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KR102759514B1 - 압력 릴리프 장치 및 이러한 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징 - Google Patents

압력 릴리프 장치 및 이러한 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징 Download PDF

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KR102759514B1
KR102759514B1 KR1020227010535A KR20227010535A KR102759514B1 KR 102759514 B1 KR102759514 B1 KR 102759514B1 KR 1020227010535 A KR1020227010535 A KR 1020227010535A KR 20227010535 A KR20227010535 A KR 20227010535A KR 102759514 B1 KR102759514 B1 KR 102759514B1
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KR
South Korea
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pressure relief
sensor
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relief device
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Inventor
우도 숄프
Original Assignee
후고 벤징 게엠베하 운트 컴파니 카게
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Filing date
Publication date
Application filed by 후고 벤징 게엠베하 운트 컴파니 카게 filed Critical 후고 벤징 게엠베하 운트 컴파니 카게
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Abstract

본 발명은, 하우징 벽(10)에 삽입되거나 또는 삽입될 수 있고 특히 압력 임계값 및/또는 온도 임계값이 초과될 때 셀형(cell-like) 캐비티(5)로부터 하우징(1)의 외부 영역(4)으로의 유로(13)를 개방하는 압력 릴리프 커버 유닛(2)을 포함하는, 배터리 하우징(1)에 의해 둘러싸인 상기 캐비티에 대한 압력 릴리프 기능을 수행하기 위한 압력 릴리프 장치에 관한 것이다. 신뢰할 수 있는 기능은, 적어도 하나의 센서 요소(60)를 포함하고 특히 압력 릴리프 모니터링 프로세스 및/또는 압력 릴리프 기능에 관여하거나 또는 관여할 수 있는 센서 장치(6)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 의해 지원된다.

Description

압력 릴리프 장치 및 이러한 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징
본 발명은, 하우징 벽에 삽입되거나 또는 삽입될 수 있고 특히 압력 임계값 및/또는 온도 임계값이 초과될 때 셀형(cell-like) 캐비티(cavity)로부터 하우징의 외부 영역으로의 유로를 개방하는 압력 릴리프 커버 유닛을 포함하는, 배터리 하우징에 의해 둘러싸인 상기 캐비티에 대한 압력 릴리프 기능을 수행하기 위한 압력 릴리프 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 이러한 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징에 관한 것이다.
본 발명은, 예를 들어, 배터리 또는 축전지 하우징에 일반적으로 사용되는 바와 같이 수 bar 미만, 일반적으로 500mbar 미만의 하우징 내부와 외부 환경(일반적으로 대기) 사이의 상대적으로 낮은 압력 차이의 경우에도 압력 균등화를 일으키는 하우징들에 대한 커버-형(cover-like) 압력 릴리프 장치에 관한 것이다. 이는, 예를 들어 본 출원의 주제가 아닌 배관 시스템의 제어 밸브 또는 안전 밸브에 비해 상당한 차이점이다.
이러한 유형의 압력 릴리프 장치는 DE 10 2016 121 605 A1에 알려진 바와 같이 개시되어 있다. 이러한 알려진 압력 릴리프 장치에는, 배터리 셀과 같은 셀형 캐비티를 둘러싸는 하우징의 하우징 벽에 삽입될 수 있는 압력 릴리프 커버 유닛이 존재한다. 캐비티의 압력이 압력 임계값을 초과하는 경우, 압력 릴리프 커버 유닛은 하우징 내부의 캐비티로부터 하우징의 외부 영역으로의 유로를 개방하여 캐비티의 유해한 내부 압력을 방지한다. 압력 릴리프 커버 유닛은, 방사상으로 바깥쪽으로 지향되고 아래로부터 하우징 벽과 맞물리는 복수의 스프링 텅(tongue)을 갖는 스프링 클립, 및 압력이 미리 결정된 압력 임계값을 충족시키지 않을 때 개구부를 폐쇄하기 위해 스프링 클립에 의해 하우징 벽에 대해 눌려진 채로 남아 있지만 압력 임계값이 초과될 때 캐비티로부터 외부로의 유로를 개방하기 위하여 캐비티의 압력에 의해 스프링 힘에 대항하여 들어올려지는, 개구부의 가장자리 주위에서 하우징 벽 외부에 단단히 놓이는 커버 부분을 갖는다. 예를 들어 과도한 압력 및/또는 과도한 열 발생 및 이와 관련된 압력 임계값 초과의 경우에, 손상을 확실하게 방지하기 위해, 특히 배터리 하우징과 관련하여 가능한 한 많은 발생하는 작동 조건 하에서 안정적인 기능이 보장되어야 한다.
