本技术涉及一种用于壳体的保护装置、包括这种保护装置的壳体、包括具有保护装置的壳体的电池系统、以及具有这种电池系统的车辆。
背景技术：
1、为了保护某些部件，特别是电池，免受外部环境影响，这些部件可容纳在壳体和/或容器中，该壳体和/或容器优选地基本上气密地封闭。可选地，保护环境，特别是由某种气体构成的保护环境可在壳体和/或容器的内部占优势。
2、然而，由于环境压力的温度波动或变化或电池的缺陷，特别是短路，在这种与环境隔离的充气壳体中可能产生相对压力。
3、作为相对压力的结果，在壳体上产生机械载荷，该机械载荷可能导致例如爆裂和/或塌陷。
4、为了补偿这种相对压力，在壳体的壁中的隔膜已经使用了多年，隔膜允许空气进入壳体的内部和/或从壳体的外部通过，同时保护壳体的内部免受水和污物的进入。
5、然而，这种隔膜通常具有有限流速。如果例如由于壳体内容物的加热和/或热分解而产生的相对压力增大大于隔膜的允许流速，则隔膜不能再保护容器免受不允许的载荷，从而发生相对压力的进一步升高。
6、因而，适当的是提供一种与壳体内部可操作地连接的保护装置，该保护装置在不允许的高内部压力下打开从壳体内部到环境/大气的流动横截面，通过该保护装置，在壳体内部的相对压力非常快速地增大的情况下，则可实现相对压力的减小。
7、在本领域中，破裂盘具体被称为保护装置。当超过相对压力时，这些破裂盘破裂并释放流动横截面，通过该流动横截面可降低相对压力。在这方面，不利的是在爆裂之前不能控制各个破裂盘的打开压力。因而，在制造破裂盘时需要非常高的费用，以便能够确保它们在预定压力下破裂。这种破裂盘的另一个缺点是，它们仅具有一次性功能，并且一旦它们被触发就被破坏。结果，如果系统要重复使用，则必须以很大的费用安装具有密封件的新破裂盘。另一缺点是破裂盘只能通过广泛的测试来适应改变的触发压力。
8、有利的是开发一种保护装置，该保护装置可在制造结束时关于其实际打开压力进行测试，并且仅在这种情况下附接至壳体。例如，可在保护装置制造商的生产过程结束时作为100％测试进行测试。
9、出于安装空间、重量和/或制造成本的原因，将隔膜和保护装置组合在一个结构单元中特别有利。
技术实现思路
1、因而，本技术的一个目的是提供一种保护装置，该保护装置保护壳体的内部，并且能够可靠地和快速地降低壳体内部的相对压力。特别地，本技术的一个目的是提供一种具有这种保护装置的壳体、一种具有这种具有保护装置的壳体的电池系统、以及一种具有这种电池系统的车辆。
2、该目的通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中定义了附加实施方式。
3、本技术的第一方面涉及一种用于壳体的保护装置，特别是用于电池壳体的保护装置，用于从壳体的内部排出正压力，其中，保护装置具有：封闭构件，用于在第一操作状态下密封壳体的开口，其中，封闭构件相对于壳体可位移地布置，并且配置成在位移方向上位移到第二操作状态而不破坏；承载构件，用于引导封闭构件；至少一个夹紧构件，具有至少一个弹簧支腿，其中该至少一个夹紧构件在第一操作状态下联接至封闭构件，以将封闭构件定位在壳体上，其中封闭构件在第二操作状态下释放壳体的开口，其中在第二操作状态下，该至少一个夹紧构件与封闭构件脱离联接，使得在第二操作状态下，该至少一个夹紧构件基本上不在封闭构件上施加力，其中在第一操作状态下，夹紧构件的至少一个弹簧支腿，特别是弹簧支腿的第一部分，抵靠封闭构件的第一邻接表面，并且第一邻接表面配置成在封闭构件沿位移方向移动至第二操作状态后，使弹簧支腿的至少部分移动和/或变形，使得弹簧支腿，特别是弹簧支腿的第二部分，与承载构件的引导部分接触，并且由引导部分进行移动和/或变形，使得弹簧支腿，特别是弹簧支腿的第一部分，与封闭构件脱离联接。
