Elemento de cierre para carcasa de batería.

Carcasa de batería con un primer orificio (3), en la que en el primer orificio

(3) está recibida una tapa (5) de un elemento de cierre para el cierre del orificio (3) de la carcasa de la batería (1), en la que el elemento de cierre comprende la tapa (5), en la que la tapa (5) presenta una ranura de unión (6), en la que se puede insertar una pared (13) de la carcasa de la batería (1), y en la que desde la tapa (5) se proyecta una pieza de unión (7) deformable no destructiva, caracterizada por que la pieza de unión (7) está provista con una boquilla (8), en la que en un segundo orificio (4) está recibida la boquilla (8) y en la que la ranura de unión (6) configura diferentes salientes (10a, 10b) sobre el lado dirigido hacia la pared interior de la carcasa de la batería (1).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11000978.

Solicitante: CARL FREUDENBERG KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: HOHNERWEG 2-4 69469 WEINHEIM ALEMANIA.

Inventor/es: KRAMER, THOMAS, UNGER, HANS, CLEMENS, MARKUS, STEPHAN,INGO, Kritzer,Peter,Dr, NAHRWOLD,OLAF.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Detalles de construcción o procesos de fabricación... > H01M2/10 (Monturas; Dispositivos de suspensión; Amortiguadores; Dispositivos de sujeción o de transporte; Soportes (combinación estructural de acumuladores con aparatos para la carga H01M 10/46))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > PROCEDIMIENTOS O MEDIOS, p. ej., BATERIAS, PARA LA... > Detalles de construcción o procesos de fabricación... > H01M2/12 (Espitas de escape u otras disposiciones mecánicas para facilitar el escape de los gases)

PDF original: ES-2523275_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Elemento de cierre para carcasa de batería.
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Elemento de cierre para carcasa de batería.

Fragmento de la descripción:

Elemento de cierre para carcasa de batería Campo técnico

La invención se refiere a una carcasa de batería de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente. Estado de la técnica

El documento DE 295 18 905 U1 muestra un recipiente para el almacenamiento de sangre, que comprende un elemento de cierre con una boquilla. El documento EP 0 040 311 A1 muestra un tapón de cierre para células de acumuladores, en las que una caperuza está fijada por medio de una pestaña. Se conoce a partir del documento US 3 388 007 un elemento de cierre con una tapa y un anillo.

Los sistemas de batería de gran formato o bien otros acumuladores electroquímicos como por ejemplo supercondensadores se utiliza cada vez en más aplicaciones. Así, por ejemplo, encuentran aplicación en vehículos eléctricos o vehículos híbridos, en sistemas Industriales de tracción, como carretillas de horquilla elevadora o robots, en vehículos de transporte todoterreno así como en vehículos deportivos y vehículos de tiempo libre. Otras aplicaciones se encuentran en trenes y aviones.

En todas estas aplicaciones, las baterías están constituidas, en general, por una pluralidad de células individuales, que están alojadas en una carcasa de batería. Tensiones típicas de los acumuladores de energía utilizados de esta manera alcanzan hasta 1000 V. Son posibles Intensidades de la corriente de más de 100 A.

Longitudes y anchuras típicas de la carcasa de la batería son 500 mm x 800 mm. Los espesores de pared de la carcasa de la batería son típicamente de 1 a 5 mm. La carcasa de la batería se fabrica de materiales, en particular de acero o aluminio, o de plásticos, en particular poliamida.

En el caso de un cortocircuito interno, dentro de una célula individual puede tener lugar un desarrollo de gas. Volúmenes típicos que se liberan en una célula de 40 Ah se encuentran en el intervalo de 100 I. El gas liberado, que está constituido por electrolito o bien productos de degradación de electrolito, es combustible y tóxico.

Típicamente, las células en el diseño de bolsa de café flexible se abren a presiones interiores, que están por debajo de 1 bar, y las células con envoltura mecánica sólida en el diseño cilindrico o bien prismático se abren a presiones de más de 10 bares.

El gas liberado llega entonces a la carcasa de la batería y conduce a allí a una subida de la presión. Ésta depende del volumen muerto en la carcasa de la batería. Por lo demás, la subida de la presión depende de una posibilidad eventual de la caída de la presión a través de fugas, por ejemplo en la junta de estanqueidad de la carcasa, de una transferencia del gas a través de los orificios de compensación de la presión, que están dispuestos en el estado normal para una regulación de la presión interior de la batería, así como del tipo de las células o bien de la rapidez de una apertura de las células.

En el caso de la liberación repentina de gases, la carcasa de la batería puede explotar. Con un volumen muerto de 20 I y una liberación de 100 I de gas, la carcasa de la batería estaría bajo una sobrepresión de 5 bares. El gas combustible y tóxico puede entrar en contacto con personas, en efecto puede llegar al espacio interior de un vehículo. El gas combustible y tóxico puede entrar en contacto con partes conductoras de corriente, lo que puede conducirá una inflamación o explosión.

En general, los gases liberados no son especialmente calientes, de manera que materiales de NBR o EPDM pueden resistir los gases. A ello hay que añadir que en el caso de una liberación de los gases, la junta de estanqueidad no tiene ya ninguna importancia, puesto que debe abrirse una válvula. Con frecuencia, para las válvulas y sus componentes existen requerimientos de una resistencia a la temperatura de más de 500°C y de una resistencia frente a ácido fluorhídrico.