압력 릴리프 커버 유닛을 포함하는 추가적인 압력 릴리프 장치는 DE 10 2011 109 310 A1, DE 10 2016 004 648 A1 및 DE 10 2015 005 276 A1에 개시되어 있으며, DE 10 2015 005 276 A1은, 스트립형 힌지를 통해 하우징에 연결되고 분리 가장자리(breakaway edge)가 구비된 커버 부분을 포함하는 압력 릴리프 커버 유닛을 갖는다.
DE 10 2017 123 078 A1은, 압력 릴리프 커버 유닛 내부에서 보호되며 이를 통해 가스들에 대한 유로가 캐비티로부터 하우징, 특히 배터리 하우징의 외부 영역으로 형성되는 멤브레인(membrane)을 갖는 압력 균등화 유닛 형태의 압력 릴리프 장치를 개시한다.
본 발명에 의해 다루어지는 문제는, 기능을 향상시키고 신뢰할 수 있는 작동을 제공하는 디자인으로 배터리 하우징에 대한 압력 릴리프 장치를 제공하는 것 및 이러한 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징을 제공하는 것이다.
이러한 문제는 청구항 1의 특징을 갖는 압력 릴리프 장치 및 청구항 12에 따른 이러한 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징에 의해 해결된다. 이러한 경우에, 압력 릴리프 커버 유닛은, 적어도 하나의 센서 요소를 포함하고 특히 압력 릴리프 또는 온도 모니터링 프로세스 및/또는 압력 릴리프 기능에 관여하거나 또는 관여할 수 있는 센서 장치에 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다.
이러한 조치를 이용하면, 한편으로, 예를 들어, 압력 릴리프의 신뢰할 수 있는 기능이 모니터링될 수 있으며 자동으로 또는 조기 유지보수를 통해 신뢰할 수 있는 기능이 복원되거나 또는 지원될 수 있거나 및/또는, 적어도 하나의 센서 요소에 의해 방출되는 센서 신호들에 의해, 예를 들어, 인접한 유닛의 작동을 끄거나 또는 조절함으로써 환경의 잠재적인 위험을 감소시키기 위한 또는 예를 들어, 음향 또는 광학 디스플레이에 대한 제어 신호들이 생성될 수 있다. 센서 장치, 특히 센서 요소는 유리하게는 압력 릴리프 커버 유닛에 통합되고, 따라서 압력 릴리프 장치 또는 배터리 하우징의 기능부와 직접적으로 정렬되거나 또는 정렬될 수 있다. 센서 요소로부터 획득되는 센서 신호 또는 제어 신호는, 예를 들어 적절하게 설계된 작동기 시스템을 통해, 예를 들어 작동 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어를 위해 사용될 수 있다. 압력 릴리프 커버 유닛을 갖는 설계의 구조는 하우징 벽의 개구부에서의 편리한 설치에 기여하는 비교적 평평한 구조를 낳는다. (컨테이너 벽에 평행한) 측방 범위는 일반적으로 (컨테이너 벽에 수직인) 두께 또는 높이보다 훨씬 크다(예를 들어, 2배 또는 3배 이상 크다). 이러한 설계는 또한, 전기 시스템 배터리 및 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에 대한 구동 배터리(고전압 배터리, 48V)에서 발생하는 것처럼 배터리 하우징 내부의 비교적 낮은 컨테이너 압력(일반적으로 500mbar 미만)에서의 응답을 선호한다. 압력 릴리프 커버 유닛은 유리하게는 다양한 물리적 조건에 맞춰, 예를 들어 평평한 설계에 의해 선호되는 큰 흐름 단면을 개방하거나 및/또는 흐름 단면에 대한 하우징 부피의 관계를 고려함으로써 전형적인 압력 릴리프 속도에 대한 신속한 응답을 위해 적응되거나 또는 적응될 수 있다. 필요한 경우, 복수의 이러한 폐쇄 유닛은 배터리 하우징에 압력 릴리프 커버 유닛의 형태로 제공될 수 있다. 과압(overpressure)이 감소될 때, 예를 들어, 내장 요소들의 기하구조 및 과압의 원인에 따라 컨테이너 개구부 영역에서 상이한 흐름 조건이 발생할 수 있다. 센서 장치의 도움으로 신뢰할 수 있는 기능이 지원된다.
