CN112864505B - 用于电池模块的分隔装置、电池模块和机动车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电池模块(27)的分隔装置(10)。分隔装置(10)包括第一分隔元件(12)和第二分隔元件(14),它们彼此重合地并排布置。此外,在第一分隔元件(12)和第二分隔元件(14)之间围成有腔室(16),其中,腔室(16)用阻燃的和/或隔绝的流体来填充。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电池模块的分隔装置。分隔装置包括第一分隔元件和第二分隔元件,它们彼此重合/叠合地(deckungsgleich)并排布置。本发明还涉及一种包括根据本发明的分隔装置的电池模块和一种具有根据本发明的电池模块的机动车。
背景技术
具有电池单体、尤其锂离子单池的电池模块在充电和放电阶段期间发热。如果温度达到临界值,则会发生自燃,自燃也可被称为热失控传播/扩展。此外,电池单体还在充电和放电阶段期间膨胀,这也可被称为鼓胀。为了防止一个电池单体的热失控蔓延到最近的电池单体或由于电池单体的膨胀引起的损坏,从现有技术中已知,在电池单体之间布置有分隔板、例如由陶瓷材料制成的分隔板。这种分隔板的缺点在于,分隔板大多非常坚硬,并且不能吸收由电池单体在充电和放电阶段期间的膨胀引起的力,这可导致在电池模块中和在相应的电池单体中的过高的应力。此外,分隔板非常强有力地进行隔绝/隔热,使得没有或几乎没有热量可通过分隔板排出。
例如在专利申请US 2017/0194615 A1中说明了这种分隔板。也可被称为电池单体分隔器的分隔板包括上表面和下表面。主体部在上表面和下表面之间延伸,并且包括在主体部的第一侧上的第一轮廓表面和在第二侧上的第二轮廓表面。第一轮廓表面和第二轮廓表面在主体部的中心与上表面之间会聚,并且在中间表面与下表面之间发散。该分隔板的缺点是其结构特别复杂。
为了也可通过在电池单体之间的分隔板将热从电池单体排出,从现有技术中已知,在电池单体之间布置有具有集成的冷却通道的分隔板。
例如,专利申请US 2011/0206964 A1说明了一种用于电池组件的冷却组件。冷却组件具有冷却板,在该冷却板中集成有流动通道。冷却板布置在电池组件的电池单体之间,以便将热从与冷却板邻接的电池单体传递到在流通道中流动的流体。
从专利申请US 2015/0200429 A1得知一种散热单元。散热单元包括具有流体通道的主体,该流体通道具有流体入口和流体出口。散热单元布置在电池的电池单体之间。流体通道构造成,使得当冷却剂流过流体通道时,流体通道的至少一个侧壁被冷却剂向外压、发生膨胀并且接触发热的电池单体的表面。
冷却通道或流体通道集成地构造在分隔板中的缺点是,在冷却通道受损时,冷却剂可从冷却通道流出,并且可在电池模块中造成其他损害。
发明内容
因此,本发明的目的在于,提供一种改善的分隔装置,该分隔装置尤其是在结构上特别简单且鲁棒地构建而成,可承受外部应力,并且可同时特别可靠地遏制或完全防止从一个电池单体到下一电池单体的热失控传播或损伤。
该目的通过具有独立权利要求的特征的分隔装置、电池模块以及机动车实现。本发明的有利的设计方案与适宜的和重要的改进方案在从属权利要求中给出。
