DE102015005276B4

DE102015005276B4 - Venting device for a motor vehicle battery

Info

Publication number: DE102015005276B4
Application number: DE102015005276.4A
Authority: DE
Inventors: Klavdija Asensio-Glinsek; Jan Kroggel; Barbara Seling; Stephan Weidmann
Original assignee: Hugo Benzing GmbH and Co KG
Current assignee: Hugo Benzing GmbH and Co KG
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2025-05-22
Anticipated expiration: 2035-04-25
Also published as: DE102015005276A1

Abstract

Entlüftungsvorrichtung (1) für eine Batterie eines Kraftwagens, mit- einer Öffnung (10) zum fluidischen Koppeln eines Innenraums (3) eines Batteriegehäuses (2) mit einem Außenraum (4) des Batteriegehäuses (2),- einer Membran (9), welche die Öffnung (10) verschließt und welche bei einer vorbestimmten Druckdifferenz in Form eines Überdrucks im Innenraum (3) platzt, sodass in dem Innenraum (3) ein Druckabbau ermöglicht ist, wobei ein Blech (13) auf einer Membran-Innenseite, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Entlüftungsvorrichtung (1) dem Innenraum (3) zugewandt ist, an einem Rand der Öffnung (10) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass- zumindest ein Teil (11) des Bleches (13) ausgelegt ist, bei einem Überdruck im Innenraum (3) durch den Überdruck gegen die Membran (9) bewegt zu werden, um die Membran (9) aufzureißen, und- der Teil (11) des Bleches (13) mindestens eine Soll-Knickstelle (12) aufweist, welche sich über den gegen die Membran (9) zu bewegenden Teil (11) des Bleches (13) erstreckt.A venting device (1) for a battery of a motor vehicle, comprising: - an opening (10) for fluidically coupling an interior space (3) of a battery housing (2) to an exterior space (4) of the battery housing (2); - a membrane (9) which closes the opening (10) and which bursts in the event of a predetermined pressure difference in the form of an overpressure in the interior space (3), so that pressure reduction is possible in the interior space (3); wherein a metal sheet (13) is fastened to an edge of the opening (10) on an inner side of the membrane, which, when the venting device (1) is used as intended, faces the interior space (3); characterized in that: - at least one part (11) of the metal sheet (13) is designed to be moved against the membrane (9) by the overpressure in the event of an overpressure in the interior space (3) in order to tear open the membrane (9); and - the part (11) of the metal sheet (13) has at least one predetermined bending point (12) which extends over the part (11) of the sheet (13) to be moved against the membrane (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie eines Kraftwagens, mit einer Öffnung zum fluidischen Koppeln eines Innenraums eines Batteriegehäuses mit einem Außenraum des Batteriegehäuses und mit einer Membran, welche die Öffnung verschließt und welche bei einer vorbestimmten Druckdifferenz in Form eines Überdrucks im Innenraum platzt, so dass in dem Innenraum ein Druckabbau ermöglicht ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a venting device for a battery of a motor vehicle, comprising an opening for fluidically coupling an interior of a battery housing with an exterior of the battery housing and comprising a membrane which closes the opening and which bursts at a predetermined pressure difference in the form of an overpressure in the interior, so that a pressure reduction is possible in the interior, according to the preamble of claim 1.