4、所描述的保护装置提供的优点在于，在被触发之后，保护装置可容易地被移动和/或带到第一操作状态，特别是在没有工具和/或更换部件的情况下，从而保护装置的重复触发是可能的。另外，通过选择和/或设计夹紧构件，可以以容易和可靠的方式设定触发压力。
5、优选地，封闭构件配置成基本上紧密地封闭和/或覆盖壳体中的开口。封闭构件可基本上以圆柱形形成，其中封闭构件的纵向轴线基本上对应于位移方向。承载构件可与壳体一体地形成和/或可附接至壳体。另外，承载构件可覆盖壳体的开口的部分。
6、当和/或只要壳体内部相对于环境的相对压力不超过第一极限值时，封闭构件和/或保护装置优选地处于第一操作状态。
7、当和/或在壳体内部的相对压力超过第一极限值之后，封闭构件和/或保护装置优选处于第二操作状态。
8、优选地，在第二操作状态下，该至少一个弹簧支腿与封闭构件脱离联接，使得在第二操作状态下，该至少一个弹簧支腿基本上不对封闭构件施加力。在第二操作状态下，优选地，在夹紧构件、特别是至少一个弹簧支腿与封闭构件之间不存在联接，或者至少不存在阻碍和/或防止封闭构件远离壳体和/或开口移动的联接。
9、进一步优选地，封闭构件配置和布置成通过壳体内部的正压而移位。特别地，保护装置配置成使得远离壳体内部的力通过壳体内部的正压作用和/或施加在封闭构件上。
10、夹紧构件优选地在第一操作状态下联接至封闭构件，以便在第一操作状态下将封闭构件定位和/或紧固和/或保持基本上在壳体和/或承载构件上的适当位置。
11、优选地，弹簧支腿的第一部分和弹簧支腿的第二部分位于弹簧支腿的延伸方向上的不同位置。第二部分优选地相对于弹簧支腿的第一部分设置在远侧，特别是设置在弹簧支腿的远端区域。可替代地，弹簧支腿的第二部分可相对于弹簧支腿的第一部分设置在中间和/或设置在弹簧支腿的第一部分与中间端部之间。
12、特别地，夹紧构件的尺寸和/或设计和/或定位可确定为使得保护装置的触发，即达到第二操作状态，被设定在期望的触发压力和/或壳体内部的预定相对压力。
13、优选地，夹紧构件的至少部分联接至壳体和/或承载构件，使得夹紧构件在封闭构件上施加力。这实现了夹紧构件基本上防止或至少显著减少了封闭构件在第一操作状态下相对于壳体和/或开口的位移，特别是当壳体内部的压力不超过第一规定和/或可规定的极限值时。因而，该至少一个夹紧构件可特别地配置成在封闭构件上施加力，并将封闭构件锁定和/或保持在基本处于第一操作状态的适当位置，和/或基本上防止或至少阻碍封闭构件从第一操作状态位移。
14、特别地，夹紧构件可被设计和联接至封闭构件，使得例如由于壳体内部和环境之间的压力差，封闭构件相对于承载构件和/或壳体和/或开口移动，从而夹紧构件的至少部分，特别是弹簧支腿的第一部分，移动和/或至少暂时变形。
15、特别地，保护装置设计成使得封闭构件的至少部分被移动，使得夹紧构件与封闭构件脱离联接，并且封闭构件在壳体内部的相对压力为约0.15巴至约0.8巴时释放壳体的开口。更优选地，保护装置设计成使得封闭构件从第一操作状态到第二操作状态的位移在壳体内部的相对压力在大约0.3巴和大约0.5巴之间的情况下实现，和/或在大约0.3巴和大约0.5巴之间的相对压力下，夹紧构件允许封闭构件在位移方向上位移，直到达到第二操作状态。