本发明提供了一种用于电池模块的分隔装置。分隔装置包括第一分隔元件和第二分隔元件,它们彼此重合地并排布置。换句话说,第一分隔元件和第二分隔元件可彼此平行地并且彼此邻接地布置。换句话说,第一分隔元件和第二分隔元件可直接累叠地放置、尤其是完全重叠地放置,或彼此共面地布置。尤其是,两个分隔元件彼此——优选在边缘处或沿着共同的外边沿——连接、尤其焊接。优选地,第一分隔元件和第二分隔元件一样或相同地构造。换句话说,第一分隔元件和第二分隔元件可具有一样的几何结构和/或尺寸和/或形状。优选地,第一分隔元件和第二分隔元件可具有矩形形状。特别优选地,第一分隔元件和第二分隔元件在此构造成板状。换句话说,第一分隔元件和第二分隔元件可构造成板、尤其是分隔板。
本发明的突出之处在于,第一分隔元件和第二分隔元件在它们之间围成腔室。换句话说,在第一分隔元件和第二分隔元件之间布置有腔室。换句话说,第一分隔元件和第二分隔元件如此成型,使得它们围成腔室或在它们之间形成腔室。“腔室”尤其意指空腔。优选地,腔室在中央或在中心布置在第一分隔元件和第二分隔元件之间。第一分隔元件和第二分隔元件尤其沿高度或长度方向和沿宽度方向延伸,其中,在高度方向和宽度方向之间张开一个平面,其中,腔室相对于该平面置于中央地布置在分隔元件、即第一分隔元件和第二分隔元件之间。尤其是,腔室构造成闭合的。优选地,尤其是在腔室之外的、第一分隔元件的其余部分和第二分隔元件的其余部分围绕腔室形成边缘或边框。由于由第一分隔元件和第二分隔元件以及围在它们中的腔室组成的多层结构,分隔装置还可被称为隔膜。“隔膜”尤其意指具有不同特性的薄的结构,其相比于其厚度具有大面积的伸展。隔膜尤其是具有用于分隔的能力。
此外,腔室可用阻燃的和/或隔绝的流体填充。“阻燃”尤其是意味着,流体具有预定的耐火性。“隔绝”尤其是意味着,流体具有隔绝作用,尤其具有预定的耐热性
通过将腔室构造在分隔元件之间以及在腔室中的阻燃的和/或隔绝的流体,分隔装置是多功能的。一方面,可通过腔室特别好地承受和补偿作用到分隔装置上的外力。另一方面,可通过流体减少或抑制单体热失控传播,并且减少或甚至避免在电池壳体内的由此引起的火灾损失。
一种有利的实施方式规定,阻燃的和/或隔绝的流体为气体或液体。如果例如为气体,则气体可优选地包括二氧化碳或卤素或磷酸一铵。气体尤其是可压缩的。借助于气体、尤其气体的种类和/或量,可调节分隔装置的弹簧刚度。气体可在分隔装置例如在压力室中的制造过程中(第一分隔元件和第二分隔元件在该压力室中彼此连接)引入到腔室中。替代地,气体可经由以下方式通过注射针引入到腔室中:注射针在腔室的区域中穿透或刺穿分隔元件中的一个。如果气体通过注射针引入到了腔室中,可紧接着封闭、尤其是焊接由注射针产生的开口。
根据一种替代的实施方式可规定,阻燃的和/或隔绝的流体为液体或添加剂。添加剂例如可构造为粉末。替代地,阻燃的和/或隔绝的流体可含有添加剂。此外,阻燃的和/或隔绝的流体可为相变材料(简称PCM)。相变材料尤其是这样的物质或流体或材料,其在相变过程中释放或吸收足够的能量,以便提供有用热或冷却。
有利地,分隔装置具有第三分隔元件,第三分隔元件布置在第一分隔元件和第二分隔元件之间,其中,第三分隔元件构造为织物板或纤维板。特别优选地,第三分隔元件的伸展和/或几何结构与第一分隔元件和第二分隔元件的伸展和/或几何结构相匹配。换句话说,第三分隔元件的尺寸和/或形状可与第一分隔元件和/或第二分隔元件的尺寸和/或形状相匹配。优选地,分隔元件具有矩形和/或板状的形状。
优选地,第三分隔元件将腔室分成两个腔室半部。特别优选地,两个腔室半部可用相同的流体、尤其是气体或液体填充,或用不同的流体填充。
由于气体和/或液体和/或添加剂和/或第三分隔元件,可通过存在于腔室中的气体和/或添加剂和/或液体和/或第三分隔元件减少或抑制单体热失控传播,并且减少或完全避免由此出现的在电池壳体中的火灾损失。
