WO2015180971A1 - Druckausgleichselement mit einer membran, gehäuse, batteriezellenmodul sowie kraftfahrzeug - Google Patents
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Definitions
- Pressure compensation element with a membrane, housing, battery cell module and motor vehicle
- the present invention relates to a pressure compensation element for a housing, which has a membrane, a housing, a battery cell module and a
- a battery cell is made up of electrochemical elements that are sensitive to external influences such as pressure differences, air or moisture and therefore need to be protected as much as possible.
- lithium-ion cells for intercalation and for
- lithium-ion-conducting salt a so-called lithium-ion-conducting salt necessary. Both for battery cells of lower charge, as they are used for example in portable electronic devices, as well as in battery cells for the automotive sector is called lithium-conducting salt
- LiPF 6 Lithium hexa-fluorophosphate
- This conductive salt is extremely reactive to moisture, so that hydrogen fluoride (HF) can be formed by hydrolysis.
- HF hydrogen fluoride
- Lithium-ion storage technology must take place between the interior of the housing of the battery and the environment, a pressure equalization, otherwise by high ambient pressure differences, the housing is compressed or otherwise can expand greatly. High pressure differences are in aircraft transport, in mountain rides, as a result of daily
- the pressure compensation element may be formed by a membrane. Since in the ambient air always a certain amount of
- a pressure compensation element for a lithium-ion battery in which a membrane is connected in series with two parallel and opposite to each other arranged valves.
- a desiccant may be arranged in the pressure compensation element.
- a pressure compensation element for a housing which has a membrane which is connected in series with at least two parallel and oppositely arranged check valves, provided, wherein for forming the at least two check valves the
- Pressure equalization element comprises two valve plates, which are such that at least one outlet chamber and at least one inlet chamber are given in between.
- the at least one outlet chamber and the spatially separated at least one inlet chamber each have one
- valve diaphragm is located and fixed by the valve plates, the at least two valve caps, that is preferably reinforced areas, preferably reinforced in a cylindrical shape, the valve membrane having, respectively
- valve plates are firmly connected by suitable means or measures.
- the check valves can be realized from only three components, since the valve diaphragm and the valve caps are preferably formed in one piece, while avoiding loose components.
- the embodiment of the invention provides a safe valve function with simple implementation.
- valve diaphragm To allow pressure equalization, the valve diaphragm must be
- valve caps Having through openings. These are preferably formed such that the valve caps are surrounded by it, wherein for the exact positioning of the valve caps in relation to the remaining valve membrane at least one
- valve cap preferably two or three compounds must be given.
- the at least one connection is preferably resilient, so that the check valves can be configured in accordance with the respective specifications or with regard to the desired opening pressure via the spring force.
- the resilient configuration of the at least one connection can be effected by the selection of an elastic material of the valve membrane and / or by a corresponding spatial design of the at least one connection, preferably as a meandering spring.
- Suitable materials preferably polymers, particularly preferred
- valve diaphragm is preferably provided with an integrally formed O-ring, which is used for the sealing of the
- the O-ring surrounds the valve membrane, which is preferably designed round and is connected to this via at least one, preferably two to four webs.
- this embodiment of the valve membrane is made with an integrally formed O-ring made of an elastomer, so that the sealing effect is as high as possible.
- valve plates Since the O-ring passes around the valve plates, the valve plates have corresponding grooves through which webs leading to the valve diaphragm are guided.
- valve membrane in the areas where it is contacted by the valve plates,
- Outlet chambers to the outside and reinforced with each other to seal.
- the membrane is only gas-permeable, so that solid impurities and liquids are retained.
- the membrane may be hydrophobic and / or oleophobic equipped, so that over liquids, especially water and / or oils, increased protection is given.
- Pressure compensation element is on the side facing away from the first membrane of the Check valves provided a second membrane to keep any existing contaminants from the interior of the pressure-balanced housing of the check valves.
- Suitable materials for such membranes are known to those skilled in the art, preferably membranes are made
- PTFE Polytetrafluoroethylene
- PET polyethylene terephthalate
- Pressure equalization element this is provided with a desiccant, which is preferably arranged in a desiccant container and the at least two check valves are arranged downstream.
