WO2021219309A1 - Batteriegehäuse mit ventilvorrichtung, batterie sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Batteriegehäuse mit ventilvorrichtung, batterie sowie kraftfahrzeug Download PDF

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WO2021219309A1
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battery housing
internal pressure
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Philip Raettich
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to a battery housing for a battery of a motor vehicle, which is designed to accommodate at least one battery cell of the battery and which has at least one valve device for pressure equalization in the event of a pressure difference between an interior of the battery housing and the surroundings of the battery housing and for discharging a hot gas released into the interior which has at least one battery cell in the vicinity of the battery housing.
  • the invention also relates to a battery and a motor vehicle.
  • the interest is directed towards batteries for motor vehicles, which can be used, for example, as traction batteries for electrically driven motor vehicles.
  • a battery usually has a plurality of battery cells which are arranged in an interior of a battery housing of the battery.
  • the battery housing In the event of a fault, for example in the event of an internal short circuit in one of the battery cells, it can carry out emergency degassing by releasing a hot gas from its cell housing into the interior of the battery housing.
  • the battery housing In order to discharge the hot gas from the interior, the battery housing usually has at least one valve device which is arranged on a housing wall of the battery housing.
  • Such a valve device can have a bursting membrane which yields when the hot gas occurs in the interior, for example ruptures or bursts, and thereby releases a degassing opening in the housing wall for discharging the hot gas into the surroundings of the battery.
  • bursting membranes can also be permeable to air, so that the valve device is also designed for pressure equalization in the event of a pressure difference between the interior and the surroundings.
  • bursting membranes are extremely sensitive.
  • the bursting membrane can also give way due to external influences or environmental influences, for example due to the action of water, and thus be destroyed in an undesirable manner. These Environmental influences can then penetrate the interior of the battery housing and damage the components located there.
  • the object of the present invention is to be able to protect a battery of a motor vehicle from environmental influences in a simple manner.
  • a battery housing according to the invention for a battery of a motor vehicle is designed to accommodate at least one battery cell of the battery and has at least one valve device.
  • the valve device is designed for pressure equalization in the event of a pressure difference between an interior of the battery housing and the surroundings of the battery housing and for discharging a hot gas released into the interior of the at least one battery cell into the vicinity of the battery housing.
  • the at least one valve device has a valve seat in the form of a vent opening in a housing wall of the battery housing and a valve body, the valve body covering the vent opening in a closed position and being movable from the closed position by an increase in internal pressure in the interior of the battery housing is.
  • the valve body can be moved into a first open position by an internal pressure increase caused by the pressure difference, in which the valve body reversibly releases the degassing opening to provide pressure equalization, and can be moved to a second open position by an internal pressure increase caused by hot gas, in which the valve body opens the degassing opening for discharging the Releases hot gas irreversibly.
  • the invention also relates to a battery for a motor vehicle with at least one battery cell and a battery housing according to the invention, which is designed to accommodate the at least one battery cell.
  • the rechargeable battery or the accumulator is designed in particular as a traction battery for an electrically drivable motor vehicle.
  • the battery is preferably designed as a high-voltage energy store.
  • the battery has a multiplicity of battery cells which are arranged in the interior of the battery housing.
  • the battery cells can be designed, for example, as prismatic battery cells, round cells or pouch cells. In the event of a fault, for example an internal short circuit in a battery cell, this battery cell can release a hot gas into the interior of the battery housing to reduce the pressure.
  • the battery housing has housing walls, for example in the form of a housing lower part or housing base and a housing upper part or housing cover, which enclose the interior space for receiving the battery cells.
  • the at least one valve device is arranged on at least one of the housing walls, for example on the housing cover.
  • the valve device has the valve seat, which is designed as the degassing opening.
  • the degassing opening is a through opening in the housing wall.
  • the valve device has the valve body, which seals the valve seat and for this purpose can close or cover the degassing opening. The valve body seals the degassing opening and thus the battery housing, in particular in a gas-tight manner.
  • the valve device is preferably designed as a poppet valve device and has a valve body in the form of a cap-like sealing plate, which is arranged on the outside of the housing wall so as to overlap with the degassing opening.
  • the valve body can be pressed out of the valve seat by the increase in internal pressure and thus open the degassing opening in order to reduce the internal pressure in the battery housing.
  • the increase in the internal pressure can be caused, for example, by an ambient or weather-related pressure difference between the interior of the battery housing and the environment. Such an environment-related pressure difference occurs, for example, when the motor vehicle is traveling uphill.