16、优选地，引导部分配置成当弹簧支腿在位移方向上由第一邻接表面移动和/或变形并且在封闭构件移动后与引导部分接触时，基本上在正交于位移方向的方向上使弹簧支腿移动和/或变形。因而，特别地，可增加达到第二操作状态的可靠性，因为弹簧支腿被主动地和/或以引导方式移离和/或脱离封闭构件，特别是第一邻接表面，使得封闭构件在位移方向上的位移基本上不再被阻止和/或阻碍。换言之，在封闭构件沿位移方向移动的过程中，第一邻接表面基本上沿位移方向使弹簧支腿移动或变形，直到弹簧支腿与引导部分接触，然后通过引导部分在正交于位移方向的方向上另外移动和/或变形，由此弹簧支腿从第一邻接表面滑动，并且封闭构件处于第二操作状态。通过引导部分，可有利地确保即使当弹簧支腿具有部件缺陷时，例如非预期的偏转和/或偏置时，弹簧支腿也能够充分地进行移动和/或变形，以从第一邻接表面滑动。另一方面，由于弹簧支腿从第一邻接表面的滑动也可通过例如第一邻接表面的倾斜和/或弹簧支腿与第二邻接表面的偏置来确保，因而在封闭构件移动时弹簧支腿接触引导部分不是绝对必要的，如下所述。在这种情况下，引导部分构成附加的安全措施，以确保弹簧支腿从第一邻接表面滑动，直到达到第二操作状态，即使弹簧支腿由于诸如非预期的偏转和/或偏置的部件缺陷而没有如所希望的那样从第一邻接表面滑动。
17、优选地，引导部分具有引导表面和/或引导通道，在引导表面上和/或引导通道中，在封闭构件沿位移方向、特别是基本上沿与位移方向正交的方向移动期间，引导弹簧支腿的区域。
18、优选地，第一邻接表面相对于与位移方向正交的平面向下和/或倾斜地定向。因而，特别地，可减小弹簧支腿的第一部分和第一邻接表面之间的摩擦，并且可进一步增加弹簧支腿从第一邻接表面脱离和/或滑动的可靠性，特别是以小公差实现脱离联接。特别地，引导部分和第一邻接表面有利地在弹簧支腿的移动和/或变形中协作。
19、优选地，在第一操作状态下，弹簧支腿的区域，特别是弹簧支腿的第二部分，抵靠承载构件的第二邻接表面和/或布置成邻近第二邻接表面。在这方面，第二邻接表面优选地配置成在第一操作状态下和/或在封闭构件的位移路径的部分上，限制和/或减少和/或防止弹簧支腿从第一操作状态到第二操作状态位移，位移路径基本上垂直于位移方向。第二邻接表面优选地在位移方向上仅延伸到弹簧支腿与引导部分接触的支承装置的区域，使得弹簧支腿在沿位移方向进一步位移和/或变形时可通过引导部分变形和/或基本上垂直于位移方向位移，而不受第二邻接表面的阻碍。
20、优选地，第二邻接表面相对于与位移方向正交的平面向下和/或倾斜地定向，由此，特别地，可减小弹簧支腿和第二邻接表面之间的摩擦，从而可进一步增加脱离联接的可靠性。第二邻接表面可倾斜地布置，使得当封闭构件在位移方向上移动时，弹簧支腿变形和/或可基本上垂直于位移方向移动。特别地，引导部分、第一邻接表面和第二邻接表面有利地在弹簧支腿的移动和/或变形中协作。
21、优选地，在第二操作状态下，夹紧构件与第一邻接表面和第二邻接表面脱离联接，从而在第二操作状态下，没有来自夹紧构件、特别是弹簧支腿的力作用在封闭构件上。
22、优选地，夹紧构件具有第二弹簧支腿。因而，对封闭构件的力冲击可更可靠地限定和/或分布在不同的区域上，以实现更可靠的触发功能。
23、优选地，在这一方面，封闭构件具有两个基本相对的且优选地相对定向或延伸的第一邻接表面，夹紧构件的至少两个弹簧支腿可通过该第一邻接表面施加与位移方向相反的力，以保持第一操作位置。
24、优选地，承载构件具有两个基本相对的且优选地相对定向或延伸的第二邻接表面，其中邻接表面中的每个分别防止或至少减小或限制弹簧支腿之一的径向位移。
25、两个弹簧支腿和/或两个第一邻接表面和/或两个第二邻接表面的对称布置是优选的。因而，特别是在较大的和/或长型的封闭构件的情况下，可防止或至少减少不均匀的力冲击和倾斜和/或卡住，从而可实现保护装置的更可靠的功能。