- a desiccant which is preferably arranged in a desiccant container and the at least two check valves are arranged downstream.
- this can safely be ensured that any moisture is prevented from entering the housing, whereby corrosion and short circuits can be reliably prevented.
- the amount of desiccant may be such that it is sufficient over the life of, for example, a rechargeable battery located in the housing.
- Desiccant container be located at defined intervals
- Desiccant can be kept even lower than in the other embodiments of the invention.
- Suitable desiccants are well known to those skilled in the art. Preference is given to silica, molecular sieve or clay-based drying agents.
- the membrane is preferably provided with a protective cap, also called
- Basic holder or housing can provide provided so that mechanical damage to the membrane can be prevented. Also a protection against Splashing, for example, when using a steam cleaner or rockfall, is given.
- a housing which has an inventive
- Pressure compensation element has, for moisture-sensitive components or
- the subject of this invention is also a battery cell module or a battery pack, preferably a lithium-ion accumulator with a
- the battery cell module or the battery pack may have a control unit.
- the subject of the invention is a motor vehicle, in particular a
- Inventive battery cell module which is connected to a drive system of the motor vehicle.
- Figure 2 is a perspective view of a first embodiment of the
- Figure 3 is a perspective view of a second embodiment of the
- Valve membrane of the pressure compensation element according to the invention, and Figure 4 in a plan view of a nest plate for valve membranes of
- Figure 1 shows an inventive pressure compensation element 10, which is arranged via a base holder 1 1 in a through hole of a wall 12 of a housing, not shown.
- the base holder 1 1 is fixed on the inside of the housing by means of a snap closure 13.
- the basic holder 1 1 is used after this
- membrane 14 For the inlet and outlet of air or to
- the base holder 1 1 has a plurality of through holes 15th
- the base holder 1 1 has circumferentially on a projecting portion 16, wherein between this portion 16 and the wall, an O-ring 17 is arranged for sealing. Downstream of the membrane 14 are located inside the
- Outlet chamber 20 and an inlet chamber 21 form, each having an inlet opening 22 and an outlet opening 23, wherein the
- Entrance openings 22 in the inlet chamber 21 and the outlet chamber 20 are extended to the middle of the room. Between the two valve plates 18 and
- valve membrane 24 which serves for sealing the valve plates 18 and 19 against each other and for separating the inlet chamber 21 and the outlet chamber 20.
- the valve membrane 24, which is shown in more detail in Figures 2 and 4, has a round central part, which has a circumferential ridge 25 and a second web 26, the
- Valve membrane divided in the middle.
- the webs 25 and 26 are on top and
- valve diaphragm 24 Bottom of the valve diaphragm 24 are provided and serve, as already stated, for sealing and subdivision. Furthermore, the valve membrane 24 circumferentially on said O-ring 17, which by means of a plurality of webs 27 on the
- Valve diaphragm 24 is fixed.
- the webs 27 lead through not shown
- FIG. 4 shows a so-called nest plate 31 for the rational production of the valve membrane 24.
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Abstract
Es wird ein Druckausgleichselement (10) für ein Gehäuse, vorzugsweise für einen Lithium-Ionen-Akkumulator, das eine Membran (14) aufweist, die in Reihe mit zumindest zwei parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Rückschlagventilen geschaltet ist, bereitgestellt, wobei zur Ausbildung der zumindest zwei Rückschlagventile das Druckausgleichselement (10) zwei Ventilplatten (18, 19) aufweist, die zumindest eine Auslasskammer (20) und zumindest eine Einlasskammer (21) ausbilden, die jeweils eine Eingangsöffnung (22) und eine Ausgangsöffnung (23) aufweisen, wobei zwischen den zwei Ventilplatten (18, 19) eine Ventilmembran (24), die zumindest zwei Ventilkappen (28) aufweist, angeordnet ist, und wobei jeweils eine Ventilkappe (28) die Eingangsöffnung (22) der zumindest einen Auslasskammer (20) und der zumindest einen Einlasskammer (21) verschließt. Somit lassen sich vorteilhafterweise Druckausgleichselemente sehr kostengünstig und rationell mit sehr wenig Bauteilen unter Vermeidung loser Bauteilerealisieren. Ferner werden ein Gehäuse, ein Batteriezellenmodul sowie ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen.