  • the increase in the internal pressure can also be caused by the hot gas of at least one battery cell in the interior of the battery housing.
  • the valve device can be opened reversibly, ie only temporarily, or irreversibly, ie permanently, depending on whether the internal pressure increase in the interior of the battery housing is due to a pressure difference or a hot gas.
  • the valve body can be moved into the first open position if the internal pressure exceeds a first threshold value and falls below a second threshold value, and can be moved back into the closed position if the internal pressure falls below the first threshold value again. If the internal pressure is between the first and the second threshold value, there is an internal pressure increase due to the pressure difference. As a result of this internal pressure increase caused by the pressure difference, the valve body is moved from the closed position into the first open position, in which the valve body reversibly, ie only temporarily, releases the degassing opening.
  • valve body In this way, an air flow between the interior and the environment can be allowed to equalize the pressure will.
  • the valve body returns to the closed position and seals the valve seat again.
  • the valve body In the first open position, the valve body does not have to assume a discrete position with respect to the degassing opening, but can assume different positions depending on the internal pressure exceeding the first threshold value. For example, the valve body can be removed further from the degassing opening, the greater the internal pressure remaining below the second threshold value.
  • the valve body can be moved into the second open position and can be fixed there to provide the irreversible release of the degassing opening if the internal pressure exceeds the second threshold value. If the internal pressure therefore exceeds the second threshold value, there is an internal pressure increase due to the hot gas. As a result of the hot gas-related increase in the internal pressure above the second threshold value, the valve body is moved from the closed position or the first open position into the second open position, in which the valve body irreversibly, i.e. permanently, releases the vent opening. For emergency degassing, the hot gas can escape into the environment through the degassing opening.
  • valve device remains permanently open by fixing the valve body in the second open position, it can be prevented that the valve device closes again in an undesired manner before the hot gas has completely escaped from the interior.
  • the second open position In contrast to the first open position, the second open position cannot be released by reducing the internal pressure.
  • Such a valve device with a valve body is particularly robust against environmental influences and can also provide both pressure compensation and emergency degassing.
  • the valve device has a resetting device which is designed to allow the valve body to be raised with respect to the housing wall due to the internal pressure increase caused by the pressure difference from the closed position to the first open position, so that the valve body releases the vent opening, and after the internal pressure increase caused by the pressure difference has been reduced, the valve body can be lowered from the first open position back into the closed position with respect to the housing wall, so that the valve body seals the degassing opening again.
  • the restoring device has, in particular, a spring, by means of which the valve body is fastened to the housing wall.
  • the spring can be in the interior of the battery housing be arranged and hold the valve body, for example the sealing plate arranged on the outside of the housing wall, on the housing wall.
  • the restoring device can press the valve body into the valve seat and thus seal the degassing opening as long as the internal pressure falls below the first threshold value which is dependent on a restoring force of the restoring device.
  • the internal pressure acts against the restoring force of the restoring device and pushes the valve body out of the valve seat into the first open position.
  • the valve body is pressed into the valve seat again due to the restoring force of the restoring device.
  • the valve device has a fixing device which is designed to fix the valve body, which has been raised into the second open position by the internal pressure increase caused by the hot gas, in order to let out the hot gas in the second open position.
  • the valve device has the resetting device and the fixing device.
  • the resetting device ensures that the valve body can return to the closed position as soon as the internal pressure falls below the first threshold value again.
  • the fixing device fixes the valve body in the second open position, so that the resetting device can no longer return the valve body to the closed position, even if the internal pressure falls below the first threshold value again.
  • the fixing device is a snap connection device and the valve body and the housing wall have connecting elements which correspond to one another and which snap into one another as soon as the valve body has moved into the second open position.
  • at least one first connecting element is designed as an elastic snap hook element and at least one second connecting element is designed as a rigid locking element with an undercut.
  • the connecting elements snap into one another or lock as soon as the internal pressure increase caused by the hot gas has lifted the valve body far enough away from the housing wall.
  • at least one snap hook element can be arranged on the housing wall, while the valve body has at least one undercut in which a snap hook head of the snap hook element can be arranged.
  • the invention also includes a motor vehicle which has a battery according to the invention. The motor vehicle is designed in particular as an electric or hybrid vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a battery housing for a battery of a motor vehicle with a valve device in a closed position
  • FIG. 2 shows the battery housing according to FIG. 1 with the valve device in a first open position
  • FIG. 3 shows the battery housing according to FIG. 1 with the valve device in a second open position.
