WO2020229150A1 - Druckausgleichselement - Google Patents

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WO2020229150A1
WO2020229150A1 PCT/EP2020/061640 EP2020061640W WO2020229150A1 WO 2020229150 A1 WO2020229150 A1 WO 2020229150A1 EP 2020061640 W EP2020061640 W EP 2020061640W WO 2020229150 A1 WO2020229150 A1 WO 2020229150A1
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WO
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valve element
pressure
pressure compensation
outside
compensation element
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/061640
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fabio Vasconcelos
Patrick Schneider
Original Assignee
Valmet Automotive Solutions GmbH
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06—Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/14—Check valves with flexible valve members
    • F16K15/148—Check valves with flexible valve members the closure elements being fixed in their centre
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K24/00—Devices, e.g. valves, for venting or aerating enclosures
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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    • H01M50/325—Re-sealable arrangements comprising deformable valve members, e.g. elastic or flexible valve members
    • H01M50/333—Spring-loaded vent valves
    • 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

  • the invention relates to a pressure equalization element according to claim 1. Furthermore, the invention relates to a battery housing according to claim 8 and a method for producing a pressure equalization between tween an interior of a battery housing and the environment according to claim 9.
  • Pressure compensation elements for batteries of electric vehicles are known from practice. These pressure compensation elements have the function of compensating for operational pressure fluctuations in the battery housing by allowing gas from the battery housing to reach the outside via the pressure compensation element or by allowing air to flow into the battery housing from the outside. This pressure equalization prevents the battery housing from permanently plastically deformed and possibly leaking.
  • the invention is based on the object of providing a pressure compensation element that minimizes the entry of moisture from the outside onto the inside and into the subsequent housing of the battery, with emergency degassing from the inside to the outside of the housing not causing any damage to the pressure compensation element.
  • This object is achieved by a pressure compensation element with the characteristics of claim 1.
  • the respective subclaims refer to advantageous embodiments.
  • a pressure equalization element with at least one sealing element and a retaining element for sealed attachment to an outside of a housing is provided in order to perform pressure equalization without letting moisture into the housing or being damaged.
  • the sealing element can be an O-ring or a sealing adhesive.
  • the holding element can comprise at least one retaining means, such as springs or fir tree structures, and / or fastening means, such as screws, or other connecting means.
  • the pressure compensation element comprises at least one first valve element which, above a set pressure, opens a fluid channel for a fluid to flow through from an outside of the pressure compensation element to an inside, with no fluid flowing from the outside to the inside in normal operation.
  • the inside represents an interior space which is enclosed by the housing.
  • the outside represents the environment surrounding the housing.
  • the pressure equalization element can comprise a base, a cage and a cap, the valve element being attached to the cage, where the fluid channel is also formed in the cage.
  • the cage is arranged in the base and can be movable separately from the base or rigidly connected to the base.
  • the cap is arranged on the outside and covers the cage and the valve element. The cap is attached to the base.
  • a battery housing can be equipped with a pressure compensation element, wherein the pressure compensation element can be inserted into an opening in the housing.
  • the pressure compensation element can perform an advantageous method for pressure compensation between an interior of the battery housing and the environment, the first valve element of which opens the fluid channel above a set pressure for a fluid to flow through from an outside of the pressure compensation element to an inside.
  • a first valve element can advantageously open at a pressure acting on the outside which is at least 5 mbar greater than the pressure prevailing on the inside. This means that the most diverse pressure situations can be absorbed.
  • At least one second valve element is provided, which opens a fluid channel for the fluid to flow through from the inside of the pressure compensation element to the outside.
  • the first valve element can advantageously be supplemented or alternatively replaced.
  • a valve element can be provided which combines the function of the first and the second valve element to form a bidirectional valve element.
  • the bidirectional valve element can be designed, for example, by an element which integrates both the first and the second valve element in one piece and covers the fluid ducts.
  • the cage can move relatively to the base be, wherein the storage of the cage is carried out by the first and second valve element.
  • the two valve elements preferably preload each other in both alternatives.
  • At least one valve element is assigned a breathable membrane on its outside.
  • the breathable membrane preferably covers the first fluid channel, so that an entry of moisture on the inside is prevented by a permeable functionality of the membrane.
  • the valve elements can flexibly and at the same time withstand pressure, it is advantageous to manufacture the at least one valve element from an elastomeric material.
