) ter relativno gibanje ventilnega elementa glede na ohišje (3) v smeri osi proti zunanjosti baterijskega ohišja, pri čemer vsaj en krak vzmetnega elementa (2) zdrsne iz vsaj ene naležne površine.
2. 2. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po zahtevku 1, značilen po tem, da je vzmetni element (2) oblikovan kot listnata vzmet, ki pritiska na ohišje ventila na površino, obrnjeno proti notranjosti ohišja baterij, ter na ventilni element na površino, ki je obrnjena proti zunanjosti ohišja baterij.
3. 3. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po zahtevku 1 ali 2, značilen po tem, da je vzmet simetrične oblike, in sicer se iz osrednjega dela (2a) z geometrijo za prečni zaklep (2a') nadaljuje v nasprotnih smereh z vsaj enim, prednostno dvema krakoma (2b), ki sta na koncu s kratkima deloma (2b) upognjena na daljše dele krakov (2b').
4. 4. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po zahtevku 1, značilen po tem, da je vzmetni element tečaj z vzmetjo, tečaj z gumijasto vzmetjo, tečaj z dvema magnetoma, tečaj z enim magnetom in feromagnetno pločevino, ali upogibno vpeta vijačna vzmet.
5. 5. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da je vzmetni element (2) narejen iz kovine, prednostno iz nerjavečega jekla, lahko pa tudi iz drugega primernega materiala, ali kompozitne strukture več različnih materialov.
6. 6. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da je lahko uporabljen eden ali več vzmetnih elementov (2).
7. 7. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da ima ventilni element okvir (5) ventilnega elementa s skoznjo odprtino v sredinskem predelu, ter pokrov (7) za ščitenje proti vplivom okolja, ki tvori zaprt prostor z okvirjem (5) ventilnega elementa, ki ni zatesnjen proti okolici niti proti sredinski odprtini v okvirju (5) ventilnega elementa, pri čemer je sredinska odprtina v okvirju (5) ventilnega elementa zaprta proti vdoru vode z membrano (6), ki je prepustna za zrak.
8. 8. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da ima lahko še druge, poljubne komponente, izbrane v skupini, v kateri so komponente kot:

   tesnilo med ohišjem ventila in ohišjem baterij, ki je lahko izdelano kot posamičen sestavni del, lahko pa je proizvedeno s tehnologijo zaporednega brizganja več komponent in je v tem primeru lahko mehka komponenta na ohišju ventila,

   - ojačitvene navojne puše za pritrditev na ohišje baterij, - dodaten element za zaklep vzmeti na ohišje, geometrija za vpenjanje testnega adapterja in/ali sestavljalnih prijemal, ki na zunanji strani ohišja ventila tvori dostopno površino, ki je obrnjena proti notranjosti ohišja baterij, vezni element med ventilnim elementom in ohišjem, ki ventilni element po nujnem izpustu plinov zadrži v bližnji okolici ohišja, vezni element ali več različnih veznih elementov za sestavitev ohišja ventila v primeru, da je to narejeno iz več sestavnih delov, kovinski ojačitveni elementi za togost ohišja, kovinski ojačitveni elementi za togost ventilnega elementa, pritrdilni sistem za možnost odpiranja ohišja baterij tako, da se ohišje ventila odstrani ali umakne od odprtine v ohišju baterij, vijak s tesnilom za nastavljanje razmika med nasedi vzmeti, vijak s tesnilom s funkcijo odklepanja in zaklepanja naseda vzmeti ter posledično ročne odstranitve in sestavitve ventilnega elementa za možnost vpogleda in/ali servisiranja v baterijskem ohišju, okno iz prozornega materiala za možnost vpogleda v baterijsko ohišje, okno iz optično prevodnega materiala za možnost prenosa optičnega digitalnega signala med notranjostjo in zunanjostjo ohišja baterij, senzor prisotnosti ventilnega elementa, različni senzorji fizikalnih lastnosti, kot na primer senzor tlaka, temperature, vlage, pospeškov, kemične kontaminacije, kontaminacije s trdimi delci, s katerimi se lahko zajema fizikalne parametre v bližini ventilne enote in se njihove vrednosti nadzira preko računalnika, kamera, priklopni konektor, motoriziran mehanizem za nastavljanje razdalje med nasedi vzmeti ter posledično za motorizirano korekcijo tlaka za nujen izpust plinov, motoriziran mehanizem za nastavljanje razdalje med nasedi vzmeti ter posledično za motorizirano odklepanje ventilnega elementa, komunikacijsko enoto, ki omogoča nastavljanje motoriziranega mehanizma za razmik med nasedi vzmeti za možnost odstranitve ventilne enote pri servisiranju ali pregledu notranjosti baterijskega ohišja,

   - komunikacijski ekran s tipkami ali zaslon na dotik za komunikacijo z računalniško enoto znotraj ohišja baterij,

   - napravo za dajanje zvočnega signala,

   - komunikacijsko napravo z možnostjo samodejne zaznave nujnega izpusta plinov in samodejnega javljanja dogodka drugi komunikacijski napravi,

   - odprtine za skoznje vodenje električnih in/ali optičnih vodnikov, ali katerakoli kombinacija omenjenih.
9. 9. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da deluje tako, da, ko se sproži nujno odvajanje plinov, se sproži vsaj ena drsna povezava med vsaj eno površino vzmetnega elementa in vsaj enim preostalim elementom sestava; Ta drsna povezava v običajnih pogojih delovanja zagotavlja povezavo med ohišjem in ventilno enoto; ko se ventilna enota odklopi od ohišja z izgubo fizičnega kontakta med vzmetnim elementom in vsaj enim drugim elementom sestava, ventilna enota izpade, plini pa se lahko sprostijo iz ohišja baterij.
10. 10. Varnostni ventil za baterijo ali akumulator za električna ali hibridna vozila po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da se namesti na ohišje baterij vozila na znane načine.
11. 11. Baterija ali akumulator za električna ali hibridna vozila z varnostnim ventilom po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov.
12. 12. Električno ali hibridno vozilo z baterijo po predhodnem zahtevku.