CN104810494B - 用于在使用电池系统时提高安全性的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在使用电池系统时提高安全性的设备和方法。本发明基于一种用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的方法，其中排气系统借助于设备（E）连接到电池系统上并且适合于电池系统的受控的排气，其中根据排气系统的内部的压力的改变，排气系统的设备（E）气密地连接到电池系统上。

Description

用于在使用电池系统时提高安全性的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的用于在使用电池系统时提高安全性的设备和方法。

背景技术

从现有技术中已知用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的方法，其中排气系统借助于接口连接到电池系统上并且适合于电池系统的受控的排气。因此，DE 102011 079037 A1例如公开一种电池单元模块、一种用于运行电池单元模块的方法以及一种电池和一种机动车辆，其中电池单元模块包括多个电池单元、尤其是锂离子电池单元，所述电池单元分别具有排气开口以及此外具有被分配给多个电池单元的气体容纳空间。在此，根据公开的发明的一个设计方案的气体容纳空间是完全流体密封的并且在优选的实施方式中完全气密地连接到电池单元模块上。

发明内容

本发明基于一种用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的方法，其中排气系统借助于接口连接到电池系统上并且适合于电池系统的受控的排气。

本发明涉及一种具有独立权利要求的描述特性的特征的方法和电池设备。

本发明的核心在于，根据排气系统的内部的压力的改变，排气系统的接口气密地连接到电池系统上。

气密的连接在该上下文中表示：物质从电池系统经由接口到达排气系统中，其中所述物质在其从电池系统通过接口到达排气系统中期间既不能从电池系统的内部空间又不能从排气系统的内部空间还不能从接口的内部空间到达电池系统的、排气系统的或接口的周围环境中。在气密的连接期间，只有所述物质可以从电池系统经由接口到达排气系统中是可能的。不同于气密的连接的情况，在非气密的连接的情况下，物质在其从电池系统经由接口到达排气系统中期间可以到达电池系统的、排气系统的或接口的周围环境中。

本发明的背景是：排气系统——例如经由排气总管和/或软管——与电池系统连接。为了将排气系统在排气期间气密地连接到电池系统上，当前使用密封橡胶和/或——借助于为此设置的致动器——产生大的力，所述力确保将排气系统气密地连接到电池系统上。与此相对地，根据本发明的解决方案具有下述优点：不需要密封橡胶和/或用于产生力以便将排气系统连接到电池系统上的设备，并且替代于此，使用通过排气在排气系统中出现的压力本身，以便确保将排气系统气密地连接到电池系统上。

此外，根据本发明设置一种电池设备、尤其是锂离子电池设备，所述电池设备包含至少一个电池系统，所述电池设备具有至少一个用于在使用排气系统时提高安全性的设备，其中排气系统适合于电池系统的受控的排气。在此，排气系统借助于至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备连接到电池系统上，使得至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备根据排气系统的内部的压力气密地或非气密地连接到电池系统的排气系统上。

本发明的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。

根据本发明的一个优选的实施方式，排气系统的接口从达到或超过排气系统的内部的压力的阈值起气密地连接到电池系统上。这引起根据本发明的优点：可以根据电池系统的物理参数并且因此根据需要将排气系统连接到电池系统上。

根据排气系统的内部的压力的改变将排气系统的接口气密地连接到电池系统上的情况引起在使用排气系统时提高安全性，因为所述排气系统通过其仅根据特定的压力、尤其在达到或超过排气系统的内部的压力的阈值时气密地连接到电池系统上在材料疲劳方面受到保护。材料疲劳的概率的减小引起在具有这样的排气系统的设施中的安全性的提高。

根据本发明的下一个优选的实施方式，接口在低于排气系统的内部的压力的阈值之后又变得非气密。

根据本发明的另一个有利的实施方式，阈值大约为2bar至5bar。

根据本发明的另一个优选的实施方式，至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备连接到断裂阀上，所述断裂阀适合于电池系统的受控的排气。用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备到断裂阀上的连接引起根据本发明的优点：用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备在空间上直接连接到电池系统的下述位置上，在所述位置上，气体应从电池系统中出来。

根据本发明的下一个优选的实施方式，至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备具有第一管形的接管，所述第一管形的接管适合于将排气系统连接到电池系统上，其中第一管形的接管尤其包含铝。通过设备的第一管形的接管包含铝，所述第一管形的接管相对于从电池系统出来的物质具有高的不灵敏性。此外，铝由于其物理的、尤其是塑性的特性良好地适用于形成排气系统到电池系统上的气密的连接。

根据本发明的下一个优选的实施方式，断裂阀具有第二管形的接管，其中第二管形的接管尤其包含铝并且是至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备的组成部分。断裂阀的第二管形的接管与至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备的第一管形的接管形成插塞连接。

