脱气单元装置、脱气单元、脱气单元在脱气装置中的使用和电池壳体的制作方法

1.本发明涉及一种用于封闭电池壳体的壳体开口的脱气单元装置、脱气单元、脱气单元在脱气装置中的使用以及具有脱气单元装置的电池壳体。


背景技术：

2.用于容纳电子部件、例如电池单池等的壳体不能够相对于环境完全气密性地被封闭，因为一方面由于例如通过在电池单池的充电或放电时的热输入导致的温度波动，另一方面由于尤其是在移动系统中的自然发生的空气压力波动，必须使内部空间和外部空间之间的气体交换成为可能，以便防止壳体的不允许的机械负载，尤其是防止壳体的破裂或凸出。
3.然而同样重要的是，有效防止异物、污垢和液态水形式的水分的渗入。因此，已知具有例如由挤出的聚四氟乙烯(ptfe)构成的半透膜的压力补偿设备，半透膜是透气的，然而是液体不可透过的。
4.de 102012022346b4公开了一种电池壳体，该电池壳体具有包围壳体内部空间的壳体，该壳体具有壳体开口，该壳体开口借助设置用于脱气的且用于基本上防水地密封壳体内部空间以防水(优选还有其他的液体)渗入的膜载体(形式为壳体盖)被覆盖，膜载体包含承载主体，该承载主体具有在承载主体内侧和承载主体外侧之间连续延伸的、用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口。气体通道开口被半透膜完全覆盖。承载主体、膜和壳体不透气地或气密性地连接，使得基本上没有水并且优选没有空气或气体能够通过壳体开口进入壳体内部空间中。


技术实现要素：

5.本发明的任务在于，提供一种用于封闭电池壳体的壳体开口的脱气单元装置，其允许以有效方式布置多个脱气单元。
6.另一任务是，提供一种用于这种脱气单元装置的脱气单元。
7.另一任务是，表示脱气单元在这种脱气装置中的有效的使用。
8.另一任务是，提供具有这种脱气单元装置的电池壳体。
9.根据本发明的一个方面，所提出的任务由用于封闭电池壳体的壳体开口的脱气单元装置来解决，该脱气单元装置包括至少两个脱气单元，脱气单元在垂直于轴向的、通过脱气单元的表面法线形成的方向的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元中的至少两个构造为端部件，并且其中脱气单元分别至少包括承载主体，该承载主体具有沿轴向方向连续延伸穿过承载主体的、用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口，其中承载主体分别具有至少一个环绕气体通道开口的边缘，该边缘具有至少一个固定拱顶和至少一个构造在边缘中的贴靠区域，并且其中，脱气单元的至少一个固定拱顶在安装状态下至少局部与邻接的脱气单元的对应的至少一个贴靠区域沿轴向方向形成重叠区域。
10.根据本发明的另一方面，另一任务由根据前述权利要求之一的用于封闭电池壳体的壳体开口的脱气单元装置的脱气单元来解决，该脱气单元包括承载主体，该承载主体具有沿轴向方向连续延伸穿过承载主体的、用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口，其中承载主体具有环绕气体通道开口的边缘，该边缘具有至少一个固定拱顶和至少一个贴靠区域，并且其中，至少一个固定拱顶具有固定凸缘，该固定凸缘具有向外拱曲的卷边，该卷边沿轴向方向比边缘延伸得更远。
11.根据本发明的另一方面，另一任务由脱气单元在脱气装置中的使用来解决，其中脱气单元分别至少包括承载主体，该承载主体具有连续延伸穿过承载主体的、用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口，其中承载主体分别具有至少一个构造在环绕的边缘中的固定拱顶和至少一个构造在边缘中的贴靠区域，其中至少两个脱气单元在垂直于脱气单元的轴向方向的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元中的至少两个构造为端部件，并且其中，脱气单元的至少一个固定拱顶在安装状态下至少局部与邻接的脱气单元的对应的至少一个贴靠区域沿轴向方向形成重叠区域。
12.根据本发明的另一方面，另一任务由具有脱气单元装置的电池壳体解决，电池壳体包括包围壳体内部空间的具有壳体开口的壳体，其中壳体开口借助脱气单元装置被覆盖，该脱气单元装置设置用于脱气或压力补偿以及用于壳体内部空间的基本上防水的密封以防止水渗入，该脱气单元装置基本上防水地与壳体连接。
13.本发明的有利的设计方案和优点由另外的权利要求、说明书和附图得到。
14.根据本发明的一个方面，提出了一种用于封闭电池壳体的壳体开口的脱气单元装置，该脱气单元装置包括至少两个脱气单元，脱气单元在垂直于轴向的、通过脱气单元的表面法线形成的方向的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元中的至少两个构造为端部件。脱气单元分别包括至少一个承载主体，该承载主体具有沿轴向方向连续延伸穿过承载主体的、用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口。承载主体分别具有至少一个环绕气体通道开口的边缘，该边缘具有至少一个固定拱顶和至少一个构造在边缘中的贴靠区域。在此，脱气单元的至少一个固定拱顶在安装状态下至少局部与邻接的脱气单元的对应的至少一个贴靠区域沿轴向方向形成重叠区域。