Estas condiciones de la temperatura pueden aparece en baterías combustibles. Las concentraciones de ácido fluorhídrico relativamente reducidas liberadas normalmente se pueden tolerar en el caso de utilización de elastómeros poliolefínicos como EPDM. Para evitar estados extraordinariamente críticos del sistema general durante la apertura mencionada de una célula, por lo tanto, cada batería de gran formato, en particular una batería de litio, debe poseer un dispositivo para la reducción segura de las sobrepresiones.

Una válvula para la reducción de sobrepresiones no se puede abrir en estados normales de funcionamiento. Por ejemplo, diferencias de la presión a través de compensación de la temperatura o diferencias de la presión en la circulación por montañas y valles no conducen a una apertura de la válvula. Estas oscilaciones típicas de la temperatura están en el intervalo de máximo +/- 0,2 bares. Una válvula debe impedir en cualquier caso, que pueda

penetrar agua desde el exterior.

Por lo tanto, sobre todo en aplicaciones de automóviles, se plantean a la válvula requerimientos elevados. Debe existir una capacidad de vadeo. En instalaciones de lavado o en el caso de que se produzcan salpicaduras de agua a alta presión, debe existir una estanqueidad. Aquí se requiere, en general, el tipo de protección IP 67 ("Protección del agua" según DIN EN 60529 o bien DIN 40050, Parte 9).

Por lo demás, debe Impedirse que durante la apertura de la válvula vuelen piezas alrededor. En el caso de una apertura debe tener lugar una reducción regular de la sobrepresión. Esto significa que una apertura de una válvula no debe realizarse de forma repentina, pero la sobrepresión se reduce, a pesar de todo, de forma efectiva. El sistema general debe ser robusto. Debe garantizarse que funciones en "condiciones de automóvil" también al cabo de 10 años.

Por lo tanto, la válvula no debería mostrar envejecimiento así como no debería adherirse firmemente en el caso de contaminación y corrosión. Áreas de la sección transversal libres típicas de la válvula dependen de la capacidad de las células y del tamaño de la batería. Áreas de la sección transversal típicas son de 5 cnr a 30 cm2

Para solucionar los problemas mencionados, las carcasas de baterías de litio de gran formado contienen, en general, una unidad para la reducción de la sobrepresión. A tal fin existen varias formas de realización.

Es concebible una válvula, que se controla en combinación con un sensor de presión dispuesto en el interior. En este caso es un Inconveniente que esta forma de realización es técnicamente costosa y cara, consume corriente, es propensa a corrosión y es demasiado compleja técnicamente. También se puede aplicar el principio de un disco de rotura. A tal fin se aplican, por ejemplo, láminas termoplástlcas sobre aberturas de la carcasa de la batería. En este caso es un Inconveniente que se puede producir una fragilización del material, que da como resultado un fallo. No es posible una reducción regular de la presión, puesto que un disco de rota explota. Una lámina es propensa a perforación y/o lesión exterior. Por lo demás, se puede emplear una válvula de resorte. En este caso es un Inconveniente que no se puede excluir que salgan volando piezas, que exista una propensión del muelle a corrosión y que el área de la sección transversal de la abertura sea limitada.

Representación de la invención

Por lo tanto, la Invención tiene el cometido de configurar y desarrollar una carcasa de batería de tal forma que ésta presenta en el funcionamiento normal una estanqueidad fiable, pero en el caso de averías permite que se escapen los gases sin problemas y de forma dirigida, sin que sean centrifugadas partes de la carcasa de la batería o de una válvula de forma incontrolada.

La presente invención soluciona... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Carcasa de batería con un primer orificio (3), en la que en el primer orificio (3) está recibida una tapa (5) de un elemento de cierre para el cierre del orificio (3) de la carcasa de la batería (1), en la que el elemento de cierre comprende la tapa (5), en la que la tapa (5) presenta una ranura de unión (6), en la que se puede insertar una pared 5 (13) de la carcasa de la batería (1), y en la que desde la tapa (5) se proyecta una pieza de unión (7) deformable no

destructiva, caracterizada por que la pieza de unión (7) está provista con una boquilla (8), en la que en un segundo orificio (4) está recibida la boquilla (8) y en la que la ranura de unión (6) configura diferentes salientes (10a, 10b) sobre el lado dirigido hacia la pared interior de la carcasa de la batería (1).

2- Carcasa de batería de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que la tapa (5) presenta una junta de 10 obturación circundante (9) para el apoyo en la pared exterior de la carcasa de la batería (1).

3 - Carcasa de la batería de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por que un saliente (10a), que está más cerca de la boquilla (8) es mayor que un saliente (10b) que está lejos de la boquilla (8).

4.- Carcasa de batería de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que la boquilla (8) está provista con una ayuda de montaje (12), que está colocada sobre ella de forma desmontable.

5.- Carcasa de batería de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que entre la pared (13),

en la que está configurado el primer orificio (3), y un fondo de la ranura (11) de la tapa (5) está configurado un intersticio (15).