Eine Entlüftungsvorrichtung dieser Art ist der US 2013 / 0 309 529 A1 entnehmbar. Bei dieser bekannten Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie, die im Öffnungsbereich eines Batteriegehäuses zwischen dessen Innenraum und Außenraum angeordnet ist, umfasst eine Abdichteinheit eine zum Innenraum hin liegende untere Ventilplatte und eine über dieser zur Außenseite hin liegende äußere Ventilplatte, die Teile eines bei gestiegenem Innendruck in dem Ventilgehäuse ansprechenden elektrischen Leitungsmechanismus bilden und bei Überdruck im Innenraum des Batteriegehäuses eine Öffnung zum Entweichen von Gas nach außen freigeben. Dabei ist ein zentraler Abschnitt der oberen Ventilplatte von einer Kerbe umgeben und ein zentraler Abschnitt der unteren Ventilplatte von zwei umlaufenden Kerben umgeben. Der zentrale Abschnitt der oberen Ventilplatte und der zentrale Abschnitt der unteren Ventilplatte sind aneinandergeschweißt, wodurch die obere Ventilplatte und die untere Ventilplatte elektrisch miteinander verbunden sind. Bei ansteigendem Innendruck in dem Batteriegehäuse reißt die untere Ventilplatte entlang einer oder beider Kerben auf und bildet ein Loch. Gleichzeitig wird ein nach unten gewölbter Abschnitt des zentralen Abschnitts der oberen Ventilplatte nach oben gestoßen, sodass er nach oben vorsteht. Im Ergebnis wird die elektrische Verbindung zwischen der oberen Ventilplatte und der unteren Ventilplatte unterbrochen. Wenn in diesem Zustand der Innendruck weiter ansteigt, reißt die Kerbe der oberen Ventilplatte auf und gibt ein Loch in dem Ventil frei, durch das Gas aus dem Innenraum nach außen strömt.A venting device of this type is the US 2013 / 0 309 529 A1 removable. In this known venting device for a battery, which is arranged in the opening area of a battery housing between its interior and exterior, a sealing unit comprises a lower valve plate facing the interior and an outer valve plate located above this toward the outside, which form parts of an electrical conduction mechanism that responds when the internal pressure in the valve housing increases and, when there is excess pressure in the interior of the battery housing, opens an opening for the escape of gas to the outside. A central section of the upper valve plate is surrounded by a notch, and a central section of the lower valve plate is surrounded by two circumferential notches. The central section of the upper valve plate and the central section of the lower valve plate are welded together, whereby the upper valve plate and the lower valve plate are electrically connected. When the internal pressure in the battery housing increases, the lower valve plate tears open along one or both notches, forming a hole. At the same time, a downwardly curved section of the central section of the upper valve plate is pushed upwards so that it protrudes upwards. As a result, the electrical connection between the upper and lower valve plates is interrupted. If the internal pressure continues to rise in this state, the notch in the upper valve plate ruptures, creating a hole in the valve through which gas flows from the interior to the outside.

In der WO 2013 / 121 990 A1 ist eine Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie gezeigt, die in einer Gehäuseöffnung angeordnet ist und auf der zum Innenraum des Batteriegehäuses gelegenen Seite eine Entlüftungsmembran und auf der zum Außenraum gelegenen Seite eine Schutzabdeckung für die Membran aufweist. Die Schutzabdeckung ist an ihrem Außenrand mit Haltevorsprüngen versehen, die in Halteaufnahmen der Entlüftungsvorrichtung fixiert sind, und auf der Außenseite der Schutzabdeckung ist eine diametral verlaufende Schwächungskerbe vorhanden. Bei eine Schwelle übersteigendem Innendruck in dem Batteriegehäuse wölbt sich die Membran nach außen und die Schutzabdeckung biegt sich entlang der Schwächungskerbe nach außen auf, wobei die Haltevorsprünge aus den Halteaufnahmen austreten und die Schutzabdeckung entfernt wird.In the WO 2013 / 121 990 A1 A venting device for a battery is shown, which is arranged in a housing opening and has a venting membrane on the side facing the interior of the battery housing and a protective cover for the membrane on the side facing the exterior. The protective cover is provided with retaining projections on its outer edge, which are fixed in retaining receptacles of the venting device, and a diametrically running weakening notch is present on the outer side of the protective cover. If the internal pressure in the battery housing exceeds a threshold, the membrane bulges outwards and the protective cover bends outwards along the weakening notch, whereby the retaining projections emerge from the retaining receptacles and the protective cover is removed.

Bei einer in der US 2008 / 0 182 159 A1 gezeigten weiteren Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie sind in einem Öffnungsbereich eines Batteriegehäuses zum Innenraum hin eine Verbindungsplatte und auf dieser zur Außenseite hin eine Membran angeordnet, die mit einem zentralen Abschnitt in einem Verbindungsbereich mit der Verbindungsplatte elektrisch und mechanisch durch Widerstandsschweißen verbunden ist. Bei ansteigendem Innendruck in dem Batteriegehäuse wird die Membran von der Verbindungsplatte im Verbindungsbereich gelöst, um einen Stromfluss zu unterbrechen, und bei noch weiter ansteigendem Innendruck reißt die Membran entlang in ihr vorhandener Kerben auf, um eine Öffnung zum Entweichen von Gas aus dem Innenraum des Batteriegehäuses nach außen freizugeben.In one of the US 2008 / 0 182 159 A1 In the further venting device for a battery shown, a connecting plate is arranged in an opening region of a battery housing towards the interior, and on this connecting plate towards the outside, a membrane is arranged, which is connected to a central section in a connection region with the connecting plate electrically and mechanically by resistance welding. As the internal pressure in the battery housing increases, the membrane is released from the connecting plate in the connection region to interrupt the flow of current, and as the internal pressure increases even further, the membrane tears open along notches provided therein to create an opening for gas to escape from the interior of the battery housing to the outside.