15.有利地，提供一种用于电池壳体、尤其是用于机动车的牵引电池壳体的模块化的脱气单元装置。该装置的各个脱气单元分别具有至少一个固定拱顶和至少一个贴靠区域作为连接元件，脱气单元中的一个可以利用连接元件与随后布置的脱气单元和电池壳体连接。模块化的脱气单元装置包括至少两个单独的脱气单元，脱气单元共享至少一个固定拱顶和与此对应的贴靠区域，使得脱气单元中的至少一个可以间接经由随后布置的脱气单元的在重叠区域中例如搭接脱气单元的贴靠区域的固定拱顶与电池壳体连接。固定拱顶和贴靠区域构造在脱气单元的承载主体的边缘中，该边缘可以基本上平面地构造。
16.例如，在模块化的脱气单元装置中，一个实施方案可以由两个脱气单元组成，这两个脱气单元在垂直于脱气单元的表面法线的平面中并排布置，其中脱气单元中的一个相对于另一脱气单元转动180
°
。在此，脱气单元的固定拱顶分别可以与对应的贴靠区域重叠，例如通过相应邻接的另一脱气单元的对应的贴靠区域搭接，并且两个脱气单元以该方式彼此直接邻接地连接。在该装置中，这样形成的脱气单元装置可以经由两个固定拱顶和可能存在的另外的固定设备与电池壳体连接，并且不透气地且防水地覆盖电池壳体中的壳体开
口。
17.脱气单元的固定拱顶和贴靠区域可以为了在固定在电池壳体上时有利的力导入而布置在否则基本上平面地构造的、例如立方体形的主体的角部上。
18.以该方式，不仅可以通过脱气单元的线性的或逐行的排列来有利地形成脱气单元装置。因此，通过并排布置多排脱气单元，也可以有利地形成平面式地构造的脱气单元装置。
19.脱气单元的承载主体具有沿轴向方向连续延伸穿过承载主体的用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口，该气体通道开口被膜的膜覆盖部分完全覆盖。
20.如果在电池壳体内形成压力峰值，例如在电池壳体中的电池单池出现故障时，必须尽可能快地减小该压力，因为否则可能会损坏壳体。在高压电池、尤其是用于电驱动车辆的具有显著更高的存储容量和功率密度的基于锂的牵引电池中，使用非常特殊的压力补偿设备，其被优化以降低电池壳体中的压力峰值。
21.由于在车辆中使用的电池的存储容量的不断增加，电池壳体的结构体积也随之增大。因此，在许多情况下不再足够的是，仅在电池壳体上设置单个脱气单元，而是尤其是对于关键的紧急脱气情况必须通常设置两个、三个或甚至更多的脱气单元，以便提供在紧急脱气时的必要的流动横截面。
22.然而，对于正常运行情况，通常仅一个脱气单元是足够的，正常运行情况是补偿大气空气压力波动。
23.因此，在根据本发明的脱气单元装置中，设置不同的脱气单元的模块化的装置，其中例如仅一个脱气单元设置用于补偿空气压力波动，而其余的脱气单元设置用于电池壳体中的快速的压力增大的紧急脱气情况。
24.根据本发明提出的模块化结构有利地能够实现，更廉价地提供单独的脱气单元，因为例如螺纹衬套形式的材料输入和螺纹点可以被最小化。
25.通常，ptfe膜用作脱气单元的透气的但防水的半透膜，该ptfe膜占据脱气单元总成本的大部分。有利地，在根据本发明的脱气单元装置中现在可能的是，在各个脱气单元中使用非透气的或仅略微透气的膜或气密性的箔作为膜，其仅设置用于在紧急脱气中的开孔。总体来看，这对于该装置表示附加的明显的成本节约。
26.有利地，如已经提到的那样，脱气单元的至少一个脱气开口被半透膜覆盖，该半透膜是透气的，但至少是基本上防水的。膜确保了将在电池或蓄电池中产生的气体通过膜向外引导并且导出到大气中。同时可靠地防止水从外向内渗入，这可能导致功能限制或甚至导致损坏。因此，例如在车辆中，这种电池壳体也适用于电池壳体承受外部的水加载的应用情况。覆盖排气开口的半透膜完全防止水从外部进入，直到达到限定的水压，尤其是直到达到100至3000mm水柱范围内的水压，即在250mm水柱的水压中。
27.通过半透膜还确保电池壳体的内部空间与环境之间或电池或蓄电池的内部空间与环境之间的压力补偿。电池壳体中的内部压力与外部或环境压力之间的最大允许的压力差通过空气交换来限制，该空气交换可以通过膜在两个方向上进行。
28.对于半透膜，可以使用具有用于持续通风的透气性和足够高的防水性的所有材料。聚四氟乙烯(ptfe)可以用作半透膜的优选的材料。半透膜具有可以在0.01微米与20微米之间的平均的孔大小。孔隙率优选为约50％；平均的孔大小优选是大约10微米。
29.半透膜可以优选设计为箔式的或箔形的或盘形的薄膜。透气膜具有对于透气有效的膜表面，其在其外周边上优选可以具有四边形的或矩形的或圆形的外轮廓。然而要理解的是，膜的外周边也可以不同地设计。膜优选是薄的平坦膜，其对于气体穿过有效的、相互背离的膜表面基本上相互平行地并且优选基本上平面地构造。然而要理解的是，膜也可以三维结构化地设计。
30.至少膜的覆盖一个排气开口或多个排气开口的膜覆盖部分、优选整个膜在其厚度方向上看设计为无穿孔的或未穿孔的，从而使得尽管气体、尤其是空气能够扩散通过膜，但基本上没有水能够扩散通过膜。
31.膜的膜厚可以比其剩余的外部尺寸小得多。根据本发明，膜的最小宽度和/或最小长度或最小外直径等于或大于20mm，优选等于或大于30mm，尤其是等于或大于40mm。根据本发明，膜厚比膜的最小宽度和/或最小长度或最小外直径小至少20倍，优选至少40倍，尤其是至少100倍。膜厚可以优选为1微米至5毫米，其中膜可以至少在其与膜覆盖部分相关联的有效的膜覆盖表面上，尤其是在其整个膜表面上具有基本上恒定的膜厚。膜厚优选可以是最大1mm。