Description
Beschreibung Titel
Druckausgleichselement mit einer Membran, Gehäuse, Batteriezellenmodul sowie Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement für ein Gehäuse, das eine Membran aufweist, ein Gehäuse, ein Batteriezellenmodul sowie ein
Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Es besteht ein erheblicher Bedarf an mobilen und stationären Batterien für breite Anwendungsbereiche, beispielsweise für Fahrzeuge, stationäre Anlagen, wie zum Beispiel Windkraftanlagen, und mobile Elektronikgeräte, wie zum Beispiel Laptops und Kommunikationsgeräte. An diese Batterien werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Leistungsfähigkeit gestellt.
Eine Batteriezelle besteht im Inneren aus elektrochemischen Elementen, die empfindlich auf äußere Einflüsse wie Druckunterschiede, Luft oder Feuchtigkeit reagieren und daher so gut wie möglich davor geschützt werden müssen.
So ist beispielsweise bei Lithium-Ionen-Zellen zur Interkalation sowie zur
Deinterkalation die Anwesenheit eines sogenannten Lithium-Ionen-Leitsalzes notwendig. Sowohl für Batteriezellen geringerer Ladung, wie sie zum Beispiel in tragbaren elektronischen Geräten Anwendung finden, als auch in Batteriezellen für den automotiven Bereich wird als Lithium-Leitsalz
Lithium-hexa-Fluorophosphat (LiPF6) eingesetzt. Dieses Leitsalz ist gegenüber Feuchtigkeit äußerst reaktiv, so dass durch Hydrolyse Fluorwasserstoff (HF) entstehen kann.
Insbesondere bei automotiven Anwendungen der
Lithium-Ionen-Speichertechnologie muss jedoch zwischen dem Innenraum des Gehäuses der Batterie und der Umgebung ein Druckausgleich stattfinden, da ansonsten durch hohe Umgebungsdruckunterschiede das Gehäuse komprimiert wird oder im anderen Fall sich stark ausdehnen kann. Hohe Druckunterschiede sind bei Flugzeugtransport, bei Gebirgsfahrten, infolge täglicher
Druckschwankungen und hohen Temperaturschwankungen gegeben. Das hat im Extremfall zur Folge, dass das Gehäuse der Batterie durch die sehr starke mechanische Belastung zerstört wird.
Daher wird ein permanent ablaufender Volumenaustausch zwischen
Gehäuseinnenraum und Umgebung mittels eines Druckausgleichselementes sichergestellt. Das Druckausgleichselement kann durch eine Membran ausgebildet sein. Da in der Umgebungsluft stets ein gewisser Anteil an
Wasserdampf enthalten ist, gelangt dieser durch Volumenaustausch und
Diffusion durch die Membran in das Gehäuse.
Um genannte Probleme durch Kondenswasser im Inneren des Gehäuses zu verhindern, wird üblicherweise ein Trockenmittel eingesetzt. Auch bei kleinsten Gehäusevolumen ist jedoch über eine Lebensdauer von mehreren Jahren eine
Trockenmittelmasse von einigen Kilogramm erforderlich oder es ist ein
Austausch des Trockenmittels vorzusehen.
