CN113613936A - 具有除气管路的储存模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于储存电能的储存模块(102)。该储存模块(102)包括至少一个电化学储存单元(204)以及壳体(202)，该壳体包围所述电化学储存单元(204)。此外，该储存模块(102)包括设置在壳体(202)上的并且在该壳体的外部延伸的除气管路(103)，该除气管路构造用于将废气(206)从所述壳体(202)的内部导出到该储存模块(102)的周围环境中并且在此使废气冷却。

Description

具有除气管路的储存模块
技术领域
本发明涉及一种电储存模块，所述电储存模块尤其是用于储存用于驱动机动车的电能。
背景技术
至少部分电驱动的车辆、例如电池式电动车辆(BEV)或插电式混合动力电动车辆(PHEV)通常具有至少一个储存模块，所述储存模块用于储存用于运行车辆的电驱动马达的电能。所述储存模块可以具有流体密封的壳体，以便保护嵌入在该储存模块中的一个或多个电化学储存单元免受环境影响。
具有一个或多个电化学储存单元的储存模块可以具有除气开口，必要时在储存模块运行时产生的废气可以通过该除气开口从储存模块排出到储存模块的周围环境中。尤其是在储存模块的一个储存单元中出现故障或短路的情况下，在所涉及的储存单元中可能发生热反应，通过所述热反应产生废气，所述废气导致该储存模块的壳体中的压力升高。由于压力升高可以打开除气阀和/或除气开口，从而相对热的废气可以从该储存模块的壳体中逸出。废气可以包括(尤其是易燃的)气体，例如CO、CO2、乙烯、H2、HF等。
发明内容
本文涉及的技术任务是，在(相对热的)废气从储存模块逸出时提高储存模块的安全性。
所述任务通过独立权利要求来解决。有利的实施方式尤其是在从属权利要求中描述。要指出的是，从属于独立权利要求的从属权利要求的附加特征可在没有独立权利要求的特征的情况下或仅仅组合独立权利要求的特征的部分特征形成独立的且独立于独立权利要求的所有特征的组合的发明，其可作为独立权利要求、分案申请或后续申请的主题。这同样适用于在说明书中说明的技术教导，其可形成独立于独立权利要求的特征的发明。
根据一个方面描述了一种用于储存电能的(电)储存模块。该储存模块可以具有300V或更高的额定电压。替代地或补充地，该储存模块可以具有5kWh或更大的储存容量。尤其是，该储存模块可以构造成高压储存器。例如，该储存模块可以构造用于储存用于驱动机动车(例如轿车、载重汽车、公共汽车和/或摩托车)的电能。
该储存模块包括至少一个电化学储存单元(例如基于锂离子的储存单元)。该储存单元可以是棱柱形的卷绕电池单体。典型地，该储存模块包括多个(结构相同的)储存单元，所述储存单元至少部分地彼此串联和/或至少部分地彼此串联地导电地相互连接，尤其是以便提供具有上述额定电压和/或具有上述储存容量的储存模块。
此外，该储存模块包括壳体，该壳体包围电化学储存单元。在此，该壳体优选流体密封地构造(尤其是气密地和/或液体密封地)，以便保护一个或多个储存单元免受环境影响。
此外，该储存模块包括设置在壳体上的并且在壳体的外部延伸的除气管路。除气管路可以构造成(必要时刚性的)管道和/或(必要时柔性的)软管。在此，除气管路构造用于将废气(例如在储存单元故障时可能出现的废气)从壳体的内部导出到储存模块的周围环境中。此外，除气管路构造用于在废气通过除气管路时(明显和/或显著地)冷却废气。
通过提供在该储存模块的壳体外部延伸的除气管路可以将(典型相对热的)废气可靠地从储存模块中导出和/或引导离开储存模块。当废气(在除气管路的管路出口处)与环境空气接触时，通过冷却除气管路内的废气可以实现废气具有降低的反应性(与壳体的内部相比)。因此，可以降低储存模块的周围环境的热负荷。
除气管路可以是储存模块的壳体的至少一个结构元件的一部分。尤其是，除气管路在储存模块的壳体的结构和/或稳定性方面可具有结构上的任务。例如，除气管路可以用于将储存模块的壳体固定(例如在车辆的车身上)和/或作为防撞型材(除了冷却来自储存模块的废气之外的任务)。构成除气管路的型材或者说结构构件必要时可以材料锁合地与储存模块的壳体的其余部分连接和/或流体密封地焊接/粘接。