32.根据脱气单元装置的有利的设计方案，至少三个脱气单元可以在垂直于脱气单元的轴向方向的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元中的至少两个构造为端部件，并且脱气单元中的至少一个构造为中间件，其布置在两个端部件之间。以和脱气单元装置可以由两个脱气单元形成类似的方式，可以在两个构造为端部件的脱气单元之间安装另外的脱气单元作为中间件，以便覆盖电池壳体中的具有较大横截面的壳体开口。在此，分别拼接在一起的脱气单元的固定拱顶和贴靠区域可以以适当的方式分别彼此对应地构造，从而使得脱气单元可以以拼图方式形状锁合地拼接在一起。在此，脱气单元的膜可以不同地构造，以便满足不同的任务、例如紧急脱气和气压补偿。
33.根据脱气单元装置的有利的设计方案，固定拱顶可以具有从边缘凸出的固定凸缘，该固定凸缘在安装状态下与邻接的脱气单元的对应的贴靠区域至少部分重叠地布置。尤其地，具有向外指向的卷边的固定凸缘可以至少部分覆盖贴靠区域。以该方式，固定凸缘可以利用卷边布置在贴靠区域上方，并且因此，当固定拱顶例如通过螺钉与电池壳体连接时，附加地固定邻接的脱气单元的贴靠区域。因此，可以省去邻接的脱气单元的贴靠区域中的固定单元。
34.有利地，在构造为端部件的脱气单元中，具有固定凸缘的至少一个固定拱顶可以指向邻接的脱气单元。由此，邻接的脱气单元的贴靠区域可以通过一个脱气单元的固定凸缘固定。
35.根据脱气单元装置的有利的设计方案，在构造为中间件的脱气单元的情况下，具有固定凸缘的固定拱顶可以对角线对置地布置在承载主体上。由此，构造为中间件的脱气单元可以以任意数量彼此排列，并且同时在一排脱气单元的开始处与构造为端部件的脱气单元以适当的方式连接。
36.根据脱气单元装置的有利的设计方案，至少两个彼此邻接的脱气单元可以在重叠区域中形状锁合地连接，其中脱气单元的固定拱顶的固定凸缘与邻接的脱气单元的对应的贴靠区域形成重叠区域，尤其是搭接贴靠区域。在此，一个脱气单元的构造为承载主体的边缘的凸出部的固定拱顶贴靠在邻接的其他的脱气单元的构造为边缘的凹陷部的对应的贴
靠区域上。以该方式有利地可能的是，两个脱气单元彼此邻接地并排布置。
37.根据脱气单元装置的有利的设计方案，脱气单元中的至少一个可以具有半透膜用以覆盖气体通道开口。有利地，ptfe膜可以用作半透膜，其作用为透气的但防水的，并且因此在由于在移动使用中的温度变化、天气变化或不同的高度导致的正常的压力波动下确保压力补偿。在另一脱气单元中，例如可以使用比爆裂膜更便宜的不透气膜，其在紧急脱气情况下能够实现壳体开口的自由的横截面的快速增大。
38.根据本发明的另一方面，提出了一种用于封闭电池壳体的壳体开口的脱气单元装置的脱气单元，该脱气单元包括承载主体，该承载主体具有沿轴向方向连续延伸穿过承载主体的用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口。承载主体具有环绕气体通道开口的边缘，该边缘具有至少一个固定拱顶和至少一个贴靠区域。在此，至少一个固定拱顶具有固定凸缘，该固定凸缘具有向外拱曲的卷边，该卷边沿轴向方向比边缘延伸得更远。
39.固定拱顶和贴靠区域构造在脱气单元的承载主体的边缘中，该边缘例如可以基本上平坦地构造。
40.利用根据本发明的脱气单元，以有利的方式，脱气单元装置可以如上面描述的那样模块化地构造。
41.脱气单元的承载主体具有沿轴向方向连续延伸穿过承载主体的用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口，其被膜的膜覆盖部分完全覆盖。
42.如果在电池壳体内出现压力峰值，例如在电池壳体中的电池单池发生故障时，那么必须尽可能快地减小该压力，因为否则可能会损坏壳体。
43.通常，pife膜用作脱气单元的透气的但防水的半透膜，该ptfe膜占据脱气单元的总成本的大部分。
44.根据脱气单元的有利的设计方案，贴靠区域可以沿轴向方向具有延伸部，该延伸部在固定凸缘的轴向的延伸部之下。由此有利地可能的是，邻接的脱气单元的固定拱顶的固定凸缘利用构造在固定凸缘上的卷边作用在贴靠区域上方，并且邻接的脱气单元由此通过第一脱气单元的固定凸缘的固定拱顶的固定而固定在电池壳体上。
45.根据脱气单元的有利的设计方案，具有固定凸缘的至少一个固定拱顶可以构造为承载主体的边缘的凸出部。备选地或附加地，至少一个贴靠区域可以构造为承载主体的边缘的凹陷部。以该方式，在两个脱气单元拼接在一起时，两个脱气单元的固定拱顶和贴靠区域可以形状锁合地连接，在固定拱顶和贴靠区域中相互贴靠。
46.根据脱气单元的有利的设计方案，承载主体可以构造为中间件，其中具有固定凸缘的两个固定拱顶对角线对置地布置，并且两个贴靠区域对角线对置地布置。由此，构造为中间件的脱气单元可以以任意数量彼此排列，并且同时在一排脱气单元的开始处与构造为端部件的脱气单元以适当的方式连接。
47.根据脱气单元的有利的设计方案，气体通道开口在承载主体内侧可以被膜、尤其是半透膜的膜覆盖部分完全覆盖，并且在承载主体外侧设有膜外部保护体。
48.至少膜的覆盖一个排气开口或多个排气开口的膜覆盖部分、优选整个膜在其厚度方向上看设计为无穿孔的或未穿孔的，从而使得尽管气体、尤其是空气能够通过膜，但基本上没有水能够通过膜。在有利的气体流过可能性中，通过膜外部保护体可以实现更好的保护以防由操作引起的损坏，该膜外部保护体具有一个或多个用于使壳体内部空间脱气或用