  • the valve element has a sealing ring which closes the fluid channel under elastic prestress.
  • the sealing ring is arranged in particular at an end of the valve element facing the base or the cage.
  • each valve element with an arrangement of two valve elements, the spring elements being able to be designed differently, in particular the spring element of the first valve element opening the valve element to release the corresponding fluid duct at one the pressure acting on the outside, which is at least 5 mbar greater than the pressure on the inside.
  • a spring element is also assigned to the second valve element, it can be designed and arranged in such a way that it has a spring force that allows the second valve element to open to release the speaking fluid channel to avoid damage to the housing, especially designed as a battery housing, due to an unacceptably high internal pressure, this internal pressure or the corresponding opening pressure of the second valve element also by means of the associated spring element, which can be made of plastic or metal and as a compression spring or a type of leaf spring or the like can be designed can be determined.
  • Fig. 1 shows a pressure compensation element with unidirectional Ventilele elements
  • Fig. 2 a one-piece valve element for a Druckausreteele element, wherein the valve element is bidirectional
  • Fig. 3 shows a partial representation of the pressure compensation element according to
  • Fig. 4 is a schematic representation of the Druckaus GmbHsele Mentes according to Fig. 1 with unidirectional valve elements in an alternative embodiment.
  • FIG. 1 shows a pressure equalization element 10 which has a cap 11 and a base 13.
  • the base 13 is inserted with an extension 19 into a hole in a wall of a housing 16, so that a Sealing element 12, which is preferably an O-ring, comes to lie tightly on the outside of the housing 16.
  • a Sealing element 12 which is preferably an O-ring
  • part of the base 13 and the cap 1 1 is arranged on an outside 3 of the housing, while the extension 19 is arranged with attached to the extension 19 th holding elements 14 on an inside 2 of the housing 16 is.
  • the holding elements 14 firmly clamp the housing 16 between the base 13 and the extension 19. This closes the hole in the housing 16.
  • the holding elements 14 are in the radial direction 4 from the extension 15 from.
  • the holding elements 14 are wedge-shaped and / or in the shape of a fir tree and / or are designed as springs. They can also be designed simply as sections of the extension 19 that engage behind the housing 16.
  • a cage 15 which has a vertical cylinder 21 which is on the opposite side of the extension 19 is arranged.
  • the extension 19 is arranged on the opposite side of the base 13 to the cylinder 21, the cylinder 15 having a smaller extension in the radial direction 4 than the extension 19.
  • the cylinder 15 houses a chamber 17 which is through a membrane 27, which is arranged in the vertical direction 1 towards the outside 3, is completed.
  • the chamber 17 is within the cylinder 15 is arranged.
  • the membrane 27 is permeable to air, but it is not permeable to moisture at least from the outside 3 to the inside.
  • the extension 19 also contains a cavity 23 which is aligned with the chamber 17 in the vertical direction 1.
  • the cap 11 covers the cage 15 over a large area.
  • the cap 11 to close an empty space 25 in which the cage 15 is arranged.
  • the cap 11 can have either at least one hole or an elastic membrane 27 for pressure equalization of the empty space 25.
  • Fluid channels 20, 24, which connect the chamber 17 and the empty space 25 to the cavity 23, are formed in the base 13.
  • the chamber 17 is connected by first fluid channels 20, it being possible for one fluid channel 20 to be sufficient.
  • the empty space 25 is connected by at least one second fluid channel 24.
  • the first fluid channel 20 is covered by a first valve element 18 on the side of the extension 19 of the base 13.
  • the first Ventilele element 18 is arranged in the cavity 23. It is mushroom-shaped and has a stem that forms an extension 29 that is essentially cylindrical in cross-section, and a screen that forms a valve disk 30 with a sealing lip 28 directed in the direction of the base 13.
  • the extension 29 extends through the base 13 into the chamber 17.
  • the extension 29 ends in the base 13.
  • the valve element 18 is formed from an elastomer.
  • the sealing lip 28 is, for example, ring-shaped and rests on the inside 2 of the base 13.
  • the first Flu idkanal 20 is surrounded by the sealing lip 28 in a closed manner.
  • At least one second valve element 22 made of elastomer is attached to the radial outer circumferential surface of the cylinder 15.
