用於相對於環境封閉的殼體的封閉裝置和殼體的製作方法

2023-06-01 06:23:41

專利名稱：用於相對於環境封閉的殼體的封閉裝置和殼體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於為相對於環境封閉的殼體合併提供緊急排氣功能、壓力平衡以及冷凝液排出的封閉裝置，所述殼體用於接納技術構件。本發明還涉及一種具有封閉裝置的殼體。該殼體尤其是用於車輛電池模塊的殼體。
背景技術：
用於接納技術構件、如接納車輛電池模塊的殼體需要滿足一系列要求，以便能夠適應車輛多變的運行條件。這種殼體用於保護電池模塊不受環境因素、如水和汙物的影響。 因此，殼體原則上必須構造成對於一定的允許進水量(所謂的允許洩漏率)是密封的。在所述電池模塊由於一個或多個電池單元中的極端壓力以及電池單元的緊接著的打開而損壞的情況下，從電池單元而出的氣流可在短時間內在殼體中形成高的過壓。因此，為了不必將殼體設計成耐壓的，需要緊急排氣，以便可以藉助足夠大的體積流量降低殼體中產生的過壓。在電池模塊運行中產生的熱量通常通過冷卻器或者說冷卻劑蒸發器從電池模塊內部被排出。由此可能產生冷凝液，其在密封的殼體中聚積在殼體底部上。由於從長久來看不希望這種聚積，所以需要將冷凝液排出。當設置在殼體中的電池模塊在車輛中使用時，基於變化的使用條件、例如在不同的溫度區域和/或高度區域，還可設置壓力平衡，以便使殼體內部存在的壓力適應於環境壓力。為了實現上述功能一密封性、在電池單元緊急排氣情況下的卸壓、殼體內部和環境之間的壓力平衡、冷凝液排出，在現有技術中針對各功能分別公開了不同的解決方案。緊急排氣元件例如為爆裂墊片或減壓閥的形式。冷凝液排出或者水排出裝置以及浮子在車輛環境中通常使用在車身中的空腔的開口中。減少汙物和進氣的壓力平衡元件例如由主減速器已知。由於安裝位置的空間狹小，所以上述功能不能通過分開的、各具有單功能的元件來實現。

發明內容
因此，本發明的任務是提出一種封閉裝置和一種殼體，其用於為相對於環境封閉的用於接納技術構件的殼體合併提供緊急排氣功能、壓力平衡、冷凝液排出以及密封。該任務通過根據權利要求1的特徵的封閉裝置以及根據權利要求14的特徵的殼體得以解決。從屬權利要求分別給出有利的方案。本發明提出一種封閉裝置，用於為相對於環境封閉的、尤其在涉水時密封的殼體合併提供緊急排氣功能、壓力平衡以及冷凝液排出，所述殼體用於接納技術構件、尤其是車輛中的技術構件。封閉裝置包括可固定在殼體開口上的具有框架開口的框架。封閉裝置還包括封閉殼體開口的封閉元件，該封閉元件這樣構造和/或這樣相對於框架設置，即在第一封閉位置中，通過作用於封閉元件的重力，至少一條路徑在封閉元件中構成或通過封閉元件構成，該路徑允許殼體內部和環境進行換氣以及允許冷凝液排出。通過從環境碰到封閉元件上的水可引起第二封閉位置，在該第二封閉位置中，路徑被密封地封閉。在殼體內部相對於環境具有超過預定的過壓時，封閉元件可從框架開口上鬆開。殼體例如是用於車輛電池模塊的殼體。根據本發明的封閉裝置使該殼體相對於外部區域(即環境)防水和防汙物地密封。殼體或者說封閉裝置在用於車輛中時例如在涉水或濺水的情況下會面臨上述影響因素。當設置在殼體中的構件發生故障時，根據本發明的封閉裝置能夠藉助足夠大的體積流量降低在殼體內部短時間產生的過壓。由此，殼體無須設計為壓力容器。例如在技術構件構造為主動冷卻的電池模塊且在殼體內部存在冷卻器斷裂時，緊急排氣也被確保。在正常運行中，封閉裝置可使殼體內部和環境壓力平衡、例如在山路行駛時。