압력 릴리프 기능을 보장하기 위한 유리한 실시예는, 센서 장치가 압력 릴리프 커버 유닛의 작동에 관여하는 실시예이다. 예를 들어, 커버 부분은 스프링 힘에 대항하여 들어올려질 수 있거나 및/또는 밀봉 필름은 계량 방식으로 또는 그렇지 않으면 급격하게 압력 릴리프를 가져오기 위해 작동 요소에 의해 찢어질 수 있다.
센서 장치가 보고 시스템으로 센서 신호를 송신하도록 설계된 경우, 예를 들어, 압력 릴리프 커버 장치의 개방 또는 이전에 구축된 압력이 또한 아마도, 예를 들어, 음향 또는 광학 시스템을 통해 다른 신호와 함께 시그널링되거나 또는 디스플레이될 수 있으며, 및/또는 다른 유닛의 개방 루프 또는 폐쇄 루프에 대한 다른 정보와 함께 사용될 수도 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 가능한 손상이 초기 단계에서 방지되거나 또는 감소될 수 있다.
목표 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어에 대해 또는 적절한 모니터링 조치에 대해 유리한 추가 실시예는, 센서 장치에 센서 신호에 대한 프로세싱 유닛이 구비되는 실시예이다.
목표 압력 릴리프 조치는 또한, 센서 장치가 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어 개입을 위해 압력 릴리프 기능에 관여하거나 또는 관여할 수 있다는 점에서 유리하게 수행될 수 있다.
압력 릴리프 기능에 영향을 주거나 또는 이를 모니터링하기 위한 다양한 유리한 설계 변형은, 센서 장치가 압력 검출, 온도 검출, 위치 검출, 변위 검출, 속도 검출 및 가속도 검출의 기능들 중 적어도 하나의 기능을 가지고 대안적으로 또는 누적적으로 설계된다는 점에서 획득된다.
압력 릴리프 기능과 관련된 검출 및 액션에 대한 다양한 유리한 설계 변형은, 변형 센서, 압전 센서, 열전 센서, 전자기 센서, 용량 측정 센서, 바이메탈(bimetallic) 요소 및 형상 기억 소자의 그룹으로부터의 적어도 하나의 센서 요소 단독 또는 적어도 2개의 센서 요소의 조합을 갖는 센서 장치로 구성된다. 센서 요소는 또한 얇은 인열 와이어(tear wire) 또는 다수의 인열 와이어들의 배열에 의해 형성될 수 있다. 이러한 인열 와이어는, 예를 들어 미리 결정된 압력 임계값을 초과하는 낮은 압력에서도 인열 와이어가 찢어져서 예를 들어 하우징에 압력이 가해질 때 팽창하는 요소에 부착되거나 또는 통합되도록 하는 방식으로 설계될 수 있다. 인열 와이어의 찢어지지 않은 온전한 상태는 예를 들어 낮은 전류 흐름을 모니터링함으로써 모니터링될 수 있다.