  • the second valve element 22 rests with a circumferential sealing lip 28 on the outer side 3 on the base 13.
  • the sealing lip 28 encloses the second fluid channel 24 so that the second fluid channel 24 is covered by the valve element 22.
  • the sealing lip 28 of the second valve element 22 has a greater extent in the radial direction 4 than the sealing lip of the first valve element 18, so that its sealing lip 28 is surrounded by the sealing lip 28 of the second valve element 22.
  • the first and second valve elements 18, 22 are and bias on the inside 2 and the outside 3 of the base 13.
  • a negative pressure develops in the interior 200 that exceeds a predetermined negative pressure
  • gas is sucked from the environment 300 through the membrane 27 into the chamber through the first fluid channel 20, the gas pressing the first valve element 18 open so that the sealing lip 28 lifts off and the gas can flow through the cavity 23 into the interior 200.
  • the first valve element 18 does not open at any negative pressure in the interior space 200, in order to avoid excessive entry of moisture from the environment 300 into the interior space 200, which is associated with the inflow of ambient air. To open the first valve element 18, a certain limit pressure must be exceeded.
  • Figure 2 shows a one-piece bidirectional valve element 26, which allows the gas in the vertical direction 1 both from the inside 2 to the outside 3 and vice versa.
  • the first and second ven- tilelement 18, 22 connected to one another by a central part.
  • the valve element 26 is made of an elastomer.
  • the configuration of the sealing lips 28 with regard to the fluid channels 20, 24 is basically the same as in FIG. 1.
  • the valve elements 18, 22 also rest on the base 13 under prestress.
  • FIG. 3 shows an alternatively designed first valve element 18 with an associated first spring element 31, which in the present case is designed as a compression spring which is supported on the extension 29 and is pretensioned between the base 13 and an end piece 32 at the free end of the extension 29.
  • the first spring element 31 tensions the valve disk 30 in the direction of the base 13, so that it rests in a sealed manner on the sealing ring 28.
  • the pressure at which the first valve element 18 opens in order to open the associated fluid channel 20 for the inflow of air from the environment 300 into the interior 200 according to the arrows 33 is determined by the selection or dimensioning of the first spring element 31 and whose bias can be determined.
  • This opening pressure of the first valve element 18 can be, for example, approximately 200 to 700 mbar, preferably 400 to 600 mbar and particularly preferably approximately 500 mbar.
  • the opening pressure of the first valve element 18 can be determined by means of a height profile of the terrain in which, for example, a battery encompassing the housing 16, in particular special of a motor vehicle that is moved, can be determined, in particular using statistical methods that are sufficiently known to the person skilled in the art.
  • the second valve element 22 it is also possible to equip the second valve element 22 with a second spring element 34 designed, for example, as a compression spring, this second spring element 34 also being pretensioned between the base 13 and an end piece 32 at the free end of the extension 29 of the second valve element 22, in order to hold the valve disk 30 of the second valve element 28 in sealed contact against the associated sealing ring 28, as is illustrated in FIG. 4. If a certain pressure is present in the interior space 300, the second valve element 28 opens in order to open the associated fluid channel 24 so that fluid can flow from the interior space 200 into the environment 300 according to the arrows 35.
  • a second spring element 34 designed, for example, as a compression spring
  • the opening pressure of the second valve element 22 can be different from the opening pressure of the first valve element 18, the determination of the opening pressure being able to be determined in particular by the selection or dimensioning and preloading of the spring elements 31, 34.
  • the two valve elements 18, 22 can also be spatially offset from one another, for example, next to one another or spaced apart from one another, with the membrane 27 being associated in particular with the first valve element 18 or the fluid openings 20 associated with the first valve element 18 can, in particular on the outside 2, the membrane 27 in particular being gas-permeable.

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Abstract

Ein Druckausgleichselement (10) umfasst mindestens ein Dichtelement (12) und ein Halteelement (14) zum abgedichteten Befestigen an einer Außenseite (3) eines Gehäuses (16) und mindestens ein erstes Ventilelement (18), das oberhalb eines Soll-Drucks einen Fluidkanal (20) zum Durchströmen eines Fluids von einer Außenseite (3) des Druckausgleichselements (10) zu einer Innenseite (2) öffnet, wobei in einem Normalbetrieb kein Fluid von der Außenseite (3) auf die Innenseite (2) strömt.

