CN102686441A - 电化学能量存储装置的框架 - Google Patents

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Abstract

一种电化学能量存储装置(2)的框架(1)，其中所述框架(1)被设置成至少局部地包围电化学能量存储装置(2)，所述框架(1)包括框架元件(3)，所述框架元件(3)包括具有第一屈服点的第一框架元件区域(5)，所述框架的特征在于，其包括具有第二屈服点的第二框架元件区域(6)，并且第二框架元件区域(6)和第一框架元件区域(5)的屈服点的商低于预定值。

Description

电化学能量存储装置的框架
描述
本发明涉及一种用于电化学能量存储装置的框架、具有框架和电化学能量存储装置的电池组单元、具有至少一个上述电池组单元的电池组、具有依据本发明的电池组的机动交通工具和两种运行方法。本发明结合用于为驱动机动交通工具供电的锂离子电池进行了描述。要指出的是，本发明还可不依赖于电池组类型或者不依赖于所驱动的发动机类型来应用。
由现有技术已知了用于为驱动机动交通工具供电的电池组。对于一些构造而言常见的是由于电池组的破坏使得该电池组的周边环境受到威胁，例如在由电池组供电的机动交通工具发生事故时。
因此本发明的基本任务在于，降低由被破坏的电池组引起的对周边环境的危害，例如在由电池组供电的机动交通工具发生事故时。
依据本发明，通过独立权利要求的教导来实现该任务。本发明优选的改进方式是从属权利要求的主题。
依据本发明的框架是为一个、两个或多个电化学能量存储装置设置的。框架被特别设置成，其至少局部地包围至少一个电化学能量存储装置，最好是沿着电化学能量存储装置的多个分界边(Begrenzungskanten)。所述框架具有至少一个框架元件，最好是两到四个框架元件。框架元件包括具有第一屈服点(Flieβgrenze)的第一框架元件区域。所述框架的特征在于第二框架元件区域，其特别与一框架元件相关。依据本发明，第二框架元件区域包括第二屈服点。依据本发明，第二框架元件区域的屈服点和第一框架元件区域的屈服点的商q未超出预定值。
在发明的范畴中，框架被理解为一种装置，其特别地用于至少局部地包围电化学能量存储装置。所述框架包括用于一个、两个或多个电化学能量存储装置的容纳区域或框架开口。框架最好沿电化学能量存储装置的至少两个分界边来包围所述电化学能量存储装置，所述两个分界边彼此平行地设置。特别优选地，所述框架不间断地包围电化学能量存储装置。框架最好构成为具有第一主要延伸方向和第二主要延伸方向和具有两个平行的主要表面的薄壁板。容纳区域最好与所容纳的电化学能量存储装置的形状相适应。框架最好以预定的间隔包围电化学能量存储装置。框架最好包括两个基本上平行的分界面。框架最好构成为固体。框架的容纳区域最好容纳两个或更多个电化学能量存储装置。框架的密度最好大于所容纳的电化学能量存储装置的密度。
在本发明的范畴中，电化学能量存储装置被理解为一种装置，其特别用于输出电能并将所存储的化学能转化为电能。电化学能量存储装置包括至少一个具有多个阳极和阴极(电极)的电极堆栈，其中每个阳极和阴极通过分隔物分开。电化学能量存储装置还包括两个不同极性的电流导体，每一个电导体与电极中的一个电连接。电化学能量存储装置最好构成为具有第一主要延伸方向和第二主要延伸方向的板形。电化学能量存储装置最好构成为扁平的长方体，其具有两个平行的最大的分界面、每一对都互相平行的两对较小分界面和八个分界面的分界框。电流导体最好从一较小分界面中延伸出来。不同极性的电流导体最好从电化学能量存储装置的同一个较小的分界面中延伸出来。在框架的开口内部，电化学能量存储装置最好通过至少一个在框架上模制的或插入框架中的间隔装置(Abstandhalter)来防止移动。电化学能量存储装置最好可被再次充电。分隔物最好包括特别包含有锂的电解液。
在本发明的范畴中，框架元件被理解为一种框架组成部分，其中框架元件沿着电化学能量存储装置的主要延伸方向中的一个延伸。框架元件最好构成为横梁(Holm)。框架元件的尺寸最好被确定为至少和电化学能量存储装置的相关毗邻分界边一样长。框架元件最好构成为固体。框架最好包括两个框架元件，特别优选为包括四个框架元件，其中每两个框架元件彼此平行地设置。依据本发明，框架元件包括基本上平行的分界面。这些平行的分界面最好和相应于框架外部尺寸的板形替代体
Figure BDA00001829089000021
的两个最大的分界面重合。
在本发明的范畴中，第一框架元件区域被理解为一框架元件的区域。第一框架元件区域的特征在于第一屈服点。在框架元件内部，第一框架元件区域最好与电化学能量存储装置相邻地且面对面地设置。第一框架元件区域最好至少在电化学能量存储装置的相邻分界边的整个长度上延伸。第一框架元件区域最好特别为框架元件的物质的(stofflich)部分。第一屈服点最好高于电化学能量存储装置的屈服点。第一框架元件区域最好包括至少一种来自以下组的材料，其中所述组包括：含铁的合金；钢；轻金属，例如铝、钛或镁；合成材料，特别如PP、PA或PE，这些合成材料特别是交联的并且其特别是利用填充剂和/或织物/平纹棉麻布来强化，特别是利用玻璃纤维和/或芳香族聚酰胺纤维来强化。第一框架元件区域最好具有蜂窝状结构(Wabenstruktur)，特别优选地具有芳香族聚酰胺纤维和/或具有金属箔，其中特别优选地蜂窝的纵轴设置在起作用的外来物