목표 압력 릴리프 조치에 대한 유리한 실시예는, 압력 릴리프 장치가 적어도 하나의 작동기를 포함하는 실시예이다. 작동기는 유리하게는 압력 릴리프 커버 유닛에 직접 통합된다.
압력 릴리프 장치의 기능을 위해, 작동기는 유리하게는 적어도 하나의 센서 요소로부터의 센서 신호에 기초하여 압력 릴리프 커버 유닛이 직접적으로 또는 간접적으로 개방되고 및/또는 폐쇄되게끔 한다. 작동기는, 예를 들어, 압력 릴리프 커버 유닛을 통해 유로를 개방하거나 또는 폐쇄하기 위해 개방 루프 또는 폐쇄 루프로 제어될 수 있는 최종 제어 요소를 포함할 수 있다.
구조 및 기능에 대해 더 유리한 실시예는, 적어도 하나의 센서 요소 및 적어도 하나의 작동기가 압력 릴리프 커버 유닛의 공통 구성요소로 통합된다는 사실에 기인한다. 예를 들어, 손가락 모양의 방사상으로 바깥쪽으로 연장하는 스프링 텅이 구비된 압력 릴리프 커버 유닛의 스프링 요소에는, 탄성 스프링 텅의 스프링 힘의 결과로서의 압력에 응답하는 것에 더하여, 배터리 셀과 같은 캐비티에서의 열 생성에 반응하여 유로를 개방하기 위해 압력 릴리프 커버 유닛의 커버 부분을 들어올릴 수 있는 바이메탈 요소가 구비될 수 있다. 예를 들어, 압력 릴리프 장치의 중복 안전 기능은 이러한 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명은 특히 청구항 1 내지 청구항 11에 따른 적어도 하나의 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징을 또한 포함한다. 배터리 하우징은 또한 축전지 하우징을 의미하는 것으로 이해될 수 있으며, 여기서 특히 차량 배터리 및 축전지가 고려된다.
본 발명은 실시예에 기초하여 그리고 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1a는, 폐쇄 상태에서 하우징의 개구부에 삽입된 압력 릴리프 커버 유닛 및 센서 장치를 갖는 압력 릴리프 장치의 개략적인 단면도이고,
도 1b는 개방 상태에서 도 1a에 따른 압력 릴리프 장치를 도시하며,
도 2a는, (반전된) 압력 릴리프 커버 유닛 및 이에 연결된 센서 장치를 갖는 압력 릴리프 장치의 추가 실시예의 아래로부터의 사시도이고,
도 2b는, 센서 장치를 가지며 폐쇄 상태에서 하우징 개구부에 삽입된 상태의 도 2a에 따른 압력 릴리프 장치의 개략적인 측면도이며,
도 2c는, 압력 릴리프 커버 유닛의 개방 상태에서 도 2a 및 2b에 따른 압력 릴리프 장치를 도시하고,
도 3a는, 하우징 개구부에 삽입되된 압력 릴리프 커버 유닛 및 센서 장치를 갖는 압력 릴리프 장치의 추가적인 실시예의 위에서 본 사시도이고,
도 3b는, 하우징 개구부에 삽입된 압력 릴리프 커버 유닛 및 센서 장치를 갖는 도 3a에 따른 압력 릴리프 장치의 측면 단면도이며,
도 4a는, 하우징 개구부에 삽입된 압력 릴리프 커버 유닛 및 센서 장치를 갖는 압력 릴리프 장치의 추가적인 실시예의 평면도이고,
도 4b는 도 4a에 따른 압력 릴리프 장치의 측면에서 본 부분 단면 사시도이다.
