压力平衡装置的制作方法

本实用新型涉及一种压力平衡装置，用于平衡在电化学装置的壳体中的内部压力，包括至少一个气体渗透薄膜，用于在壳体的内部空间和电化学装置的周围环境之间进行气体交换。

背景技术：

这样的装置通常用于电池组/蓄电池的内部的压力平衡。封闭的电池组系统的内部压力应该匹配外部压力，从而不会对电池组壳体造成损坏。内部压力可以大于或者小于外部压力，这要视电池组的应用范围而定(移动电池的大气压力差，通过温度差造成的压力差)。

一种压力平衡装置由EP 2 554 882 A1公开。在公开的压力平衡装置中提出，气体渗透薄膜取决于壳体内部压力变形并且在超过极限压力时通过紧急排气针的尖端被破坏。

另外的压力平衡装置由JP 2013 168293 A公开。在该压力平衡装置中，在超过极限压力时也必须破坏气体渗透薄膜。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种简单的压力平衡装置。

该目的根据本实用新型在压力平衡装置中利用权利要求1的前序部分所述的特征实现，即在防爆的情况下在气体渗透薄膜的周围环境中沿着穿过释放的气体交换横截面延伸的防爆路径引导气体。

根据本实用新型设置有不同的薄膜，这些薄膜满足彼此不同的功能。第一薄膜是气体渗透薄膜，其功能仅仅在于在内部空间和电化学装置，尤其是电池组的壳体的周围环境之间的气体交换，以实现并同时阻止污垢，灰尘或者流体进入到内部空间中。这种气体渗透薄膜能够在其气体交换功能方面加以优化并且因此不必在另外的标准方面，尤其是在变形能力和可损毁性方面加以优化。

与第一薄膜分隔的第二薄膜设置为防爆膜的形式。该第二薄膜的功能仅仅在于，在预设的极限内部压力时失效。因此，该防爆膜不必在气体交换方面加以优化；有利的是该防爆膜是气密、水密和防尘的。

为了布置气体渗透薄膜以及与之分开的防爆膜而设置有薄膜承载件，其简化了两个不同的薄膜的手动操作。根据本实用新型的压力平衡装置还包括由两个薄膜承载件和具有上述不同的功能的两个薄膜构成的单元。

根据本实用新型，在电池组的正常运行时可以实现高气体交换量并且同时对于在电池组中的突然的、爆炸性的内部压力上升(例如取决于故障的电池单元的爆炸)的情况时在最短的时间内消散掉大量的气体并且极大地降低了整个电池组爆炸的风险。

根据本实用新型，气体渗透薄膜在防爆的情况中(也就是在这种情况中，即防爆膜在超过极限内部压力时按照预期地失效)能够保持完好，因为在防爆的情况中待排导的气体不穿过气体渗透薄膜流动，而是在气体渗透薄膜的周围环境下沿着防爆路径流动。这意味着，即在防爆情况中不穿过气体渗透薄膜的薄膜面引导待排放的气体，而是在该薄膜面旁引导待排放的气体。因此，该气体渗透薄膜在防爆的情况中不会成为必须被穿透的流动障碍。气体更多地是能够在防爆情况中不取决于气体渗透薄膜并且在没有阻碍的情况下在穿过气体渗透薄膜排出。

在正常运行中，气体沿着气体交换路径交换；该气体交换路径与 防爆路径偏离。在气体交换路径和防爆路径之间的偏离可以是两个路径沿着其整体的延伸彼此偏离或者仅仅沿着路径的部分部偏离。

特别有利的是，当防爆路径沿着和/或平行于压力平衡装置的壳体插入件的中心轴线延伸和/或沿着和/或平行于薄膜承载件的中心轴线延伸，从而在防爆情况中，较大的气体体积能够在直接路径上和在没有偏转的情况下从电池组的内部空间中排放到周围环境中。