根据本发明的下一个有利的实施方式，至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备的第一管形的接管和/或断裂阀的第二管形的接管是卷边的。至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备的第一管形的接管的卷边和断裂阀的第二管形的接管的卷边引起根据本发明的优点：卷边可以机械耗费小地执行并且在气密的连接的情况下，至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备的第一管形的接管和断裂阀的第二管形的接管由于卷边彼此咬合。所述咬合引起可靠气密的连接。

根据本发明的下一个优选的实施方式，至少一个用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备的第一管形的接管由密封环包围，其中密封环尤其直至600℃至700℃的温度是温度不灵敏的。用于密封环的示例性的温度不灵敏的材料是高性能塑料或可延展的金属，尤其是铝或铜。温度不灵敏性确保将排气系统可靠气密地连接到电池系统上。

根据本发明的下一个优选的实施方式，在排气系统和电池系统的排气的部件之间，尤其在排气系统和电池系统的断裂阀之间布置有由弹性体构成的垫。在此，在垫中尤其在气体可以从电池系统出来并且进入到排气系统中的这样的位置上设有开口。

附图说明

下面，根据实施例阐述本发明，从所述实施例中可以得到其它的创造性的特征，但是本发明在其范围方面不受限于所述特征。实施例在附图中示出。

其中：

图1示出根据本发明的用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的方法的示意图；

图2a和2b示出根据本发明的设备的示意图，所述设备适合于将排气系统气密地连接到电池系统上。

具体实施方式

在图1中示意性地示出根据本发明的用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的方法。借助方法步骤11开始该方法。在压力检查步骤22中检查：排气系统的内部的压力是否达到或超过压力的阈值。压力阈值尤其可以位于大约2bar至5bar。为了检查排气系统的内部的压力，可以使用压力传感器或用于确定其它的间接的量的传感器，所述间接的量适合于确定压力。适合于确定压力的其它的量例如可以为温度。此外，例如也可以使用下述传感器，所述传感器适合于证明从电池系统出来的物质。在此，例如可以根据物质、尤其是气体是否从电池系统中出来的情况执行根据本发明的方法。

如果排气系统的内部的压力既没有达到又没有超过压力的阈值，那么重复压力检查步骤22。

相反地，如果该压力达到或超过压力的阈值，那么在连接步骤33中执行将排气系统气密地连接到电池系统上。气密的连接借助于排气系统的设备来执行。

引起气密的连接的执行例如可以尤其通过根据排气系统的内部的压力来控制的致动器、尤其是伺服电机、优选地电动机来主动地发生。

引起气密的连接的执行例如也可以尤其通过由于排气系统的内部的压力造成的塑性变形或通过对压力或出来的气体作出反应并且膨胀的物质而被动地发生。

尤其地，引起气密的连接的执行不仅可以主动地而且可以被动地发生。在引起气密的连接的仅被动的执行的情况下，不需要压力检查步骤22。

在连接步骤33之后，在压力下降检查步骤44中检查，排气系统的内部的压力是否低于或已经低于压力的阈值。当排气系统的内部的压力既没有低于又没有已经低于压力的阈值时，重复压力下降检查步骤44。如果排气系统的内部的压力低于或已经低于压力的阈值，那么在分离步骤55中，接口又变得非气密。

引起非气密的连接的执行例如可以尤其通过根据排气系统的内部的压力来控制的致动器、尤其是伺服电机、优选地电动机来主动地发生。

引起非气密的连接的执行例如也可以尤其通过由于排气系统的内部的压力减小造成的塑性变形或通过对压力或出来的气体作出反应并且收缩的物质而被动地发生。

尤其地，引起非气密的连接的执行不仅可以主动地而且可以被动地发生。在引起非气密的连接的仅被动的执行的情况下，不需要压力下降检查步骤44。

对于被动地执行不仅气密的连接而且非气密的连接的情况，既不需要压力检查步骤22又不需要压力下降检查步骤44。

借助结束步骤66，结束根据本发明的方法。

在图2a和2b中示意性地示出根据本发明的用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的设备，所述设备适合于将排气系统气密地连接到电池系统上。排气系统和电池系统在该图中没有示出。在图2a中，排气系统非气密地连接到电池系统上；在图2b中，排气系统气密地连接到电池系统上。从在图2a中描述的状态到在图2b中描述的状态的过渡根据排气系统的内部的压力主动地或被动地进行。

被动的过渡尤其可以通过由于排气系统的内部的压力上升造成的塑性变形或者通过对压力或出来的气体作出反应并且膨胀的用QS标记的物质而发生。

此外，引起气密的连接的过渡例如可以主动地尤其通过根据排气系统的内部的压力来控制的、在图中用A标记的致动器、尤其是伺服电机、优选地电动机而发生。

尤其地，引起气密的连接的执行不仅可以主动地而且可以被动地发生。

因此，排气系统是否气密地连接到电池系统上的情况取决于排气系统的内部的压力。

当排气系统气密地连接到电池系统上时，从电池系统流动至排气系统的气体的出来是最不可能的。

用E表示排气系统的第一管形的接管。第一管形的接管E尤其可以是卷边的和/或包含铝。

用SB表示电池系统的、尤其是电池系统的没有示出的断裂阀的第二管形的接管。电池系统的第二管形的接管SB例如可以是卷边的和/或包含铝。E和SB根据按照图2a和图2b的优选的实施方式共同形成用于在使用排气系统时提高安全性的设备。