In Batterien für Kraftwagen, gerade bei Batterien, welche Lithium-Ionen-Zellen enthalten, ist in das Batteriegehäuse meist eine poröse Membran, beispielsweise aus Sinter-Polytetrafluorethylen, eingebaut, über welche in einem intakten Ausgangszustand ein Druckausgleich im Batteriegehäuse bei Temperaturschwankungen oder Höhenfahrten ermöglich ist. Wenn nun beispielsweise die Lithium-Ionen-Zellen der Batterie sich stark erhitzen oder entzünden, muss eine große Gasmenge in kurzer Zeit abgeleitet werden. Dafür ist es üblicherweise vorgesehen, dass die Membran kontrolliert aufplatzt, so dass das Gas ungehindert aus einem Innenraum der Batterie entweichen kann. Um den Gasstrom kontrolliert aus dem Fahrzeuginneren zu transportieren, kann an einer Öffnung des Batteriegehäuses, an welcher die poröse Membran angeordnet ist, mittels eines Anschlussstutzens ein Abgasrohr angebracht sein.In batteries for motor vehicles, especially batteries containing lithium-ion cells, a porous membrane, for example made of sintered polytetrafluoroethylene, is usually built into the battery housing. In an intact initial state, this membrane enables pressure equalization within the battery housing during temperature fluctuations or when traveling at high altitudes. If, for example, the lithium-ion cells of the battery become very hot or ignite, a large amount of gas must be discharged in a short time. For this purpose, the membrane is usually designed to burst in a controlled manner so that the gas can escape unhindered from the interior of the battery. In order to transport the gas flow out of the vehicle interior in a controlled manner, an exhaust pipe can be attached to an opening in the battery housing where the porous membrane is located, using a connecting piece.

In dem Fall eines plötzlich auftretenden Überdrucks in dem Innenraum der Batterie beziehungsweise des Batteriegehäuses dehnt sich die poröse Membran. Üblicherweise wird, um diese Membran dann zum Platzen zu bringen, ein Dorn derartig platziert, dass die Membran von dem Überdruck gegen den Dorn gedrückt und durchstochen wird. Dadurch platzt die Membran auf und die Öffnung wird vollständig durchlässig für das Gas. Der Überdruck kann sich somit schnell abbauen. Häufig wird die Membran jedoch nur angestochen und platzt nicht. In diesem Fall wird der Überdruck im Innenraum des Batteriegehäuses dann unkontrolliert durch ein Aufplatzen des Batteriegehäuses abgebaut.In the event of a sudden overpressure inside the battery or battery casing, the porous membrane expands. Typically, to burst this membrane, a spike is positioned in such a way that the excess pressure pushes the membrane against the spike and pierces it. This causes the membrane to burst, and the opening becomes completely permeable to the gas. The excess pressure can then dissipate quickly. However, the membrane is often only punctured and does not burst. In this case, the excess pressure inside the battery casing is released uncontrollably by the battery casing bursting open.

Beispielsweise offenbart die EP 0 798 793 A2 eine Batterie mit einem Sicherheitsventil. Dabei wird bei einem Überdruck eine Membran gegen eine flache Kappe mit einer Vielzahl an Klingen gedrückt, welche die Membran im Falle eines solchen Überdrucks zerschneiden.For example, the EP 0 798 793 A2 A battery with a safety valve. When overpressure occurs, a membrane is pressed against a flat cap with a multitude of blades that cut the membrane in the event of such overpressure.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit von Batterien in Kraftwagen zu erhöhen, insbesondere eine verbesserte Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie eines Kraftwagens bereitzustellen.It is the object of the present invention to increase the safety of batteries in motor vehicles, in particular to provide an improved venting device for a battery of a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.This object is achieved by the subject matter of the independent patent claim. Advantageous embodiments emerge from the dependent patent claims, the description, and the figures.