도 1a는 폐쇄 상태에서 배터리 하우징(1)의 하우징 벽(10)에 존재하는 개구부(7)에 삽입되는 압력 릴리프 커버 유닛(2)을 포함하는 압력 릴리프 장치를 도시하고 또한 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 연결된 센서 장치(6)를 도시한다. 도 1b는, 배터리 하우징(1)에 의해 둘러싸인 캐비티(5)으로부터 배터리 하우징(1)의 외부 영역(4)으로의 유로(13)가 개방되고, 캐비티(5)에 과도한 압력이 있는 경우에, 존재하는 특히 가스 매체가 외부 영역(4)으로 흐를 수 있도록 커버 부분(20)이 하우징 벽(10)의 외부 측면으로부터 들어올려진 개방 상태의 도 1a에 따른 압력 릴리프 장치를 도시한다. 폐쇄 상태에서, 커버 부분(20)은 개구부(7)의 가장자리 주위의 밀봉부에 의해 하우징 벽(10)의 외부 측면에 밀봉된 상태로 놓여 있다. 이러한 배터리 하우징(1)에 대한 압력 릴리프 장치는 압력을 릴리프하기 위해 커버 부분이 약간 편향될 때 또는 찢어져 개방될 때에도 상대적으로 큰 흐름 단면적을 형성하며, 그 결과 (일반적으로 하우징 내부와 주변 외부 또는 대기 사이의) 과압이 상대적으로 낮은 압력 임계값, 예를 들어, 최대 500 mbar의 범위 내의 압력 임계값을 초과할 때에도 빠른 압력 균등화가 발생할 수 있다.
센서 장치(6)는 이러한 경우에 압력 릴리프 커버 부분(2)에 배열되는 센서 요소(60)를 가지고, 이러한 경우에 작동기(62)를 또한 가지며, 작동기(62)는, 센서 요소(60)에 의해 방출된 센서 신호를 프로세싱하거나 또는 평가하기 위해 그리고 예를 들어 시그널링 시스템(미도시) 및/또는 작동기(62)를 작동시키기 위해 센서 신호를 추가로 사용하기 위해 연결 수단(63)을 통해 예를 들어 프로세싱 유닛(61)에 연결된다. 프로세싱 유닛(61)은 도면에서 압력 릴리프 커버 유닛 외부에 배열된 유닛으로서 개략적으로 도시되지만, 유리하게는 또한 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 내장될 수 있어서 압력 릴리프 장치가 압력 릴리프 커버 유닛(2) 및 센서 장치(6)와 콤팩트한 유닛을 형성한다. 외부 사용을 위해, 프로세싱 유닛(61)에는, 예를 들어 서두에서 언급된 바와 같이 디스플레이 장치를 통한 음향 또는 광학 디스플레이에 대해 및/또는 추가 유닛의 제어를 위해 프로세싱 유닛(61)을 통해 센서 장치(6)에 의해 제공되는 상태 데이터를 사용하기 위해 무선 또는 유선 데이터 송신을 위한 인터페이스가 구비될 수 있다.
작동기(62)는 예를 들어 최종 제어 요소를 포함할 수 있으며, 최종 제어 요소에 의해 커버 부분(20)이 개방을 위해 개구부(7) 주위의 원주방향 밀봉 표면(12) 또는 외부 측면으로부터 들어 올려질 수 있거나 또는 폐쇄를 위해 원주방향 밀봉 표면(12) 또는 외부 측면 위에 놓일 수 있다. 이러한 최종 제어 요소는 예를 들어 압력 릴리프 커버 유닛(2)의 중앙 유지부(200)의 일부에 배열될 수 있으며, 중앙 유지부(200)에 의해 커버 부분(20)이 하우징 벽(10)에 연결된 하부 부분(23)에 홀딩되거나 또는 하우징 벽과 접촉하게 된다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 통로 개구부 또는 오목부가 하부 부분(23)에 배열되어 하우징 내부 또는 캐비티(5)로부터 외부 영역(4)으로의 유로(13)를 형성한다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 압력 릴리프 장치의 제2 실시예를 도시한다. 