借助致动器A，排气系统的第一管形的接管E可以沿方向R1、沿方向R2、沿方向R3和沿方向R4运动和/或电池系统的第二管形的接管SB可以沿方向R1、沿方向R2、沿方向R3和沿方向R4运动。例如，对致动器A的控制可以通过控制单元S。通过控制单元S对致动器A的控制根据排气系统的内部的压力和/或是否存在电池系统的紧急放电的情况发生。

尤其地，也可能的是，通过在排气系统之内或之外出现的压力变化本身，排气系统的第一管形的接管E沿方向R1、沿方向R2、沿方向R3和沿方向R4运动和/或电池系统的第二管形的接管SB沿方向R1、沿方向R2、沿方向R3和沿方向R4运动。排气系统的第一管形的接管E沿方向R1和沿方向R2的运动和/或电池系统的第二管形的接管SB沿方向R1和沿方向R2的运动尤其可以通过没有示出的关于其体积发生改变的电池设备造成。

用ZR表示排气系统的设备和电池系统的第二管形的接管SB之间的至少一个中间空间。在至少一个中间空间ZR中，可以安置自封的密封件。自封的密封件可以用于支持将排气系统气密地连接到电池系统上并且尤其可以是用于在使用排气系统时提高安全性的设备的部分。自封的密封件尤其为对压力或出来的气体作出反应并且膨胀的物质QS，所述物质可以安置在排气系统的第一管形的接管E和/或电池系统的第二管形的接管SB上。

在图2a中示意地示出的状态中，对压力或出来的气体作出反应并且膨胀的物质QS没有膨胀：接口是非气密的。

在图2b中示意地示出的状态中，对压力或出来的气体作出反应并且膨胀的物质QS膨胀：接口是气密的。

Claims (13)

1.用于在使用电池系统的排气系统时提高安全性的方法，其中所述排气系统借助于设备（E）连接到电池系统上并且适合于电池系统的受控的排气，其特征在于，根据所述排气系统的内部的压力的改变，所述排气系统的所述设备（E）气密地连接到所述电池系统上，其中所述排气系统的所述设备（E）自达到或超过所述排气系统的内部的压力的阈值起与所述电池系统气密地连接，并且使所述设备（E）在低于所述排气系统的内部的压力的阈值之后又变得非气密。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阈值为2bar至5bar。

3.电池设备，所述电池设备包含至少一个电池系统，所述电池系统具有至少一个用于在使用排气系统时提高安全性的设备（E），其中所述排气系统适合于电池系统的受控的排气，其特征在于，所述排气系统借助于至少一个所述设备（E）连接到所述电池系统上并且至少一个所述设备（E）根据所述排气系统的内部的压力气密地或非气密地连接到所述电池系统的排气系统上，其中所述排气系统的所述设备（E）自达到或超过所述排气系统的内部的压力的阈值起与所述电池系统气密地连接，并且使所述设备（E）在低于所述排气系统的内部的压力的阈值之后又变得非气密。

4.根据权利要求3所述的电池设备，其中所述电池设备是锂离子电池设备。

5.根据权利要求3所述的电池设备，其特征在于，至少一个所述设备（E）连接到所述电池系统的适合于电池系统的受控的排气的断裂阀上。

6.根据权利要求5所述的电池设备，其特征在于，至少一个所述设备（E）具有第一管形的接管。

7.根据权利要求6所述的电池设备，其特征在于，所述第一管形的接管包含铝。

8.根据权利要求6所述的电池设备，其特征在于，所述断裂阀具有第二管形的接管（SB），并且所述断裂阀的第二管形的接管（SB）与至少一个所述设备（E）的所述第一管形的接管形成插塞连接。

9.根据权利要求8所述的电池设备，其特征在于，所述第二管形的接管（SB）包含铝。

10.根据权利要求8所述的电池设备，其特征在于，至少一个所述设备（E）的第一管形的接管和/或所述断裂阀的第二管形的接管（SB）是卷边的。

11.根据权利要求6至10任一项所述的电池设备，其特征在于，至少一个所述设备（E）的第一管形的接管由密封环包围，并且所述密封环尤其直至600℃至700℃的温度是温度不灵敏的。

12.根据权利要求3至10中任一项所述的电池设备，其特征在于，在所述排气系统和所述电池系统的排气的部件之间，布置有由弹性体构成的垫，其中在所述垫中在气体从所述电池系统中出来并且进入到所述排气系统中的位置上设有开口。

13.根据权利要求12所述的电池设备，其中所述电池系统的排气的部件是所述电池系统的断裂阀。