优选的气体交换路径是围绕防爆膜延伸；在此可能的是，气体交换路径具有偏转件。因为在正常运行中气体交换以较低的流动速度开始，因此该偏转件并不是缺陷；但是其会对压力平衡装置的紧凑结构做出贡献。

防爆膜有利是薄膜类型的本体，其在加载过高的压力时被撕裂。在该种情况中特别有利的是，防爆膜的部分的和薄膜承载件的部分的连接位置被保留；通过这种方式，防爆膜的部分在电池组的周围环境中的“崩裂”被避免。

可能的是，但是不是一定必须的是，防爆膜通过保险装置来防止来自外部的、也就是来自电池组的周围环境的手动操作。具有气体穿孔和/或管段的盖部例如可以设置作为保险装置。

在本实用新型的一个设计方案中提出，防爆膜和薄膜承载件由相同的材料制成。由此可以提供进一步简化的压力平衡装置。

在本实用新型的另一个设计方案中提出，防爆膜和薄膜承载件彼此一体地制成。在此可能的是，防爆膜和薄膜承载件由相同的材料制成，或者防爆膜和薄膜承载件由不同的材料制成。相应地，薄膜承载件和防爆膜可以在使用相同的材料时以单组分喷射注塑工艺制成并且在使用不同的材料时以多组分喷射注塑工艺制成。

有利的是，薄膜承载件由合成材料制成，优选地由弹性体材料制成，尤其有热塑性弹性体制成。这样的薄膜承载件可以简单和便宜地 制造并且实现了尤其在使用弹性材料时同时通过密封功能。

一个特别有利的设计方案提出，薄膜承载件具有一中心轴线并且防爆膜横向于，尤其是垂直于该中线轴线设置。通过这种方式能够实现特别大的排气横截面，该排气横截面在防爆膜失效时被释放。

对此附加地或者可替换地，当气体渗透薄膜同心地相对于薄膜在承载体的中心轴线延伸时是有利的。通过这种方式能够提供特别大的气体交换面。

一个有利的设计方案提出了空心棱柱的、尤其是空心圆柱体地形成的气体渗透薄膜。可能的是，棱柱，尤其是主体，尤其是圆柱体在周向侧上是封闭的或者沿着圆周看是开放的，也就是仅仅在部分圆周上延伸。

当气体渗透薄膜至少以薄膜的部分区间在一个方向上延伸时，该平面相对于防爆膜在其中延伸的平面成角度地，尤其是垂直地指向，特别有利于形成气体交换路径。

在本实用新型的另一个设计方案中，设置有用于布置在电化学装置的壳体的穿孔处的壳体插入件，其中薄膜承载件布置在壳体插入件上或者中。壳体掺入件实现了与电化学装置的壳体的机械稳定连接，尤其是对于这种情况，即薄膜承载件由弹性材料制成。壳体掺入件可以由合成材料或者塑料复合材料制成，然而优选地由金属，例如铝制成。

此外优选的是，当薄膜承载件具有用于相对于壳体插入件进行密封的至少一个密封部时。通过这种方式在电池组的正常运行中确保，即气体交换通过气体渗透薄膜实现并且没有污垢、灰尘或水会侵入到内腔中。

本实用新型的另外的特征和优点是以下的描述和优选的实施例的图示的内容。

附图说明

图中示出：

图1是压力平衡装置的一个设计方案的立体图；

图2是根据图1的压力平衡装置的薄膜承载件的一个设计方案的立体图；

图3是根据图1的压力平衡装置的俯视图；

图4是沿着在图3中以IV-IV标示的截线的并且在装配到电化学装置上时的根据图1的压力平衡装置的侧视图；

图5是压力平衡装置的另外的一个设计方案的相应于图4的侧视图。

具体实施方式

图1示出了整体上以标号12标注的壳体插入件的一个设计方案。该壳体插入件12沿着中心轴线14在盖部16和装配部18之间延伸。

盖部16具有至少一个，优选多个气孔20。

装配部18例如设计成螺纹部或者压入部22或者卡锁部的形式。

壳体插入件12另外具有沿着中心轴线14延伸的内腔24。

壳体插入件12是整体上以标号10标注的压力平衡装置的一部分(参考图2、图3和图4)。压力平衡装置10用于平衡在电化学装置，尤其是电池组的壳体26中的内部压力，该电池组的内腔在图4中以标号28标注。壳体26的周围环境以参考标号30标注。