因此，除气管路可以优选作为结构构件集成到所述壳体中。替代地或补充地，除气管路可以具有在储存模块的运行稳定性和/或碰撞稳定性方面的功能。因此，可以进一步提高储存模块的安全性和/或效率。
除气管路(在壳体的外部)可以具有比除气管路的直径或横截面大因数F的长度。在此，因数F可以等于5或更大，或者等于10或更大。通过提供相对长的除气管路，能够可靠地冷却废气并且因此实现降低储存模块的周围环境的热负荷。
所述除气管路可以在背离壳体的端部上具有用于废气的管路出口，废气通过该管路出口从除气管路到达储存模块的周围环境中。除气管路可以这样构造，使得在管路出口处的废气在与环境空气接触时不再自燃，和/或在管路出口处的废气具有400℃或更低、或者优选200℃或更低的温度。因此，可以特别可靠地降低储存模块的周围环境的热负荷。
替代地或补充地，除气管路可以这样构造，使得废气的温度在通过在壳体的外部延伸的除气管路时(总体上)降低20％或更多、或者降低50％或更多。换句话说，在除气管路的管路出口处的废气的温度优选比在壳体内部中的废气的温度或者说比在进入除气管路时的废气的温度低20％或更多、或者50％或更多。通过这样构造的除气管路，可以特别可靠地提高储存模块的安全性。
除气管路可以这样构造和/或成形，使得除气管路的管路出口位于背离储存模块的壳体20cm或更多、或50cm或更多处。换句话说，在除气管路的管路出口与壳体之间的最小距离可以是20cm或更大、或者50cm或更大。因此，可以进一步提高储存模块的安全性。
该储存模块可以包括冷却单元，该冷却单元设置用于主动冷却除气管路(例如借助冷却体和/或借助冷却流体)。通过使用冷却单元，可以特别可靠地实现废气的温度下降并且因此提高储存模块的安全性。
该储存模块可以具有除气阀，该除气阀构造用于，当壳体内的压力小于压力阈值(例如在200mbar至500mbar之间)时，防止废气从壳体的内部通过除气管路流出到储存模块的周围环境中；和/或当壳体内的压力大于压力阈值时，能够实现废气从壳体的内部通过除气管路流出到储存模块的周围环境中。所述除气阀可以设置在除气管路的朝向壳体的端部上、设置在除气管路的背离壳体的端部上或设置在除气管路的朝向壳体的端部与背离壳体的端部之间。通过提供除气阀，一方面可以实现将储存模块可靠地与环境影响隔离，另一方面可以实现可靠地排出废气。
除气管路可以具有一个或多个表面增大的结构。与仅具有圆形或椭圆形或矩形轮廓的除气管路的管路壁作为冷却表面的除气管路的冷却表面相比，所述一个或多个表面增大的结构构造用于增大除气管路的冷却废气的表面。替代地或补充地，所述一个或多个表面增大的结构构造用于将除气管路内的废气朝向除气管路的管路壁引导和/或引导离开除气管路的管路壁，以便辅助热交换并且因此辅助废气的冷却。
所述一个或多个表面增大的结构可以位于除气管路之内和/或可以由除气管路的管路壁包围。替代地或补充地，所述一个或多个表面增大的结构可以至少部分地是栅格形的。
通过提供具有一个或多个表面增大的结构的除气管路，可以特别可靠地冷却废气并且因此特别可靠地提高储存模块的安全性。
根据另一个方面描述了一种(道路)机动车(尤其是轿车或载重汽车或公共汽车或摩托车)。所述车辆包括电驱动马达。此外，该车辆包括至少一个在本文中所描述的具有除气管路的电储存模块，其中，该储存模块设计用于储存用于运行驱动马达的电能。
在此，除气管路可以优选从储存模块的壳体延伸直至车辆的尾部区域(尤其是直至保险杠并且必要时超出保险杠)(类似于内燃机的排气管)。因此，该储存模块的废气可特别可靠地被导出。
应当注意的是，本文中所述的设备和系统不仅可以单独地使用，而且可以与其它在本文中所述的设备和系统结合使用。此外，本文中所述的设备和系统的任何方面可以多样化地互相结合。尤其是，权利要求的特征多样化地互相结合。
附图说明
此外，借助各实施例详细说明本发明。其中：
图1示出示例性的具有储存模块的车辆；
图2a示出示例性的储存模块；以及
图2b示出示例性的储存模块，其具有背离储存模块的壳体引导的排气管路或除气管路。
具体实施方式
如开头所述的那样，本文件研究尤其是在废气逸出时提高电储存模块的安全性。在该背景下，图1示出具有电驱动马达101的示例性的车辆100。电驱动马达101可以利用来自电储存模块102的电能来运行。电储存模块102例如可以设置在车辆100的底板上。
