CN109411669A - 电池模块和具有电池模块的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块(100)，其具有至少两个电池单体(110)，所述电池单体分别具有至少一个用于使所述电池单体(110)排气的安全阀(111)，其中，所述电池单体(110)的安全阀(111)分别布置在所述电池单体(110)的指向空腔(130)的侧(112)上，其中，每个电池单体(110)在所述电池单体(110)的安全阀(111)上具有独立的空腔(130)，所述空腔(130)被所述电池单体(110)、密封元件(120,160)和隔膜(140)限界，并且所述隔膜(140)的一部分被设立为用于通过所述空腔(130)中的过压力被打开。本发明还涉及一种具有所述电池模块的车辆。

Description

电池模块和具有电池模块的车辆
技术领域
本发明涉及一种电池模块和一种具有该电池模块的车辆。
背景技术
文献EP 2 532 039 A1公开了一种电池单体，其具有用于使电池单体排气的安全阀。
文献US 2010/0173181 A1公开了一种具有矩形电池单体和气体排出通道的电池系统，其中，所述气体排出通道与电池单体的安全阀连接。
发明内容
本发明的任务是，在电池单体过热的情况下提高电池模块的安全性。
本发明涉及一种具有至少两个电池单体、尤其基本上柱形构型的电池单体或者圆形单体的电池模块。这些电池单体分别具有至少一个用于使电池单体排气的安全阀。电池单体的安全阀分别布置在电池单体的指向电池模块空腔的端侧上。尤其可以设置，每个柱形电池单体在每个端侧上布置有一个安全阀。每个电池单体在电池单体的至少一个安全阀上具有独立的空腔。该空腔分别被电池单体、密封元件和隔膜限界。隔膜的一部分被设立为用于通过空腔中的过压力被打开。通过本发明的电池模块产生以下优点：在电池单体排气或者过热的情况下，从电池单体的安全阀逸出的热气体被导出给电池模块的周围环境，其中，所述过热的电池单体的热气体不会与相邻的电池单体进入良好导热的接触中。
在一个优选构型中，隔膜限界至少两个独立的空腔。由此可以有利地布置用于密封或限界至少两个空腔的隔膜。该构型是低成本的。
优选，隔膜在至少一个部位处还具有额定破裂部位。有利地，所述隔膜借助额定破裂部位被设立为用于通过空腔中的限定的过压力并且在限定的隔膜部位处被打开。
在一个扩展构型中，隔膜具有电路。该电路被设立为用于通过打开的额定破裂部位被改变。随后，可以根据电路的改变来求取打开的额定破裂部位的位置，例如根据电路中的电阻变化来求取所述位置。通过该扩展构型产生以下优点：电池模块易于修理。例如可以简单地求取有缺陷的电池单体的位置并且因此可以容易地更换该有缺陷的电池单体。
在一个构型中，隔膜具有弹性体层和金属层。隔膜可以被弹性体层压紧例如用于密封空腔。金属层例如可以被设立为用于加固弹性体层和/或用于散热或者说冷却。替代地，也可以有利地设置，隔膜仅具有弹性体或仅具有金属。
在另一构型中，隔膜固定在电池单体保持架上，其中，电池单体保持架被设立为用于接收电池单体，并且密封元件构型在电池单体保持架上。因此，电池单体保持架具有密封元件。通过该构型，可以有利地省去附加密封元件的布置。
在一个扩展构型中，在电池单体和电池模块的周围环境之间布置有气体通道。该气体通道被设立为用于在电池单体排气时将从电池单体通过打开的隔膜逸出的气体流疏导给周围环境。通过该扩展构型，将气体有利地在限定的路径上导出给周围环境。
此外可以设置，气体通道具有至少两个通道部分段。在所述两个通道部分段之间优选布置有至少一个通道阀。通过该实施方式，有利地减少热气体在电池模块中的分布并且有针对性地并且在最快的路径上将气体导出，使得热气体不会非必要地加热电池模块。
在一个优选构型中，通道阀被设立为用于通过通道部分段中的过压力被打开。由此产生以下优点：在电池单体排气时，通道阀被自动打开。
在一个特别优选的构型中，通道阀是破裂隔膜。通过该构型，低成本和可靠地实现所述通道阀。
在一个扩展方案中，通道阀与电路连接，其中，借助所述电路以电的方式求取打开的通道阀的位置。