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie eines Kraftwagens. Die Entlüftungsvorrichtung umfasst dabei eine Öffnung zum fluidischen Koppeln eines Innenraums eines Batteriegehäuses mit einem Außenraum des Batteriegehäuses. Auch eine Membran, welche die Öffnung verschließt und welche bei einer vorbestimmten Druckdifferenz in Form eines Überdrucks im Innenraum platzt, so dass in dem Innenraum ein Druckabbau ermöglicht ist, ist von der Entlüftungsvorrichtung umfasst. Um eine verbesserte Entlüftungsvorrichtung bereitzustellen, ist ein Blech auf einer Membraninnenseite an einem Rand der Öffnung befestigt. Die Membraninnenseite ist dabei die Seite der Membran, die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Entlüftungsvorrichtung dem Innenraum zugewandt ist. Dabei ist ein Teil des Bleches oder das ganze Blech ausgelegt, bei einem Überdruck im Innenraum durch den Überdruck gegen die Membran bewegt zu werden, um die Membran aufzureißen. Dabei weist der Teil des Bleches mindestens eine Soll-Knickstelle auf, welche sich über den gegen die Membran zu bewegenden Teil des Bleches erstreckt. Die Soll-Knickstelle kann dabei eine Prägung oder eine teilweise Ausstanzung des Bleches beziehungsweise des zu bewegenden Teils des Bleches umfassen. Das hat den Vorteil, dass der sich gegen die Membran zu bewegende Teil des Bleches leichter verformbar ist. Dadurch kann der zu bewegende Teil des Bleches oder das Blech durch den Überdruck, welcher abzubauen ist, verformt werden und somit die Öffnung besser freigeben. Beispielsweise kann so der zu bewegende Teil des Bleches durch den Überdruck näher an einen Rand der Öffnung gedrückt werden. Als Folge ist ein größerer Teil der Öffnung freigegeben, so dass der Überdruck schneller abgebaut werden kann. Die Sicherheit wird somit in einer Batterie, welche mit einer solchen Entlüftungsvorrichtung versehen ist, erhöht.The invention relates to a venting device for a battery of a motor vehicle. The venting device comprises an opening for fluidically coupling an interior of a battery housing with an exterior of the battery housing. The venting device also comprises a membrane that closes the opening and bursts when a predetermined pressure difference occurs in the form of an overpressure in the interior, thus enabling pressure reduction in the interior. In order to provide an improved venting device, a metal sheet is attached to an edge of the opening on the inside of the membrane. The inside of the membrane is the side of the membrane that faces the interior when the venting device is used as intended. Part of the metal sheet or the entire metal sheet is designed to be moved against the membrane by the overpressure in the event of an overpressure in the interior in order to tear the membrane open. The part of the metal sheet has at least one predetermined bending point that extends over the part of the metal sheet that is to be moved against the membrane. The desired bending point can comprise an embossing or a partial punching out of the sheet metal or the part of the sheet metal to be moved. This has the advantage that the part of the sheet metal that moves against the membrane is easier to deform. This allows the part of the sheet metal to be moved or the sheet metal to be deformed by the excess pressure that needs to be released, thus better opening the opening. For example, the part of the sheet metal to be moved can be pushed closer to an edge of the opening by the excess pressure. As a result, a larger part of the opening is opened, allowing the excess pressure to be released more quickly. Safety is thus increased in a battery equipped with such a venting device.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Öffnung einen runden Querschnitt hat und der sich gegen die Membran zu bewegende Teil des Bleches ebenfalls rund oder im Wesentlichen rund ist. Gerade bei einer runden Öffnung und bei einem runden sich gegen die Membran zu bewegenden Teil des Bleches ist die Soll-Knickstelle besonders vorteilhaft, da beispielsweise ein an einem Punkt befestigtes rundes Blech sich in einer runden Öffnung ohne eine Verformung nur eingeschränkt aufbiegen lässt, sodass ein Großteil der Öffnung dann immer noch durch das quer liegende Teil des Blechs blockiert ist. Verfügt der zu bewegende Teil des Blechs jedoch über eine Soll-Knickstelle, so kann er sich verformen und durch den Überdruck an eine runde Seite 3 Innenseite der Öffnung anlegen. Damit wird ein maximaler Gasdurchfluss durch die Öffnung ermöglicht und entsprechend die Entlüftungsvorrichtung verbessert.In an advantageous embodiment, the opening has a round cross-section and the part of the sheet metal that is to move against the membrane is also round or essentially round. The predetermined bending point is particularly advantageous in the case of a round opening and a round part of the sheet metal that is to move against the membrane, since, for example, a round sheet metal attached at one point can only be bent to a limited extent in a round opening without deformation, so that a large part of the opening is then still blocked by the transverse part of the sheet metal. However, if the part of the sheet metal that is to be moved has a predetermined bending point, it can deform and, due to the excess pressure, come into contact with a round side 3 on the inside of the opening. This enables maximum gas flow through the opening and accordingly improves the venting device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sollstelle sich von einer Kante des zu bewegenden Teils des Bleches zu einer diametral gegenüber liegenden Kante des zu bewegenden Teils des Bleches erstreckt. Dabei ist die Soll-Knickstelle insbesondere geradlinig ausgeführt. Sie kann auch durch