In der DE 10 2012 202 103 A1 wird ein Druckausgleichselement für einen Lithium-Ionen-Akkumulator beschrieben, bei dem eine Membran in Reihe mit zwei parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Ventilen geschaltet ist. Zudem kann ein Trockenmittel im Druckausgleichselement angeordnet sein.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Druckausgleichselement für ein Gehäuse, das eine Membran aufweist, die in Reihe mit zumindest zwei parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Rückschlagventilen geschaltet ist, bereitgestellt, wobei zur Ausbildung der zumindest zwei Rückschlagventile das
Druckausgleichselement zwei Ventilplatten aufweist, die derart beschaffen sind, dass zumindest eine Auslasskammer und zumindest eine Einlasskammer
dazwischen gegeben sind. Die zumindest eine Auslasskammer und die räumlich davon getrennte zumindest eine Einlasskammer besitzen jeweils eine
Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung. Zwischen den zwei Ventilplatten ist eine Ventilmembran befindlich und durch die Ventilplatten fixiert, die zumindest zwei Ventilkappen, das heißt vorzugsweise verstärkte Bereiche, vorzugsweise in zylindrischer Form verstärkt, der Ventilmembran aufweist, die jeweils die
Eingangsöffnungen der zumindest einen Auslasskammer und der zumindest einen Einlasskammer verschließen.
Die Ventilplatten werden mittels geeigneter Mittel oder Maßnahmen fest miteinander verbunden.
Somit lassen sich vorteilhafterweise die Rückschlagventile aus lediglich drei Bauteilen realisieren, da die Ventilmembran und die Ventilkappen vorzugsweise einstückig, unter Vermeidung loser Bauteile, ausgebildet sind.
Zudem bietet die erfindungsgemäße Ausgestaltung bei einfacher Realisierung eine sichere Ventilfunktion.
Um den Druckausgleich zu ermöglichen, muss die Ventilmembran
Durchgangsöffnungen aufweisen. Diese sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Ventilkappen davon umgeben sind, wobei zur exakten Positionierung der Ventilkappen in Relation zur übrigen Ventilmembran zumindest eine
Verbindung zwischen Ventilkappe und Ventilmembran, vorzugsweise zwei oder drei Verbindungen gegeben sein müssen.
Die zumindest eine Verbindung ist vorzugsweise federnd ausgestaltet, so dass über die Federkraft die Rückschlagventile entsprechend den jeweiligen Vorgaben bzw. hinsichtlich des gewünschten Öffnungsdrucks ausgestaltet werden können.
Die federnde Ausgestaltung der zumindest einen Verbindung kann durch die Auswahl eines elastischen Materials der Ventilmembran und/oder durch eine entsprechende räumliche Auslegung der zumindest einen Verbindung, vorzugsweise als Mäanderfeder erfolgen.
Geeignete Materialien, vorzugsweise Polymere, besonders bevorzugt
Elastomere, sind dem Fachmann bekannt.
Um insgesamt die Anzahl der für das Druckausgleichselement benötigten Bauteile zu reduzieren, wird vorzugsweise die Ventilmembran mit einem angeformten O-Ring versehen, der für die Abdichtung des
Druckausgleichselements in Relation zu einem Gehäuse notwendig ist.
Der O-Ring umgibt die Ventilmembran, die vorzugsweise rund ausgestaltet ist und ist mit dieser über zumindest einen, vorzugsweise zwei bis vier Stege verbunden.
Vorzugsweise wird diese Ausführungsform der Ventilmembran mit angeformtem O-Ring aus einem Elastomer gefertigt, damit die Dichtwirkung möglichst hoch ist.
Da der O-Ring um die Ventilplatten herumführt, weisen die Ventilplatten korrespondierende Nuten auf, durch die Stege, die zur Ventilmembran führen, geführt sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Ventilmembran in den Bereichen, in denen sie von den Ventilplatten kontaktiert wird,
Verdickungen bzw. Stege auf, um die Ventilplatten bzw. die Einlass- und
Auslasskammern nach außen und untereinander verstärkt abzudichten.
Die Ventilmembran in ihren verschiedenen Ausführungsformen bietet
vorteilhafterweise eine prozesssichere Herstellung an Nestplatten und ein verbessertes Handling für Pick & Place-Montageautomaten.
Die Membran ist lediglich gasdurchlässig, so dass feste Verunreinigungen und Flüssigkeiten zurückgehalten werden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann die Membran hydrophob und/oder oleophob ausgerüstet sein, so dass gegenüber Flüssigkeiten, insbesondere Wasser und/oder Ölen, ein erhöhter Schutz gegeben ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Druckausgleichselements ist auf der der ersten Membran abgewandten Seite der
Rückschlagventile eine zweite Membran vorgesehen, um eventuell vorhandene Verschmutzungen aus dem Innenraum des mit einem Druckausgleich versehenen Gehäuses von den Rückschlagventilen fernzuhalten.
