具有阀装置的电池壳体、电池以及机动车的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车的电池的电池壳体，该电池壳体设计用于容纳电池的至少一个电池单体，并且该电池壳体具有至少一个阀装置，该阀装置用于在电池壳体的内腔与电池壳体的环境之间存在压差的情况下进行压力平衡并且用于将所述至少一个电池单体的排放到内腔中的热气排出到所述电池壳体的环境中。本发明还涉及一种电池以及一种机动车。


背景技术：

2.当前关注的是用于机动车的电池，所述电池例如可以用作用于可电驱动的机动车的牵引电池。这种电池通常具有多个电池单体，所述电池单体设置在电池的电池壳体的内腔中。在故障情况中，例如在电池单体中的一个电池单体的单体内部短路时该电池单体可以执行紧急排气，方式为：该电池单体将热气从其电池单体壳体排出到电池壳体的内腔中。为了将热气从内腔导出，电池壳体通常具有至少一个阀装置，该阀装置设置在电池壳体的壳体壁上。这种阀装置可以具有破裂膜，该破裂膜在内腔中出现热气时屈服，例如撕裂或破裂，并且由此释放壳体壁中的用于将热气排出到电池的环境中的排气开口。这样的爆裂膜也可以对于空气是可透过的，从而所述阀装置附加地设计被用于在内腔和环境之间存在压差的情况下进行压力平衡。
3.为了能够可靠地排出热气，这种爆裂膜具有高的灵敏度。然而破裂膜由此也可能由于外部影响或环境影响、例如由于水作用而屈服并且由此以不期望的方式被损坏。这些环境影响然后可以侵入电池壳体的内腔并且损坏处于那里的部件。


技术实现要素：

4.本发明的任务是，能够以简单的方式保护机动车的电池免受环境影响。
5.该任务根据本发明通过具有根据相应独立权利要求的特征的电池壳体、电池以及机动车来解决。本发明的有利实施方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。
6.根据本发明的用于机动车的电池的电池壳体设计用于容纳电池的至少一个电池单体并且具有至少一个阀装置。阀装置设计用于在电池壳体的内腔与电池壳体的环境之间的存在压差的情况下进行压力平衡并且用于将所述至少一个电池单体的排放到内腔中的热气排出到电池壳体的环境中。所述至少一个阀装置具有在所述电池壳体的壳体壁中的以排气开口的形式的阀座并且具有阀体，其中，所述阀体在关闭位置遮盖所述排气开口并且通过所述电池壳体的内腔的内压的上升能够从关闭位置运动出来。阀体通过由压差引起的内压升高能运动到第一打开位置中，在该第一打开位置中，阀体可逆地释放排气开口以提供压力平衡，并且阀体通过由热气引起的内压升高能运动到第二打开位置中，在该第二打开位置中，阀体不可逆地释放排气开口以排出热气。
7.此外，本发明涉及一种用于机动车的电池，该电池具有至少一个电池单体和根据本发明的电池壳体，该电池壳体设计用于容纳所述至少一个电池单体。可重复充电的电池
或蓄电池尤其是被构造为用于可电驱动的机动车的牵引电池。优选地，电池被构造为高压蓄能器。所述电池尤其是具有多个电池单体，所述电池单体设置在所述电池壳体的内腔中。电池单体例如可以构造为棱柱形的电池单体、圆形单体或袋状单体。在故障情况下，例如在电池单体的单体内部的短路的情况下，为了消除压力，该电池单体能够将热气排出到电池壳体的内腔中。
8.电池壳体具有壳体壁，例如以壳体下部或者说壳体底部和壳体上部或者说壳体盖的形式，壳体壁包围用于容纳电池单体的内腔。在壳体壁中的至少一个壳体壁上，例如在壳体盖上，设置有所述至少一个阀装置。阀装置具有阀座，阀座被构造为排气开口。排气开口是壳体壁中的通孔。此外，阀装置具有阀体，该阀体密封阀座并且为此可以封闭或遮盖排气开口。阀体将排气开口并且因此将电池壳体——尤其是气密地——密封。阀装置优选构造为盘阀装置并且具有以帽状密封盘的形式的阀体，该阀体与排气开口重叠地设置在壳体壁的外侧上。另外，通过内压上升，阀体可以从阀座被压出并且因此能释放排气开口，以便消除电池壳体中的内压。内压的升高在此例如可以通过电池壳体的内腔与环境之间的由环境引起的或由天气引起的压差引起。这种由环境引起的压差例如在机动车的爬坡行驶时出现。内压的升高也可能由电池壳体的内腔中的至少一个电池单体的热气引起。