根据一种有利的改进方案规定,分隔装置具有至少一个开口,通过该开口可将阻燃的和/或隔绝的流体从腔室中引出,尤其当在腔室中的温度和/或压力达到预定的值时。在此,开口优选地构造为可破裂开口。如果例如在热失控传播时输入到分隔装置上的热过高,例如分隔装置中的温度或压力达到预定值,则流体可通过可破裂开口从腔室流出。例如,分隔装置在一部位或预定区域处具有通道,该通道使腔室与分隔装置的环境或外部区域尤其是流体连接。通道或开口可通过阀或封闭元件闭合和打开,只要在腔室中达到了预定的临界值。通过开口得到的优点是,在热失控传播的情况下,阻燃的和/或隔绝的流体可特别简单、迅速地从腔室中出来,以防止蔓延到其他的电池单体。
另一有利的实施方式规定,第一分隔元件和第二分隔元件具有彼此对应的压印部/浮凸部或筋条,以形成腔室。“压印部”尤其意指压到第一分隔元件和第二分隔元件中的、具有限定形状的台阶部或沟纹或凹处或凹痕或冲压部。在此,压印部优选地具有位于凹处中的底面。优选地,压印部通过压印或压印方法形成。“筋条”尤其是指肋部。
此外,第一分隔元件的压印部远离第二分隔元件延伸,并且第二分隔元件的压印部远离第一分隔元件延伸。换句话说,第一分隔元件和第二分隔元件由于压印部而具有拱起部,其从相对置的分隔元件远离。换句话说,由于拱起部,第一分隔元件在腔室的区域中拱离第二分隔元件,并且第二分隔元件在腔室的区域中拱离第一分隔元件。此外,第一分隔元件和第二分隔元件的压印部彼此相对而置地布置。优选地,相应的压印部在横截面中具有U形形状,该横截面尤其垂直于由高度方向和宽度方向限定的平面延伸。
压印部提供的优点是,由此可提高第一分隔元件和第二分隔元件的刚度,因而,相应的分隔元件和进而分隔装置设计得特别鲁棒且稳定。取决于压印部的数量,可调节第一分隔元件和第二分隔元件的刚度。
有利地,腔室分成多个腔室区域,这些腔室区域由第一分隔元件和第二分隔元件的压印部形成。第一分隔元件和第二分隔元件的压印部可一起形成腔室,并且通过它们的形状形成腔室的不同的腔室区域。腔室区域优选地彼此——尤其是流体地——耦联或连接。通过腔室可特别好地承受和补偿作用到分隔装置上的外力。
一种有利的实施方式规定,压印部具有矩形轮廓。压印部优选地形成具有矩形形状的环路或道路。优选地,腔室或腔室区域在横截面中具有矩形形状,该横截面平行于第一分隔元件和第二分隔元件的、尤其是在高度方向和宽度方向之间张开的平面延伸。替代地可规定,压印部具有椭圆形轮廓或星形轮廓或栅格结构。特别优选地,腔室区域通过压印部构造成通道状和/或方形。通过压印部的轮廓,分隔元件(即,第一分隔元件和第二分隔元件)具有特别高的刚度,由此分隔装置构造得特别鲁棒。
本发明基于的认识是,可预先给定作用到分隔装置上的压力剖面/压力曲线。相应地,一种有利的改进方案规定,压印部的轮廓和/或压印部的伸展和/或压印部在相应的分隔元件处的布置可与尤其通过电池单体作用到分隔装置上的压力剖面相匹配。例如可通过FM计算预先给定作用到分隔装置上的压力剖面,并且据此设计压印部。
有利地,第一分隔元件和第二分隔元件由能导热的材料形成,其中,第一分隔元件和第二分隔元件由钢作为能导热的材料形成。第一分隔元件和第二分隔元件尤其构造为钢板。由此得到的优点是,第一分隔元件和第二分隔元件构造得特别鲁棒,并且同时可特别好地吸热和散热。