壳体26具有带有壳体开孔34的壳体壁32。壳体插入件12的装配部18与壳体开孔34的边缘旋拧、挤压和/或卡锁在一起。

压力平衡装置10包括整体上以标号36标注的并且在图2中示出的薄膜承载件，其例如由弹性的合成材料制成。薄膜承载件36具有第一环形保持部38，用于与壳体插入件12的槽型的容纳部40连接。

从第一环形保持部38上突出有在周向方向上彼此分离的连接板42，其用于将第一环形保持部38与第二环形保持部44连接。

该连接板42平行于薄膜承载件36的中心轴线45延伸。薄膜承载件36的中心轴线45与壳体插入件12的中心轴线14对齐。

沿着中心轴线45看彼此保持间距的第一环形保持部38和第二环形保持部44用于布置气体渗透薄膜46，其设计成圆柱形并且围绕薄膜承载件36的中心轴线45延伸。

气体渗透薄膜46例如通过粘接与第一环形保持部38连接。对此可替换的是，薄膜46也可以在对薄膜承载件36的喷射注塑制造过程中通过喷射注塑制成。

第二环形保持部44与壳体插入件12的壁48之间具有间隔，从而在电池组的内腔28和气体渗透薄膜46的径向向外指向的薄膜面之间产生气体交换路径64。该气体交换路径64的延续部分处于气体渗透薄膜46的径向向外指向的薄膜面上，其直接与壳体插入件12的内腔24连通。

第二环形保持部44同时用于布置与气体渗透薄膜46分离的防爆膜50。该防爆膜50优选是圆形的，在一个平面66内延伸，该平面垂直于至少一个中心轴线(14，45)延伸，并且仅仅在其防爆功能上进行设计，即例如在电化学装置的内腔28中例如0.4bar的过压会导致防爆膜5撕裂或破裂，从而沿着直线，防爆路径68能够瞬间实现大的、没有材料的排放面(气体交换横截面)。

防爆膜50例如与薄膜承载件36一体制成。

在附图中示出的实施例中，防爆膜50与薄膜承载件36分离设置。为了将防爆膜50固定在薄膜承载件36上，薄膜承载件36具有环形的固定件52，通过该环形固定件，防爆膜50的边缘54连接尤其是夹持在气体渗透薄膜46的径向向内指向的边缘部和固定件52的环形的夹持部56之间。

固定件52承载沿着其轴向分布地布置的间隔件58，这些间隔件抵靠在壳体插入件12的壁48的内侧60上并且对于薄膜承载件36在壳体插入件12中的机械稳定的布置做出贡献。

薄膜承载件36的第一环形保持部38同时作为用于与壳体插入件12连接的连接部以及作为用于对壳体插入件12进行密封的密封部。为了改善密封性，对此附加或者可替换的是设置O形环62。

具有气体穿孔20的盖部16形成用于保护防爆膜50的保险装置70。但是也可以放弃这样的保险装置并且使得壳体插入件12的内腔24向着周围环境30开放(参考图5)。

作为选择，或者附加于具有气体穿孔的盖部16，在壳体插入件12的周围环境侧上还设置有软管72(参考图5，在那里仅仅示出了一个与壳体插入件12连接的软管端部)。这样的软管72同样作为用于保护防爆膜50的保险装置70起到作用。该软管72在其自由端优选通入到周围环境30的区域中，该区域能够无风险地接纳突然从电池组中排导出的气体量。