einen Mittelpunkt des Teils des Bleches hindurch verlaufen. Das hat den Vorteil, dass bereits mit einer einzigen solchen Soll-Knickstelle der durch den zu bewegenden Teil des Bleches nach dem Durchschneiden der Membran und dem Bewegen beziehungsweise Verformen blockierte Teil der Öffnung stark reduziert ist. Somit wird mit relativ wenig Aufwand bereits ein großer Effekt, also eine große Verbesserung der Entlüftungsvorrichtung erzielt.In a further advantageous embodiment, the desired bending point extends from one edge of the part of the sheet to be moved to a diametrically opposite edge of the part of the sheet to be moved. In this case, the desired bending point is particularly straight. It can also run through a center point of the part of the sheet. This has the advantage that even with a single such desired bending point, the part of the opening blocked by the part of the sheet to be moved after the membrane has been cut through and the movement or deformation has taken place is greatly reduced. Thus, a major effect, i.e. a significant improvement in the venting device, is achieved with relatively little effort.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zu bewegende Teil des Bleches in einem Bereich, welcher sich an einem Ende der Soll-Knickstelle, also an einer Kante des Bleches oder des Teils des Bleches, befindet, befestigt ist. Insbesondere der zu bewegende Teil des Bleches nur in genau einem Bereich befestigt. Dabei kann in einem Ausgangszustand, in welchem kein oder nur ein geringer Überdruck vorhanden ist, in welchem sowohl die Membran intakt als auch das Blech in seiner Ausgangslage an der Innenseite der Membran ist, die Soll-Knickstelle parallel zu einem Öffnungsquerschnitt der Öffnung, und senkrecht zu einer Bewegungsachse, um welche das Blech zum Aufreißen der Membran zu bewegen ist, angeordnet sein. Das hat den Vorteil, dass der zu bewegende Teil des Bleches besonders leicht bewegbar ist. Die Anordnung der Befestigung an dem Ende der Soll-Knickstelle fördert hier ein platzsparendes, das heißt einen Großteil der Öffnung freigebendes, Verformen des zu bewegenden Teils des Bleches entsprechend der Soll-Knickstelle. Gerade die beschriebene Orientierung der Soll-Knickstelle bringt weitere besondere Vorteile mit sich, beispielsweise ein besonders effizientes Anlegen an eine Innenseite der Öffnung.In a further advantageous embodiment, the part of the sheet to be moved is fastened in an area located at one end of the desired bending point, i.e., at an edge of the sheet or part of the sheet. In particular, the part of the sheet to be moved is fastened in exactly one area only. In an initial state in which no or only slight overpressure is present, in which both the membrane is intact and the sheet is in its initial position on the inside of the membrane, the desired bending point can be arranged parallel to an opening cross-section of the opening and perpendicular to a movement axis around which the sheet is to be moved to tear open the membrane. This has the advantage that the part of the sheet to be moved is particularly easy to move. The arrangement of the fastening at the end of the desired bending point promotes a space-saving deformation of the part of the sheet to be moved according to the desired bending point, i.e., one that releases a large part of the opening. The described orientation of the desired bending point brings with it other special advantages, such as a particularly efficient attachment to the inside of the opening.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zu bewegende Teil des Blechs in zwei Bereichen, insbesondere nur in genau zwei Bereichen, befestigt ist. Diese befinden sich insbesondere je an einem Ende der Soll-Knickstelle. Bevorzugt befinden sich die beiden Bereiche je an einem jeweils verschiedenen Ende der Soll-Knickstelle. Die Soll-Knickstelle kann dabei in der Ausgangslage des Bleches parallel zu dem Querschnitt der Öffnung sowie zu einer durch die beiden Bereiche, in welchen der zu bewegende Teil des Bleches befestigt ist, vorgegebene Bewegungsachse verlaufen. Es hat sich gezeigt, dass mit der besagten Anordnung bei einem Überdruck ein Endzustand erreichbar ist, welcher einen besonders großen Teil des Öffnungsquerschnittes freigibt, so dass ein Überdruck besonders gut und schnell abgebaut werden kann.In a further embodiment, the part of the sheet to be moved is fastened in two areas, in particular only in exactly two areas. These are each located in particular at one end of the desired bending point. Preferably, the two areas are each located at a different end of the desired bending point. In the initial position of the sheet, the desired bending point can run parallel to the cross-section of the opening and to a movement axis predetermined by the two areas in which the part of the sheet to be moved is fastened. It has been shown that with the said arrangement, in the event of excess pressure, an end state can be achieved which releases a particularly large part of the opening cross-section, so that excess pressure can be reduced particularly well and quickly.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Figuren. 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, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features, and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures, can be used not only in the respective combinations specified, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie in einem Ausgangszustand;
2 eine schematische Darstellung der Ausführungsform von 1 in einem Endzustand;
3 eine erste beispielhafte Ausführungsform eines Blechs mit einer Soll-Knickstelle; und
4 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Blechs mit einer Soll-Knickstelle.