储存模块102可以具有在高电压范围内(尤其是在300V或更大的情况下，或者在500V或更大的情况下，或者在700V或更大的情况下)的额定电压。储存模块102可以具有5kWh或更大，或10kWh或更大的储存容量。
图2a和2b示出示例性的储存模块102。储存模块102典型具有多个(电化学)储存单元204，这些储存单元被储存模块102的壳体202包围。壳体202优选流体密封地(尤其是液体密封和/或气体密封地)构造，以便保护这些储存单元204免受环境影响。各个储存单元204例如可以构造成棱柱形的卷绕电池单体。各个储存单元204可以至少部分地彼此并联和/或至少部分地串联连接。
在储存模块102的运行期间，例如由于储存单元204的故障可能出现在储存模块102内废气增多。在此，废气可具有相对高的温度，例如300℃或者更高，或者600℃或者更高。
储存模块102的壳体202中的废气导致压力升高，由此又可能引起储存模块102的壳体202上的除气开口203或者说除气阀209的打开。储存模块102具有直接连接到除气开口203上的除气管路103。除气管路103可以背离储存模块102的壳体202延伸。尤其是，除气管路103可以这样构造，使得流动通过除气管路103的废气206在除气管路103的内部冷却，从而废气206在除气管路103的管路出口205处具有显著降低的温度(与在除气开口203处的温度相比，即在进入除气管路103时的温度)。
在壳体202的外部延伸的除气管路103可以具有比除气管路103的直径或者说横截面大因数5或更大、10或更大、15或更大、或20或更大的长度。因此，可以提供相对长的除气管路103。因此，能够实现废气206可靠地在除气管路103内冷却。
除气管路103的冷却可以仅通过除气管路103的周围环境中的空气来实现。补充地，必要时可以实现对除气管路103的主动冷却(例如通过主动冷却的冷却体207和/或通过利用冷却流体主动在周围冲刷除气管路103)。
因此描述了一种储存模块102，其中紧急除气开口203用除气管路或者说排气管103补充。在此，除气管路103这样构造，使得在储存模块102内的热反应的情况下，废气206必须通过除气管路103并且由此在废气206离开储存模块102的封闭的壳体202和除气管路103(在其中存在提高的压力)之前冷却。
在除气管路103的起点或终点处，可以设置有除气单元或者说除气阀209，当储存模块102的壳体202中达到确定的压力阈值时所述除气单元或者说除气阀打开，使得废气206可以通过除气管路103进入到储存模块102的周围环境中。
在除气管路103内可以设置有一个或多个元件，例如栅格结构，以便通过增大的表面改善从除气管路103的散热。
要离开该储存模块102的相对热的废气206在除气管路103内的相对长的路径内被这样冷却，使得废气206在除气管路103的管路出口205处离开时不会再(自主地)引燃。
本发明不限于在所示的实施例。尤其应注意，说明书以及附图仅说明所提出的设备和系统的原理。

Claims (15)

1.用于储存电能的储存模块(102)，该储存模块(102)包括：
-至少一个电化学储存单元(204)；
-壳体(202)，该壳体包围所述电化学储存单元(204)；以及
-设置在所述壳体(202)上的并且在该壳体(202)的外部延伸的除气管路(103)，该除气管路构造用于将废气(206)从所述壳体(202)的内部导出到该储存模块(102)的周围环境中并且在此使废气冷却。
2.根据权利要求1所述的储存模块(102)，其中，
-所述除气管路(103)具有在所述壳体(102)的外部延伸的长度，所述长度比该除气管路(103)的直径大因数F；并且
-因数F等于5或更大，或者等于10或更大。
3.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，
-所述除气管路(103)在背离所述壳体(202)的端部上具有用于废气(206)的管路出口(203)，废气(206)通过该管路出口从除气管路(103)到达该储存模块(102)的周围环境中；并且
-所述除气管路(103)构造为使得在所述管路出口(203)处的废气(206)