于压力补偿的气体通道，一个或多个气体通道通过透气膜与膜内部保护体的气体通道穿孔处于气体连接。
49.根据脱气单元的有利的设计方案，承载主体在膜和膜外部保护体之间可以具有冲头载体，冲头载体具有朝膜指向的冲头，该冲头设置用于刺穿由于壳体内部压力朝承载主体外侧的方向拱曲的膜。
50.如果在电池壳体内出现压力峰值，例如在电池壳体中的电池单池发生故障时，那么必须尽可能快地减小该压力，因为否则可能会损坏壳体。为此有利地，冲头可以用作紧急脱气冲头，其与膜以预先确定的距离定位，并且膜在超过特定的压力差时被刺穿，并且因此撕裂。通过因此释放的气体通道开口可以减小形成的气压。
51.根据脱气单元的有利的设计方案，承载主体可以与布置在其承载主体内侧的膜内部保护体固定连接，膜内部保护体包含膜支撑格栅，膜支撑格栅在膜内侧利用多个设置用于支撑膜的膜覆盖部分的膜支撑格栅接片搭接并且朝壳体内部空间的方向看从后方搭接膜的膜覆盖部分。
52.在与其膜厚相比大面积的或大的膜的情况下存在以下问题，即膜不仅在操作中而且在使用地点起作用的气压和/或水压中可能容易被损坏，并且在增加的压力下，尤其是在增加的水压下，膜会塑性变形或如果没有采取适当的措施的话甚至会破裂。
53.为此设置有一种膜内部保护体，该膜内部保护体包含优选由塑料或金属构成的膜支撑栅格，膜支撑栅格在面对壳体内部空间的膜内侧上利用多个设置用于支撑膜的膜覆盖部分以防由操作引起的损坏和通过外部的气压和/或水压的影响导致的塑性变形的膜支撑格栅接片搭接并且朝壳体内部空间的方向看从后方搭接膜的膜覆盖部分。
54.在此，用于对壳体内部空间进行脱气或用于压力补偿的气体通道穿孔形式的多个格栅开口可以构造在膜支撑格栅接片之间，格栅开口被膜覆盖部分完全覆盖，优选也基本上防水地被封闭。膜覆盖部分要么以支撑方式优选在那里可取下地直接贴靠在膜支撑格栅接片的支撑接片外表面上，要么与膜支撑格栅接片的支撑接片外表面间隔小的距离地布置，使得膜的膜覆盖部分基本上弹性地，因此基本上没有塑性或永久性的变形地支撑在膜支撑格栅接片的支撑接片外表面上，优选能够可再次取下地安置在那里。由此也可以确保的是，存在膜的防水效果，并且足够大的横截面保持有效，气体或空气可以通过该横截面流到膜内侧。
55.根据脱气单元的有利的设计方案，膜外部保护体可以具有多个在侧面并且沿周边方向看彼此间隔开地布置的气体通道，这些气体通道通过多个大致轴向延伸的接片彼此分离。
56.在有利的气体流过可能性中，通过膜外部保护体可以实现更好的保护以防由操作引起的损坏，该膜外部保护体具有一个或多个用于使壳体内部空间脱气或用于压力补偿的气体通道，一个或多个气体通道通过透气膜与膜内部保护体的气体通道穿孔处于气体连接。
57.根据本发明的另一方面，提出了脱气单元在脱气装置中的使用，其中脱气单元分别包括至少一个承载主体，该承载主体具有连续延伸穿过承载主体的用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口。承载主体分别具有至少一个构造在环绕的边缘中的固定拱顶和至少一个构造在边缘中的贴靠区域，其中至少两个脱气单元在垂直于脱气单元的轴向方向
的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元中的至少两个构造为端部件。在此，脱气单元的至少一个固定拱顶在安装状态下至少局部与邻接的脱气单元的对应的至少一个贴靠区域沿轴向方向形成重叠区域。
58.根据本发明，例如可以使用两个脱气单元，以便形成脱气单元装置，其中两个脱气单元在对应于脱气单元的表面法线的平面中并排布置，其中脱气单元中的一个相对于另一脱气单元转动180
°
。在此，脱气单元的固定拱顶分别可以通过相应邻接的另一脱气单元的对应的贴靠区域搭接，并且两个脱气单元以该方式彼此直接邻接地连接。在该装置中，这样形成的脱气单元装置可以经由两个固定拱顶和可能存在的另外的固定设备与电池壳体连接，并且不透气地且防水地覆盖电池壳体中的壳体开口。
59.膜内部保护体和膜和/或膜和承载主体和/或膜内部保护体和承载主体可以通过安置在膜内部保护体或承载主体上的或实施为单独的构件的密封元件，优选以双组分技术尤其是防水地相互连接。
60.可能特别有利的是，膜内部保护体在其面对膜的外侧具有环形的、完全不间断连续的膜固定隆起部(尤其是形式为薄的接片或薄的条带)，其中环形的膜固定隆起部完全围绕或包围膜内部保护体的穿孔，并且在侧面限制该穿孔，该穿孔跨越内横截面，该内横截面大于多个气体通道穿孔或所有气体通道穿孔的总计的内直径，并且其中多个气体通道穿孔或所有气体通道穿孔共同通入所提到的穿孔中，并且膜在构造与环形的膜固定隆起部的基本上防水的连接中，优选在工作步骤中也与承载主体、尤其是与其环形的内贴靠面连接，尤其是焊接或粘贴。由此，可以实现在上述的优点的意义中的进一步的改进。
61.根据有利的设计方案，至少三个脱气单元可以在垂直于脱气单元的轴向方向的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元中的至少两个构造为端部件，并且脱气单元中的至少一个构造为中间件，其中形成中间件的脱气单元布置在形成端部件的两个脱气单元之间。