  • Fig. 1 shows a battery housing 1 for a battery of a motor vehicle.
  • the battery housing 1 has housing walls 2 which enclose an interior 3 for receiving battery cells, not shown here, of the battery.
  • a valve device 4 is arranged, which is designed to provide an internal pressure reduction of an internal pressure in the interior 3 of the battery housing 1.
  • the valve device 4 has a valve seat in In the form of a degassing opening 5 which is arranged in one of the housing walls 2.
  • the valve device 4 has a valve body 6, which is shown in a closed position in FIG. 1 and seals off the degassing opening 5.
  • the valve body 6 is designed here as a cap-like sealing plate 7, which is arranged on an outer side 8 of the housing wall 2 and, in the closed position, covers or closes the degassing opening 5, in particular gas-tight.
  • the valve device 4 also has a restoring device 9 in the form of a spring 10 and a fixing device 11.
  • the valve body 6 can be moved between the closed position and a first open position, as shown in FIG. 2, via the resetting device 9. In this case, the valve body 6 is moved from the closed position into the first open position by an internal pressure increase, which results from a pressure difference between the interior 3 and an environment 12 of the battery housing 1.
  • the internal pressure for providing the first open position is between a first threshold value and a second threshold value.
  • the valve body 6 is raised by the increasing internal pressure against a restoring force of the restoring device 9 relative to the housing wall 2 and thus removed from the degassing opening 5.
  • the resetting device 9 pulls the valve body 6 back to the housing wall 2 and presses it back onto the degassing opening 5. The valve body 6 is then again in the closed position.
  • the fixing device 11 is here a snap connection device which has two connecting elements 13, 14.
  • a first connecting element 13 is here an elastic snap hook 15, which is arranged here on the housing wall 2.
  • a second connecting element 14 is a locking element in the form of an undercut 16, which is arranged on the valve body 6, here on a collar-like region of the cap-like sealing plate 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein B Batteriegehäuse (1) für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, welches zum Aufnehmen von zumindest einer Batteriezelle der Batterie ausgelegt ist und welches zumindest eine Ventilvorrichtung (4) zum Druckausgleich bei einem Druckunterschied zwischen einem Innenraum (3) des Batteriegehäuses (1) und einer Umgebung (12) des Batteriegehäuses (1) und zum Auslassen eines in den Innenraum entlassenen Heißgases der zumindest einen Batteriezelle in die Umgebung (12) des Batteriegehäuses (1) aufweist, wobei die zumindest eine Ventilvorrichtung (4) einen Ventilsitz in Form von einer Entgasungsöffnung (5) in einer Gehäusewand (2) des Batteriegehäuses (1) und einen Ventilkörper (6) aufweist, wobei der Ventilkörper (6) in einer Geschlossen-Stellung die Entgasungsöffnung (5) abschließt, durch einen druckunterschiedsbedingten Innendruckanstieg in eine erste Offen-Stellung bewegbar ist, in welcher der Ventilkörper (6) die Entgasungsöffnung (5) zum Bereitstellen des Druckausgleiches reversibel freigibt, und durch einen heißgasbedingten Innendruckanstieg in eine zweite Offen-Stellung bewegbar ist, in welcher der Ventilkörper (6) die Entgasungsöffnung (5) zum Auslassen des Heißgases irreversibel freigibt.

Description

Batteriegehäuse mit Ventilvorrichtung, Batterie sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, welches zum Aufnehmen zumindest einer Batteriezelle der Batterie ausgelegt ist und welches zumindest eine Ventilvorrichtung zum Druckausgleich bei einem Druckunterschied zwischen einem Innenraum des Batteriegehäuses und einer Umgebung des Batteriegehäuses und zum Auslassen eines in den Innenraum entlassenen Heißgases der zumindest einen Batteriezelle in die Umgebung des Batteriegehäuses aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf Batterien für Kraftfahrzeuge, welche beispielsweise als Traktionsbatterien für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge eingesetzt werden können. Eine solche Batterie weist üblicherweise eine Vielzahl von Batteriezellen auf, welche in einem Innenraum eines Batteriegehäuses der Batterie angeordnet sind. Im Fehlerfall, beispielsweise bei einem zellinternen Kurzschluss, einer der Batteriezellen, kann diese eine Notentgasung durchführen, indem sie ein Heißgas aus ihrem Zellgehäuse in den Innenraum des Batteriegehäuses auslässt. Um das Heißgas aus dem Innenraum abzuleiten, weist das Batteriegehäuse üblicherweise zumindest eine Ventilvorrichtung auf, welche an einer Gehäusewand des Batteriegehäuses angeordnet ist. Eine solche Ventilvorrichtung kann eine Berstmembran aufweisen, welche bei Auftreten des Heißgases in dem Innenraum nachgibt, beispielsweise reißt bzw. berstet, und dadurch eine Entgasungsöffnung in der Gehäusewand zum Auslassen des Heißgases in eine Umgebung der Batterie freigibt. Solche Berstmembranen können auch für Luft durchlässig sein, sodass die Ventilvorrichtung zusätzlich zum Druckausgleich bei einem Druckunterschied zwischen dem Innenraum und der Umgebung ausgelegt ist.