在一个可选或替代的构型中，气体通道具有至少一个封闭阀。该封闭阀被设立为用于根据气体通道中的流动和/或气体通道中的温度来封闭至少一个通道部分段。例如，封闭阀可以构型为活门。由此产生以下优点：热气体在最短的路径上通过气体通道被疏导给周围环境并且不被分布在电池模块中。
本发明还涉及一种具有本发明电池模块的车辆。
附图说明
下面根据优选实施方式和附图阐述本发明。附图示出：
图1横截面中的电池模块；
图2具有额定破裂部位和电路的隔膜。
具体实施方式
图1在横截面中示出电池模块100。电池模块100具有四个电池单体110和110a。每个电池单体110和110a具有至少一个安全阀111。安全阀111优选分别布置在电池单体110和110a的一个端侧上。在电池单体110a的温度过高的情况下，由于化学反应会产生气体，由此在电池单体110a的内部形成过压力。为了降低电池单体110a中的过压力，电池单体110a的安全阀111被设立为用于自压力阈值起通过过压力被打开。因此，在安全阀111打开的情况下，热气体从电池单体110a中逸出。根据本发明，热气体逸出到空腔130中，该空腔被电池单体110或110a、密封元件120和隔膜140限界。在该示例中，密封元件120实施为电池单体保持架160的一部分。此外，隔膜140被置入电池单体保持架160中经越多个电池单体110和110a并且例如通过压紧被固定。隔膜140的至少一部分被设立为用于通过空腔130中的过压力被打开。为此，隔膜140具有额定破裂部位141，在空腔130中出现限定的过压力的情况下这些额定破裂部位被打开或者说破裂。从而，隔膜140相当于第二过压阀。因此，隔膜140仅在过热的电池单体110或110a上方被打开。
在隔膜140的与电池单体110和110a以及与空腔130对置的侧上，电池模块100具有气体通道150。该气体通道150将电池单体110和110a与电池模块100的周围环境1连通。在图1的示例中，右侧的电池单体110a由于内部短路而过热。电池单体110a内部的气体压力使安全阀111a打开。从右侧的电池单体110a逸出的气体使在右侧的电池单体110a上方的空腔130a中的压力提高，由此额定破裂部位141被打开。通过气体通道150的通道部分段151a将从电池单体110a或者空腔130a中逸出的气体导出或者说排出给周围环境1。在通道部分段151a中布置有通道阀152。通道阀152是破裂隔膜。通过在通道部分段151a中的气体产生过压力并且通道阀152a被打开，其中，左侧的通道阀152保持关闭。通过该构型，将来自电池单体110的热气体直接引导给周围环境1，而相邻的电池单体110不与热气体进行直接热接触。优选在过压力低于用于打开隔膜140的阈值的情况下通道阀152和152a打开，使得在通道150中不会建立比用于打开隔膜140的阈值大的压力。
在一个替代的构型中，每个电池单体110在各一个端侧112上具有两个安全阀111。在该构型中，每个电池单体110设置有两个空腔130和两个隔膜140以及两个气体通道150。
在一个可选或替代的构型中，气体通道150具有至少一个封闭阀。该封闭阀被设立为用于根据气体通道150中的流动和/或气体通道150中的温度来封闭至少一个通道部分段151。该封闭阀例如可以具有活门，该活门根据气体通道150中的流动被闭合。如果热气体例如由于电池单体110a过热而从电池单体110a中逸出到通道部分段151a中，那么产生通过通道部分段151a的或者在气体通道150中直至周围环境1的气体流动，其中，所述流动例如被用于封闭气体通道中的、作为封闭阀的活门。由于封闭阀闭合，热气体不会涌进不被气体逸出所涉及的通道部分段151中，由此在电池模块100中或者在相邻的电池单体110中造成减小的温度升高。替代地，如果热气体与封闭阀接触，那么该封闭阀例如可以熔化闭合。
在图2中示意性地示出十个电池单体110，其中，在电池单体110上方布置有隔膜140。隔膜140被设立为用于被布置在本发明的电池模块100中。隔膜140具有额定破裂部位141。所述额定破裂部位141分别被设立为用于自限定的过压力例如1.5巴起破裂。隔膜140可选地具有电路201。电路201例如可以具有电阻R1,R2,R3至R10，其中，电阻器R1,R2,R3至R10优选彼此至少稍微不同。电阻R1,R2,R3至R10例如借助电引线145与电路201连接，其中，所述引线145直接经由额定破裂部位141延伸，使得引线145在额定破裂部位141打开的情况下被切断。通过切断引线145，电路201的总电阻发生改变。根据电路201的电阻或者电阻变化来求取过热的电池单体110的位置。