이 경우에, 압력 릴리프 커버 유닛(2)은 또한 폐쇄된 상태에서 개구부(7) 주위의 밀봉부(21)를 통해 밀봉 표면(12)의 영역에서 하우징 벽(10)의 외부 측면과 접하는 커버 부분(20)을 갖는다. 이 경우에, 압력 릴리프 커버 유닛(2)의 하부 부분(23)는, 방사상으로 바깥쪽으로 지향되고 긴 스프링 부분(221) 및 짧은 스프링 부분(222)을 포함하는 스프링 텅(220)이 구비된 스프링 클립(22)을 갖는다. 긴 스프링 부분(221)은, 개구부(7)의 가장자리 주위에서 하우징 벽(10)의 내부 측면에서 지지되고 배터리 하우징(1)의 내부 또는 캐비티(5)의 매체 또는 가스 압력이 특정 압력 임계값을 초과할 때 탄성적으로 편향되는 탄성적으로 탄력적인 스프링 텅을 형성하여 커버 부분(20)이 하우징 벽(10)의 외부 측면으로부터 들어 올려지고 개구부(7)를 통한 유로(13)가 개방된다. 짧은 스프링 부분(222)은, 커버 부분(20)이 최대 개방 변위(A)만큼 들어올려질 때 하우징 벽(10)의 밑면에 부딪히는 짧은 스프링 부분의 단부에 의해 개방 변위를 제한한다. 캐비티(5)의 압력이 (특히 500mbar 미만의 범위의) 압력 임계값 아래로 떨어지는 경우, 긴 스프링 부분(221)의 스프링 힘은 커버 부분(20)이 하우징 벽(10)의 외부 측면의 밀봉 표면(12)에 대해 다시 눌려서 밀봉부(21)에 의해 밀봉되게끔 한다. 여기에서도, 센서 장치(6)는 압력 릴리프 커버 유닛(2) 내부에 배열되고 프로세싱 유닛(61)에 연결된 센서 요소(60)를 갖는다. 또한, 작동기(62)는 예를 들어, 커버 부분(20)을 작동시키기 위해, 예를 들어, 개방하거나 및/또는 폐쇄하기 위해 또는 이러한 작동을 지원하기 위해 프로세싱 유닛(61)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 센서 요소(60)는 배터리 하우징(1)의 내부 또는 캐비티(5)의 내부 압력에 응답하고, 상태 또는 제어 데이터를 프로세싱하거나 또는 평가하고 그리고 제공하기 위해 압력-종속 센서 신호를 프로세싱 유닛(61)에 송신할 수 있다. 제1 실시예에서와 같이, 압력-종속 센서 신호는 결과적으로 압력 릴리프 모니터링을 위해 및/또는 압력 릴리프 기능에 영향을 미치기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 그 센서 요소 또는 하나의 추가 센서 요소(60)는, 예를 들어, 온도 센서로서 설계되어 압력 릴리프 커버 유닛(2)의 개방 또는 커버 부분(20)의 들어올림이 또한 온도에 따라 개방 루프 또는 폐쇄 루프로 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 압력 릴리프 커버 유닛(2)의 추가적인 중복 작동이 제공될 수 있으며 및/또는 추가적인 모니터링 기능이 형성될 수 있다. 이 실시예에서도, 모든 센서 요소 및 어쩌면 작동기 요소 및 어쩌면 또한 프로세싱 유닛(61)이 유리하게는 콤팩트한 구조적 유닛을 형성하기 위해 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 통합될 수 있다.