Geeignete Materialien für derartige Membranen sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt, bevorzugt werden Membranen aus
Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polyethylenterephthalat (PET).
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des
Druckausgleichselements ist dieses mit einem Trockenmittel versehen, das vorzugsweise in einem Trockenmittelbehälter angeordnet ist und dem zumindest zwei Rückschlagventile nachgeordnet sind. Dadurch wird beim Druckausgleich die Luft, die eventuell dampfbeladen ist, durch das im Gehäuse befindliche Trockenmittel geführt und Feuchtigkeit sicher gebunden.
Vorteilhafterweise kann hierüber sicher gewährleistet werden, dass jegliche Feuchtigkeit am Eindringen in das Gehäuse gehindert wird, wodurch Korrosion und Kurzschlüsse sicher unterbunden werden können.
Die Menge an Trockenmittel kann derart bemessen sein, dass diese über die Lebensdauer beispielsweise eines Akkumulators, der im Gehäuse angeordnet ist, ausreicht.
Alternativ kann die Trockenmittelmenge in einem austauschbaren
Trockenmittelbehälter befindlich sein, der in definierten Intervallen
auszutauschen ist. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die benötigte
Trockenmittelmenge noch geringer gehalten werden kann als bei den anderen Ausführungsformen der Erfindung.
Geeignete Trockenmittel sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Bevorzugt werden Silika, Molekularsieb oder tonbasierte Trockenmittel.
Die Membran wird vorzugsweise mit einer Schutzkappe, die auch als
Grundhalter oder Gehäuse fungieren kann, versehen, so dass mechanische Beschädigungen der Membran verhindert werden können. Auch ein Schutz vor
Spritzwasser, beispielsweise bei der Anwendung eines Dampfstrahlreinigers oder bei Steinschlag, ist damit gegeben.
Zudem wird erfindungsgemäß ein Gehäuse, das über ein erfindungsgemäßes
Druckausgleichselement verfügt, für feuchtigkeitsempfindliche Bauteile oder
Vorrichtungen, bei denen es nicht zu Kondensatbildung kommen darf, wie
Steuergeräten oder Batteriemodulen, beansprucht.
Dementsprechend ist Gegenstand dieser Erfindung auch ein Batteriezellenmodul bzw. ein Batteriepack, vorzugsweise ein Lithium-Ionen-Akkumulator mit einem
erfindungsgemäßen Gehäuse, wobei das Batteriezellenmodul bzw. das Batteriepack ein Steuergerät aufweisen kann.
Zudem ist Gegenstand der Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein
elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein
erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul aufweist, das mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in einer geschnittenen Ansicht ein erfindungsgemäßes
Druckausgleichselement,
Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht eine erste Ausführungsform der
Ventilmembran des erfindungsgemäßen Druckausgleichselements,
Figur 3 in einer perspektivischen Ansicht eine zweite Ausführungsform der
Ventilmembran des erfindungsgemäßen Druckausgleichselements, und
Figur 4 in einer Aufsicht eine Nestplatte für Ventilmembranen des
erfindungsgemäßen Druckausgleichselements.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Druckausgleichselement 10, das über einen Grundhalter 1 1 in einer Durchgangsöffnung einer Wandung 12 eines nicht näher dargestellten Gehäuses angeordnet ist. Der Grundhalter 1 1 ist auf der Innenseite des Gehäuses mittels eines Schnappverschlusses 13 fixiert. Andere
Befestigungsarten sind möglich. Der Grundhalter 1 1 dient nach dieser
Ausführungsform zugleich als Schutzkappe für eine im Grundhalter 1 1
angeordnete Membran 14. Zum Ein- und Auslass von Luft bzw. zum
Druckausgleich besitzt der Grundhalter 1 1 mehrere Durchgangsöffnungen 15.