在一个扩展构型中，气体通道150可以具有鼓风机，其中，该鼓风机被设立为用于在气体通道150中产生流动。通过气体通道150中的流动，可以加快热气体的排出。电池模块100可选地具有温度传感器，其中，根据借助温度传感器所检测的温度操控所述鼓风机。

Claims (13)

1.一种电池模块(100)，具有
·至少两个电池单体(110)，所述电池单体分别具有至少一个用于使所述电池单体(110)排气的安全阀(111)，其中，所述电池单体(110)的所述安全阀(111)分别布置在所述电池单体(110)的指向空腔(130)的端侧(112)上，
其特征在于，
·每个电池单体(110)在所述电池单体(110)的所述安全阀(111)上具有独立的空腔(130)，
·所述空腔(130)被所述电池单体(110)、密封元件(120,160)和隔膜(140)限界，和
·所述隔膜(140)的一部分被设立为用于通过所述空腔(130)中的过压力被打开。
2.根据权利要求1所述的电池模块(100)，其特征在于，所述隔膜(140)布置在至少两个独立的空腔(130)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，所述隔膜(140)在至少一个部位(141)处具有额定破裂部位(141)。
4.根据权利要求3所述的电池模块(100)，其特征在于，所述隔膜(140)具有电路(201)，其中，所述电路(210)被设立为用于通过打开的额定破裂部位(141)被改变，由此能够以电的方式求取所述打开的额定破裂部位(141)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，所述隔膜(140)具有用于密封所述空腔(130)的弹性体层(143)和用于加固所述弹性体层(143)的金属层(142)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，所述隔膜(140)固定在电池单体保持架(160)上，其中，所述电池单体保持架(160)被设立为用于接收所述电池单体(110)，并且所述密封元件(120)构型在所述电池单体保持架(160)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，
·在所述电池单体(110)和周围环境(1)之间布置有气体通道(150)，其中，所述气体通道(150)被设立为用于在所述电池单体(110)排气时将逸出的气体流疏导到所述周围环境(1)中。
8.根据权利要求7所述的电池模块(100)，其特征在于，所述气体通道(150)具有至少两个通道部分段(151)，其中，在两个通道部分段(151)之间布置有至少一个通道阀(152)。
9.根据权利要求8所述的电池模块(100)，其特征在于，所述通道阀(152)被设立为用于通过通道部分段(151)中的过压力被打开。
10.根据权利要求9所述的电池模块(100)，其特征在于，所述通道阀(152)是破裂隔膜。
11.根据权利要求8到10中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，所述通道阀(152)是电路的一部分，其中，借助所述电路以电的方式求取打开的通道阀(152)的位置。
12.根据权利要求7到11中任一项所述的电池模块(100)，其特征在于，所述气体通道(150)具有至少一个封闭阀，其中，所述封闭阀被设立为用于根据所述气体通道(150)中的流动和/或所述气体通道(150)中的温度来封闭至少一个通道部分段。
13.一种车辆，其具有根据权利要求1到12中任一项所述的电池模块(100)。
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