9.在此，根据电池壳体的内腔中的内压升高是由压差引起的还是由热气引起的，所述阀装置可以可逆地、也就是仅暂时地、或者不可逆地、也就是持久地打开。尤其是，如果所述内压超过第一阈值并且低于第二阈值，则所述阀体能够运动到所述第一打开位置中，并且如果所述内压又低于所述第一阈值，则所述阀体能够运动返回到所述关闭位置中。如果内压因此处于第一与第二阈值之间，则存在由压差引起的内压升高。通过这种由压差引起的内压升高，阀体从关闭位置运动到第一打开位置，在该第一打开位置中阀体可逆地、即仅暂时地释放排气开口。因此，为了压力平衡，可以允许内腔与环境之间的空气流。一旦由压差引起的内压升高被消除，阀体又返回到关闭位置中并且又密封阀座。在第一打开位置中，阀体在此不必关于排气开口占据离散的位置，而是可以根据超过第一阈值的内压占据不同的位置。例如低于第二阈值地保持的内压越大，阀体就可以越远地远离排气开口。
10.尤其是，如果内压超过第二阈值，阀体可运动到第二打开位置中并且可固定在那里以便提供排气开口的不可逆的释放。如果内压超过第二阈值，则存在由热气引起的内压升高。通过内压的由热气引起的升高超过第二阈值，阀体因此从关闭位置或第一打开位置运动到第二打开位置中，在该第二打开位置中阀体不可逆地、即持久地释放排气开口。因此，为了紧急排气，热气可以通过排气开口逸出到环境中。由于通过将阀体固定在第二打开位置中而使阀装置持久地保持打开，可以防止阀装置在热气完全从内腔逸出之前以不期望的方式重新关闭。因此，与第一打开位置相反，第二打开位置不能通过内压的消除而解除。
11.这种具有阀体的阀装置相对于环境影响是特别稳健的并且此外不仅能够提供压力平衡而且能够提供紧急排气。
12.已被证实有利的是，阀装置具有复位器件，该复位器件设计用于，允许由于由压差引起的内压升高使阀体相对于壳体壁从关闭位置提升到第一打开位置中，从而所述阀体释放所述排气开口并且在由压差引起的内压升高消除之后提供所述阀体相对于所述壳体壁从所述第一打开位置回到所述关闭位置中的下降，从而阀体又密封所述排气开口。复位器件尤其是具有弹簧，阀体借助于该弹簧紧固在壳体壁上。例如弹簧可以设置在电池壳体的
内腔中并且将阀体(例如设置在壳体壁的外侧上的密封盘)保持在壳体壁上。例如，只要内压低于与复位器件的复位力相关的第一阈值，复位器件就可以将阀体压入阀座中并且由此密封排气开口。一旦内压超过第一阈值并且因此超过复位器件的复位力，内压就抵抗复位器件的复位力作用并且将阀体从阀座移动到第一打开位置中。一旦内压又下降并且低于第一阈值，阀体由于复位器件的复位力又被压入到阀座中。
13.可以规定，所述阀装置包括固定器件，所述固定器件被设计成，将由于由热气引起的内压升高被提升到所述第二打开位置中的所述阀体固定在所述第二打开位置，以便排出所述热气。尤其是，阀装置具有复位器件和固定器件。只要内压低于第二阈值，则复位器件负责使阀体一旦内压又低于第一阈值就又可以返回到关闭位置中。然而一旦内压超过第二阈值，则固定器件将阀体固定在第二打开位置中，使得即使当内压又低于第一阈值时，复位器件也不再能够使阀体返回到关闭位置中。