Description

Druckausgleichselement
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckausgleichselement nach An spruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Batteriegehäuse nach An spruch 8 und ein Verfahren zur Herstellung eines Druckausgleichs zwi schen einem Innenraum eines Batteriegehäuses und der Umgebung nach Anspruch 9.
Aus der Praxis sind Druckausgleichselemente für Batterien von Elektro fahrzeugen bekannt. Diese Druckausgleichselemente haben die Funk tion, betriebsbedingte Druckschwankungen im Batteriegehäuse auszu gleichen, indem Gas aus dem Batteriegehäuse über das Druckaus gleichselement nach außen gelangen kann oder von außen Luft dem Batteriegehäuse Zuströmen kann. Durch diesen Druckausgleich wird verhindert, dass das Batteriegehäuse dauerhaft plastisch deformiert und unter Umständen undicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Druckausgleichselement bereitzustellen, das einen Feuchtigkeitseintrag von der Außenseite auf die Innenseite und in das anschließende Gehäuse der Batterie möglichst geringhält, wobei eine Notentgasung von der Innenseite auf die Außen seite des Gehäuses keine Beschädigung des Druckausgleichselements hervorruft. Diese Aufgabe wird durch ein Druckausgleichselement mit den Merkma len von Anspruch 1. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die jewei ligen Unteransprüche Bezug.
Ein Druckausgleichselement mit mindestens einem Dichtelement und ei nem Halteelement zum abgedichteten Befestigen an einer Außenseite eines Gehäuses ist vorgesehen, um einen Druckausgleich durchzufüh ren ohne Feuchtigkeit in das Gehäuse zu lassen oder beschädigt zu werden. Das Dichtelement kann ein O-Ring oder ein Dichtkleber sein. Das Halteelement kann wenigstens ein Rückhaltemittel, wie Federn o- der Tannenbaumstrukturen, und/oder Befestigungsmittel, wie Schrau ben, oder sonstige Verbindungsmittel umfassen. Das Druckausgleich selement umfasst mindestens ein erstes Ventilelement, das oberhalb ei nes Soll-Drucks einen Fluidkanal zum Durchströmen eines Fluids von einer Außenseite des Druckausgleichselements zu einer Innenseite öff net, wobei in einem Normalbetrieb kein Fluid von der Außenseite auf die Innenseite strömt. Die Innenseite stellt einen Innenraum dar, der durch das Gehäuse umfasst ist. Die Außenseite stellt die das Gehäuse umge bende Umgebung dar.
Das Druckausgleichelement kann einen Sockel, einen Käfig und eine Kappe umfassen, wobei das Ventilelement am Käfig angebracht ist, wo bei auch der Fluidkanal in dem Käfig ausgebildet ist. Der Käfig ist in dem Sockel angeordnet und kann von dem Sockel separat beweglich oder mit dem Sockel starr verbunden sein. Die Kappe ist auf der Außenseite angeordnet und überdeckt den Käfig und das Ventilelement. Die Kappe ist auf dem Sockel befestigt. Solch ein Druckausgleichelement ist be sonders robust. Vorteilhafterweise kann ein Batteriegehäuse mit einem Druckausgleich selement ausgestattet werden, wobei das Druckausgleichselement in eine Öffnung im Gehäuse eingesetzt werden kann.
Durch das Druckausgleichselement kann ein vorteilhaftes Verfahren zum Druckausgleich zwischen einem Innenraum des Batteriegehäuses und der Umgebung ausführen, dessen erstes Ventilelement den Fluid kanal oberhalb eines Soll-Drucks zum Durchströmen eines Fluids von einer Außenseite des Druckausgleichselements zu einer Innenseite öff net.
Ein erstes Ventilelement kann vorteilhaft bei einem auf der Außenseite wirkenden Druck, der mindestens 5 mbar größer als der auf der Innen seite herrschende Druck ist, öffnen. Hierdurch können unterschied lichste Drucksituationen aufgefangen werden.
Damit ein kontrollierter Druckausgleich von der Innenseite zur Außen seite erfolgen kann, ist mindestens ein zweites Ventilelement vorgese hen, das einen Fluidkanal zum Durchströmen des Fluids von der Innen seite des Druckausgleichselements zu der Außenseite öffnet. Dadurch kann das erste Ventilelement vorteilhaft ergänzt oder alternativ ersetzt werden.