Um das Heißgas zuverlässig auslassen zu können, weisen solche Berstmembranen eine hohe Empfindlichkeit auf. Jedoch kann dadurch die Berstmembran auch aufgrund von äußeren Einflüssen bzw. Umwelteinflüssen, beispielsweise aufgrund von Wassereinwirkung, nachgeben und somit in unerwünschter weise zerstört werden. Diese Umwelteinflüsse können dann in den Innenraum des Batteriegehäuses eindringen und die sich dort befindlichen Komponenten schädigen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterie eines Kraftfahrzeugs auf einfache Weise vor Umwelteinflüssen schützen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Batteriegehäuse, eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
Ein erfindungsgemäßes Batteriegehäuse für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs ist zum Aufnehmen von zumindest einer Batteriezelle der Batterie ausgelegt und weist zumindest eine Ventilvorrichtung auf. Die Ventilvorrichtung ist zum Druckausgleich bei einem Druckunterschied zwischen einem Innenraum des Batteriegehäuses und einer Umgebung des Batteriegehäuses und zum Auslassen eines in den Innenraum entlassenen Heißgases der zumindest einen Batteriezelle in die Umgebung des Batteriegehäuses ausgelegt. Die zumindest eine Ventilvorrichtung weist einen Ventilsitz in Form von einer Entgasungsöffnung in einer Gehäusewand des Batteriegehäuses und einen Ventilkörper auf, wobei der Ventilkörper in einer Geschlossen-Stellung die Entgasungsöffnung abdeckt und durch einen Anstieg eines Innendrucks in dem Innenraum des Batteriegehäuses aus der Geschlossen-Stellung bewegbar ist. Der Ventilkörper ist durch einen druckunterschiedsbedingten Innendruckanstieg in eine erste Offen-Stellung bewegbar, in welcher der Ventilkörper die Entgasungsöffnung zum Bereitstellen des Druckausgleiches reversibel freigibt, und durch einen heißgasbedingten Innendruckanstieg in eine zweite Offen-Stellung bewegbar, in welcher der Ventilkörper die Entgasungsöffnung zum Auslassen des Heißgases irreversibel freigibt.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Batterie für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Batteriezelle und einem erfindungsgemäßen Batteriegehäuse, welches zum Aufnehmen der zumindest einen Batteriezelle ausgelegt ist. Die wiederaufladbare Batterie bzw. der Akkumulator ist insbesondere als eine Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ausgebildet. Vorzugsweise ist die Batterie als ein Hochvoltenergiespeicher ausgebildet. Die Batterie weist insbesondere eine Vielzahl von Batteriezellen auf, welche in dem Innenraum des Batteriegehäuses angeordnet sind. Die Batteriezellen können beispielsweise als prismatische Batteriezellen, Rundzellen oder Pouchzellen ausgebildet sein. Im Fehlerfall, beispielsweise bei einem zellinternen Kurzschluss, einer Batteriezelle, kann diese Batteriezelle zum Druckabbau ein Heißgas in den Innenraum des Batteriegehäuses auslassen.