26、优选地，封闭构件和承载构件形成至少一个引导结构，用于在位移方向上引导它们的相对位移。这样的优点在于，可防止或至少减少封闭构件的卡住和/或倾斜，以增加保护装置的触发可靠性。特别地，在与位移方向正交的延伸和/或大直径以及在支承装置的位移方向上的相对小的高度和/或延伸的情况下，引导结构支持封闭构件相对于承载构件的适当位移，从而不会阻止或不会显著阻碍到达第二操作状态。另外，由于制造公差，一个弹簧支腿的脱离联接不能与另一个弹簧支腿同时实现，从而在封闭构件上存在来自夹紧构件的不均匀的力冲击。即使当封闭构件配置成平坦的，即具有较小的轴向长度时，引导结构也可抵消由此引起的倾斜。以这种方式，保护装置可更平坦和/或更紧凑地实施。
27、优选地，引导结构具有舌槽连接部，舌槽连接部基本上沿位移方向定向。在这一方面，封闭构件可具有凹槽和/或凹部和/或通道，其中承载构件的舌部和/或肋部和/或腹板可位移地、特别是在位移方向上平移地布置在凹槽和/或凹部和/或通道中。可替代地，承载构件具有凹槽和/或凹部和/或通道，在该凹槽和/或凹部和/或通道中，封闭构件的舌部和/或肋和/或腹板可位移地、特别是沿位移方向平移地布置。优选地，保护装置具有两个或多个引导结构，优选地基本上均匀分布和/或对称布置，以实现改进的导向。
28、优选地，保护装置具有隔膜，隔膜具有预定渗透性。因而，可在较低的相对压力下进行压力补偿，而不会移动封闭构件。在这一方面，封闭构件可具有隔膜，和/或隔膜布置在承载构件上，并且与由封闭构件封闭的开口流体平行。
29、隔膜优选地具有预定的对气体的渗透性，该渗透性适于补偿通常在汽车领域中出现的压力差，特别是由于温度和/或高度差而产生的大约±0.1巴的压力补偿。
30、可替代地，隔膜可另外布置在壳体上或仅布置在壳体上。特别地，隔膜可基本上关闭和/或覆盖壳体的其他开口。
31、优选地，例如根据保护等级ip6x，隔膜基本上不能被灰尘渗透，以防止异物进入壳体的内部。有利地，隔膜的至少一个侧部基本上不透水，例如根据保护等级ipx6k、ip6kx、ipx7、ipx9k或ipx8。具有ip67的保护等级的隔膜是特别有利的。进一步优选地，隔膜布置在封闭构件上，使得隔膜基本上防止水进入壳体的内部。例如，隔膜由具有微孔的ptfe(聚四氟乙烯)组成或具有包括相应性质的结构。可选地和/或另外地，隔膜有利地具有约1与约25l/(dm2*min)之间、更优选约2.5与约10l/(dm2*min)之间的透气性(例如根据dinen iso9237，特别是在约200pa的压降下)。优选地，隔膜的厚度在约0.1mm和约0.5mm之间，更优选地在约0.13mm和约0.18mm之间，特别是约0.14mm的厚度。
32、优选地，夹紧构件具有一个或多个弹簧支腿。弹簧支腿可不具有、具有一个或多个绕组。特别地，夹紧构件可包括由钢和/或弹簧钢和/或诸如铍铜的铜合金和/或镍和/或钛合金和/或塑料和/或橡胶制成的带和/或线。优选地，夹紧构件由诸如不锈弹簧钢的弹簧钢合金形成。可选地和/或附加地，夹紧构件可具有一个或多个弹簧加载的、弹性的和/或可变形的构件，该构件可适当地与弹簧支腿相互作用。
33、优选地，夹紧构件至少在第一操作状态下处于偏置状态，并且朝向第一邻接表面具有偏置，使得弹簧支腿至少在第一操作状态下在封闭构件上施加与封闭构件的位移方向相反的力。特别地，由于这种偏置，可设定和/或限定保护装置的触发压力。