Figure BDA00001829089000031
的方向上。第一框架元件区域最好包括肋状物或脊状物，其特别优选地在框架的主平面上延伸。
在本发明的范畴中，屈服点被理解为一种特性，其特别提供了关于物体响应作用力的特性的信息。框架元件区域的屈服点由材料、框架元件区域的几何形状和负荷种类决定。特别地框架元件材料的屈服点，和/或特别地框架元件区域的受到力作用的表面在力的方向上和/或在力的横向上移动的行程被作为屈服点的量度。在固体至少部分为结晶的情况下，最好将材料的弹性限度作为屈服点的量度，特别是在金属或部分结晶的聚合物情况下更是如此。
在本发明范畴中，第二框架元件区域被理解为框架的另一个区域，特别是由框架元件组成的区域。第二框架元件区域特别是以第二屈服点为特征。第一框架元件区域最好是第一框架元件的一部分，而第二框架元件区域最好是第二框架元件的一部分。第二框架元件区域最好沿其所属的电化学能量存储装置的主要延伸方向延伸。框架元件最好不但包括第一框架元件区域，而且包括第二框架元件区域，其中特别优选地，所述第一框架元件区域距其所属的电化学能量存储装置设置的间距小于第二框架元件区域距其所属的电化学能量存储装置设置的间距。第一框架元件区域和第二框架元件区域最好沿各自所属的电化学能量存储装置的不同的主要延伸方向延伸。第二框架元件区域最好包括至少一种选自以下组的材料，所述组包括：轻金属，例如铝、钛或镁；非交织的合成材料；弹性体；凝胶(Gele)；玻璃颗粒或沙石颗粒；纺物垫或平纹棉麻布；泡沫塑料，其特别由钢、轻金属、特别如PU或PS的聚合物制成。第二框架元件区域最好具有蜂窝状结构，其中特别优选地，蜂窝的纵轴设置在起作用的外来物的横向上。第二框架元件区域最好具有以下造型，其在力的作用下有助于第二框架元件区域横向延伸。第二框架元件区域最好具有起伏的轮廓和/或波浪状起伏(Sicken)，其纵轴与起作用的外来物横向地设置。第二框架元件区域最好起到以下作用：
●通过所述第二框架元件区域在负载情况下优选地变形并将作用力分布在较大的平面上，
●通过作用力在其横向上部分地偏转，和/或
●通过特别地借助消耗来将起作用的能量转换为热。
依据本发明，第二框架元件区域的屈服点g和第一框架元件区域的屈服点g的商q不超过预定值qg。商q如下方式计算：
q = g 2 g 1 < q g
商qg的预定值最好小于1，最好小于9/10，最好小于8/10，最好小于7/10，最好小于6/10，最好小于5/10，最好小于4/10，最好小于3/10，最好小于2/10，最好小于1/10并且最好大于1/100。
依据本发明的电化学能量存储装置的框架结构实现了特别是第一框架元件区域的高的形状稳定性。具有相当弹性的第二框架元件区域起如前所述的作用，并因此降低作用在电化学能量存储装置上的作用力的破坏作用。因此依据本发明的电池组的破坏范围，例如由于事故造成的破坏范围，以及对周边环境的危害特别地通过排出化学物质而减少并且解决了本发明的基础任务。
下面将阐述本发明优选的其它的改进方案。
第一框架元件区域与第二框架元件区域相邻地设置是有利的。第一框架元件区域最好与第二框架元件区域相接触。第一框架元件区域最好相对于第二框架元件区域是可移动的。第一框架元件区域最好与同一框架元件的第二框架元件区域以材料决定的方式连接，特别优选为粘贴或焊接。框架元件的第一框架元件区域和第二框架元件区域的连接最好仅局部地实现。第一框架元件区域与同一框架元件的第二框架元件区域最好设有预定的间距。第一框架元件区域和第二框架元件区域最好形成同一框架元件的不同的层。所述层的横断面最好具有不同的形状。
框架最好包括一个、两个或多个框架连接区域。框架连接区域特别地用于连接其它物体。特别地，这种其它物体包括框架开口的盖板以及其它电池组单元的相邻框架。盖板最好与框架连接区域特别以材料决定的方式来连接。框架连接区域最好包括凹槽，其特别用于让连接装置通过。对于连接装置，其特别地涉及一种装置，该装置使多个框架彼此连接，所述装置特别为连接杆或带条。框架最好包括框架加固组件。在本发明的范畴中，框架加固组件被理解为一种物体，该物体以高弯曲刚度、高纵向弯曲刚度和/或高屈服点为特征。框架加固组件的屈服点、弯曲刚度、纵向弯曲刚度最好高于第一框架元件区域的第一屈服点。框架最好包括多个框架加固组件。框架加固组件最好与第一框架元件区域相邻设置，并且特别以材料决定的方式与所述第一框架元件区域连接。框架加固组件最好至少部分地被第一框架元件区域包围，特别优选为大部分被包围。框架加固组件最好在框架元件的整个长度上延伸。被特别明确定义的框架加固组件最好以高阻力矩为特征。
框架最好包括至少一个框架凹槽，该框架凹槽特别设置在框架元件上。框架最好包括两个或更多个框架凹槽。框架凹槽沿着框架元件或通过框架元件延伸，并且特别地用于容纳电化学能量存储装置的电流导体。该电流导体被引导穿过框架凹槽，并通过框架凹槽经过框架元件向周围延伸。第二框架元件区域最好在框架凹槽的区域内中断。分隔装置与框架凹槽最好相邻地设置。分隔装置特别用于分隔开被引导通过的电流导体或隔离电池接通装置。
依据本发明，电池组单元包括根据本发明的框架和电化学能量存储装置。其中框架至少局部地，优选为沿着电化学能量存储装置的多个分界边，包围电化学能量存储装置。电池组单元最好包括两个或更多个电化学能量存储装置。电池组单元的两个电化学能量存储装置最好串联和/或并联。