Showing:

1 a schematic representation of an exemplary embodiment of a venting device for a battery in an initial state;
2 a schematic representation of the embodiment of 1 in a final state;
3 a first exemplary embodiment of a sheet with a predetermined bending point; and
4 another exemplary embodiment of a sheet with a predetermined bending point.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden dabei in unterschiedlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in different figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Entlüftungsvorrichtung für eine Batterie in einem Ausgangszustand. Die Entlüftungsvorrichtung 1 ist dabei an einem Batteriegehäuse 2 angeordnet und koppelt einen Innenraum 3 des Batteriegehäuses 2 mit einem Außenraum 4 desselben. Die Entlüftungsvorrichtung 1 ist dabei im gezeigten Beispiel aus einer ersten Komponente 5, welche vorliegend in das Batteriegehäuse 2 eingesteckt oder eingeschraubt ist, sowie mit einer zweiten Komponente 6, welche hier in die erste Komponente 5 eingesteckt oder eingeschraubt ist, ausgeführt. In der dargestellten Ausführungsform weist die zweite Komponente 6 einen Anschlussstutzen 7 auf, auf welchen ein Abgasrohr 8 aufgesteckt ist, um im Falle eines Überdruckes ein aus dem Innenraum 3 entweichendes Gas kontrolliert abzuführen. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a venting device for a battery in an initial state. The venting device 1 is arranged on a battery housing 2 and couples an interior space 3 of the battery housing 2 with an exterior space 4 thereof. In the example shown, the venting device 1 is designed from a first component 5, which in this case is plugged or screwed into the battery housing 2, and a second component 6, which here is plugged or screwed into the first component 5. In the embodiment shown, the second component 6 has a connecting piece 7, onto which an exhaust pipe 8 is plugged in order to discharge gas escaping from the interior space 3 in a controlled manner in the event of excess pressure.

Zwischen der ersten und der zweiten Komponente 5, 6 ist in diesem Beispiel eine Membran 9 gehalten, welche eine Öffnung 10 der Seite 4 Entlüftungsvorrichtung 1 verschließt. An der dem Innenraum 3 zugewandten Membraninnenseite ist hier ein Blech 13 mit einem durch einen Überdruck im Innenraum 3 bewegbaren Teil 11 des Blechs 13 angeordnet. Bei geringen Druckschwankungen, wie sie beispielsweise bei einer Höhenfahrt eines Kraftwagens auftauchen, ist nun über die vorliegend porös ausgeführte Membran 9 ein Luftaustausch zwischen Innenraum 3 und Außenraum 4 des Batteriegehäuses 2 ermöglicht. Ebenso bei den im Normalbetrieb auftauchenden Temperaturschwankungen. Entsteht jedoch beispielsweise durch eine plötzliche Erwärmung von Zellen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, im Innenraum 3 des Batteriegehäuses 2 plötzlich ein großer, also eine vorgegebene Schwelle überschreitender Überdruck, so wird der bewegbare, also zu bewegende Teil 11 des Blechs 13 gegen die Membran 9 gedrückt und reißt diese auf, beispielsweise mit einer scharten Kante. Der entsprechende Endzustand mit dem zu bewegenden Teil 11 in einer zugehörigen Endlage ist hier in 2 gezeigt.In this example, a membrane 9 is held between the first and second components 5, 6, which closes an opening 10 of side 4 of the venting device 1. On the inner side of the membrane facing the interior 3, a metal sheet 13 is arranged with a part 11 of the metal sheet 13 that can be moved by excess pressure in the interior 3. In the event of slight pressure fluctuations, such as those that occur when a motor vehicle is traveling at high altitudes, the porous membrane 9 in this case enables air exchange between the interior 3 and the exterior 4 of the battery housing 2. The same applies to temperature fluctuations that occur during normal operation. However, if, for example, a large excess pressure exceeding a predetermined threshold occurs in the interior 3 of the battery housing 2 due to sudden heating of cells, such as lithium-ion cells, the movable part 11 of the metal sheet 13 is pressed against the membrane 9 and tears it open, for example with a sharp edge. The corresponding final state with the part 11 to be moved in a corresponding end position is shown here in 2 shown.

In 2 ist schematisch die aus 1 bekannte Ausführungsform einer Entlüftungsvorrichtung in dem Endzustand nach einem Auftreten eines Überdrucks dargestellt. Der zu bewegende Teil 11 ist hier im Vergleich zur in 1 gezeigten Ausgangslage verbogen und nicht mehr parallel zu einem Öffnungsquerschnitt der Öffnung 10 angeordnet. Die Membran 9 ist entsprechend vorliegend aufgerissen. Durch die aufgerissene Membran 9 kann sodann an dem verbogenen Teil 11 vorbei ein Gas aus dem Innenraum 3 des Batteriegehäuses 2 entströmen, so dass ein Überdruck schnellstmöglich und kontrolliert abgebaut wird. Dadurch, dass der Teil 11 des Bleches 13 eine Soll-Knickstelle 12 aufweist, ist der Teil 11 des Bleches 13 im Endzustand der Entlüftungsvorrichtung 1 in seiner Endlage vorliegend eng an eine Innenseite der zweiten Komponente 6 angelegt, so dass ein Gasstrom aus dem Innenraum 3 ungehindert durch die Öffnung 10 durchströmen kann.In 2 is schematically the 1 known embodiment of a venting device in the final state after an overpressure has occurred. The part 11 to be moved is here in comparison to the 1 shown initial position and is no longer arranged parallel to an opening cross-section of the opening 10. The membrane 9 is accordingly torn open in the present case. A gas can then flow out of the interior 3 of the battery housing 2 through the torn membrane 9 past the bent part 11, so that excess pressure is reduced as quickly and as controlled as possible. Because the part 11 of the sheet 13 has a predetermined bending point 12, the part 11 of the sheet 13 in the final state of the venting device 1 in its final position is closely applied to an inner side of the second component 6, so that a gas flow from the interior 3 can flow unhindered through the opening 10.