最後，由於殼體內部中帶電壓的部件不能被接觸，所以封閉裝置構成防接觸保護裝置。如果根據一種優選的方案，框架和/或封閉元件由塑料製成，則封閉裝置可以以簡單且低成本的方式實現，因為所有的構件可藉助注塑工藝來製造。根據另一種適宜的方案，封閉元件在第一和第二封閉位置中在第一側面邊緣上通過鉸鏈或活節可偏轉地固定在框架上並且在另一側面邊緣上形鎖合和/或力鎖合地固定在框架上。在超過預定的過壓時，所述形鎖合和/或力鎖合的連接是可鬆開的，從而進行從第一或第二封閉位置到打開位置中的偏轉運動。因此，在殼體中出現過壓的情況下，通過封閉元件相對於框架的偏轉來進行緊急排氣，由此在殼體內部和環境之間產生比前面所提路徑更大的開口，該開口允許快速的壓力平衡。根據另一種適宜的方案，在框架開口的區域中設置尤其是密封唇形式的環繞的密封裝置。根據封閉元件的構型，在另一種方案中，封閉元件至少在第二封閉位置中被壓到密封裝置上。在封閉元件貼靠、例如位於第二封閉位置中時，環繞的密封裝置用於密封框架開口，以防止溼氣、水和汙物的侵入。此外，可這樣構造框架開口區域中的密封裝置，使得封閉裝置的固定在殼體上的框架相對於殼體密封。根據一種方案，路徑至少局部地在框架開口和封閉元件之間延伸，通過該路徑，殼體內部和環境之間進行壓力平衡。在該方案中，封閉元件可作為整體被壓到框架開口的和密封裝置的邊緣上。在一種替換方案中，該路徑穿過封閉元件。根據該方案，封閉元件構造為多部分式的。在另一種適宜的方案中，封閉元件具有浮子，在封閉元件的預定的安裝位置中，所述路徑通過從殼體內部之外(即從環境)碰到浮子上的水能被浮子封閉。通過應用簡單的浮子原理可提供簡單且低成本的用於密封殼體內部的封閉裝置，例如在涉水時。尤其是可將封閉元件本身構造為浮子，由此，封閉元件本身可被壓到框架開口的或密封裝置的邊緣上。在一種替換方案中，封閉元件具有與浮子連接的密封元件，該密封元件可被壓到封閉元件的活蓋上以便封閉路徑。在該方案中，所述路徑例如在活蓋和浮子之間延伸。在另一種方案中，浮子是密封元件。在該方案中，例如構造為聚苯乙烯球或木質球的浮子在第二封閉位置中承擔密封功能。另一種方案規定在活蓋中設置冷凝液排出口，作為選項，在冷凝液排出口之中或上方設置透流體的針織物或設置膜片。由此可進一步減少鹽霧和灰塵進入殼體內部。另外， 這種針織物或膜片可用於從殼體內部向外部以及從外部向內部的防爆保護。此外，本發明還涉及一種殼體，用於供電裝置、即所謂的電池模塊，尤其是用於車輛的供電裝置，所述殼體具有上述封閉裝置。所述封閉裝置尤其是在重力方向上設置在殼體底部上。另外還規定封閉裝置將殼體內部與車外空間連通起來。通過這種方式例如確保， 在基於殼體內部中的技術構件的故障的緊急排氣的情況下，由此產生的氣體不進入車內空間(座艙)。另一種方案規定殼體由能夠抵抗直至預定壓力的材料製成，該預定壓力通過技術構件的故障情況、尤其是排氣過程來確定。由此，殼體可由較低成本的材料製成。此外可提供重量較小的殼體。符合目的地，殼體具有井狀空間，封閉裝置設置在該井狀空間中。由此，封閉裝置受保護地位於殼體的井狀空間中，從而通過該物理結構額外增大了溼氣和水侵入的難度。 另外，井狀空間的朝向車外空間的端部可設有阻燃網。


接下來藉助附圖進一步解釋本發明。附圖如下圖1為根據本發明的按第一種實施方案的封閉裝置的橫截面圖；圖2為根據圖1的封閉裝置從上面看的透視圖；圖3為根據圖1的封閉裝置的從下面看的具有打開的封閉元件的透視圖；圖4為根據圖1的封閉裝置的從下面看的具有關閉的封閉元件的透視圖；圖5為根據本發明的按第二種實施方案的封閉裝置的示意性橫截面圖；圖6為根據本發明的按第三種實施方案的封閉裝置的示意性橫截面圖；圖7為根據本發明的按第四種實施方案的封閉裝置的示意性橫截面圖；圖8為圖7中所示的安裝在殼體中的封閉裝置的示意性橫截面圖；圖9為根據圖7的安裝在殼體中的封閉裝置的示意性橫截面圖，其中，封閉元件打開。