有利地，电池组单元包括电池-压力分布层(Zell-Druckverteilungslage)。该电池-压力分布层特别用于力或压强的平面分布，其中力或压强由外来物向电池-压力分布层施加。电池-压力分布层特别将电池组单元和外来物分开。电池-压力分布层最好包括至少一种选自以下组的材料，所述组包括：含铁的合金；钢；轻合金，例如铝、钛或镁；特别是交织的合成材料；合成材料，其具有填充材料和/或织物/平纹棉麻布，特别地具有碳纤维、玻璃纤维和/或芳香族聚酰胺纤维。电池-压力分布层最好具有蜂窝状结构，特别是具有芳香族聚酰胺纤维和/或金属箔，其中特别优选地，所述蜂窝的纵轴设置在起作用的外来物方向上。蜂房最好在纵向上使用覆盖层来封闭。电池-压力分布层最好包括肋状物或脊状物，其特别优选地在预期的外来物的方向上延伸。电池-压力分布层最好设置在框架的外表面上，特别优选地设置在第二框架元件区域的外表面上。电池-压力分布层最好仅仅设置在电池组单元的预定区域内，特别优选地设置在预期由外来物引起的危害作用特别小的端面上的区域内。电池-压力分布层最好通过所属的电池组单元向外延伸。电池-压力分布层最好被至少局部地电导通地构成，特别是借助金属镀层和/或金属丝构成。
依据本发明，电池组包括两个或多个依据本发明的电池组单元，其被彼此平行地和/或互相接触地设置。
相邻电池组单元的多个第二框架元件区域最好整块地构成，并且特别优选具有可灌注的材料和/或流体。流体最好粘稠地构成，其中流体的粘性与预期的起作用的外来物的速度相适应。流体最好可被压缩。
电池组最好包括减压装置，该减压装置使得流体离开其最初占据的空间成为可能。特别优选地，减压装置的开口适合于起作用的外来物的预期速度。两个电池组单元最好由电池-压力分布层分开。多个电池组单元最好彼此电连接。特别优选地，多个电池组单元串联连接成电池组。多个电池组最好并联。两个电池组最好由电池-压力分布层分开。
电池组最好包括一个、两个、四个或更多个连接件，其与电池组单元彼此连接，环绕和/或围住所述电池组单元。连接件最好构成为金属钳、螺栓连接或环形带。电池组有利地包括两个电池组连接装置或极点，其特别地用于间接地与用电器进行电连接。两个电池组连接装置最好设置在电池组的外表面上，特别优选地设置在同一外表面上。
电池组中多个相邻的电池组单元的电池-压力分布层最好整体地构成。其优选地构成电池组的外表面。
有利地，电池至少局部地包括电池-压力分布层。其被优选地平行于电池组的外表面来设置，特别优选地，电池-压力分布层构成电池组的外表面。电池-压力分布层最好包括至少一种选自以下组的材料，所述组包括：含铁合金；钢；轻合金，例如铝、钛或镁；合成材料，特别是比如PP、PA或PE，其特别地是交织的并且其特别利用填充材料和/或织物/平纹棉麻布来强化，特别是利用碳纤维、玻璃纤维和/或芳香族聚酰胺纤维。电池-压力分布层最好具有蜂窝状结构，特别优选地具有芳香族聚酰胺纤维和/或金属箔，其中特别优选地，所述蜂房的纵轴设置在起作用的外来物的方向上并用于电池组-压力分布层的强化。电池组-压力分布层最好包括肋状物或脊状物，其特别优选地在预期的外来物的方向上延伸。电池组-压力分布层最好包括起伏的轮廓和/或波浪状起伏，其纵轴设置在起作用的外来物的方向上。优选地电池组-压力分布层设置在电池组的区域内，在所述区域内由外来物引起所预期的危害。电池组最好包括多个电池组-压力分布层，该电池组-压力分布层平行于电池组单元的不同分界面来设置，其特别优选地构成电池组的外表面。多个电池组-压力分布层最好彼此连接。电池组-压力分布层最好与电池组单元存在间距地设置，并使间隔(Zwischenraum)位于电池组-压力吸收层与电池组单元，特别是其电池-压力分布层之间。间隔最好由可填充的物质或可流动的物质来填充，特别是填充玻璃颗粒和/或沙石颗粒或者混合物。所述间隔最好是未被填充的并使得电池组-压力吸收层能够变形，而不接触在其下面的电池组单元。电池组-压力分布层最好至少局部地电导通，特别是借助金属镀层和/或金属丝。有利地，电池组包括一个、两个或更多个分隔保护层。电池组的分隔保护层最好设置在电池组-压力吸收层和电池组单元或电池组单元的框架之间。分隔保护层最好构成为织物或平纹棉麻布，特别优选地构成为防切割的织物，特别是由芳香族聚酰胺纤维组成的织物。多个分隔保护层最好设置在电池组的区域内，在该区域中预期有外来物所产生的影响。分隔保护层最好被电绝缘地构成。分隔保护层最好包括比电池组-压力分布层小的屈服点。其中分隔保护层还相应于第二框架元件区域来作用，特别是通过将力分布在较大的表面上并将力转向至起作用的外来物方向的横向上。
有利地，电池组包括一个、两个或更多个电池组加固组件。电池组加固组件特别起到将作用力分布到多个电池组-压力吸收层上的作用。电池组加固组件特别起到将起作用的外来物在碰到电池组-压力吸收层之前停止的作用。电池组加固组件特别构成为保护架或保护护圈。包围着电池组的电池组加固组件最好将电池组-压力吸收层或分隔保护层有间距地固定在电池组上。电池组加固组件最好与电池组连接区域连接。
有利地，电池组包括至少一个变形配件，该变形配件特别以预定的方式发生变形，这特别是由起作用的外来物引起的。有利地，多个变形配件共同地作用以支撑电池组-压力吸收层。有利地，在将外来物动能转化为变形功
Figure BDA00001829089000081
时，变形配件发生变形。变形配件最好设置在电池组-压力吸收层和电池-压力吸收层之间。变形配件最好设置在电池组外表面上。变形配件最好具有一屈服点，其小于相邻的电池组-压力吸收层和电池-压力吸收层的屈服点。变形配件最好构成为，使得其截面面积