Das Batteriegehäuse weist Gehäusewände, beispielsweise in Form von einem Gehäuseunterteil bzw. Gehäuseboden und einem Gehäuseoberteil bzw. Gehäusedeckel, auf, welche den Innenraum zum Aufnehmen der Batteriezellen umschließen. An zumindest einer der Gehäusewände, beispielsweise an dem Gehäusedeckel, ist die zumindest eine Ventilvorrichtung angeordnet. Die Ventilvorrichtung weist den Ventilsitz auf, welcher als die Entgasungsöffnung ausgebildet ist. Die Entgasungsöffnung ist eine Durchgangsöffnung in der Gehäusewand. Außerdem weist die Ventilvorrichtung den Ventilkörper auf, welcher den Ventilsitz abdichtet und dazu die Entgasungsöffnung abschließen bzw. abdecken kann. Der Ventilkörper dichtet die Entgasungsöffnung und damit das Batteriegehäuse insbesondere gasdicht ab. Die Ventilvorrichtung ist vorzugsweise als eine Tellerventilvorrichtung ausgebildet und weist einen Ventilkörper in Form von einem kappenartigen Dichtteller auf, welcher an der Außenseite der Gehäusewand überlappend mit der Entgasungsöffnung angeordnet ist. Außerdem kann der Ventilkörper durch den Anstieg des Innendrucks aus dem Ventilsitz herausgedrückt werden und damit die Entgasungsöffnung freigeben, um den Innendruck in dem Batteriegehäuse abzubauen. Der Anstieg des Innendrucks kann dabei beispielsweise durch einen umgebungsbedingten oder wetterbedingten Druckunterschied zwischen dem Innenraum des Batteriegehäuses und der Umgebung verursacht werden. Ein solcher umgebungsbedingter Druckunterschied tritt beispielsweise bei einer Bergfahrt des Kraftfahrzeugs auf. Auch kann der Anstieg des Innendrucks durch Heißgas zumindest einer Batteriezelle in dem Innenraum des Batteriegehäuses verursacht werden.
Die Ventilvorrichtung kann dabei reversibel, also nur temporär, oder irreversibel, also dauerhaft, geöffnet werden, je nachdem, ob der Innendruckanstieg in dem Innenraum des Batteriegehäuses druckunterschiedsbedingt oder heißgasbedingt ist. Insbesondere ist der Ventilkörper in die erste Offen-Stellung bewegbar, falls der Innendruck einen ersten Schwellwert überschreitet und einen zweiten Schwellwert unterschreitet, und zurück in die Geschlossen-Stellung bewegbar, falls der Innendruck den ersten Schwellwert wieder unterschreitet. Falls der Innendruck also zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, liegt ein druckunterschiedsbedingter Innendruckanstieg vor. Durch diesen druckunterschiedsbedingten Innendruckanstieg wird der Ventilkörper aus der Geschlossen-Stellung in die erste Offen-Stellung bewegt, in welcher der Ventilkörper die Entgasungsöffnung reversibel, also nur temporär, freigibt. So kann ein Luftstrom zwischen dem Innenraum und der Umgebung zum Druckausgleich zugelassen werden. Sobald der druckunterschiedsbedingte Innendruckanstieg abgebaut ist, kehrt der Ventilkörper wieder in die Geschlossen-Stellung zurück und dichtet den Ventilsitz wieder ab. In der ersten Offen-Stellung muss der Ventilkörper dabei keine diskrete Position bezüglich der Entgasungsöffnung einnehmen, sondern kann unterschiedliche Positionen abhängig von dem den ersten Schwellwert überschreitenden Innendruck einnehmen. Beispielsweise kann der Ventilkörper umso weiter von der Entgasungsöffnung entfernt werden, je größer der unterhalb des zweiten Schwellwertes verbleibende Innendruck ist.
Insbesondere ist der Ventilkörper in die zweite Offen-Stellung bewegbar und zum Bereitstellen der irreversiblen Freigabe der Entgasungsöffnung dort fixierbar, falls der Innendruck den zweiten Schwellwert überschreitet. Falls der Innendruck also den zweiten Schwellwert überschreitet, liegt ein heißgasbedingter Innendruckanstieg vor. Durch den heißgasbedingten Anstieg des Innendrucks über den zweiten Schwellwert hinaus wird der Ventilkörper also aus der Geschlossen-Stellung oder der ersten Offen-Stellung in die zweite Offen-Stellung bewegt, in welcher der Ventilkörper die Entgasungsöffnung irreversibel, also dauerhaft, freigibt. So kann für eine Notentgasung das Heißgas über die Entgasungsöffnung in die Umgebung entweichen. Dadurch, dass die Ventilvorrichtung durch Fixieren des Ventilkörpers in der zweiten Offen-Stellung dauerhaft geöffnet bleibt, kann verhindert werden, dass die Ventilvorrichtung in unerwünschter Weise wieder schließt, bevor das Heißgas vollständig aus dem Innenraum entwichen ist. Die zweite Offen-Stellung kann also im Gegensatz zur ersten Offen-Stellung nicht durch den Abbau des Innendrucks gelöst werden.