34、可选地，弹簧支腿可在基本上垂直于位移方向的方向上进行偏置，特别是在与由引导部分引起的夹紧构件的位移和/或变形相对应的方向上偏置。由此，可促进和/或支持在从第一操作状态转换到第二操作状态后的夹紧构件的位移和/或变形。优选地，弹簧支腿的至少部分通过该偏置抵靠承载装置的第二邻接表面。
35、优选地，封闭构件和/或承载构件封闭壳体的开口。优选地，承载构件设计和布置成围绕开口和/或在壳体的开口处，使得承载构件在第一操作状态下径向地包围封闭构件的至少部分。
36、特别地，承载构件可具有基本上圆柱形的部分，在该圆柱形部分中，在第一操作状态下，封闭构件在圆柱形部分的轴向方向上可位移地布置。
37、封闭构件优选地以基本上精确地配合在承载构件的通道开口中的方式设置，并且以基本上流体密封的方式封闭该通道开口，使得压力补偿只能在正常操作期间通过保护装置的可选隔膜来进行。
38、优选地，封闭构件和/或承载构件具有一个或多个出口开口或出口凹部，当封闭构件处于第三操作状态时，例如当封闭构件已经从第一操作状态移动至开口还没有基本上完全释放的位置时，即，封闭构件还没有在第二操作状态下基本上完全释放时，流体，特别是气体，可通过出口开口或出口凹部从壳体的内部逸出。特别地，第三操作状态对应于封闭构件在第一操作状态和第二操作状态之间的位移方向上的位置。借助于一个或多个出口开口，可有利地实现开口的有限释放，使得壳体内部的相对压力不会突然降低，而是首先通过出口开口部分地降低和/或降低。
39、更优选地，该一个或多个出口开口的面积总和小于壳体的完全释放开口和/或承载构件的通道开口，优选地小于30％，更优选地小于50％，甚至更优选地小于80％。
40、出口开口可特别地设计成矩形、圆形、椭圆形和/或圆锥形和/或基本上对称地设置在封闭构件和/或承载构件上。
41、优选地，保护装置包括固定构件，固定构件用于限制封闭构件移动超过在第二操作状态的位置和/或用于防止封闭构件和壳体之间的脱离联接。固定构件可将封闭构件连接至承载构件和/或壳体，并且例如可包括固定缆索和/或条和/或带和/或支架和/或止动构件，以抑制封闭构件移动超过特定位置，使得封闭构件不会与壳体和/或承载构件分离和/或脱开。有利的是，固定构件与封闭构件和/或承载构件一体地形成。可选地和/或附加地，固定构件可形成为一个或多个件。可选地或附加地，固定构件可配置成当达到第二操作状态时将封闭构件的动能降低到低于规定和/或可规定的值，例如，约3焦耳或更低。为此，固定构件可至少在部分中具有在加载时变形的结构，同时接收能量，例如波纹管、波纹或螺旋结构。固定构件还可具有一个或多个预定的断裂点，用于吸收封闭构件的动能的至少部分。然后，固定构件可配置成允许封闭构件与承载构件和/或壳体完全分离，但可减小分离的封闭构件的动能，特别是减小到低于约3焦耳。当确定固定构件的尺寸和/或设计固定构件时，优选考虑保护装置的触发压力和/或夹紧构件的弹簧力和/或封闭构件的重量。固定构件可由具有尽可能高的韧性的金属和/或塑料形成。
42、优选地，保护装置包括密封件，该密封件布置在封闭构件和承载构件和/或壳体之间，优选地布置在承载构件的上部自由边缘区域处，以便不妨碍和/或阻碍封闭构件从第一操作状态到第二操作状态的位移。
43、本技术的其它方面涉及：包括上述保护装置的壳体，特别是电池壳体；以及包括这样的壳体的电池系统，电池存储器位于该壳体中，用于存储电能。本技术的另一方面涉及包括这种电池系统的车辆，特别是道路车辆。