Figure BDA00001829089000082
在预期的外来物方向上或在相邻电池组-压力吸收层的方向上减少。变形配件最好具有至少一个对称轴。优选地，变形配件构成为圆锥形和/或具有开口角度，其中其最高点指向电池组-压力吸收层。
有利地，电池组包括一个、两个至四个或者更多个电池组连接区域。电池组连接区域特别设置成与其它物体连接，所述其它物体最好是机动交通工具的电池组容纳装置，待供电的机器或设备。电池组连接区域最好包括机械连接件或构成为与机械连接件进行能量交换(Wechselwirkung)。机械连接件最好包括额定断裂点(Sollbruchstelle)并特别优选地构成为有凹口的销钉或套管。电池组连接装置或极点最好设置在电池组连接区域内。在将电池组与其它物体连接的同时最好还建立在待供电的机器或设备的电池组连接装置和电子装置之间的电连接。另外电池组连接装置最好构成为具有额定断裂点的凸出部分，特别地构成为有凹口的销钉或套管。电池组连接区域最好仅承载预定的力。考虑到电池组连接区域的数量，为电池组的预期的加速度或者(特别是作为事故后果的)作用在电池组上的作用力来选择预定的力。
有利地，电池组包括电池接通设备。电池接通设备特别用于将电化学能量存储装置与电池组连接装置电连接。两个电池组连接装置或电池组的连接极点与电池接通设备连接。电池接通设备最好基本上构成为平板状并平行于电池组外表面延伸。另外电池接通设备与周边环境通过电池组-压力分布层和/或分隔保护层来分隔。电池接通设备最好设置在电池组的区域内，在该区域内不期望存在可能有破坏性的外来物的影响。电池接通设备最好构成为印刷电路板。电池接通设备包括两个集电端子(Sammelanschlüsse)，它们与电池组连接装置电连接。集电端子和电池组连接装置最好整体地构成，并特别优选地，电池组连接装置设置在电池接通设备上。集电端子最好设置成插接端子或螺栓连接端子，特别是设置在构成为印刷电路板的电池接通设备上。电池接通设备包括至少两个特别地用于与电化学能量存储装置或电池组的电流导体连接的电池接通设备。电池接通设备最好对应于每个电池组单元包括一对电池接通装置。电池接通装置最好被设计为可拆卸的，特别优选地构成为受弹簧力作用的夹钳。电池接通装置最好设置在构成为印刷电路板的电池接通设备上，特别优选是被焊上或焊接到电池接通设备上的。
电池接通设备最好包括一个、两个或多个导电装置，其优选地构成为导体轨道、导电带、汇流排或扁平电缆。导电装置特别用于连接第一电池组单元的电池接通装置与其它电池组单元的电池接通装置和/或与集电端子。多个导电装置最好构成为电池组单元的串联和/或并联。最好特别是每四个电池组单元借助电流引导装置串联连接成电池组。多个电池群最好借助电流引导装置并联连接和/或串联连接。至少几个电流引导装置最好被平面地形成在电池接通设备上。至少多个电流引导装置最好按照光化学方法和/或厚铜技术(Dickkupfertechnik)来制造。
一个或多个导电装置最好与一个或多个热交换装置导热连接。热交换装置最好涉及散热体和/或具有流体通道的装置，其与至少一个电流引导装置和/或电池接通装置平面地接触。热交换装置最好通过导热的、电绝缘的层与电流引导装置分离。至少一个热交换装置最好通过在电池组-压力分布层内的或在分隔保护层内的空隙来延伸。至少一个热交换装置最好设置在电池组区域内，在所述区域中不期望存在外来物的有害影响。多个热交换装置最好彼此连接构成共用的流体通道，特别优选地，冷却剂间歇地流过该流体通道。液体最好流经热交换装置。
在电池组连接装置和电池组单元之间的电流通路有利地包括断路器装置。该断路器装置特别用于断开电流通路，该电流通路包括电池接通装置、导电装置和/或集电端子。每个电流通路最好包括各自的断路器装置。断路器装置最好构成为开关(晶体管或继电器)，构成为具有额定断裂点的电流导体或构成为具有脆弱点(Dünnstelle)的导体轨道。
有利地，断路器装置与一个或多个致动装置连接。致动装置最好构成为压力面、电感性接触件或电容性接触件。优选地，致动装置设置在电池组-压力分布层的或分隔层的内表面或外表面上或与电池组-压力分布层或分隔层相邻地设置。优选地，致动装置通过在电池组-压力分布层内或分隔层内的空隙突起。致动装置最好与多个断路器装置连接，并实现对这些断路器装置的共同致动。致动装置最好设置在电池组区域内，在该区域内预计存在外来物的危险影响。多个致动装置最好设置在电池组不同的外表面上，使得至少一个断路器装置不依赖于危险外来物的作用方向而被致动。优选地，断路器装置和致动装置整体地构成。致动装置最好以如下方式致动电池接通装置，使得电池接通装置与电池组单元的电连接中断。致动装置最好以如下方式致动分隔装置，使得电化学能量存储装置的电流导体被分隔开。致动装置最好构成为按钮、推动体
Figure BDA00001829089000101
特别是推杆。致动装置最好作用在电池组连接装置的额定断裂点上。
有利地，分隔物被应用于电化学能量存储装置的电极堆栈，所述分隔物不导电或仅很差地电子导电，并且分隔物由至少部分地允许物质透过的载体组成。所述载体最好在至少一面上以无机材料涂覆。最好使用一种有机材料作为至少部分地允许物质透过的载体，该载体最好构成为无纺绒头织物。最好包括聚合物并且特别优选包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的有机材料，其使用无机材料，最好是离子导电材料来涂覆，此外该离子导电材料最好在-40℃至200℃的温度范围内离子导电。所述无机材料优选地包括元素Zr、Al、Li中的至少一种的氧化物、磷酸盐、硫酸盐、钛酸盐、硅酸盐，铝硅酸盐的组中的至少一种化合物，特别优选地为二氧化锆。所述无机的、离子导电的材料颗粒优选地具有在100nm以下的最大直径。此类分隔物例如德国的Evonik AG公司所出售的商品名为“Separion”的分隔物。