Eine solche Ventilvorrichtung mit einem Ventilkörper ist besonders robust gegenüber Umwelteinflüssen und kann zudem sowohl einen Druckausgleich als auch eine Notentgasung bereitstellen.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Ventilvorrichtung eine Rückstelleinrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, ein Anheben des Ventilkörpers gegenüber der Gehäusewand aufgrund des druckunterschiedsbedingten Innendruckanstiegs aus der Geschlossen-Stellung in die erste Offen-Stellung zuzulassen, sodass der Ventilkörper die Entgasungsöffnung freigibt, und nach Abbau des druckunterschiedsbedingten Innendruckanstiegs ein Absenken des Ventilkörpers aus der ersten Offen-Stellung zurück in die Geschlossen-Stellung gegenüber der Gehäusewand bereitzustellen, sodass der Ventilkörper die Entgasungsöffnung wieder abdichtet. Die Rückstelleinrichtung weist insbesondere eine Feder auf, mittels welcher der Ventilkörper an der Gehäusewand befestigt ist. Beispielsweise kann die Feder in dem Innenraum des Batteriegehäuses angeordnet sein und den Ventilkörper, beispielsweise den an der Außenseite der Gehäusewand angeordneten Dichtteller, an der Gehäusewand halten. Beispielsweise kann die Rückstelleinrichtung den Ventilkörper in den Ventilsitz einpressen und damit die Entgasungsöffnung abdichten, solange der Innendruck den ersten, von einer Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung abhängigen Schwellwert unterschreitet. Sobald der Innendruck den ersten Schwellwert und damit die Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung überschreitet, wirkt der Innendruck entgegen der Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung und schiebt den Ventilkörper aus dem Ventilsitz in die erste Offen- Stellung. Sobald der Innendruck wieder abfällt und den ersten Schwellwert unterschreitet, wird der Ventilkörper aufgrund der Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung wieder in den Ventilsitz eingepresst.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ventilvorrichtung eine Fixierungseinrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, den durch den heißgasbedingten Innendruckanstieg in die zweite Offen-Stellung angehobenen Ventilkörper zum Auslassen des Heißgases in der zweiten Offen-Stellung zu fixieren. Insbesondere weist die Ventilvorrichtung die Rückstelleinrichtung und die Fixierungseinrichtung auf. Solange der Innendruck unterhalb des zweiten Schwellwerts liegt ist, sorgt die Rückstelleinrichtung dafür, dass der Ventilkörper wieder in die Geschlossen-Stellung zurückkehren kann, sobald der Innendruck den ersten Schwellwert wieder unterschreitet. Sobald jedoch der Innendruck den zweiten Schwellwert überschreitet, fixiert die Fixierungseinrichtung den Ventilkörper in der zweiten Offen-Stellung, sodass auch die Rückstelleinrichtung den Ventilkörper nicht mehr in die Geschlossen-Stellung zurückführen kann, selbst wenn der Innendruck den ersten Schwellwert wieder unterschreitet.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Fixierungseinrichtung eine Schnappverbindungseinrichtung und der Ventilkörper und die Gehäusewand weisen zueinander korrespondierende Verbindungselemente auf, welche ineinander einschnappen, sobald sich der Ventilkörper in die zweite Offen-Stellung bewegt hat. Beispielsweise ist zumindest ein erstes Verbindungselement als ein elastisches Schnapphakenelement und zumindest ein zweites Verbindungselement als ein starres Verriegelungselement mit einem Hinterschnitt ausgebildet. Die Verbindungselemente schnappen ineinander ein bzw. verrasten, sobald der heißgasbedingte Innendruckanstieg den Ventilkörper weit genug von der Gehäusewand abgehoben hat. Beispielsweise kann an der Gehäusewand zumindest ein Schnapphakenelement angeordnet sein, während der Ventilkörper zumindest einen Hinterschnitt aufweist, in welchem ein Schnapphakenkopf des Schnapphakenelementes angeordnet werden kann. Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Batterie aufweist. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriegehäuse vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Batterie sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Batteriegehäuses für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs mit einer Ventilvorrichtung in einer Geschlossen-Stellung;
Fig. 2 das Batteriegehäuse gemäß Fig. 1 mit der Ventilvorrichtung in einer ersten Offen-Stellung; und
Fig. 3 das Batteriegehäuse gemäß Fig. 1 mit der Ventilvorrichtung in einer zweiten Offen-Stellung.