Besonders bevorzugt kann ein Ventilelement vorgesehen sein, das die Funktion des ersten und des zweiten Ventilelementes zu einem bidirek tionalen Ventilelement vereint. Das bidirektionale Ventilelement kann beispielsweise durch ein Element gestaltet sein, welches sowohl das erste als auch das zweite Ventilelement einstückig integriert und die Flu idkanäle abdeckt. Alternativ kann der Käfig zum Sockel relativ beweglich sein, wobei die Lagerung des Käfigs durch das erste und zweite Ventil element erfolgt. Vorzugsweise spannen die beiden Ventilelemente sich gegenseitig bei beiden Alternativen vor.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass min destens einem Ventilelement auf seiner Außenseite eine atmungsaktive Membran zugeordnet ist. Die atmungsaktive Membran bedeckt bevor zugt den ersten Fluidkanal, sodass ein Feuchtigkeitseintrag auf die In nenseite durch eine permeable Funktionalität der Membran verhindert wird.
Damit die Ventilelemente flexibel und gleichzeitig einem Druck widerste hen können, ist es von Vorteil das mindestens ein Ventilelement aus ei nem elastomeren Werkstoff zu fertigen. Vorzugsweise weist das Ventil element einen unter elastischer Vorspannung den Fluidkanal verschlie ßenden Dichtring auf. Der Dichtring ist insbesondere an einem dem So ckel oder dem Käfig zugewanden Ende des Ventilelements angeordnet.
Es ist auch möglich, Ventilelementen jeweils ein Federelement, insbe sondere eine Druckfeder, zuzuordnen, wobei bei einer Anordnung von zwei Ventilelementen die Federelemente unterschiedlich ausgelegt sein können, insbesondere das Federelement des ersten Ventilelementes ein Öffnen des Ventilelementes zur Freigabe des entsprechenden Flu idkanals bei einem auf der Außenseite wirkenden Druck, der mindestens 5 mbar größer als der auf der Innenseite herrschende Druck ist, bewirkt. Ist dem zweiten Ventilelement auch ein Federelement zugeordnet, kann es derart ausgelegt und angeordnet sein, dass es eine Federkraft auf weist, die ein Öffnen des zweiten Ventilelementes zur Freigabe des ent- sprechenden Fluidkanals zur Vermeidung einer Beschädigung des ins besondere als Batteriegehäuse ausgebildeten Gehäuses aufgrund ei nes unzulässig hohen Innendrucks vermeidet, wobei dieser Innendruck bzw. der entsprechende Öffnungsdruck des zweiten Ventilelementes ebenfalls mittels des zugeordneten Federelementes, das aus Kunststoff oder aus Metall gefertigt sein und als eine Druckfeder oder eine Art Blatt feder oder dergleichen ausgebildet sein kann bestimmbar ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen un ter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Druckausgleichselement mit unidirektionalen Ventilele menten,
Fig. 2 ein einstückiges Ventilelement für ein Druckausgleichele ment, wobei das Ventilelement bidirektional ist,
Fig. 3 eine Teildarstellung des Druckausgleichselementes nach
Fig. 1 mit einem alternativen Ventilelement und
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Druckausgleichsele mentes nach Fig. 1 mit unidirektionalen Ventilelementen in alternativer Ausgestaltung.
Figur 1 zeigt ein Druckausgleichselement 10, welches eine Kappe 1 1 und einen Sockel 13 aufweist. Der Sockel 13 wird mit einem Fortsatz 19 in ein Loch in eine Wandung eines Gehäuses 16 eingesetzt, sodass ein Dichtelement 12, welches vorzugsweise ein O-Ring ist, auf der Außen seite des Gehäuses 16 dicht zum Liegen kommt. Hierdurch ist ein Teil des Sockels 13 und die Kappe 1 1 auf einer Außenseite 3 des Gehäuses angeordnet, während der Fortsatz 19 mit an dem Fortsatz 19 angebrach ten Halteelementen 14 auf einer Innenseite 2 des Gehäuses 16 ange ordnet sind. Die Halteelementen 14 klemmen das Gehäuse 16 zwischen den Sockel 13 und dem Fortsatz 19 fest ein. Hierdurch wird das Loch im Gehäuse 16 verschlossen. Die Halteelemente 14 stehen in Radialrich tung 4 vom Fortsatz 15 ab. Die Halteelemente 14 sind keilförmig und/o dertannenbaumförmig und/oder als Feder ausgebildet. Sie können auch einfach als das Gehäuse 16 hintergreifende Abschnitte des Fortsatzes 19 ausgebildet werden.