有利地，利用这样的导体避免在电化学能量存储装置的电极堆栈内的短路的危险。
有利地，机动交通工具配置有至少一个机动交通工具连接装置和一个电池组容纳装置。装置构成为与电池组连接装置和电池组连接区域进行的能量变换的配对物。有利地，在将电池组插入到电池组容纳装置内之后，至少一个电池组连接装置和一个电池组连接区域与机动交通工具各自的配对物连接。
在电池组连接区域内，机械连接件和电池组连接装置在空间上最好彼此接近地设置。一个或两个配有额定断裂点的电池组连接装置最好由电池组向下并在特别地向上打开的机动交通工具连接装置内突起。机械连接件和电池组连接装置最好共轴地构成。电池组连接装置最好构成为用于容纳机动交通工具的螺栓或销钉和/或螺杆或柳钉的套管，其直径每个都小于套管的孔径。机械连接件最好被引导通过电池组连接装置。机械连接件最好包括额定断裂点。电池组的位移最好导致电池组连接装置的额定断裂点上的故障。一个或两个电池组连接装置最好各自被引导通过电池组连接区域。机动交通工具和电池组连接区域之间的机械连接最好被构成为，使得特别是水平方向上的预定加速度或力，例如在机动交通工具事故中，导致机械连接件的故障。电池组以下的位移有利地引起至少一个电池组连接装置的额定断裂点上的故障。
用来操作电池组的依据本发明的方法，其特征特别在于操作致动装置，特别是通过力操作致动装置。致动装置的致动通过在电池组上作用的外来物和/或机动交通工具的组件来实现。其中在外来物可以渗入由电池组所占用的空间之前，特别在电池组外表面设置的致动装置至少与外来物接触。只要外来物接下来实际渗入由电池组所占用的空间，则电池组将不再能够输出电能。以上情况同样适用的是，当机动交通工具的组件面临要渗入由电池组所占用的空间时，或电池组离开最初占用的空间时，以及与机动交通工具的组件相撞时。有利地，致动装置作用在断路器装置上并切断电流通路。致动装置最好作用在用于分开电流导体的分隔装置上，作用在使得电池组连接装置故障的电池组连接装置的额定断裂点上，和/或作用在使得导电装置毁坏的导电装置的额定断裂点上。
有利地，用于操作依据本发明的电池组的方法，其特征在于首先向电池组施加第一力。例如外来物或机动交通工具的组件将该第一力施加到电池组上。如有可能的话，第一力超过预定力，该预定力依靠预期的压力来选择。超过所述预定力导致至少一个电池组连接区域从其在机动交通工具中的预定位置被移除。这样使得电池组发生位移。依据本发明，电池组发生位移使得至少电池组连接装置中的一个发生故障。由此电池组连接装置被构成为具有额定断裂点。至少一个电池组连接装置最好断裂或使得与电池组单元的电连接被中断，这特别通过电缆或导电带的破裂实现的。其中优选地，至少一个电池组连接装置从电池组的结合中断。
有利地，电池-压力分布层和电池组-压力分布层共同作为电容器。其中，电池-压力分布层构成第一电容板，并且电池组-压力分布层构成为第二电容板。有利地，分隔保护层作为在所述电容板之间的绝缘体。压力分布层或电容板最好具有不同的电量Q和电位差ΔU。电容板最好暂时与电压源连接。特别优选地，电池-压力分布层和电池组-压力分布层暂时与电池组的一个或多个电池组单元电连接。在获得电量Q之后，电连接被重新断开。最好在预定时间点进行电容板的电量的补充。有利地，测量装置测量在预定时间点的电位差ΔU。该电位差被计算为：
&Delta;U = Q &CenterDot; x 0 &epsiv; 0 &CenterDot; &epsiv; &CenterDot; A
其中x0代表板间距，A代表板面积，ε代表分隔保护层的介电常数。控制设备(Steuereinrichtung)用于计算电位差，同样其最好进行压力分布层或电容板的电量的充电和/或补充。控制设备还比较电位差的计算值和测量值。电池组管理系统最好实现控制设备的功能。只要计算的电位差与测量的电位差有偏差，可得出平板电容器的改变。最好根据计算的电位差和测量的电位差的不同时间曲线得出平板电容器的改变。由此算出在实践中并非一直可避免的电容板间的漏电流。根据被测量的电位差的当前的或暂时的曲线的改变可以得出所涉及的组件的变形，特别是电池组外框的变形。
联系附图，本发明的其它优点、特征和应用可能性由以下描述得出。在附图中：
图1示出具有放置了电化学能量存储装置的依据本发明的框架，其包括第一框架元件区域和第二框架元件区域，
图2示出具有第一框架元件区域和第二框架元件区域的依据本发明的框架以及框架元件区域的不同构型，
图3示出被打开的依据本发明的电池组单元，其具有被切割的框架，其中第二框架元件区域被构成为具有可流动的材料，
图4示出具有多个电池组单元的依据本发明的电池组的部分剖面图；
图5示出依据本发明的电池接通设备，还包括所附的热交换装置，
图6示出依据本发明的电池组的部分剖面图，其具有电池接通设备、具有额定断裂点的电池组连接装置和用于连接机动交通工具的电池组容纳装置的电池组连接区域，以及
图7示出依据本发明的电池组的透视图，其具有电池组连接装置、电池组加固组件、电池组连接装置和电池组连接区域。