제2 실시예에서도, 커버 부분(20)은 유지부(200)에 의해 하부 부분(23) 또는 이의 스프링 클립(22)에 연결되고, 유지부(200)에는 유지 부분(201) 및 중간 피스(202)가 구비된다. 프로세싱 유닛(61)은 또한 제1 실시예에서와 같이 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 통합될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 센서 요소(60)가 스프링 클립(22)의 굽힘, 변형 또는 압축을 검출하기 위해 스프링 클립(22)에 배열될 수 있다. 센서 요소 또는 요소들(60)은 예를 들어, 변형 게이지로 설계될 수 있다. 하나 이상의 센서 요소(60)의 대안적 또는 추가적인 설계는, 예를 들어, 특정 온도가 초과될 때 커버 부분(20)이 들어올려지고 온도가 특정 온도 임계값 아래로 떨어질 때 커버 부분(20)이 폐쇄되는 방식으로 움직임을 변경함으로써 온도 변화에 반응하는 바이메탈 요소로 구성된다. 서두에서 언급된 바와 같은 다른 센서 요소가 또한 가능하다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 제3 실시예에서, 압력 릴리프 장치는 또한 압력 릴리프 커버 유닛(2) 및 이에 연결된 센서 장치(6)를 갖는다. 압력 릴리프 커버 유닛(2)은 결과적으로 커버 부분(20) 및, 스프링 클립(22)이 구비되고 유지부(200)를 통해 커버 부분(20)에 연결되는 하부 부분(23)을 갖는다. 여기에서도, 제2 실시예에서와 같이, 스프링 클립(22)에는 긴 스프링 부분(221) 및 짧은 스프링 부분(미도시)을 포함하는 방사상으로 바깥쪽으로 돌출하는 스프링 텅(220)이 구비된다. 긴 스프링 부분(221)은 개구부(7)의 가장자리 주위의 하우징 벽(10)의 밑면에서 단부 부분(223)으로 지지되고, 캐비티(5)의 압력이 특정 압력 임계값(바람직하게는 500 mbar 이하임)을 초과할 때 커버 부분(20)을 들어올리도록 탄성적으로 편향된다.
입자 또는 이물질이 캐비티(5)에 떨어져 있게 유지하고 캐비티(5)와 외부 영역(4) 사이의 가스 압력이 유로(13)를 통해 균등화되는 것을 허용하기 위해 커버 벽(203)에 의해 외부 측면이 커버된 멤브레인(3)이 커버 부분(20)에 삽입된다. 이 경우, 하나 이상의 센서 요소(60, 60')는 압력 릴리프 커버 유닛(2) 상에 또는 그 부근에 배열되며(또는 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 통합됨), 여기서 서두에 언급된 바와 같이 센서 요소(60, 60')의 다른 설계 변형이 가능하다. 멤브레인(3)은 예를 들어 센서 요소(60) 자체로서 또는 하나 이상의 센서 요소(60)를 갖도록 설계될 수 있다. 멤브레인(3)의 센서 요소는 예를 들어, 인열 와이어로서 설계될 수 있거나 및/또는, 유리하게는 늘려질 때 전기 저항 또는 커패시턴스가 변화하여 AC 신호가 멤브레인의 늘림 또는 팽창에 따라 생성되거나 또는 변경되고 센서 신호로서 전달되어 프로세싱될 수 있는 탄성중합체 스트립과 같은 변형-민감 스레드(thread) 또는 스트립을 포함할 수 있다. 따라서 압력 릴리프 커버 유닛(2)은 압력 릴리프 모니터링 및/또는 압력 릴리프 기능을 가져오거나 또는 지원하기 위한 추가 센서 기능을 수행할 수 있다.
따라서 이 센서 장치(6) 또는 압력 릴리프 커버 유닛(2)은 압력 릴리프 모니터링 및/또는 압력 릴리프 기능을 수행하기 위해 보고 시스템 또는 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어 시스템에 통합될 수도 있다. 특히 센서 장치(6) 및 어쩌면 또한 프로세싱 유닛(61) 및/또는 작동기(62)를 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 통합할 때, 전체 압력 릴리프 장치는 또한 이전 실시예와 마찬가지로 이러한 실시예에서 콤팩트한 유닛으로 설계될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 제4 실시예에서, 압력 릴리프 장치는, 이상의 실시예에 따라 설계될 수 있는 압력 릴리프 커버 유닛(2) 및 이에 연결된 센서 장치(6)를 갖는다. 압력 릴리프 커버 유닛(2)은, 분리 가능한 분리 영역(26)을 통해 하우징 벽(10)의 분리 가장자리(27)에 매체-기밀 방식으로 연결되고 또한 적어도 하나의 힌지형 연결부(25) 또는 스트립에 의해 하우징 벽(10)에 체결되는 커버 부분(20)을 갖는다. 캐비티(5)의 내부 압력이 압력 임계값을 초과하는 경우, 분리 가장자리(27)에 대향되는 분리 영역(26)이 찢어져 파괴되고, 결과적으로 캐비티로부터 외부 영역(4)으로의 유로(13)가 개방되며, 여기서 커버 부분(20)은 연결부(25)를 통해 하우징 벽(10)에 대해 유지된다. 캐비티(5)로부터의 배출 매체 또는 가스가 환경으로 직접 배출되는 것을 방지하기 위해, 배출 매체를 전환하기 위한 파이프(41)가 연결 부분(40)을 통해 개구부(7)에 연결된다. 이 경우, 예를 들어 프로세싱 유닛(61)에 의해 검출되는 전류 흐름이 중단됨으로써 예를 들어 분리 영역(26)의 찢어짐을 검출하기 위해 인열 와이어와 같은 센서 요소(60)가 설계될 수 있다. 예를 들어, 이전 실시예와 유사하게 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어를 위해 대응하는 상태를 보고하고 이를 사용하기 위해 추가 센서 요소(60)가 또한 존재할 수 있다.