Der Grundhalter 1 1 weist umlaufend einen auskragenden Abschnitt 16 auf, wobei zwischen diesem Abschnitt 16 und der Wandung ein O-Ring 17 zur Abdichtung angeordnet ist. Der Membran 14 nachgeordnet befinden sich im Inneren des
Grundhalters 1 1 zwei Ventilplatten 18 und 19, die gemeinsam eine
Auslasskammer 20 und eine Einlasskammer 21 ausbilden, die jeweils eine Eingangsöffnung 22 und eine Ausgangsöffnung 23 aufweisen, wobei die
Eingangsöffnungen 22 in die Einlasskammer 21 und die Auslasskammer 20 hinein bis zur Raummitte verlängert sind. Zwischen den zwei Ventilplatten 18 und
19 ist eine Ventilmembran 24 angeordnet, die zum einen zur Dichtung der Ventilplatten 18 und 19 gegeneinander und zum anderen zur Trennung von Einlasskammer 21 und Auslasskammer 20 dient. Die Ventilmembran 24, die in den Figuren 2 und 4 näher dargestellt ist, weist einen runden Mittelteil auf, der einen umlaufenden Steg 25 und einen zweiten Steg 26 besitzt, der die
Ventilmembran mittig unterteilt. Die Stege 25 und 26 sind auf Ober- und
Unterseite der Ventilmembran 24 vorgesehen und dienen, wie bereits ausgeführt, zur Dichtung und Unterteilung. Weiterhin weist die Ventilmembran 24 umlaufend den genannten O-Ring 17 auf, der mittels mehrerer Stege 27 an der
Ventilmembran 24 fixiert ist. Die Stege 27 führen durch nicht näher dargestellte
Öffnungen durch die Ventilplatten 18, 19 sowie den Grundhalter 1 1. In den beiden Teilen der Ventilmembran 24 ist jeweils in einer Durchgangsöffnung eine zylindrische Ventilkappe 28 angeordnet, die über Stege 29 oder Mäanderfedern 30 gehalten werden. Die Ventilkappen 28 überdecken im fertig montierten Druckausgleichselement 10 die Eingangsöffnungen 22 und geben diese bei
einem definierten Druck frei. Figur 4 zeigt eine sogenannte Nestplatte 31 zur rationellen Fertigung der Ventilmembran 24.
Claims
1 . Ein Druckausgleichselement (10) für ein Gehäuse, das eine Membran (14) aufweist, die in Reihe mit zumindest zwei parallel und entgegengesetzt zueinander angeordneten Rückschlagventilen geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der zumindest zwei Rückschlagventile das Druckausgleichselement (10) zwei Ventilplatten (18, 19) aufweist, die zumindest eine Auslasskammer (20) und zumindest eine Einlasskammer (21 ) ausbilden, die jeweils eine Eingangsöffnung (22) und eine
Ausgangsöffnung (23) aufweisen, wobei zwischen den zwei Ventilplatten (18, 19) eine Ventilmembran (24), die zumindest zwei Ventilkappen (28) aufweist, angeordnet ist, und wobei jeweils eine Ventilkappe (28) die Eingangsöffnung (22) der zumindest einen Auslasskammer (20) und der zumindest einen Einlasskammer (21 ) verschließt.
2. Das Druckausgleichselement nach Anspruch 1 , wobei die zumindest zwei Ventilkappen (28) federnd mit der Ventilmembran (24) verbunden sind.
3. Das Druckausgleichselement nach Anspruch 2, wobei die federnde
Verbindung der zumindest zwei Ventilkappen (28) jeweils durch zumindest eine Mäanderfeder (30) ausgebildet ist.
4. Das Druckausgleichselement nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zumindest zwei Ventilkappen (28), die Ventilmembran (24) und die federnde
Verbindung einteilig sind.
5. Das Druckausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei an der Ventilmembran (24) ein umlaufender O-Ring (17) angeformt ist.
6. Das Druckausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Druckausgleichselement (10) ein Trockenmittel aufweist, das der Membran (14) und den zumindest zwei Rückschlagventilen nachgeordnet ist.
7. Das Druckausgleichselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Membran (14) mit einer Schutzkappe überdeckt ist.