图1示出依据本发明的包括框架元件3的第一框架元件区域5和第二框架元件区域6的框架1，其具有被插入的电化学能量存储装置2。框架1包括多个模制的间隔垫片4，这些间隔垫片支撑电化学能量存储装置以防止在框架1内移动。框架1还包括框架凹槽9，其构成在上方水平的框架元件内并且其不可见的边缘通过垂直的虚线示出。电化学能量存储装置2的电流导体13被引导通过框架凹槽9。每个垂直的框架元件3包括第一框架元件区域5和第二框架元件区域6，其中第二框架元件区域6的屈服点小于第一框架元件区域5的屈服点。第一框架元件区域5由纤维复合材料制成并包括作为框架加固组件的金属插入件8。第二框架元件区域6由弹性体制成。两个框架元件区域5、6还通过其各自的横断面的形状来区分。一些例子被折入图形平面内。框架1包括具有孔的框架连接区域7，螺杆被引导通过所述孔。水平的阴影示出电池-压力分布层12。该层被构成为相对于未示出的电池组-压力分布层进行支撑，并突出超过第二框架元件区域6。此处去掉框架开口的盖板以便更好地示出框架单元11的其余组成部分。
图2示意性地示出依据本发明的具有各第一框架元件区域5和第二框架元件区域6的框架1。框架元件区域5、6的不同横断面被折入图形平面。第一框架元件区域5的第一横断面51被构成为正方形，并围住插入件8，该插入件的屈服点高于第一框架元件区域5的屈服点。插入件8不但由于其横断面而且由于其材料而起到加固作用。具有优选剖面图的不同的插入件8、8a、8b被示出。第二框架元件区域61由硬质泡沫塑料制成，特别是由金属泡沫塑料、PC泡沫塑料或PU泡沫塑料制成。如有可能，外来物至少部分地渗入泡沫塑料中并使其变稠，其中外来物的动能被转化。第二框架元件区域62、63、64、65和68对渗入的外来物作出反应，所述外来物具有在外来物的运动方向上能吸收能量的变形和横向应变(Querdehnung)。横向应变引起相邻框架的第二框架元件区域6共同作用于外来物的减速。另外渗入的物体的作用力分布在较大的面积上。第二框架元件区域66、67围住各自的空腔，所述空腔被填入可压缩的流体。以这种方式，相邻的第二框架元件区域6共同作用于外来物作用力的平面分布。具有横截面63、67的第二框架元件区域6的特征在于：壁的厚度在所预期的外来物方向上减少。因此渗入的外来物要面对不断增加的阻力。
图3a示出依据本发明的具有可流动的第二框架元件区域6a的、被打开的电池组单元11。电化学能量存储装置2被具有第一框架元件区域5和第二框架元件区域6、6a的框架1包围。框架1包括框架凹槽9，电流导体13、13a延伸通过该框架凹槽9。第一框架元件区域5包括轮廓清晰的插入件8。电池组单元11被电池-压力分布层12和另外的电池-压力分布层12a包围。电池-压力分布层12a延伸超过电池-压力分布层12并用于支撑未示出的电池组-压力分布层。电池-压力分布层12a最好包括用于避免所述层发生折弯的肋状物或脊状物。插入件8的屈服点高于第一框架元件区域5的屈服点。第一框架元件区域5的屈服点高于第二框架元件区域6、6a的屈服点。电池-压力吸收层12、12a的屈服点同样高于第二框架元件区域6、6a的屈服点。第二框架元件区域6a由流体构成。第二框架元件区域6a被周围的组件包围，使得流体不能够不受控制地漏出。有利地，第二框架元件区域6a的粘度选择成，使得流体在预定力之上通过毛细开口71流出。毛细开口71最好通过阀门来关闭，所述阀门特别优选地由未示出的电池组管理系统或机动交通工具的高级控制装置根据需要来打开。第二框架元件区域6构成为金属泡沫塑料。利用电流导体13、13a连接电池接通设备20。
图3b由其它视角示出图3a中的电池组单元。图3b示出压板8的轮廓、沿框架1的对称轴的框架凹槽9的位置以及分隔装置10。
图3c示出图3a和图3b的电池组单元11的修改。第二框架元件区域6以弹性体构成。框架开口9设置在框架1的边缘区域。与框架开口9相邻的分隔装置10位于框架1的对称轴附近。电化学能量存储装置2的电流导体13被引导通过框架凹槽9。第二框架元件区域6的横截面选择成，使得其壁的厚度在所预期的外来物方向上减少。可压缩的流体还设置在横截面的空白处(Aussparung)。
图4a示出依据本发明的具有多个电池组单元11的电池组14的横断面。电池组14的外框由电池组-压力分布层16构成。在其内侧设置分隔保护层17。分隔保护层17包括明确小于电池组-压力分布层16的屈服点。另外，分隔保护层17被设计成可按确定的尺寸压缩并塑形。分隔保护层17构成为芳香族聚酰胺织物。电池-压力分布层12、12a与分隔保护层17内侧接触。其屈服点近似相应于电池组-压力分布层16的屈服点。所被示出的是具有不同的第一框架元件区域5和第二框架元件区域6和插入物8的框架1的不同实施方式。所述单个框架元件区域5、6的特征借助对图2和3的阐述来描述。毛细管71通过电池-压力分布层12a、分隔保护层17和电池组-压力分布层16而突出。特别是由于毛细管71内部流体摩擦而造成外来物动能转换时，毛细管71允许第二框架元件区域6a的流体流出。第二元件区域6a非常独特的是，不同的框架1的多个单个第二元件区域6连接成共用的区域。
图4b示出图4a放大的横断面和在电池-压力分布层12上外来物的有效方向。其还示出了毛细管71能够由可控制的阀72封闭。