In 3 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Bleches dargestellt. Das Blech 13 erstreckt sich dabei vorliegend in der Zeichenebene als x-y-Ebene. In der gezeigten Ausführungsform weist das Blech 13 einen äußeren Ring 14 auf, welcher beispielsweise zwischen die in 1 und 2 gezeigten ersten und zweiten Komponenten 5, 6 der Entlüftungsvorrichtung 1 (1) eingeklemmt und somit befestigt werden kann. An dem äußeren Ring 14 ist über vorliegend zwei Materialbrücken 15 der zu bewegende Teil 11 des Blechs 13 befestigt. Ansonsten besteht zwischen dem Außenring 14 und dem zu bewegenden Teil 11 hier keine Materialverbindung. Die beiden Materialbrücken 15 befinden sich vorliegend in einem Bereich des Bleches 13, welcher sich an einem Ende der Soll-Knickstelle 12 des Blechs 13 befindet.In 3 An exemplary embodiment of a sheet metal part is shown. The sheet metal part 13 extends in the drawing plane as an xy-plane. In the embodiment shown, the sheet metal part 13 has an outer ring 14, which can be inserted, for example, between the 1 and 2 shown first and second components 5, 6 of the venting device 1 ( 1 ) and thus can be secured. The part 11 of the sheet 13 to be moved is attached to the outer ring 14 via two material bridges 15. Otherwise, there is no material connection between the outer ring 14 and the part 11 to be moved. The two material bridges 15 are located in an area of the sheet 13 that is located at one end of the predetermined bending point 12 of the sheet 13.

Die Soll-Knickstelle verläuft im gezeigten Beispiel geradlinig in der x-y-Ebene durch den zu bewegenden Teil 11 des Blechs 13 und verläuft somit in der x-y-Ebene senkrecht zu einer Bewegungsachse B, welche durch die beiden Materialbrücken 15 definiert ist.In the example shown, the desired bending point runs straight in the x-y plane through the part 11 of the sheet 13 to be moved and thus runs in the x-y plane perpendicular to a movement axis B, which is defined by the two material bridges 15.

Bei einem Druck auf den Teil 11 des Blechs 13 bewegt sich daher zunächst der Teil 11 um die Bewegungsachse B. Ab einer gewissen Auslenkung wird der zu bewegende Teil 11 des Blechs 13 an eine Innenseite, beispielsweise des Abgasrohrs 8 (1) oder der zweiten Komponente 6 (1) der Entlüftungsvorrichtung 1 (1), anstoßen. Dann wird sich der zu bewegende Teil 11 des Bleches 13 durch die Soll-Knickstelle 12 verformen, und zwar vorliegend entlang der Knickachse A knicken. Der zu bewegende Teil 11 des Blechs 13 gibt damit die Öffnung 10 im Wesentlichen vollständig frei und sorgt dank der Soll-Knickstelle 12 für ein schnelles Abbauen des Überdrucks.When pressure is applied to part 11 of sheet 13, part 11 initially moves around the movement axis B. From a certain deflection, the part 11 of sheet 13 to be moved is pressed against an inner side, for example of the exhaust pipe 8 ( 1 ) or the second component 6 ( 1 ) of the venting device 1 ( 1 ). Then, the part 11 of the sheet 13 to be moved will deform due to the predetermined bending point 12, in this case bending along the bending axis A. The part 11 of the sheet 13 to be moved will thus essentially completely open the opening 10 and, thanks to the predetermined bending point 12, ensure a rapid reduction of the excess pressure.