62.以和脱气单元装置可以由两个脱气单元形成类似的方式，可以在两个构造为端部件的脱气单元之间安装另外的脱气单元作为中间件，以便覆盖电池壳体中的具有较大横截面的壳体开口。在此，分别拼接在一起的脱气单元的固定拱顶和贴靠区域可以以适当的方式分别彼此对应地构造，从而使得脱气单元可以以拼图方式拼接在一起。在此，脱气单元的膜可以不同地构造。
63.根据本发明的另一方面，提出了一种具有脱气单元装置的电池壳体，其包括包围壳体内部空间的具有壳体开口的壳体，其中壳体开口借助脱气单元装置被覆盖，该脱气单元装置设置用于脱气或压力补偿并且设置用于对壳体内部空间的基本上防水的密封以防止水渗入，该脱气单元装置与壳体基本上防水地连接。
64.根据本发明的电池壳体用于容纳一个或多个电池或蓄电池(akkus)，其例如作为单池布置在电池壳体中。特别优选地，电池壳体用于容纳一个或多个锂离子电池。具有这样的电池壳体的电池或蓄电池尤其可以安装在车辆中以进行供电，特别优选地安装在具有电动驱动器的车辆中，该电动驱动器具有高的电能需求。电池壳体具有至少一个脱气开口，其此外用于将通过电池或蓄电池中的化学过程产生的气体向外导出到大气中。必要时，还可以存在多个脱气开口。该或相应的脱气开口与容纳在电池壳体中的电池或蓄电池流动连接，并且延伸到电池壳体的壳体外侧。
65.根据本发明，脱气开口由具有至少两个脱气单元的脱气单元装置覆盖，尤其是其
中至少一个脱气单元具有半透膜，该半透膜是透气的，但至少基本上是防水的。膜确保了，在电池或蓄电池中产生的气体通过膜向外引导，并且被导出到大气中。同时可靠地防止水从外向内渗入，这可能导致功能限制或甚至导致损坏。
附图说明
66.另外的优点由以下的附图描述得到。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书包含大量组合特征。适宜地，本领域技术人员也单独考虑这些特征，并且将其概括为有意义的另外的组合。示例性地：
67.图1示出了从承载主体外侧看的根据本发明的实施例的构造为端部件的脱气单元的等距视图；
68.图2示出了从承载主体内侧看的根据图1的脱气单元的等距视图；
69.图3示出了根据图1的脱气单元的侧视图；
70.图4示出了根据图1的脱气单元的纵截面图；
71.图5示出了从承载主体外侧看的根据本发明的另一实施例的构造为中间件的脱气单元的等距视图；
72.图6示出了从承载主体内侧看的根据图5的脱气单元的等距视图；
73.图7示出了根据图5的脱气单元的侧视图；
74.图8示出了根据本发明的实施例的在安装为脱气单元装置之前的三个脱气单元的俯视图；
75.图9示出了从承载主体外侧看的根据本发明的实施例的由三个脱气单元构造的脱气单元装置的等距视图；
76.图10示出了从承载主体内侧看的根据图9的脱气单元装置的等距视图；
77.图11示出了根据图9的脱气单元装置的侧视图；并且
78.图12示出了根据图9的脱气单元装置的纵截面图。
具体实施方式
79.在附图中，相同或相似的部件利用相同的附图标记编号。附图仅示出了示例，并且不应理解为限制性的。
80.图1示出了从承载主体外侧32看的根据本发明的实施例的用于脱气单元装置500(图4)的构造为端部件的脱气单元100的等距视图，该脱气单元装置用于封闭电池壳体20(图4)的壳体开口24。图2示出了从承载主体内侧33看的根据图1的脱气单元100，而图3示出了脱气单元100的侧视图，并且图4示出了纵截面图。
81.电池壳体20利用壳体内部空间23和壳体开口24在图4中仅示意性示出。
82.脱气单元100包括承载主体31，该承载主体具有沿轴向方向l连续延伸穿过承载主体31的用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口36。承载主体31具有环绕壳体通道开口36的边缘94，该边缘具有固定拱顶110和贴靠区域114。固定拱顶110具有带有向外拱曲的卷边132的固定凸缘112，该卷边沿轴向方向l比边缘94延伸得更远，如尤其在图3中可看到的那样。
83.固定拱顶110和贴靠区域114布置在承载主体31的角部中。在两个其他的角部处布
置有没有固定凸缘的另外的固定拱顶116。三个固定拱顶110、116分别具有优选由金属制成、例如由黄铜制成的置入套管34，以便将脱气单元100拧紧在电池壳体20上。
84.脱气单元100形成脱气单元装置500的端部件(图4)。如果脱气单元100与围绕轴向方向转动180
°
的另一脱气单元100拼接在一起，那么这形成具有两个端部件的脱气单元装置500。一个或多个构造为中间件的脱气单元200(图5)可以布置在两个端部件之间。
85.如在图3中可看到的那样，贴靠区域114、214沿轴向方向l具有延伸部，其位于固定凸缘112、212的轴向的延伸部下方。
86.具有固定凸缘112的固定拱顶110构造为承载主体31的边缘94的凸出部，而贴靠区域114构造为承载主体31的边缘94的凹陷部。
87.如在图4中的纵截面图中可看到的那样，气体通道开口36在承载主体内侧33被膜45、尤其是半透膜45的膜覆盖部分50完全覆盖。在承载主体外侧32上，气体通道开口36设有膜外部保护体40。
88.置入脱气单元100中的膜45可以借助视觉标志93从外部看到。
89.承载主体31在膜45和膜外部保护体40之间具有冲头载体91，该冲头载体具有朝膜45指向的冲头90，该冲头设置用于在随着电池壳体20中的过压的急剧增加而紧急脱气的情况下刺穿由于壳体内部压力朝承载主体外侧32的方向拱曲的膜45。