-在与环境空气接触时不再自燃；和/或
-具有400℃或更低、或者200℃或更低的温度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，所述除气管路(103)构造为使得废气(206)的温度在通过在该壳体(202)的外部延伸的除气管路(103)时下降20％或更多，或者下降50％或更多。
5.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，该储存模块(102)包括冷却单元(207)，该冷却单元设计用于主动冷却除气管路(103)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，
-所述除气管路(103)作为结构构件集成到所述壳体(202)中；和/或
-所述除气管路(103)具有关于该储存模块(102)的运行强度和/或碰撞强度的功能。
7.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，该储存模块(102)具有除气阀(209)，该除气阀构造用于，
-当该壳体(202)内的压力小于压力阈值时，防止废气(206)从该壳体(202)的内部通过除气管路(103)流出到该储存模块(102)的周围环境中；和/或
-当该壳体(202)内的压力大于压力阈值时，能够实现废气从该壳体的内部通过除气管路流出到该储存模块的周围环境中。
8.根据权利要求7所述的储存模块(102)，其中，所述除气阀(209)设置在除气管路(103)的朝向所述壳体(202)的端部上、设置在除气管路(103)的背离所述壳体(202)的端部上或者设置在除气管路的朝向壳体的端部与背离壳体的端部之间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，所述除气管路(103)具有表面增大的结构，
-与仅具有圆形或椭圆形或矩形轮廓的管路壁作为冷却表面的除气管路的冷却表面相比，所述表面增大的结构使该除气管路(103)的冷却废气(206)的表面增大；和/或
-所述表面增大的结构设计用于将除气管路(103)内的废气(206)朝向除气管路(103)的管路壁引导和/或背离除气管路(103)的管路壁引导。
10.根据权利要求9所述的储存模块(102)，其中，
-所述表面增大的结构设置在除气管路(103)内和/或由除气管路(103)的管路壁包围；和/或
-所述表面增大的结构至少部分是栅格形的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，所述除气管路(103)包括管道和/或软管。
12.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，所述除气管路(103)构造为使得除气管路(103)的管路出口(205)以20cm或更大、或者以50cm或更大背离该储存模块(102)的壳体(202)地设置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的储存模块(102)，其中，
-该储存模块(102)具有300V或更高的额定电压；
-该储存模块(102)具有5kWh或更大的储存容量；
-该储存模块(102)是高压储存器；和/或
-该储存模块(102)构造用于储存用于运行车辆(100)的电能。
14.车辆(100)，该车辆包括：
-电驱动马达(101)；和
-根据前述权利要求中任一项所述的电储存模块(102)，所述电储存模块具有除气管路(103)；其中，该储存模块(102)设计用于储存用于运行所述驱动马达(101)的电能。
15.根据权利要求14所述的车辆(100)，其中，所述除气管路(103)构造为使得除气管路(103)从该储存模块(102)的壳体(202)延伸直至该车辆(100)的尾部区域。
CN202080022511.7A 2019-05-27 2020-04-28 具有除气管路的储存模块 Pending CN113613936A (zh)

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