具體實施例方式圖1以橫截面圖示出根據本發明的的封閉裝置1的第一種實施方案，用於為相對於環境封閉的殼體合併提供緊急排氣功能、壓力平衡以及冷凝液排出。所述殼體未在圖1 中示出。封閉裝置1位於正確的安裝位置中，在該安裝位置中，封閉裝置被固定在殼體底部上。除了下面還將詳細描述的密封裝置外，出於成本和製造原因，封閉裝置的所有元件均可由雙組分注塑構成。封閉裝置1具有框架10，該框架具有構造在其中的框架開口 11。在框架10的上側、即朝向殼體內部的一側設置密封裝置20。該密封裝置的尺寸相應於框架10的尺寸。在密封裝置20的中心構造開口 23，該開口在當前實施例中小於框架開口 11。由此，密封裝置 20構成框架10的上終端。密封裝置20和框架10可構造為分開的部件，它們在製造過程中彼此連接。在此，該連接不必是永久性質的。更多地，密封裝置20隻需安放在框架10的上側上。作為替換方案，框架10和密封裝置20可構造為一個共同的部件，該部件例如通過已知的雙組分注塑工藝來製成。 密封突起22環繞密封裝置20的開口 23，在封閉裝置裝入殼體中後，密封突起密封地貼靠在殼體底部上，其中，密封裝置20的開口 23和框架開口 11對應於殼體底部中的一個開口進行設置。環繞的密封唇21以一定角度從開口 23的邊緣延伸出(附圖中未顯示密封唇的壓開)。密封唇21在此完全環繞開口 23並且基於其翼狀的橫截面構造可在加載壓力時進行變形。在圖1所示實施例中，密封元件30的活蓋31持續地擠壓密封唇21。除了在正常運行狀態中鄰接於密封唇21的活蓋31之外，封閉元件30還包括浮子40，在該浮子朝向活蓋31的主面上設置密封元件41，該密封元件41對應於活蓋31中的冷凝液排出口 36設置在浮子40上。與附圖顯示相反，所述冷凝液排出口 36可藉助透氣和透流體的針織物或膜片來封閉。在圖1顯示的正常運行位置中，即殼體內部不存在過壓時，密封元件41與冷凝液排出口 36隔開距離地設置。浮子40的尺寸這樣匹配於活蓋31的尺寸，使得在浮子30和罐狀活蓋31的彼此鄰接的側壁之間存在間隙43。通過環繞浮子40的間隙43、活蓋31中的冷凝液排出口 36以及密封裝置20的開口 23形成一條路徑，該路徑將殼體內部和環境連通起來。由此，在圖1示出的所謂的第一封閉位置中，殼體內部和環境可進行換氣且冷凝水可從殼體內部排出。浮子40可活動地支承在活蓋31中。活蓋31的朝向環境的邊緣在至少兩個相對置的位置上具有突起32。與此對應地，浮子在其側面邊緣上具有突起42，該突起42在多個位置上中斷(在橫截面圖中無法看出)。由此確保浮子40不會越過圖1所示的位置從活蓋 31滑出，且可進行壓力平衡和冷凝液排出。相反，浮子40朝向活蓋31底部方向的運動例如能由碰到封閉裝置1上的水(例如在涉水時)引起。由此，密封元件41被壓到活蓋31的底部上，從而封閉冷凝液排出口 36。該位置被稱為第二封閉位置並且封閉形成於殼體內部和環境之間的路徑。從圖1的橫截面中可清楚看出為了可靠的密封，浮子的密封元件41 的直徑大於冷凝液排出口 36。在殼體內部相對於環境具有超過預定的過壓時，封閉裝置1能夠通過開口(在該實施例中為密封裝置20的開口 23)降低過壓，所述開口與上述路徑相比允許大許多的體積流量。