In den Figuren sind gleiche sowie funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Batteriegehäuse 1 für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs. Das Batteriegehäuse 1 weist Gehäusewände 2 auf, welche einen Innenraum 3 zum Aufnehmen von hier nicht gezeigten Batteriezellen der Batterie umschließen. In zumindest einer Gehäusewand 2 ist eine Ventilvorrichtung 4 angeordnet, welche dazu ausgelegt ist, einen Innendruckabbau eines Innendrucks in dem Innenraum 3 des Batteriegehäuses 1 bereitzustellen. Dazu weist die Ventilvorrichtung 4 einen Ventilsitz in Form von einer Entgasungsöffnung 5 auf, welche in einer der Gehäusewände 2 angeordnet ist. Außerdem weist die Ventilvorrichtung 4 einen Ventilkörper 6 auf, welcher in Fig. 1 in einer Geschlossen-Stellung gezeigt ist und die Entgasungsöffnung 5 abdichtet. Der Ventilkörper 6 ist hier als ein kappenartiger Dichtteller 7 ausgebildet, welcher an einer Außenseite 8 der Gehäusewand 2 angeordnet ist und in der Geschlossen-Stellung die Entgasungsöffnung 5, insbesondere gasdicht, abdeckt bzw. abschließt.
Die Ventilvorrichtung 4 weist außerdem eine Rückstelleinrichtung 9 in Form von einer Feder 10 sowie eine Fixierungseinrichtung 11 auf. Über die Rückstelleinrichtung 9 ist der Ventilkörper 6 zwischen der Geschlossen-Stellung und einer ersten Offen-Stellung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, bewegbar. Dabei wird der Ventilkörper 6 durch einen Innendruckanstieg aus der Geschlossen-Stellung in die erste Offen-Stellung bewegt, welcher aus einem Druckunterschied zwischen dem Innenraum 3 und einer Umgebung 12 des Batteriegehäuses 1 resultiert. Dabei liegt der Innendruck zum Bereitstellend der ersten Offen-Stellung zwischen einem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert. Zum Bereitstellen der ersten Offen-Stellung wird der Ventilkörper 6 durch den ansteigenden Innendruck entgegen einer Rückstellkraft der Rückstelleinrichtung 9 gegenüber der Gehäusewand 2 angehoben und damit von der Entgasungsöffnung 5 entfernt. Er gibt die Entgasungsöffnung 5 dadurch temporär bzw. reversibel frei, sodass ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum 3 und der Umgebung 12 erfolgen kann. Sobald der erhöhte Innendruck abgebaut wurde und der Innendruck den ersten Schwellwert wieder unterschreitet, zieht die Rückstelleinrichtung 9 den Ventilkörper 6 zurück zur Gehäusewand 2 und presst ihn wieder auf die Entgasungsöffnung 5. Der Ventilkörper 6 befindet sich dann wieder in der Geschlossen-Stellung.
Falls es sich bei dem Innendruckanstieg um einen heißgasbedingten Innendruckanstieg handelt, welcher durch Heißgas zumindest einer Batteriezelle in dem Innenraum 3 verursacht wurde und durch welchen der Innendruck den zweiten Schwellwert überschreitet, so wird der Ventilkörper 6 über die erste Offen-Stellung hinaus in eine zweite Offen-Stellung bewegt und dort mittels der Fixierungseinrichtung 11 fixiert. Die zweite Offen-Stellung ist in Fig. 3 gezeigt. Die Fixierungseinrichtung 11 ist hier eine Schnappverbindungseinrichtung, welche zwei Verbindungselemente 13, 14 aufweist. Ein erstes Verbindungselement 13 ist hier ein elastischer Schnapphaken 15, welcher hier an der Gehäusewand 2 angeordnet ist. Ein zweites Verbindungselement 14 ist ein Verriegelungselement in Form von einem Hinterschnitt 16, welcher an dem Ventilkörper 6, hier an einem kragenartigen Bereich des kappenartigen Dichttellers 7, angeordnet ist. Solange der Innendruck zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert liegt, gleitet ein Schnapphakenkopf 17 des Schnapphakens 15 an dem Ventilkörper 6 entlang, ohne dabei in dem Hinterschnitt 16 angeordnet zu werden. Sobald jedoch der Innendruck den zweiten Schwellwert überschreitet, wird der Ventilkörper 6 derart weit gegenüber der Gehäusewand 2 angehoben, dass der Schnapphakenkopf 17 in dem Hinterschnitt 16 angeordnet wird. Dadurch schnappen bzw. rasten die Verbindungselemente 13, 14 ineinander ein und fixieren den Ventilkörper 6 in der zweiten Offen-Stellung. In dieser zweiten Offen-Stellung kann das Heißgas aus dem Innenraum 3 in die Umgebung 12 entweichen.