In 4 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Bleches dargestellt. Wie in 3 erstreckt sich das Blech 13 in Zeichenebene als x-y-Ebene und weist einen äußeren Ring 14 auf, an welchem über in diesem Beispiel zwei Materialbrücken 15 der zu bewegende Teil 11 des Blechs 13 gehalten ist. im Gegensatz zu 3 sind die Materialbrücken 15 jedoch vorliegend an diametral entgegengesetzten Punkten des äußeren Rings 14 und damit auch des zu bewegenden Teils 11 des Bleches 13 angeordnet. Die Soll-Knickstelle 12, welche vorliegend als eine Ausstanzung ausgeführt ist, erstreckt sich hier geradlinig durch den Mittelpunkt des Blechs 13 sowie des zu bewegenden Teils 11 von einer Materialbrücke 15 zu der gegenüberliegenden Materialbrücke 15. Das hat die Folge, dass die Bewegungsachse B und die Knickachse A zusammenfallen und im gezeigten Beispiel beide parallel zur x-Achse verlaufen.In 4 Another exemplary embodiment of the sheet is shown. As in 3 the sheet 13 extends in the plane of the drawing as an xy-plane and has an outer ring 14, to which the part 11 of the sheet 13 to be moved is held via two material bridges 15 in this example. In contrast to 3 However, in this case, the material bridges 15 are arranged at diametrically opposite points on the outer ring 14 and thus also on the part 11 of the sheet 13 to be moved. The desired bending point 12, which in this case is designed as a punched-out section, extends in a straight line through the center of the sheet 13 and the part 11 to be moved, from one material bridge 15 to the opposite material bridge 15. This has the consequence that the movement axis B and the bending axis A coincide and, in the example shown, both run parallel to the x-axis.

Wird nun durch einen Überdruck auf den zu bewegenden Teil 11 des Blechs 13 gedrückt, so bewegen sich die in positiver und negativer y-Richtung gelegenen Enden des zu bewegenden Teils 11 am meisten, die auf Knick- und Bewegungsachse A, B gelegenen Punkte des Teils 11 jedoch nicht. Es erfolgt entsprechend eine Art Zusammenklappen des zu bewegenden Teils 11 des Blechs 13, so dass in Folge die Öffnung 10 (1) von dem zu bewegenden Teil 11 des Blechs 13 in größtmöglichem Maße freigegeben ist, da das Blech 13 bzw. der Teil 11 des Blechs 13 die Öffnung 10 (1) nur noch entsprechend der Dicke seiner Kanten blockiert.If an overpressure is now applied to the part 11 of the sheet 13 to be moved, the ends of the part 11 to be moved in the positive and negative y-direction move the most, but the points of the part 11 located on the bending and movement axes A, B do not. Accordingly, a kind of folding of the part 11 of the sheet 13 to be moved takes place, so that the opening 10 ( 1 ) is released from the part 11 of the sheet 13 to be moved to the greatest possible extent, since the sheet 13 or the part 11 of the sheet 13 covers the opening 10 ( 1 ) is only blocked according to the thickness of its edges.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Entlüftungsvorrichtungventing device
22: BatteriegehäuseBattery case
33: InnenraumInterior
44: AußenraumOutdoor space
55: Komponentecomponent
66: Komponentecomponent
77: Anschlussstutzenconnecting piece
88: Abgasrohrexhaust pipe
99: Membranmembrane
1010: Öffnungopening
1111: TeilPart
1212: Soll-KnickstelleTarget bending point
1313: Blechsheet metal
1414: äußerer Ringouter ring
1515: MaterialbrückenMaterial bridges
AA: KnickachseArticulated axle
BB: Bewegungsachseaxis of movement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0798793 A2 [0004] EP 0798793 A2 [0004]

Claims

A venting device (1) for a battery of a motor vehicle, comprising - an opening (10) for fluidically coupling an interior space (3) of a battery housing (2) to an exterior space (4) of the battery housing (2), - a membrane (9) which closes the opening (10) and which bursts in the event of a predetermined pressure difference in the form of an overpressure in the interior space (3), so that pressure reduction is possible in the interior space (3), wherein a metal sheet (13) is fastened to an edge of the opening (10) on an inner side of the membrane, which, when the venting device (1) is used as intended, faces the interior space (3), characterized in that - at least a part (11) of the metal sheet (13) is designed to be moved against the membrane (9) by the overpressure in the event of an overpressure in the interior space (3) in order to tear open the membrane (9), and - the part (11) of the metal sheet (13) has at least one predetermined bending point (12), which extends over the part (11) of the sheet (13) to be moved against the membrane (9).

Venting device (1) according to Claim 1 , characterized in that - the opening (10) has a round cross-section and - the part (11) of the sheet (13) which is to move against the membrane (9) is also round.

Ventilation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the desired bending point (12) extends in a straight line from one edge of the part (11) of the sheet (13) to be moved to a diametrically opposite edge.

Ventilation device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the part (11) of the sheet (13) to be moved is fastened in a region which is located at one end of the desired bending point (12).

Venting device (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the part (11) of the sheet (13) to be moved is fastened in two areas, each of which is located at a different end of the desired bending point (12).