Mittig ist ein Käfig 15 ausgebildet, der einen vertikalen Zylinder 21 auf weist, der auf der gegenüberliegenden Seite des Fortsatzes 19 ange ordnet ist. Der Fortsatz 19 ist auf der dem Zylinder 21 gegenüberliegen den Seite des Sockels 13 angeordnet, wobei der Zylinder 15 in Radial richtung 4 eine geringere Erstreckung aufweist, als der Fortsatz 19. Der Zylinder 15 beherbergt eine Kammer 17, die durch eine Membran 27, welche in vertikaler Richtung 1 in Richtung Außenseite 3 angeordnet ist, abgeschlossen ist. Die Kammer 17 ist innerhalb des Zylinder 15 ange ordnet. Die Membran 27 ist durchlässig für Luft, jedoch ist sie für Feuch tigkeit wenigstens von der Außenseite 3 zur Innenseite nicht durchläs sig. Der Fortsatz 19 beinhaltet ebenfalls einen Hohlraum 23, welcher mit der Kammer 17 in vertikaler Richtung 1 fluchtet.
Die Kappe 1 1 bedeckt den Käfig 15 weiträumig. Die Kappe 1 1 um schließt dabei einen Leerraum 25, in dem der Käfig 15 angeordnet ist. Die Kappe 1 1 kann entweder wenigstens ein Loch oder eine elastische Membran 27 zum Druckausgleich des Leerraums 25 aufweisen.
In dem Sockel 13 sind Fluidkanäle 20, 24 ausgebildet, die die Kammer 17 und den Leerraum 25 mit dem Hohlraum 23 verbinden. Die Kammer 17 ist durch erste Fluidkanäle 20 verbunden, wobei schon ein Fluidkanal 20 ausreichend sein kann. Der Leerraum 25 ist durch wenigstens einen zweiten Fluidkanal 24 verbunden.
Der erste Fluidkanal 20 ist durch ein erstes Ventilelement 18 auf der Seite des Fortsatzes 19 des Sockels 13 überdeckt. Das erste Ventilele ment 18 ist in dem Hohlraum 23 angeordnet. Es ist pilzförmig ausgebil det und weist einen Stamm, der einen im Querschnitt im Wesentlichen zylindrischen Ansatz 29 bildet, und einen Schirm, der einen Ventilteller 30 bildet, mit einer in Richtung Sockel 13 gerichteten Dichtlippe 28. Der Ansatz 29 erstreckt sich durch den Sockel 13 in die Kammer 17. Alter nativ endet der Ansatz 29 in dem Sockel 13. Das Ventilelement 18 ist aus einem Elastomer gebildet. Die Dichtlippe 28 ist beispielsweise ring förmig und liegt auf der Innenseite 2 des Sockels 13 auf. Der erste Flu idkanal 20 ist durch die Dichtlippe 28 in geschlossener Weise umlaufend umgeben.
Auf der radialen Außenumfangsfläche des Zylinders 15 ist wenigstens ein zweites Ventilelement 22 aus Elastomer angebracht. Das zweite Ventilelement 22 liegt mit einer umlaufenden Dichtlippe 28 auf der Au ßenseite 3 auf dem Sockel 13 auf. Die Dichtlippe 28 umschließt den zweiten Fluidkanal 24, sodass der zweite Fluidkanal 24 von dem Ventil element 22 bedeckt ist. Die Dichtlippe 28 des zweiten Ventilelements 22 weist eine in Radialrichtung 4 größere Erstreckung auf als die Dichtlippe des ersten Ventilelements 18, sodass dessen Dichtlippe 28 von der Dichtlippe 28 des zweiten Ventilelements 22 umringt ist. Das erste und das zweite Ventilelement 18, 22 liegen und Vorspannung auf der Innen seite 2 und der Außenseite 3 des Sockels 13 an.