本发明还包括电池模块,其包括多个电池单体、尤其是锂离子单池,其中,电池模块还具有至少一个分隔装置,该分隔装置布置在两个相邻的电池单体之间。优选地,电池模块具有多个分隔装置,其中,相应一个分隔装置布置在两个相邻的电池单体之间。在此,电池单体可沿电池模块的主延伸方向并排布置。在腔室的区域中,第一分隔元件至少部分地贴靠一个电池单体,尤其贴靠该电池单体的面向第一分隔元件的外表面,并且第二分隔元件至少部分地贴靠相邻的电池单体,尤其贴靠该电池单体的面向第二分隔元件的外表面。尤其是,在电池模块中在电池模块的主延伸方向上依次布置一个电池单体、分隔装置和另一电池单体。如果电池模块具有多个分隔装置,则电池单体和分隔装置尤其是在电池模块的主延伸方向上交替地依次布置。通过电池单体与分隔装置的直接接触,可将产生的热特别可靠地从电池单体引出。此外,通过将分隔装置布置在电池单体之间,可由分隔装置特别好地承受和/或补偿由于电池单体的膨胀引起的力作用。
一种有利的实施方式规定,电池模块具有散热装置,其中,电池单体和分隔装置尤其是沿电池模块的高度方向布置在散热装置上。电池模块的高度方向尤其是垂直于电池模块的主延伸方向。优选地,电池模块和/或分隔装置的高度方向在重力方向上伸延。优选地,电池模块具有壳体,壳体具有壳体盖和相对于壳体盖布置的壳体底部,其中,电池单体和分隔装置布置在壳体底部上。特别优选地,散热装置布置在壳体底部与电池单体和分隔装置之间。通过散热装置可将热特别可靠地从电池模块引出。
有利地,散热装置包括导热膏和/或冷却器。优选地,导热膏可布置在冷却器与电池单体和/或分隔装置之间。冷却器可构造为冷却板。通过冷却器和/或导热膏,在结构上特别简单地构造散热装置。
最后,本发明还包括一种机动车,其具有根据本发明的电池模块。根据本发明的机动车优选地为汽车,尤其为轿车或载重汽车,或者为乘用客车或摩托车。
本发明还包括根据本发明的电池模块的改进方案和根据本发明的机动车的改进方案,其具有如已经结合根据本发明的分隔装置的改进方案描述过的特征。因此,在此不再说明根据本发明的电池模块和根据本发明的机动车的相应的改进方案。
本发明还包括所说明的实施方式的特征的组合。
附图说明
在下文中说明本发明的实施例。其中:
图1以立体视图示出了具有带有压印部的第一分隔元件和第二分隔元件的分隔装置的示意性的图示,压印部具有矩形轮廓;
图2以立体视图示出了具有带有压印部的第一分隔元件和第二分隔元件的分隔装置的示意性的图示,压印部具有椭圆形轮廓;
图3以立体视图在剖切图中示出了图1的分隔装置的半部的示意性的图示;
图4以立体视图在剖切图中示出了电池模块的两个相邻的电池单体的半部的示意性的图示,该电池模块在相邻的电池单体之间具有图1的分隔装置;
图5以前视图示出了两个相邻的电池单体连同布置在它们之间的图4的分隔装置的示意性的图示,并且示意性地示出了散热装置,其用于将热从电池单体通过分隔装置导出到散热装置上;
图6以前视图示出了两个相邻的电池单体连同布置在它们之间的图4的分隔装置的示意性的图示,并且示意性地示出了电池单体向分隔装置上的力作用;
图7以前视图示出了两个相邻的电池单体连同布置在它们之间的图4的分隔装置的示意性的图示,并且示意性地示出了在热从电池单体输入到分隔装置上时通过开口从分隔装置流出的流体。
具体实施方式
在下文中阐述的实施例为本发明的优选的实施方式。在实施例中,实施方式的所说明的组成部分相应为本发明的可彼此单独考虑的各个特征,它们相应同样彼此独立地改进本发明。因此,本公开还应包括实施方式的不同于所示组合的组合。此外,所说明的实施方式还可通过本发明的已经说明的特征中的其他特征来补充。
在附图中,相同的附图标记相应表示功能相同的元件。
图1以立体视图示出了用于电池模块(在图1中未示出)的分隔装置10。图2示出了分隔装置10‘的替代的设计方案。图3以剖切图示出了图1的分隔装置10。在下文中,结合图1至图3更详细地阐述了分隔装置10以及分隔装置10‘的构造和设计。