Claims (12)

  1. 하우징 벽(10)에 삽입되거나 또는 삽입될 수 있고 특히 압력 임계값 및/또는 온도 임계값이 초과될 때 캐비티로부터 하우징(1)의 외부 영역(4)으로의 유로(13)를 개방하는 압력 릴리프 커버 유닛(2)을 포함하는, 배터리 하우징(1)에 의해 둘러싸인 셀형(cell-like) 캐비티(5)에 대한 압력 릴리프 기능을 수행하기 위한 압력 릴리프 장치로서,
    상기 압력 릴리프 커버 유닛(2)은, 적어도 하나의 센서 요소(60)를 포함하고 특히 압력 릴리프 모니터링 프로세스 및/또는 압력 릴리프 기능에 관여하거나 또는 관여할 수 있는 센서 장치(6)에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되며,
    상기 센서 장치(6) 전체 또는 적어도 하나의 센서 요소(60)는 상기 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 구조적으로 통합되는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 장치(6)는 상기 압력 릴리프 커버 유닛(2)의 작동에 관여하는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 센서 장치(6)는 보고 시스템에 센서 신호를 송신하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 장치(6)에는 센서 신호들에 대한 프로세싱 유닛(61)이 구비되는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 장치(6)는 개방 루프 또는 폐쇄 루프 제어 개입을 위해 상기 압력 릴리프 기능에 관여하거나 또는 관여할 수 있는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 장치(6)는 압력 검출, 온도 검출, 위치 검출, 변위 검출, 속도 검출, 가속도 검출, 흐름 검출 및 화학 물질 변화의 검출의 기능들 중 적어도 하나의 기능을 가지고 설계되는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 센서 장치(6)는, 변형 센서, 압전 센서, 열전 센서, 전자기 센서, 용량 측정 센서, 바이메탈(bimetallic) 요소 및 형상 기억 소자의 그룹으로부터의 적어도 하나의 센서 요소(60) 단독 또는 적어도 2개의 센서 요소(60, 60’)의 조합을 갖는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    적어도 하나의 작동기(62)를 포함하고,
    상기 작동기(62)는 상기 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 할당되고 특히 상기 압력 릴리프 커버 유닛(2)에 통합되는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 작동기(62)는 적어도 하나의 센서 요소(60)로부터의 센서 신호에 기초하여 상기 압력 릴리프 커버 유닛(2)이 직접적으로 또는 간접적으로 개방되고 및/또는 폐쇄되게끔 하는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 요소(60) 및 상기 적어도 하나의 작동기(62)는 상기 압력 릴리프 커버 유닛(2)의 공통 구성요소로 통합되는 것을 특징으로 하는, 압력 릴리프 장치.
  12. 청구항 1에 따른 적어도 하나의 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징.
KR1020227010535A 2019-12-11 2020-12-09 압력 릴리프 장치 및 이러한 압력 릴리프 장치를 포함하는 배터리 하우징 KR102759514B1 (ko)

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