Wenn nun ein Überdruck in einem durch das Gehäuse 16 umgebenen Innenraum 200 höher ist, als die Vorspannung des zweiten Ventilele ments 22, dann drückt das Gas aus dem Innenraum 200 die Dichtlippe 28 in vertikaler Richtung 1 nach außen, sodass das Gas durch den Hohl raum 23 entlang des zweiten Fluidkanals 24 in den Leerraum 25 in die Kappe 1 1 strömt und vorzugsweise in die Umgebung 300 entlassen wird.
Falls sich im Innenraum 200 ein Unterdrück ausbildet, der einen vorbe stimmten Unterdrück übersteigt, wird Gas von der Umgebung 300 durch die Membran 27 in die Kammer durch den ersten Fluidkanal 20 gesaugt, wobei das Gas das erste Ventilelement 18 aufdrückt, sodass die Dicht lippe 28 abhebt und das Gas durch den Hohlraum 23 in den Innenraum 200 strömen kann. Das erste Ventilelement 18 öffnet nicht bei jedem beliebigen Unterdrück im Innenraum 200, um einen übermäßigen Feuchtigkeitseintrag aus der Umgebung 300 in den Innenraum 200, der mit den Einströmen von Umgebungsluft einhergeht, zu vermeiden. Zur Öffnung des ersten Ventilelementes 18 muss ein bestimmter Grenz druck überschritten werden.
Figur 2 zeigt ein einstückiges bidirektionales Ventilelement 26, welches in vertikaler Richtung 1 das Gas sowohl von der Innenseite 2 zur Außen seite 3 und umgekehrt lässt. Hierbei sind das erste und das zweite Ven- tilelement 18, 22 durch einen Mittelteil miteinander verbunden. Das Ven tilelement 26 ist aus einem Elastomer. Die Konfiguration der Dichtlippen 28 hinsichtlich der Fluidkanäle 20, 24 ist grundsätzlich gleich wie in Figur 1. Die Ventilelemente 18, 22 liegen ebenfalls unter Vorspannung auf dem Sockel 13 auf.
Figur 3 zeigt ein alternativ gestaltetes erstes Ventilelement 18 mit einem zugeordneten ersten Federelement 31 , das vorliegend als eine sich auf dem Ansatz 29 abstützende Druckfeder ausgebildet ist, die zwischen dem Sockel 13 und einem Endstück 32 am freien Ende des Ansatzes 29 vorgespannt ist. In einem Normalbetrieb spannt das erste Federelement 31 den Ventilteller 30 in Richtung des Sockels 13, so dass er an dem Dichtring 28 abgedichtet anliegt. Der Druck, bei dem sich das erste Ven tilelement 18 öffnet, um den zugeordneten Fluidkanal 20 zum Einströ men von Luft aus der Umgebung 300 in den Innenraum 200 gemäß den Pfeilen 33 zu öffnen, ist durch die Auswahl bzw. Bemessung des ersten Federelementes 31 sowie dessen Vorspannung bestimmbar. Dieser Öff nungsdruck des ersten Ventilelementes 18 kann beispielsweise ca. 200 bis 700 mbar, vorzugsweise 400 bis 600 mbar und besonders bevorzugt ca. 500 mbar betragen. Durch die Bestimmung des Öffnungsdrucks des ersten Ventilelementes 18 ist ein beliebiges Einströmen von in Abhän gigkeit von den Umgebungsbedingungen relativ feuchter Umgebungsluft in den Innenraum 200 in einem Normalbetrieb, in dem keine Gefahr für eine Verformung eines insbesondere als Batteriegehäuse ausgebildeten Gehäuses 16 besteht, ausgeschlossen. Der Öffnungsdruck des ersten Ventilelementes 18 kann mittels eines Höhenprofils des Geländes, in dem beispielsweise eine das Gehäuse 16 umfassende Batterie, insbe- sondere eines Kraftfahrzeugs, bewegt wird, ermittelt werden, insbeson dere unter Einsatz dem Fachmann hinreichend bekannter statistischer Methoden.