在图1和图3中的分隔装置10具有第一分隔元件12和第二分隔元件14。因为在图1中仅仅分隔装置10的一侧可见,所以图1示出了第一分隔元件12。第一分隔元件12和第二分隔元件14相同地或彼此对应地构造。第一分隔元件12和第二分隔元件14尤其具有相同的几何形状和/或尺寸。第一分隔元件12和第二分隔元件14具有矩形形状。第一分隔元件12和第二分隔元件14尤其构造为矩形板。第一分隔元件12和第二分隔元件14并排布置。在此,第一分隔元件12和第二分隔元件14如此并排布置,使得它们至少部分地接触。此外,第一分隔元件12和第二分隔元件14彼此重合地布置,即,完全重叠或覆盖。在边缘区域或环绕的边沿处,第一分隔元件12和第二分隔元件14形锁合地彼此连接、尤其是焊接。第一分隔元件12和第二分隔元件14例如可通过激光焊接相连接。该连接通过在分隔装置的边缘处伸延的阴影线或线条来表示。
此外,第一分隔元件12和第二分隔元件14由能导热的材料形成。例如,第一分隔元件12和第二分隔元件14由钢形成。特别优选地,第一分隔元件12和第二分隔元件14构造为钢板,钢板尤其具有预定的厚度。
如可从图3中得悉的那样,在第一分隔元件12和第二分隔元件14之间形成有腔室16。在腔室16的区域中,第一分隔元件12和第二分隔元件14布置成彼此间隔开预定的距离。尤其是,第一分隔元件12和第二分隔元件14在腔室16的区域中没有接触。此外,腔室16分成各个腔室区域16a、16b、16c。根据图3的分隔装置10的实施方式,腔室16分成三个腔室区域16a、16b、16c。在此,腔室区域16a、16b、16c彼此连接或耦联,尤其是流体连接或耦联。腔室16和/或腔室区域16a、16b、16c由第一分隔元件12的压印部18和第二分隔元件14的压印部19形成。第一分隔元件12的压印部18和第二分隔元件14的压印部19构造成彼此相同,并且相对于由宽度或长度方向xT和高度方向yT限定的平面位于相同的位置。尤其是,第一分隔元件12的压印部18和第二分隔元件14的压印部19彼此相对而置地布置。在此,第一腔室区域16a由第一分隔元件12的第一压印部18a和第二分隔元件14的第一压印部19a形成,第二腔室区域16b由第一分隔元件12的第二压印部18b和第二分隔元件14的第二压印部19b形成,并且第三腔室区域16c由第一分隔元件12的第三压印部18c和第二分隔元件14的第三压印部19c形成。第一分隔元件12的压印部18和第二分隔元件14的压印部19尤其指的是台阶部或凹处或压槽或凹痕或拱起部。第一分隔元件12的压印部18和第二分隔元件14的压印部19尤其通过压印/冲压或深拉形成。第一分隔元件12的相应的压印部18和第二分隔元件14的相应的压印部19在相应的分隔元件12、14上彼此以预定的距离布置。相应的分隔元件12、14的压印部18、19尤其是彼此错开地或间隔开地布置。
第一分隔元件12具有前侧20和与前侧20相对而置的后侧22。此外,第二分隔元件14同样具有前侧24和与前侧24相对而置的后侧26。在此,第一分隔元件12的后侧22面对第二分隔元件14的后侧26。如果第一分隔元件12和第二分隔元件14彼此并排布置,则第一分隔元件12的压印部18远离第二分隔元件14、尤其远离第二分隔元件14的后侧26延伸。此外,第二分隔元件14的压印部19远离第一分隔元件12、尤其远离第一分隔元件12的后侧22延伸。由于压印部18、19,第一分隔元件12和第二分隔元件14在其前侧20、24上具有隆起部或拱起部。因为第一分隔元件12和第二分隔元件14彼此相同地构造,所以压印部18、19也位于相同的部位处。
在压印部18、19之外,第一分隔元件12和第二分隔元件14布置成在腔室16中或在腔室16的区域中比在分隔元件的其余区域中彼此更靠近。