图5a示出依据本发明的电池接通设备20。虚线示出位于下方的电化学能量存储装置2或电池组单元11。电池接通装置20包括两个集电端子21、21a。这些集电端子有利地模制在电池接通装置22、22a上。一对电池接通装置22通过各自的电流引导装置23彼此连接。以这种方法实现了由虚线示出的电化学能量存储装置2或电池组单元11的串联电路。电流导体13借助电池接通装置22a建立联系。在本例中，电池接通设备22被设计为多层印刷电路板(Multiplexleiterplatte)。电导通装置23构成为导体轨道。电池接通设备22焊接在导体轨道上。集电端子21、21a包括用于拧连接电缆或电池组端子的贯通孔。未示出的电池组连接装置或电池组端子最好构成为具有额定断裂点的螺钉并且被引导通过集电端子21、21a的孔。在另一个有利的实施方式中，电池组连接装置借助短电缆与集电端子21、21a连接。在致动时，未被示出的致动装置25切断集电端子21和未示出的电池组连接装置之间的连接电缆。在其它优选的实施方式中，致动装置25直接地作用在特别的、受弹簧力作用的电池接通装置22上并将其打开。在其它有利的实施方式中，致动装置25直接地作用在整个电池接通设备20上并且将其移出其通常位置(angestammten Position)。其中至少几个电流导体13离开所属的电池接通装置22。
图5b示出电池接通装置20的其它实施方式中。电流引导装置23连接电池接通装置22以形成虚线示出的电化学能量存储装置2或电池组单元11的并联电路。
图5c以透视图示出电池接通设备20。该电池接通设备20还构成为印刷电路板。电池接通设备20包括具有贯穿孔的集电端子21、21a；多个电池接通装置22、22a和多个电流引导装置23、23a(以黑色示出)。还示出热交换装置27，其此处为由铝制成的呈肋状的散热体，其横截面被折入图形平面中。散热体27与电流引导装置23、23a连接。为了更好地识别以下导体轨道，散热体27被缩小地示出。
图6示意性示出依据本发明的电池组14的剖面图。电池组包括多个电池组单元11。这些电池组单元在侧视图中仅作为具有向外延伸的电流导体13的块而被示出。电流导体13借助电池接通设备20的电池接通装置22来电连接。另外，电池组连接装置15与电池接通设备20连接。所述电池组连接装置15包括各自的额定断裂点，其构成为环形槽。电池组连接装置15局部电绝缘地通过电池组-压力分布层16a的孔突出。电池组-压力分布层16a额外包括两个电池组连接区域19。电池组连接区域19包括作为机械连接件的有凹口的定心销191和贯穿孔192。电池组连接装置15还设置在电池组连接区域19内。电池组连接区域19用于与机动交通工具的相应装置进行机械连接和特别地还用于与机动交通工具的相应装置进行电连接。电池组14的外框穿过电池组-压力分布层16。电池组-压力分布层16与分隔保护层17相邻地设置。电池组单元11或其框架1的细节未被示出。连接销191和电池组连接装置15的尺寸确定为，使得连接销191的额定断裂点的故障需要更高的剪切力，高于电池组连接装置15的额定断裂点的故障所需要的力。有利地，电池组14形状配合地和/或力配合地固定在电池组-压力分布层16a的区域内。有利地，压杆用于夹住电池组14，该压杆作用在电池组-压力分布层16a上并且使电池组14的快速更换成为可能。当在机动交通工具上使用电池组14时，通过连接销191的锥形构型还将电池组连接装置15穿进相应的配对物中。电池组14包括多个其它的致动装置25。这些致动装置25构成为沿着电池组14所选外表面的压力面。致动装置25致动在电池组14内部未示出的断路器装置24。
图7示出根据本发明的电池组14的透视图，该电池组14具有电池组连接装置15、电池组加固组件18、电池组连接装置15和电池组连接区域19。电池组14的外框通过多个电池组-压力分布层16、16a构成。电池组加固组件18构成为保护笼
Figure BDA00001829089000181
电池组加固组件18距电池组压力分布层16设有间距，但其在多个电池组连接区域19内与电池组-压力分布层16a连接。在未示出的实施方式中，电池组加固组件18保持多个电池组压力分布层16、16a。致动装置25设置在电池组-压力分布层16的上表面上，所述致动装置25构成为压力板。致动装置25在电池组14内部与未示出的断路器装置、电池接通装置连接。其中未示出的是，致动装置25设置在电池组14的角落区域内，其中在电池组14位移时优选地首先接触车身部分。

Claims (12)

1.一种电化学能量存储装置(2)的框架(1)，其中所述框架(1)设置成至少局部地包围所述电化学能量存储装置(2)，所述框架(1)包括框架元件(3)，所述框架元件(3)包括具有第一屈服点的第一框架元件区域(5)，
其特征在于，
所述框架包括具有第二屈服点的第二框架元件区域(6)，并且所述第二框架元件区域(6)的屈服点和所述第一框架元件区域(5)的屈服点的商未超出预定值。
2.根据前一权利要求所述的框架(1)，
其特征在于，
所述第一框架元件区域(5)与所述第二框架元件区域(6)相邻地设置；
所述框架(1)包括框架连接区域(7)，所述框架连接区域(7)被设置成用于将所述框架和其它物体相连接；
所述框架(1)包括框架加固组件(8)，其中所述框架加固组件(8)的屈服点高于所述第二屈服点；和/或
所述框架(1)包括框架凹槽(9)，所述框架凹槽(9)最好具有与所述框架凹槽(9)相邻设置的分隔装置(10)。
3.一种电池组单元(11)，其具有根据前述权利要求中任一项所述的框架(1)并具有电化学能量存储装置(2)，其中电池-压力分布层(12)最好相对于所述框架(1)具有预定的第一间距，和/或所述电化学能量存储装置(2)的电流导体(13、13a)被引导通过所述框架凹槽(9)。