Selbstverständlich ist es möglich, auch das zweite Ventilelement 22 mit einem beispielsweise als eine Druckfeder ausgebildeten zweiten Fe derelement 34 auszustatten, wobei auch dieses zweite Federelement 34 zwischen dem Sockel 13 und einem Endstück 32 am freien Ende des Ansatzes 29 des zweiten Ventilelementes 22 vorgespannt ist, um den Ventilteller 30 des zweiten Ventilelementes 28 in abgedichteter Anlage gegen den zugeordneten Dichtring 28 zu halten, wie in Figur 4 darge stellt ist. Ist ein bestimmter Druck im Innenraum 300 vorhanden, öffnet das zweite Ventilelement 28, um den zugeordneten Fluidkanal 24 frei zugeben, damit Fluid gemäß den Pfeilen 35 aus dem Innenraum 200 in die Umgebung 300 strömen kann.
Der Öffnungsdruck des zweiten Ventilelementes 22 kann gegenüber dem Öffnungsdruck des ersten Ventilelementes 18 verschieden sein, wobei die Bestimmung des Öffnungsdruckes insbesondere durch die Auswahl bzw. Bemessung und Vorspannung der Federelemente 31 , 34 bestimmbar ist.
Gemäß der Figur 4 können die beiden Ventilelemente 18, 22 auch örtlich versetzt zueinander, beispielsweise nebeneinander bzw. zueinander be- abstandet angeordnet sein, wobei insbesondere dem ersten Ventilele ment 18 bzw. den dem ersten Ventilelement 18 zugeordneten Fluidöff nungen 20 die Membran 27 zugeordnet werden kann, insbesondere auf der Außenseite 2, wobei die Membran 27 insbesondere gasdurchlässig ist. Bezugszeichenliste
Durchströmrichtungen 22 zweites Ventilelement Innenseite 23 Hohlraum
Außenseite 24 zweiter Fluidkanal
Radialrichtung 25 Leerraum
Druckausgleichselement 26 bidirektionales Ventilelement Kappe 27 Membran
Dichtelement 28 Dichtring
Sockel 29 Ansatz
Halteelement 30 Ventilteller
Käfig 31 Federelement
Gehäuses 32 Endstück
Kammer 33 Pfeil
erstes Ventilelement 34 Federelement
Fortsatz 35 Pfeil
erster Fluidkanal 200 Innenraum
Zylinder 300 Umgebung

Claims

Patentansprüche
1. Druckausgleichselement (10) mit mindestens einem Dichtelement (12) und einem Halteelement (14) zum abgedichteten Befestigen an einer Außenseite (3) eines Gehäuses (16) und mindestens ei nem ersten Ventilelement (18), das oberhalb eines Soll-Drucks ei nen Fluidkanal (20) zum Durchströmen eines Fluids von einer Au ßenseite (3) des Druckausgleichselements (10) zu einer Innen seite (2) öffnet, wobei in einem Normalbetrieb kein Fluid von der Außenseite (3) auf die Innenseite (2) strömt.
2. Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventilelement (18) bei einem auf der Außenseite (3) wirkenden Druck, der mindestens 5 mbar grö ßer als der auf der Innenseite (2) herrschende Druck ist, öffnet.
3. Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweites Ventilelement (22) vorgesehen ist, das einen Fluidkanal (24) zum Durchströmen des Fluids von der Innenseite (2) des Druckausgleichselements (10) zu der Außenseite (3) öffnet.
4. Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilelement (26) vorgesehen ist, das die Funktion des ersten und des zweiten Ventilelementes (18, 22) zu einem bidirektionalen Ventilelement (26) vereint.
5. Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Ventilelement (18, 22, 26) auf seiner Außenseite (3) eine atmungsaktive Membran (27) zu geordnet ist.
6. Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventilelement (18, 22, 26) aus einem elastomeren Werkstoff gefertigt ist und einen unter elastischer Vorspannung den Fluidkanal (20, 24) verschließenden Dichtring (28) aufweist.
7. Druckausgleichselement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Ventilelement (18, 22) ein Federelement (31 , 34) vorgespannt zugeordnet ist.
8. Batteriegehäuse (16) mit einem Druckausgleichselement (10) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche.
9. Verfahren zur Herstellung eines Druckausgleichs zwischen einem Innenraum (200) eines Batteriegehäuses (16) und der Umgebung (300) unter Verwendung eines Druckausgleichselementes (10) nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dessen erstes Ventilelement (18) den Fluidkanal (20) oberhalb eines Soll- Drucks zum Durchströmen eines Fluids von einer Außenseite (3) des Druckausgleichselements (10) zu einer Innenseite (2) öffnet.
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