90.备选地，通过撕裂膜45的紧急脱气不能通过冲头90进行，而是例如通过在安装在脱气单元100、200中之前的膜45的开孔，例如经由激光或也经由膜45在承载主体31上的固定进行。
91.承载主体31与布置在其承载主体内侧33的膜内部保护体51固定连接，膜内部保护体包含膜支撑格栅52(参见图2)，膜支撑格栅在膜内表面47的膜内侧49利用多个设置用于支撑膜45的膜覆盖部分50的膜支撑格栅接片53搭接并且朝电池壳体20的壳体内部空间23的方向看从后方搭接膜45的膜覆盖部分50。膜内部保护体51通过外部环绕的框架65与承载主体31连接，并且利用框架65嵌入在承载主体31中在承载主体内侧33环绕的槽中。
92.膜内部保护体51例如可以由金属构造成。备选地，膜内部保护体也可以由塑料制成。因此，例如可以使用玻璃纤维含量为30％的聚丙烯(ppg 30)或聚酰胺。
93.在安装状态下，膜45在其膜外侧48利用膜覆盖部分50覆盖承载主体31的气体通道开口36的中心的通孔37。膜在膜外侧48上利用其膜外表面46贴靠在承载主体31的环形的内贴靠面42上。膜45完全覆盖气体通道开口38的中心的通孔37，并将其基本上防水地、优选也基本上不透气地或甚至气密性地封闭。
94.在膜支撑格栅接片53之间，格栅开口55以气体通道穿孔62的形式构造，以用于使壳体内部空间23脱气或用于压力补偿。栅格开口55被膜45的膜覆盖部分50覆盖。
95.栅格开口55有利地标准化地被测量，使得没有超过预设的尺寸的异物能够损坏膜45。
96.如在图2中可看到的那样，承载主体31在其朝壳体内部空间23指向的内侧33，在中心的气体通道开口37的两侧具有多个固定凸块85，其用于将膜内部保护体51和置入在其与承载主体31之间的膜45至少暂时固定和定位在承载主体31上。固定凸块85例如可以构造用于热冲压连接和/或用于经由超声波焊接的连接。
97.膜外部保护体40具有多个在侧面且沿周边方向看彼此间隔开地布置的气体通道
38，这些气体通道通过多个大致轴向延伸的接片41彼此分离。
98.膜外部保护体40布置在承载主体法兰88中，并且利用锁定元件92锁定地固定在承载主体31中。
99.图5示出了从承载主体外侧32看的根据本发明的另一实施例的构造为中间件的脱气单元200的等距视图。图6示出了从承载主体内侧33看的根据图5的脱气单元200的等距视图，而图7示出了脱气单元200的侧视图。
100.构造为中间件的脱气单元200的基本结构对应于图1至图4所示的构造为端部件的脱气单元100的结构。为了避免不必要的重复，参考图1至图4的描述。
101.与脱气单元100的主要的区别在于在用作中间件的脱气单元200中的固定拱顶210和贴靠区域214的布置。在构造为中间件的脱气单元200中，具有固定凸缘212的两个固定拱顶210对角线对置地布置，并且两个贴靠区域214也对角线对置地布置。固定拱顶210和贴靠区域214因此相互交叉。
102.图8示出了根据本发明的实施例的在安装为脱气单元装置500之前的三个脱气单元100、200的俯视图。脱气单元中的两个脱气单元100构造为端部件，其中两个脱气单元100在此相互转动180
°
地安装，而第三脱气单元200构造为中间件，其布置在构造为端部件的两个脱气单元100之间。三个脱气单元100、200在此以线性运动(通过两个箭头示出)移动到一起，使得相应的固定拱顶110、210及其固定凸缘112、212与相应的贴靠区域114、214彼此直接邻接，并且因此可以形状锁合地安装。
103.在备选的、未示出的实施方式中，脱气单元100、200也可以不在线性布置中，而是作为二维平面膨胀的布置拼接在一起，并且因此覆盖更大的壳体开口24。
104.图9示出了从承载主体外侧32看的根据本发明的实施例的由三个脱气单元100、200构造的脱气单元装置500的等距视图。图10示出了从承载主体内侧33看的根据图9的脱气单元装置500的等距视图，而图11示出了根据图9的脱气单元装置500的侧视图，图12示出了根据附图9的脱气单元装置的纵截面图。
105.用于封闭电池壳体20的壳体开口24的脱气单元装置500包括三个脱气单元100、200，其在垂直于轴向的、通过脱气单元100、200的表面法线形成的方向l的方向上彼此邻接地布置。脱气单元100中的两个构造为端部件，并且脱气单元200中的一个构造为中间件，该中间件布置在两个端部件之间。
106.脱气单元100、200分别包括承载主体31，其具有沿轴向方向l连续延伸穿过承载主体31的用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口36。
107.承载主体31分别具有至少一个环绕气体通道开口36的边缘94，该边缘具有至少一个固定拱顶110、210和至少一个构造在边缘94中的贴靠区域114、214。脱气单元100、200的至少一个固定拱顶110、210在安装状态下至少局部与邻接的脱气单元100、200的对应的至少一个贴靠区域114、214沿轴向方向l形成重叠区域130、230。
108.固定拱顶110、210具有从边缘94凸出的固定凸缘112、212，该固定凸缘在安装状态下与邻接的脱气单元100、200的对应的贴靠区域114、214至少部分重叠地布置。尤其地，具有向外指向的卷边132、232的固定凸缘112、212至少部分覆盖贴靠区域114、214。因此，在脱气单元100、200的彼此邻接的状态下，从承载主体外侧32看不到贴靠区域114、214。