44、在下文中，基于附图示例性地描述了用于实现该目的的各个实施方式。在此方面，所描述的个别实施方式中的一些个别实施方式具有实施所主张的主题不一定需要的特征，而是在某些应用中提供所需特性。因而，不具有以下描述的实施方式的所有特征的实施方式也应被认为是被公开为落入所描述的技术教导内。另外，为了避免不必要的重复，仅关于下面描述的各个实施方式来提及某些特征。应当注意的是，因而，各个实施方式不仅应该被认为是单独的，而且应该被认为是组合的。基于该组合，本领域技术人员将会理解，还可通过结合其他实施方式的一个或多个特征来修改各个实施方式。应当注意的是，各个实施方式与关于其它实施方式描述的一个或几个特征的系统组合可能是期望的和适当的，因而将被考虑并且被认为也被包括在本说明书中。
1.一种用于壳体(10)、特别是用于电池壳体的保护装置(1)，用于从所述壳体(10)的内部排出正压力，其中，所述保护装置包括：
2.根据权利要求1所述的保护装置(1)，其中，所述引导部分(5)配置成基本上在与所述位移方向(v)正交的方向上，使所述弹簧支腿(12a)位移和/或变形。
3.根据权利要求1或2所述的保护装置(1)，其中，所述第一邻接表面(3)定向成相对于与所述位移方向(v)正交的平面倾斜和/或下降。
4.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(1)，其中，所述弹簧支腿(12a)抵靠所述承载构件(4)的第二邻接表面(22)，以及所述第二邻接表面(22)配置成在所述第一操作状态下以及在所述封闭构件(2)向所述第二操作状态移动的位移路径的部分上，基本上防止所述弹簧支腿(12a)大致与所述位移方向(v)正交地移动，其中，优选地，所述第二邻接表面(22)相对于与所述位移方向(v)正交的平面下降和/或倾斜地定向。
5.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(1)，其中，在所述第二操作状态下，所述夹紧构件(12)与所述第一邻接表面和所述第二邻接表面脱离联接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(1)，
7.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(1)，其中，所述封闭构件(2)和所述承载构件(4)形成至少一个引导结构(30)，用于在所述位移方向(v)上引导相对位移。
8.根据权利要求7所述的保护装置(1)，其中，所述引导结构(30)具有舌槽连接部，所述舌槽连接部基本上沿所述位移方向(v)定向。
9.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(1)，其中，所述保护装置(1)具有隔膜(6)，所述隔膜(6)具有预定渗透性。
10.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(1)，还包括固定构件(16)：
11.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(1)，其中，所述夹紧构件(12)包括一个或多个支腿弹簧(20)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的保护装置(1)，其中，所述封闭构件(2)具有一个或多个出口开口(14)，当所述封闭构件(2)处于第三操作状态时，流体能够通过所述出口开口(14)从所述壳体(10)的内部逸出。
13.一种壳体(10)，特别是电池壳体，包括根据前述权利要求中的一项所述的保护装置(1)。
14.一种电池系统，包括根据权利要求13所述的壳体(10)和用于存储电能的至少一个电池存储器。
15.一种车辆，特别是道路车辆，包括根据权利要求14所述的电池系统。