第一分隔元件12和第二分隔元件14沿宽度或长度方向xT和高度方向yT延伸。宽度或长度方向xT和高度方向yT限定出一个平面。在图3中,分隔装置10被剖切地或分半地示出。在此,横截面垂直于由宽度或长度方向xT和高度方向yT限定的平面。在此,第一分隔元件12的压印部18和第二分隔元件14的压印部19在横截面中具有U形的形状。此外,第一分隔元件12的压印部18和第二分隔元件14的压印部19相对于由宽度或长度方向xT和高度方向yT限定的平面具有矩形轮廓。第一分隔元件12的第一压印部18a和第二分隔元件14的第一压印部19a优选地形成具有矩形的形状或轮廓的环路或道路,第一分隔元件12的第二压印部18b和第二分隔元件14的第二压印部19b优选地形成具有矩形的形状或轮廓的环路或道路。由于第一压印部18a、19a和第二压印部18b、19b在横截面中的U形形状,第一腔室区域16a和第二腔室区域16b构造成通道状。第一腔室区域16a和第二腔室区域16b围绕第三腔室区域16c伸延。第三腔室区域16c被第一分隔元件12的第三压印部18c和第二分隔元件14的第三压印部19c构造成方形空腔。
第一分隔元件12和第二分隔元件14的压印部18、19布置在第一分隔元件12和第二分隔元件14的中央。相应地,腔室16在中心或居中地布置在第一分隔元件12和第二分隔元件14之间。在此,第一分隔元件12和第二分隔元件14的在腔室16之外的其余部分形成边缘或边框。
图2示出了分隔装置10‘的替代的实施方式。在此,具有第一分隔元件12‘和第二分隔元件的分隔装置10‘在其布置以及尺寸、第一分隔元件12‘和第二分隔元件的连接方式方面设计和/或构造成类似于在图1和图3中的分隔装置10,因此在这一点上参考对图1和图3的阐述。同样,在图2中仅仅利用第一分隔元件的前侧20‘以前视图示出了分隔装置10‘,因此仅仅第一分隔元件12‘可见。
分隔装置10’和分隔装置10的不同之处在于第一分隔元件12‘的压印部18‘和第二分隔元件(在图2中未示出)的压印部的形状和/或轮廓。在此,与在分隔装置10中的情况一样,第一分隔元件12‘的压印部18‘和第二分隔元件的压印部在横截面中具有U形形状。此外,第一分隔元件12的压印部18‘和第二分隔元件的压印部相对于在宽度或长度方向xT′和高度方向yT′之间张开的平面具有椭圆形轮廓。与第一分隔元件12的压印部18和第二分隔元件14的压印部19相比,第一分隔元件12‘和第二分隔元件各自具有两个压印部,即第一分隔元件的第一压印部18a‘、第二分隔元件的第一压印部和第一分隔元件的第二压印部18b‘、第二分隔元件的第二压印部。第一分隔元件12‘的第一压印部18a‘和第二分隔元件的第一压印部优选地形成具有椭圆形的形状或轮廓的环路或道路。由于第一分隔元件12‘和第二分隔元件的第一压印部在横截面中的U形形状,第一腔室区域构造成通道状。第一腔室区域和进而第一分隔元件12‘、第二分隔元件的第一压印部围绕第二腔室区域和进而第一分隔元件12‘和第二分隔元件的第二压印部伸延。由第一分隔元件12‘和第二分隔元件的第二压印部形成的第二腔室区域构造为空腔,该空腔尤其具有椭圆形轮廓。
第一分隔元件12’和第二分隔元件的压印18’如在图1的实施方式中那样也在中央布置在第一分隔元件12‘和第二分隔元件上和/或彼此相对置地布置。相应地,腔室在中心布置在第一分隔元件12‘和第二分隔元件之间。在此,第一分隔元件12‘和第二分隔元件的在腔室之外的其余部分形成边缘或边框。