109.在构造为中间件的脱气单元200中，具有固定凸缘212的两个固定拱顶210对角线
对置地布置在承载主体31上。
110.彼此邻接的脱气单元100、200在重叠区域130、230中形状锁合地连接，其中脱气单元100、200的固定拱顶110、210的固定凸缘112、212与邻接的脱气单元100、200的对应的贴靠区域114、214形成重叠区域130、230。尤其地，固定凸缘112、212搭接贴靠区域114、124，并且一个脱气单元100、200的构造为承载主体31的边缘94的凸出部的固定拱顶110、210贴靠在邻接的其他的脱气单元100、200的构造为边缘94的凹陷部的对应的贴靠区域114、214上。
111.脱气单元100、200中的至少一个具有半透膜45用以覆盖气体通道开口36。有利地，例如由挤出的ptfe制成的膜可以用作半透膜45，该膜作用为透气的但防水的，并且因此在由于在移动使用中的温度变化、天气变化或不同的高度导致的正常的压力波动下确保压力补偿。
112.其他的脱气单元100、200可以具有无孔膜45作为膜45，该无孔膜紧密地封闭气体通道开口36，并且在电池壳体20中的强的压力增大时的紧急脱气情况下通过冲头90或膜45的固有布置的额定断裂点来撕裂。因此，可以有利地进行脱气单元100、200的功能分离，这可以有助于在脱气单元100、200的制造成本中的成本节约。
113.电池壳体20在图11中仅示意性以脱气单元装置500的端部上的连接部位示出，该电池壳体包括包围壳体内部空间23的壳体21，该壳体具有壳体开口24。壳体开口24通过脱气单元装置500覆盖，该脱气单元装置设置用于脱气或用于压力补偿，并且用于壳体内部空间23的基本上防水的密封以防止水渗入，该脱气单元装置基本上防水地与壳体21连接。

技术特征：
1.一种用于封闭电池壳体(20)的壳体开口(24)的脱气单元装置(500)，所述脱气单元装置包括至少两个脱气单元(100、200)，所述脱气单元在垂直于轴向的、通过脱气单元(100、200)的表面法线形成的方向(l)的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元(100)中的至少两个构造为端部件，并且其中脱气单元(100、200)分别至少包括承载主体(31)，所述承载主体具有沿轴向方向(l)连续延伸穿过承载主体(31)的、用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口(36)，其中所述承载主体(31)分别具有至少一个环绕气体通道开口(36)的边缘(94)，所述边缘具有至少一个固定拱顶(110、210)和至少一个构造在边缘(94)中的贴靠区域(114、214)，其中脱气单元(100、200)的至少一个固定拱顶(110、210)在安装状态下至少局部与邻接的脱气单元(100、200)的对应的至少一个贴靠区域(114、214)沿轴向方向(l)形成重叠区域(130、230)。2.根据权利要求1所述的脱气单元装置，其中，至少三个脱气单元(100、200)在垂直于脱气单元(100、200)的轴向方向(l)的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元(100)中的至少两个构造为端部件，并且脱气单元(200)中的至少一个构造为中间件，所述中间件布置在两个端部件之间。3.根据权利要求1或2所述的脱气单元装置，其中，固定拱顶(110、210)具有从边缘(94)凸出的固定凸缘(112、212)，所述固定凸缘在安装状态下与邻接的脱气单元(100、200)的对应的贴靠区域(114、214)至少部分重叠地布置，尤其地，具有向外指向的卷边(132、323)的固定凸缘(112、212)至少部分覆盖贴靠区域(114、214)。4.根据前述权利要求中任一项所述的脱气单元装置，其中，在构造为中间件的脱气单元(200)中，具有固定凸缘(212)的固定拱顶(210)对角线对置地布置在承载主体(31)上。5.根据前述权利要求中任一项所述的脱气单元装置，其中，至少两个彼此邻接的脱气单元(100、200)在重叠区域(130、230)中形状锁合地连接，其中脱气单元(100、200)的固定拱顶(110、210)的固定凸缘(112、212)与邻接的脱气单元(100、200)的对应的贴靠区域(114、214)形成重叠区域(130、230)，尤其是搭接贴靠区域(114、124)，并且其中一个脱气单元(100、200)的构造为承载主体(31)的边缘(94)的凸出部的固定拱顶(110、210)贴靠在邻接的其他的脱气单元(100、200)的构造为边缘(94)的凹陷部的对应的贴靠区域(114、214)上。6.根据前述权利要求中任一项所述的脱气单元装置，其中，脱气单元(100、200)中的至少一个具有覆盖气体通道开口(36)的透气的半透膜(45)，并且其中优选地，脱气单元(100、200)中的至少一个其他的脱气单元具有覆盖气体通道开口(36)的不透气膜(45)。7.一种脱气单元(100、200)，用于根据前述权利要求中任一项所述的用于封闭电池壳体(20)的壳体开口(24)的脱气单元装置(500)，所述脱气单元包括：承载主体(31)，所述承载主体具有沿轴向方向(l)连续延伸穿过承载主体(31)的、用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口(36)，其中承载主体(31)具有环绕气体通道开口(36)的边缘(94)，所述边缘具有至少一个固定拱顶(110、210)和至少一个贴靠区域(114、214)，其中至少一个固定拱顶(110、210)具有固定凸缘(112、212)，所述固定凸缘具有向外拱曲的卷边(132、232)，所述卷边沿轴向方向(l)比边缘(94)延伸得更远。