4.一种电池组(14)，其具有两个或多个根据前一权利要求所述的电池组单元(11)，其中电池组单元(11)中的两个彼此平行设置，并且所述电池组(14)具有电池组连接装置(15)，所述电池组连接装置(15)设置成用于与用电器电连接，其中所述电池组连接装置(15)最好设置在电池组外表面的区域内。
5.根据前一权利要求所述的电池组(14)，其特征在于，
所述电池组具有电池组-压力分布层(16)，所述电池组-压力分布层(16)优选地以预定的第二间距平行于所述电池组的外表面来设置；
所述电池组(14)包括分隔保护层(17)，所述分隔保护层(17)与框架元件(3)相邻设置；
所述电池组(14)包括电池组加固组件(18)，所述电池组加固组件(18)的屈服点高于所述第二屈服点；
所述电池组(14)包括变形配件(4)，所述变形配件(4)被设计成以预定方式变形；和/或
所述电池组(14)包括至少一个电池组连接区域(19)，所述电池组连接区域(19)被设置成用于与其它物体连接，其中所述电池组连接装置(15)最好设置在电池组连接区域(19)内。
6.根据权利要求4至5中任一所述的电池组(14)，其特征在于，电池接通设备(20)，所述电池接通设备(20)被设置成用于将电化学能量存储装置与电池组连接装置(15)电连接，其中所述电池接通设备(20)包括：
两个集电端子(21、21a)，每个集电端子被设置成与电池组连接装置(15)电连接；
两个电池接通装置(22、22a)，其被设置成与电池组单元(11)或电池组单元(11)的电化学能量存储装置(2)电连接；
电流引导装置(23、23a)，其被设置成将电池接通装置(22)与另一个电池接通装置(22)电连接和/或与集电端子(21)电连接，
其中所述电流引导装置(23)最好与热交换装置(27)导热连接，所述热交换装置(27)特别优选地让流体流过。
7.根据权利要求4至6中任一所述的电池组(14)，具有：
至少两个电池接通装置(22)，
集电端子(21)，和
电流引导装置(23)，
其特征在于，
断路器装置(24)，其被设置成用于电池接通装置(22)和/或集电端子(21)的电绝缘，和/或被设置成用于电流引导装置(23)的断开，
致动装置(25)，其被设置成用于致动断路器装置(24)，其中所述致动装置(25)与所述电池组(14)的外表面相邻设置。
8.根据权利要求4至7中任一所述的电池组(14)，其特征在于，电化学能量存储装置(2)包括至少一个分隔物，所述分隔物不导电或仅很差地电子导电，并且所述分隔物由至少部分地允许物质透过的载体组成，其中所述载体最好在至少一面上以无机材料涂覆，其中最好使用有机材料作为至少部分地允许物质透过的载体，所述载体最好构成为无纺绒头织物，其中所述有机材料最好包括聚合物并且特别优选地包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，其中所述有机材料使用无机材料，最好是离子导电的材料来涂覆，此外所述离子导电的材料最好在-40℃至200℃的温度范围内离子导电，其中所述无机材料优选地包括元素Zr、Al、Li中的至少一种的氧化物、磷酸盐、硫酸盐、钛酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐的组中的至少一种化合物，特别优选地为氧化锆，并且其中所述无机的、离子导电的材料优选地具有最大直径在100nm以下的颗粒。
9.一种机动交通工具，具有根据权利要求4至8中任一所述的电池组(14)，所述机动交通工具具有机动交通工具连接装置，所述机动交通工具连接装置被设置成用于与电池组连接装置(15)电连接，
其特征在于，
至少一个电池组连接区域(19)与所述机动交通工具连接，最好是力配合地和/或形状配合地连接；
电池组连接装置(15)设置在所述电池组连接区域(19)内；以及
所述电池组连接装置(15)与所述机动交通工具连接装置导电连接。
10.一种操作电池组(14)的方法，用于操作根据权利要求6至8中任一所述的电池组(14)，其特征在于以下步骤：
a)致动所述致动装置(25)，
b)借助所述致动装置(25)致动所述断路器装置(24)，
c)隔离电池接通装置(22)和/或集电端子(21)，和/或借助所述断路器装置(24)断开电流引导装置(23)。
11.一种操作电池组(14)的方法，用于操作根据权利要求7至8中任一所述的电池组(14)，其特征在于以下步骤：
a)在所述电池组(14)上施加第一力，其中所述第一力超过预定的力，并且
b)移动所述电池组(14)，其中电池组连接装置(15)发生故障。
12.一种操作电池组(14)的方法，用于操作根据权利要求5至8中任一所述的电池组(14)，其中电池-压力分布层(12)和电池组-压力分布层(16)通过分隔保护层(17)间隔开，其中所述电池-压力分布层(12)和所述电池组-压力分布层(16)至少局部导电地构成并且所述分隔保护层(17)局部电绝缘地构成，并且其中所述电池-压力分布层(12)和电池组-压力分布层(16)具有不同的电势能，
其特征在于，
在预定的时刻测量和存储两个压力分布层(12、16)之间的电压，以及
相互比较在不同的时刻的电压。
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