為此，封閉元件30可偏轉地固定在框架10上。框架10在壁1 上具有鉤狀的接納部13，用於活蓋31的鉸鏈33。在框架10的相對置的另一壁12b上構造卡鉤15，封閉元件的、更確切地說是活蓋31的支承面35支承於該卡鉤的支承面16上。在出現過壓的情況下， 壁12b以卡鉤16變形，使得封閉元件30圍繞鉸鏈13、33偏轉。由此產生用來降低過壓的路徑，該路徑由密封裝置20的開口 23的尺寸決定。圖2至4示出根據圖1的封閉裝置的不同的透視圖。圖2示出從上面看的透視圖。可清楚地看到封閉元件30的活蓋31的位於密封裝置20開口 23區域中的冷凝液排出口 36。另外，還可清楚地看到四個孔5，通過這些孔，封閉裝置1可藉助螺釘固定在殼體上。 圖3示出從下面看的封閉裝置1，其中，封閉元件30打開，如這是在殼體內部相對於環境具有超過預定的過壓時的結果。圖4示出從下面看的透視圖，其中，封閉元件30相對於框架 10設置在第一封閉位置中。圖5示出根據本發明的按第二種實施例的封閉裝置1的示意性橫截面圖。與上述根據圖1的實施例不同，封閉元件30構造為一體式的。在該實施方案中，封閉元件30本身構成浮子40。因此，在第一封閉位置中，封閉元件30與安裝在框架10上側上的密封裝置 20的密封唇21隔開距離地設置。這例如可通過相應地成形封閉元件30的朝向開口 23的一側或通過設置鉸鏈機構來實現。可偏轉地設置在框架10的接納部13上的封閉元件30卡入在卡鉤16上，由此，在密封唇21和封閉元件30之間形成提及的間隙。通過該間隙和通過各個壁1 和12b與封閉元件30的側壁之間的空隙可進行壓力平衡以及冷凝水排出。 在涉水或從下方、即從環境噴出水柱的情況下，構造為浮子的封閉元件30被朝向密封唇21 的方向擠壓，由此使殼體內部空間相對於環境封閉。當設置在殼體中的技術構件出現故障時，殼體內部壓力加在封閉元件30上方。從一定的內部壓力起，封閉元件30打開，由此卡鉤15偏移且氣流可通過開口 23洩出。圖6示出圖5的實施例的一種變型方案。在該實施例中，可轉動的支承裝置由薄膜鉸鏈14構成。在該實施例中，壓力平衡以及冷凝水排出通過附圖右側的密封唇21和封閉元件30之間的間隙進行。另外，壓力平衡和冷凝水排出還可通過形成於卡鉤15和浮子 40側壁之間的空隙進行。在該實施例中，封閉元件30通過封閉板34和安裝在該封閉板上的浮子40構成。當浮子被水從下向上擠壓時，封閉元件30逆時針圍繞薄膜鉸鏈14轉動， 由此，封閉板34被壓到密封唇21上。在殼體內部出現過壓的故障情況下，卡鉤15再次偏移，由此，封閉元件30通過順時針方向的偏轉運動而打開。圖7示出根據本發明的封閉裝置1的第四種實施例的示意性橫截面圖。第四種實施例基於圖1描述的第一種實施例並且具有由兩部分式的封閉元件。在第一封閉位置中， 活蓋31被牢牢地壓到密封唇21上。用於壓力平衡的路徑通過成型於活蓋31上的圓柱形區段38來保證，該圓柱形區段大約在中間具有冷凝液排出口 36。圓柱形區段38的端部設有突起39。在具有冷凝液排出口 36和突起39的壁之間設有球狀浮子40，如構造成聚苯乙烯球或木質球。這樣確定浮子40的尺寸，使得其與圓柱形區段38隔開足夠距離。由此在殼體內部空間和環境之間可形成壓力平衡所需的路徑。浮子40可活動地支承在圓柱形區段38中，由此，浮子可在涉水或從下方噴出水柱時被向上壓到優選構成為孔的冷凝液排出口 36上並且使殼體內部空間相對於環境封閉。作為選項，在冷凝液排出口 36之中或上方設置透水的針織物(例如燈芯)或膜片，其進一步限制鹽霧和水蒸氣進入殼體內部。