8.根据权利要求7所述的脱气单元，其中，贴靠区域(114、214)沿轴向方向(l)具有延伸部，所述延伸部在固定凸缘(112、212)的轴向的延伸部之下。9.根据权利要求7或8所述的脱气单元，其中，具有固定凸缘(112、212)的至少一个固定拱顶(110、210)构造为承载主体(31)的边缘(94)的凸出部，并且/或者，其中至少一个贴靠区域(114、214)构造为承载主体(31)的边缘(94)的凹陷部。10.根据权利要求7至9中任一项所述的脱气单元，其中，承载主体(31)构造为中间件，其中具有固定凸缘(212)的两个固定拱顶(210)对角线对置地布置，并且两个贴靠区域(214)对角线对置地布置。11.根据权利要求7至10中任一项所述的脱气单元，其中，气体通道开口(36)在承载主体内侧(33)被膜(45)、尤其是半透膜(45)的膜覆盖部分(50)完全覆盖，并且其中气体通道开口(36)在承载主体外侧(32)设有膜外部保护体(40)。12.根据权利要求11所述的脱气单元，其中，承载主体(31)在膜(45)和膜外部保护体(40)之间具有冲头载体(91)，冲头载体具有朝膜(45)指向的冲头(90)，所述冲头设置用于刺穿由于壳体内部压力朝承载主体外侧(32)的方向拱曲的膜(45)。13.根据权利要求7至12中任一项所述的脱气单元，其中，所述承载主体(31)与布置在其承载主体内侧(33)的膜内部保护体(51)固定连接，所述膜内部保护体包含膜支撑格栅(52)，所述膜支撑格栅在膜内侧(49)利用多个设置用于支撑膜(45)的膜覆盖部分(50)的膜支撑格栅接片(53)搭接并且朝壳体内部空间(23)的方向看从后方搭接膜(45)的膜覆盖部分(50)。14.根据权利要求7至13中任一项所述的脱气单元，其中，膜外部保护体(40)具有多个在侧面并且沿周边方向看彼此间隔开地布置的气体通道(38)，所述气体通道通过多个大致轴向延伸的接片(41)彼此分离。15.根据权利要求7至14中任一项所述的脱气单元(100、200)在根据权利要求1至6中任一项所述的脱气单元装置(500)中的使用，其中，脱气单元(100、200)分别至少包括承载主体(31)，所述承载主体具有连续延伸穿过承载主体(31)的、用于导出气体或用于压力补偿的气体通道开口(36)，其中承载主体(31)分别具有至少一个构造在环绕的边缘(94)中的固定拱顶(110、210)和至少一个构造在边缘(94)中的贴靠区域(114、214)，其中至少两个脱气单元(100)在垂直于脱气单元(100、200)的轴向方向(l)的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元(100)中的至少两个构造为端部件，其中脱气单元(100、200)的至少一个固定拱顶(110、210)在安装状态下至少局部与邻接的脱气单元(100、200)的对应的至少一个贴靠区域(114、214)沿轴向方向(l)形成重叠区域(130、230)。16.根据权利要求15所述的使用，其中，至少三个脱气单元(100、200)在垂直于脱气单元(100、200)的轴向方向(l)的方向上彼此邻接地布置，其中脱气单元(100)中的至少两个构造为端部件，并且脱气单元(200)中的至少一个构造为中间件，其中形成中间件的脱气单元(200)布置在形成端部件的两个脱气单元(100)之间。17.一种电池壳体(20)，所述电池壳体具有根据权利要求1至6中任一项所述的脱气单元装置(500)，所述电池壳体包括包围壳体内部空间(23)的具有壳体开口(24)的壳体(21)，
其中壳体开口(24)借助脱气单元装置(500)被覆盖，所述脱气单元装置设置用于脱气或压力补偿以及用于壳体内部空间(23)的基本上防水的密封以防止水渗入，所述脱气单元装置基本上防水地与壳体(21)连接。

技术总结
本发明涉及一种用于封闭电池壳体(20)的壳体开口(24)的脱气单元装置(500)，该脱气单元装置包括至少两个脱气单元(100、200)，脱气单元彼此邻接地布置，其中脱气单元(100)中的至少两个构造为端部件，并且其中脱气单元(100、200)分别至少包括承载主体(31)，其中该承载主体(31)分别具有至少一个环绕气体通道开口(36)的边缘(94)，该边缘具有至少一个固定拱顶(110、210)和至少一个构造在边缘(94)中的贴靠区域(114、214)，其中脱气单元(100、200)的至少一个固定拱顶(110、210)在安装状态下至少局部与邻接的脱气单元(100、200)的对应的至少一个贴靠区域(114、214)沿轴向方向(L)形成重叠区域(130、230)。此外，本发明还涉及一种脱气单元(100、200)和脱气单元(100、200)在脱气装置(500)中的使用以及具有脱气单元装置(500)的电池壳体(20)。的电池壳体(20)。的电池壳体(20)。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：曼
技术研发日：2021.10.27
技术公布日：2023/8/13