8. Ein Gehäuse ein Druckausgleichselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweisend.
9. Ein Batteriezellenmodul ein Gehäuse nach Anspruch 8 aufweisend.
10. Das Batteriezellenmodul nach Anspruch 9, wobei das Batteriezellenmodul ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist.
1 1 . Ein Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch antreibbares
Kraftfahrzeug, mit einem Batteriezellenmodul nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Batteriezellenmodul mit einem Antriebssystem des
Kraftfahrzeuges verbunden ist.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11047508B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-06-29 | Donaldson Company, Inc. | Vent with relief valve |
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Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016153004A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 株式会社タクミナ | 逆止弁および弁体 |
| US9739362B2 (en) * | 2015-03-30 | 2017-08-22 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method for condensation reduction in linear electromechanical actuators |
| CN107994181B (zh) * | 2017-10-30 | 2020-11-13 | 吉利汽车研究院(宁波)有限公司 | 一种动力电池平衡防爆装置 |
| KR102184368B1 (ko) * | 2017-12-11 | 2020-11-30 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩 |
| US10746062B2 (en) * | 2018-04-04 | 2020-08-18 | Freudenberg Sealing Technologies S.A.S. Di Externa Italia S.R.L.U. | Gasket with an improved heat dissipation capacity for a valve of an internal combustion engine |
| DE102018210975B4 (de) * | 2018-07-04 | 2021-02-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Batteriemanagementsystem für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, Hochvoltbatterie sowie Kraftfahrzeug |
| CN110863977A (zh) * | 2018-08-27 | 2020-03-06 | 研能科技股份有限公司 | 微型流体输送装置 |
| US11631920B2 (en) | 2019-06-27 | 2023-04-18 | 24M Technologies, Inc. | Dual electrolyte electrochemical cells, systems, and methods of manufacturing the same |
| DE102019117828B3 (de) | 2019-07-02 | 2020-07-02 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Entlüftungseinheit für eine Kraftfahrzeugbatterie |
| DE102019007454A1 (de) * | 2019-10-24 | 2021-04-29 | Kaco Gmbh + Co. Kg | Ventil zum Druckausgleich und/oder zur Notentlüftung eines Behälters, vorzugsweise eines Gehäuses einer Batterie von Elektrofahrzeugen, sowie Behälter mit einem solchen Ventil |
| WO2021117779A1 (ja) | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 日東電工株式会社 | 通気部品 |
| DE102020204436A1 (de) * | 2020-04-06 | 2021-10-07 | Elringklinger Ag | Ventilvorrichtung und elektrochemisches System |
| DE102020116049B4 (de) * | 2020-06-18 | 2024-09-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Entlüftungsvorrichtung |
| CN114122614B (zh) * | 2020-08-31 | 2023-12-08 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 平衡阀、电池及用电设备 |
| DE102020132188A1 (de) | 2020-12-03 | 2022-06-09 | Mann+Hummel Gmbh | Entgasungseinheitsanordnung, Entgasungseinheit, Verwendung einer Entgasungseinheit in einer Entgasungsanordnung und Batteriegehäuse |
| CN113685389B (zh) * | 2021-07-30 | 2023-03-14 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种双向流通阀及其液压作动筒控制系统 |
| JP7764596B2 (ja) * | 2021-10-20 | 2025-11-05 | 深▲ジェン▼引望智能技術有限公司 | 弁および電子デバイス |
| US12560253B2 (en) | 2022-01-11 | 2026-02-24 | Donaldson Company, Inc. | Vent assembly |
| US11796076B1 (en) * | 2022-05-09 | 2023-10-24 | Vernay Laboratories, Inc. | Pressure accomodating assembly |
| EP4325645A1 (de) * | 2022-08-19 | 2024-02-21 | MANN+HUMMEL GmbH | Entgasungseinheit mit segmentierter membran |
| US20240224452A1 (en) * | 2022-12-29 | 2024-07-04 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Cover to maintain enclosure pressure and humidity |