此外， 在浮子40發生故障時減少水進入到殼體內部中。該封閉裝置1在過壓時的作用和圖1至 5所示的封閉裝置相同，據此，封閉元件30圍繞鉸鏈機構13、33進行偏轉。圖8和9分別示出圖7所示封閉裝置在殼體100中的橫截面視圖。圖8示出處於第一封閉位置中的封閉裝置1。圖9示出超過殼體內部中的預定的內部壓力的情況，從而封閉元件30相對於框架10偏轉。殼體100例如用來接納電池模塊，例如該電池模塊用於電氣化驅動裝置。這種電池模塊包括若干電池單元，這些電池單元由於運行時產生的熱量而必須冷卻。在故障、即所謂的熱故障時，例如可發生電池單元的打開，以致氣流從電池單元中洩出並且使殼體內部110產生過壓。本發明允許使用不耐壓地設計的殼體，因為上述封閉裝置具有緊急排氣功能。圖8和9中僅局部示出殼體100。封閉裝置1設置在殼體100的殼體井狀空間103 中。該殼體井狀空間103優選設置在殼體100的底部101的最深處並且與車外空間200連通。在緊急排氣時，氣體洩入車外空間中，而非洩入車內空間。封閉裝置1與殼體100的連接優選通過多個螺釘連接來進行。從附圖中可清楚地看到密封裝置20的密封突起22被牢牢地壓緊到殼體100上，以便密封該連接。密封突起22完全環繞殼體開口 102並在安裝位置中被壓緊，這未在附圖中示出。在殼體井狀空間103的遠離封閉裝置1的端部104上可設置未在附圖中示出的阻燃網。
根據本發明的封閉裝置能夠在一個結構元件中合併提供緊急排氣、壓力平衡以及冷凝液排出。該封閉裝置使殼體內部相對於環境防水且防汙物地密封。在殼體內部中的技術構件出現故障的情況下，可將可能產生的過壓有針對性地從殼體中洩出。這種被稱為緊急排氣的功能允許以低成本的材料來製造殼體，該材料只需有限地耐壓、即直至預定的最大壓力是耐壓的。還可排出可能產生的冷凝液。最後，可在正常運行時使電池內空間和環境壓力平衡。所有的功能均可以最低成本來實現。附圖標記列表1封閉裝置5 孔10 框架11 框架開口12a、12b 壁13用於鉸鏈的接納部14薄膜鉸鏈15 卡鉤16 卡鉤的支承面20密封裝置21 密封唇22密封突起23 開口30 封閉元件31 活蓋32 突起33 鉸鏈34 封閉板35封閉元件的支承面36 冷凝液排出口37透水的針織物/膜片38 圓柱形區段39 突起40 浮子41浮子的密封元件42 突起43 間隙100 殼體101 殼體底部102 殼體開口103殼體井狀空間104殼體井狀空間的端部
110 殼體內部200 環境/車外空間
權利要求
1.封閉裝置，用於為相對於環境(200)封閉的殼體(100)合併提供緊急排氣功能、壓力平衡以及冷凝液排出，所述殼體用於接納技術構件，該封閉裝置包括能固定在殼體開口(10 上的具有框架開口(11)的框架(10)和封閉殼體開口(102)的封閉元件(30)，該封閉元件這樣構造和/或這樣相對於框架(10)設置， 即在第一封閉位置中，通過作用於封閉元件(30)的重力，在封閉元件(30)中或通過封閉元件(30)構成至少一條路徑，該路徑允許殼體內部和環境(200)進行換氣以及允許冷凝水排出；從環境(200)碰到封閉元件(30)上的水能引起第二封閉位置，在該第二封閉位置中， 所述路徑被密封地封閉；並且在殼體內部相對於環境(200)具有超過預定的過壓時，封閉元件(30)能從框架開口(11)上鬆開。
2.根據權利要求1的封閉裝置，其中，所述框架(10)和/或封閉元件(30)由塑料製成。