14.在本发明的进一步构成中，固定器件是卡扣连接器件并且阀体和壳体壁具有彼此对应的连接元件，一旦阀体已运动到第二打开位置中，各所述连接元件就彼此卡入。例如，至少一个第一连接元件构造为弹性的卡钩元件并且至少一个第二连接元件构造为具有侧凹部的刚性的锁紧元件。一旦由热气引起的内压升高使阀体从壳体壁上提升足够远，各连接元件就彼此卡扣或者说卡锁。例如在壳体壁上可以设置至少一个卡钩元件，而阀体具有至少一个侧凹部，卡钩元件的卡钩头可以设置在该侧凹部中。
15.此外，本发明还包括一种具有根据本发明的电池的机动车。机动车尤其被构造为电动车辆或混合动力车辆。
16.关于根据本发明的电池壳体所介绍的实施方式和其优点相应地适用于根据本发明的电池以及根据本发明的机动车。
17.本发明的另外的特征由权利要求、附图和附图说明得出。以上在说明书中提到的特征和特征组合以及以下在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以分别给出的组合使用、而且也可以以其他组合使用或单独地使用。
附图说明
18.现在根据优选的实施例以及参考附图来更详细阐述本发明。在此，在附图中：
19.图1示出用于机动车的电池的电池壳体的示意图，其中，阀装置处于关闭位置中；
20.图2示出根据图1的电池壳体，其中，阀装置处于第一打开位置中；并且
21.图3示出根据图1的电池壳体，其中，阀装置处于第二打开位置中。
具体实施方式
22.在附图中，相同的以及功能相同的元件设有相同的附图标记。
23.图1示出用于机动车的电池的电池壳体1。电池壳体1具有壳体壁2，这些壳体壁包围用于容纳电池的在这里未示出的电池单体的内腔3。在至少一个壳体壁2中设置有阀装置4，该阀装置设计用于，提供电池壳体1的内腔3中的内压的内压消除。为此，阀装置4具有以排气开口5的形式的阀座，所述排气开口设置在壳体壁2中的一个壳体壁中。此外，阀装置4具有阀体6，该阀体在图1中被示出在关闭位置中并且密封排气开口5。阀体6在此构造为帽状的密封盘7，该密封盘设置在壳体壁2的外侧8上并且在关闭位置中——尤其是气密
地——遮盖或封闭排气开口5。
24.此外，阀装置4具有以弹簧10的形式的复位器件9以及固定器件11。通过复位器件9，阀体6可以在关闭位置和第一打开位置之间运动，如图2所示。在此，所述阀体6通过内压升高从关闭位置运动到第一打开位置中，所述内压升高由所述电池壳体1的内腔3和所述电池壳体的环境12之间的压差引起。在此，用于提供第一打开位置的内压处于第一阈值与第二阈值之间。为了提供第一打开位置，通过升高的内压克服复位器件9的复位力使阀体6相对于壳体壁2提升并且由此从排气开口5移除。阀体由此暂时地或者更确切地说可逆地释放排气开口5，从而可以实现内腔3和环境12之间的压力平衡。一旦提高的内压已被消除并且内压又低于第一阈值，则复位器件9将阀体6朝壳体壁2拉回并且将阀体又压到排气开口5上。阀体6然后再次处于关闭位置中。
25.如果内压升高是由热气引起的内压升高，该内压升高是由内腔3中的至少一个电池单体的热气引起的并且通过该内压升高使得内压超过第二阈值，则阀体6超过第一打开位置运动到第二打开位置中并且借助于固定器件11固定在那里。第二打开位置在图3中示出。固定器件11在此是卡扣连接器件，卡扣连接器件具有两个连接元件13、14。第一连接元件13在此是弹性的卡钩15，卡钩在此设置在壳体壁2上。第二连接元件14是以侧凹部16的形式的锁紧元件，该侧凹部设置在阀体6上，在此设置在帽状的密封盘7的凸缘状的区域上。
26.只要内压处于第一与第二阈值之间，那么卡钩15的卡钩头17就沿着阀体6滑动，而在此不设置在侧凹部16中。然而一旦内压超过第二阈值，阀体6就相对于壳体壁2被提升这样远，即，使得卡钩头17设置在侧凹部16中。由此连接元件13、14彼此卡扣或者说卡锁并且将阀体6固定在第二打开位置中。在该第二打开位置中，热气可以从内腔3逸出到环境12中。