图4以立体视图示出了电池模块27的两个电池单体,即,第一电池单体28和第二电池单体30。电池模块27可具有多个、优选地多于两个的电池单体。在第一电池单体28和第二电池单体30之间布置有分隔装置10。在此,第一分隔元件12至少部分地贴靠第一电池单体28,并且第二分隔元件14至少部分地、即完全地或部分地贴靠第二电池单体30。第一电池单体28和第二电池单体30优选地构造成棱柱形,或者具有棱柱体的形状。此外,第一分隔元件12和第二分隔元件14的伸展或尺寸与所贴靠的第一电池单体28和/或第二电池单体30的面的伸展和/或尺寸相匹配。因此,第一电池单体28、分隔装置10和第二电池单体30并排地依次沿电池模块27的主延伸方向xB来布置。
在图5、图6和图7中还示出了电池模块27的散热装置32。在此,第一电池单体28、分隔装置10和第二电池单体30布置在散热装置32处。散热装置32包括导热膏34和冷却器36或冷却装置。冷却器36例如可构造为冷却板。在此,沿电池模块27的高度方向yB,电池模块27的散热装置32、尤其是冷却器36和导热膏34以及电池单体(即第一电池单体28、第二电池单体30)连同置于它们中间的分隔装置10依次地布置。
图5说明了第一电池单体28和第二电池单体30向分隔装置10中或上的热输入以及通过分隔装置10的热导出。在热失控传播、即第一电池单体28和第二电池单体30放热的情况下,热从第一电池单体28和第二电池单体30散发到分隔装置10,这通过箭头38来表示。所吸收的热通过分隔装置10朝散热装置32的方向导出,这通过箭头40来表示。
图6说明了第一电池单体28和第二电池单体30向分隔装置10的力作用。在第一电池单体28和第二电池单体30膨胀、尤其是沿电池模块27的主延伸方向xB膨胀的情况下,有力作用到分隔装置10上,这通过箭头42来表示。因此,分隔装置10的腔室16被压扁或压缩,和/或分隔装置10变形。分隔装置10的变形通过两条线44来表示。
具有电池单体28、30的电池模块27在充电和放电阶段期间升温。如果温度达到了临界值,可能出现自燃。电池单体的这种热输入如已经针对图5说明的那样同样也在图7中示出。
为了防止自燃或蔓延到其他的电池单体,分隔装置10的腔室16用流体填充,如在图7中通过阴影线46表示的。流体优选地为阻燃流体或隔绝流体。“阻燃”尤其是指,流体具有预定的防火性。在此,流体可为气体或液体。如果例如为气体,则气体优选地可包括二氧化碳或卤素或磷酸一铵。
如果输入到分隔装置10的热或在电池单体28、30内或电池模块27内的热过高,例如分隔装置10中或分隔装置10的腔室16中的温度或压力或电池单体或电池模块27的温度达到预定值,则流体可从腔室16离开,如通过箭头48表示的那样。为此,分隔装置10可具有开口或出口。在此,开口优选地构造为可破裂开口。例如,分隔装置10在尤其背对传热单元32的一侧或区域处具有通道,该通道将腔室16与分隔装置10的环境或外部区域尤其是流体连接。通道或开口可通过阀或封闭元件闭合和打开,只要在腔室16或电池单体或电池模块27内达到预定的临界值。
总之,示例示出了可如何通过本发明提供隔膜式分隔板。通过尤其由钢制成的分隔板防止单体热失控传播,并且同时吸收“鼓胀力”,并且将热从电池单体排出。这通过作为隔膜由至少两个层组成的分隔板实现。隔膜可用不同的气体填充,由此可调节至少两种特性,即弹簧刚度和隔绝质量。气体或流体可为阻燃的,例如CO2、卤素、磷酸一铵,或者含有阻燃添加剂。通过限定的“可破裂区域”或可破裂开口,液体或气体在单体热失控传播的情况下流出,并降低或抑制在电池壳体内由此引起的火灾损失。隔膜可在其表面上通过“筋条”和/或“压印部”产生不同的刚度。通过在两个层之间“置入”另外的层、尤其是织物板或纤维板,可进一步改善热失控传播特性。
Claims (11)