| DE102023117379A1 (de) * | 2023-06-30 | 2025-01-02 | Carl Freudenberg Kg | Modular aufgebaute Ventilanordnung für ein Gehäuse |
| DE102023210747A1 (de) | 2023-10-30 | 2025-04-30 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Elektronische Baugruppe |
| DE102024106452A1 (de) * | 2024-03-06 | 2025-09-11 | Carl Freudenberg Kg | Druckausgleichsvorrichtung und deren Verwendung |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0247824A2 (de) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | IVAC MEDICAL SYSTEMS, Inc. | Ventil für ein medizinisches Infusionssystem |
| DE4446170A1 (de) * | 1994-12-23 | 1996-06-27 | Bosch Gmbh Robert | Sperrventilanordnung für eine Pumpvorrichtung |
| US6334761B1 (en) * | 2000-03-02 | 2002-01-01 | California Institute Of Technology | Check-valved silicon diaphragm pump and method of fabricating the same |
| DE102012202103A1 (de) | 2012-02-13 | 2013-08-14 | Robert Bosch Gmbh | Druckausgleichselement mit einer Membran, Gehäuse, Batteriezellenmodul sowie Kraftfahrzeug |
| US20140079964A1 (en) * | 2011-03-22 | 2014-03-20 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Pressure equalization element, housing comprising a pressure equalization element, lithium ion accumulator and motor vehicle |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005029730A1 (de) * | 2005-06-24 | 2007-02-22 | Lutz Pumpen Gmbh | Ventil zur Be- und Entlüftung eines Behälters |
| NL1032115C2 (nl) * | 2006-07-05 | 2008-01-08 | Kamstrup B V | Behuizing en werkwijze voor het droog houden van een elektronische schakeling. |
| DE102012104285A1 (de) * | 2012-05-16 | 2013-11-21 | Svm Schultz Verwaltungs-Gmbh & Co. Kg | Ventil |
| JP6114510B2 (ja) * | 2012-07-06 | 2017-04-12 | 住友ゴム工業株式会社 | 不整地走行用の空気入りタイヤ |
| DE102013213909A1 (de) * | 2013-07-16 | 2015-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Regulierung des Innendrucks in einem eine Batteriezelle umgebenden Gehäuse und Batteriegehäuse mit einer solchen Vorrichtung |
-
2014
- 2014-05-28 DE DE102014210231.6A patent/DE102014210231A1/de active Pending
-
2015
- 2015-05-15 WO PCT/EP2015/060745 patent/WO2015180971A1/de not_active Ceased
- 2015-05-15 US US15/314,021 patent/US10539246B2/en active Active
- 2015-05-15 CN CN201580027422.0A patent/CN107004803B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0247824A2 (de) * | 1986-05-27 | 1987-12-02 | IVAC MEDICAL SYSTEMS, Inc. | Ventil für ein medizinisches Infusionssystem |
| DE4446170A1 (de) * | 1994-12-23 | 1996-06-27 | Bosch Gmbh Robert | Sperrventilanordnung für eine Pumpvorrichtung |
| US6334761B1 (en) * | 2000-03-02 | 2002-01-01 | California Institute Of Technology | Check-valved silicon diaphragm pump and method of fabricating the same |
| US20140079964A1 (en) * | 2011-03-22 | 2014-03-20 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Pressure equalization element, housing comprising a pressure equalization element, lithium ion accumulator and motor vehicle |
| DE102012202103A1 (de) | 2012-02-13 | 2013-08-14 | Robert Bosch Gmbh | Druckausgleichselement mit einer Membran, Gehäuse, Batteriezellenmodul sowie Kraftfahrzeug |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11047508B2 (en) | 2017-03-30 | 2021-06-29 | Donaldson Company, Inc. | Vent with relief valve |
| US11692644B2 (en) | 2017-03-30 | 2023-07-04 | Donaldson Company, Inc. | Vent with relief valve |
| US12078265B2 (en) | 2017-03-30 | 2024-09-03 | Donaldson Company, Inc. | Vent with relief valve |
| US12418074B2 (en) | 2022-09-07 | 2025-09-16 | Donaldson Company, Inc. | Burst valve |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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