Claims

Patentansprüche
1. Batteriegehäuse (1) für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, welches zum Aufnehmen von zumindest einer Batteriezelle der Batterie ausgelegt ist und welches zumindest eine Ventilvorrichtung (4) zum Druckausgleich bei einem Druckunterschied zwischen einem Innenraum (3) des Batteriegehäuses (1) und einer Umgebung (12) des Batteriegehäuses (1) und zum Auslassen eines in den Innenraum entlassenen Heißgases der zumindest einen Batteriezelle in die Umgebung (12) des Batteriegehäuses (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ventilvorrichtung (4) einen Ventilsitz in Form von einer Entgasungsöffnung (5) in einer Gehäusewand (2) des Batteriegehäuses (1) und einen Ventilkörper (6) aufweist, wobei der Ventilkörper (6) in einer Geschlossen stellung die Entgasungsöffnung (5) abschließt, durch einen druckunterschiedsbedingten Innendruckanstieg in eine erste Offen-Stellung bewegbar ist, in welcher der Ventilkörper (6) die Entgasungsöffnung (5) zum Bereitstellen des Druckausgleiches reversibel freigibt, und durch einen heißgasbedingten Innendruckanstieg in eine zweite Offen-Stellung bewegbar ist, in welcher der Ventilkörper (6) die Entgasungsöffnung (5) zum Auslassen des Heißgases irreversibel freigibt.
2. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (6) in die erste Offen-Stellung bewegbar ist, falls der Innendruck einen ersten Schwellwert überschreitet sowie einen zweiten Schwellwert unterschreitet und zurück in die Geschlossen-Stellung bewegbar ist, falls der Innendruck den ersten Schwellwert wieder unterschreitet, und wobei der Ventilkörper (6) in die zweite Offen-Stellung bewegbar und dort fixierbar ist, falls der Innendruck den zweiten Schwellwert überschreitet.
3. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (4) als eine Tellerventilvorrichtung ausgebildet ist und einen Ventilkörper (6) in Form von einem kappenartigen Dichtteller (7) aufweist, welcher an einer Außenseite (8) der Gehäusewand (3) überlappend mit der Entgasungsöffnung (5) angeordnet ist.
4. Batteriegehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (4) eine Rückstelleinrichtung (9) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, ein Anheben des Ventilkörpers (6) gegenüber der Gehäusewand (2) aufgrund des druckunterschiedsbedingten Innendruckanstiegs aus der Geschlossen-Stellung in die erste Offen-Stellung zuzulassen, sodass der Ventilkörper (6) die Entgasungsöffnung (5) freigibt, und nach Abbau des druckunterschiedsbedingten Innendruckanstiegs ein Absenken des Ventilkörpers (6) aus der ersten Offen-Stellung zurück in die Geschlossen-Stellung gegenüber der Gehäusewand (2) bereitzustellen, sodass der Ventilkörper (6) die Entgasungsöffnung (5) wieder abdeckt.
5. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (9) eine Feder (10) aufweist, mittels welcher der Ventilkörper (6) an der Gehäusewand (2) befestigt ist.
6. Batteriegehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (4) eine Fixierungseinrichtung (11) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, den durch das heißgasbedingten Innendruckanstieg in die zweite Offen-Stellung angehobenen Ventilkörper (6) zum Auslassen des Heißgases in der zweiten Offen-Stellung zu fixieren.
7. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungseinrichtung (11) eine Schnappverbindungseinrichtung ist und der Ventilkörper (6) und die Gehäusewand (2) zueinander korrespondierende Verbindungselemente (13, 14) aufweisen, welche ineinander einschnappen, sobald sich der Ventilkörper (6) in die zweite Offen-Stellung bewegt hat.
8. Batteriegehäuse (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Verbindungselement (13) als ein elastisches Schnapphakenelement (15) und zumindest ein zweites Verbindungselement (14) als ein starres Verriegelungselement mit einem Hinterschnitt (17) ausgebildet ist.
9. Batterie für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer Batteriezelle und einem Batteriegehäuse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zum Aufnehmen der zumindest einen Batteriezelle ausgelegt ist.
10. Kraftfahrzeug mit einer Batterie nach Anspruch 9.
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