1.一种用于电池模块(27)的分隔装置(10),该分隔装置包括:
-第一分隔元件(12)和第二分隔元件(14),所述第一分隔元件和所述第二分隔元件彼此重合地并排布置,
其特征在于,
-在所述第一分隔元件(12)和所述第二分隔元件(14)之间围成有腔室(16),其中,
-所述腔室(16)用阻燃的和/或隔绝的流体填充,
第一分隔元件(12)和第二分隔元件(14)在边缘处或沿着共同的外边沿彼此连接,使得所述腔室(16)是闭合的,
所述第一分隔元件(12)和所述第二分隔元件(14)为形成所述腔室(16)而具有彼此对应的压印部,
所述腔室(16)分成多个腔室区域(16a、16b、16c),这些腔室区域通过所述第一分隔元件(12)的压印部和所述第二分隔元件(14)的压印部形成,
由第一分隔元件(12)的第一压印部(18a)和第二分隔元件(14)的第一压印部(19a)形成的第一腔室区域(16a)在电池模块(27)的两个相邻的电池单体(28、30)之间被构造成通道状的环路。
2.根据权利要求1所述的分隔装置(10),其特征在于,所述阻燃的和/或隔绝的流体为气体或液体或添加剂。
3.根据权利要求2所述的分隔装置(10),其特征在于,该气体包括二氧化碳或卤素或磷酸一铵。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的分隔装置(10),其特征在于,所述分隔装置(10)具有第三分隔元件,该第三分隔元件布置在所述第一分隔元件(12)和所述第二分隔元件(14)之间,其中,所述第三分隔元件为织物板或纤维板。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的分隔装置(10),其特征在于,所述分隔装置(10)具有至少一个可破裂开口,当所述腔室(16)中的温度和/或压力达到预定的值时,通过该可破裂开口可将阻燃的和/或隔绝的流体从腔室(16)中引出。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的分隔装置(10),其特征在于,所述第一分隔元件(12)由于压印部而具有从所述第二分隔元件(14)远离的拱起部,并且所述第二分隔元件(14)由于压印部而具有从所述第一分隔元件(12)远离的拱起部,其中,所述第一分隔元件(12)的压印部和所述第二分隔元件(14)的压印部彼此相对而置地布置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的分隔装置,其特征在于,所述第一分隔元件(12)和所述第二分隔元件(14)由能导热的材料形成,其中,所述第一分隔元件(12)和所述第二分隔元件(14)由钢作为能导热的材料形成。
8.一种电池模块(27),该电池模块包括
-多个电池单体(28、30),和
-至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的分隔装置(10),其中,
-至少一个分隔装置(10)布置在两个相邻的电池单体(28、30)之间。
9.根据权利要求8所述的电池模块(27),其特征在于,所述电池模块(27)具有散热装置(32),其中,电池单体(28、30)和分隔装置(10)在所述电池模块(27)的高度方向(yB)上布置在所述散热装置(32)上。
10.根据权利要求9所述的电池模块(27),其特征在于,该散热装置包括导热膏和/或冷却器。
11.一种机动车,其具有根据权利要求8至10中任一项所述的电池模块(27)。
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