3.根據權利要求1或2的封閉裝置，其中，所述封閉元件(30)在第一和第二封閉位置中在第一側面邊緣上通過活節或鉸鏈可偏轉地固定在框架(10)上並且在另一側面邊緣上形鎖合和/或力鎖合地固定在框架(10)上，所述形鎖合和/或力鎖合的連接在超過預定的過壓時能被鬆開，從而實現從第一或第二封閉位置到打開位置的偏轉運動。
4.根據上述權利要求之一的封閉裝置，其中，在框架開口(11)的區域中設置環繞的密封裝置(20)，尤其是以密封唇的形式。
5.根據權利要求4的封閉裝置，其中，所述封閉元件(30)至少在第二封閉位置中被壓到密封裝置00)上。
6.根據權利要求1至5之一的封閉裝置，其中，所述路徑至少局部地在框架開口(11) 和封閉元件(30)之間延伸。
7.根據權利要求1至5之一的封閉裝置，其中，所述路徑穿過封閉元件(30)。
8.根據上述權利要求之一的封閉裝置，其中，所述封閉元件(30)具有浮子(40)，所述路徑通過從殼體內部之外碰到浮子GO)上的水能被浮子封閉。
9.根據權利要求8的封閉裝置，其中，所述封閉元件(30)構造為浮子(40)，由此，封閉元件(30)本身能被壓到框架開口(11)的或密封裝置00)的邊緣上。
10.根據權利要求8的封閉裝置，其中，所述封閉元件(30)具有與浮子GO)連接的密封元件，該密封元件能被壓到封閉元件(30)的活蓋上以便封閉路徑。
11.根據權利要求10的封閉裝置，其中，所述浮子GO)是密封元件(30)。
12.根據權利要求9或10的封閉裝置，其中，在所述活蓋中設置冷凝液排出口(36)。
13.根據權利要求12的封閉裝置，其中，在所述冷凝液排出口(36)之中或上方設置透流體的針織物或設置膜片。
14.用於供電裝置的殼體，所述供電裝置尤其是用於車輛，所述殼體具有根據上述權利要求之一的封閉裝置(1)。
15.根據權利要求14的殼體，其中，所述封閉裝置(1)在重力方向上設置在殼體的底部 (101)上。
16.根據權利要求14或15的殼體，其中，所述封閉裝置(1)將殼體內部與車外空間 (200)連通起來。
17.根據權利要求14至16之一的殼體，其中，所述殼體(100)由能夠抵抗直至預定壓力的材料製成，該預定壓力通過技術構件的故障情況、尤其是排氣過程來確定。
18.根據權利要求14至17之一的殼體，其中，所述殼體(100)具有井狀空間，所述封閉裝置(1)設置在該井狀空間中。
19.根據權利要求18的殼體，其中，所述井狀空間的朝向車外空間(200)的端部設有阻燃網。
全文摘要
本發明涉及一種封閉裝置，用於為相對於環境(200)封閉的殼體(100)合併提供緊急排氣功能、壓力平衡以及冷凝液排出，所述殼體用於接納技術構件。根據本發明的封閉裝置包括可固定在殼體開口(102)上的具有框架開口(11)的框架(10)以及封閉殼體開口(102)的封閉元件(30)。該封閉元件這樣構造和/或這樣相對於框架(10)設置，即在第一封閉位置中，通過作用於封閉元件(30)的重力，在封閉元件(30)中或通過封閉元件(30)形成至少一條路徑，該路徑允許殼體內部(110)和環境(200)進行換氣以及允許冷凝液排出。通過從環境(200)碰到封閉元件(30)上的水可引起第二封閉位置，在該第二封閉位置中路徑被密封地封閉。在殼體內部相對於環境(200)具有超過預定的過壓時，封閉元件(30)能從框架開口(11)上鬆開。
文檔編號F16K24/04GK102473877SQ201080035420
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月24日 優先權日2009年8月12日
發明者F·埃克施泰因, H·格斯曼 申請人:寶馬股份公司