CN116031529A - 具有灭火设备的电池装置和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电池壳体(12)的电池装置(1)，在电池壳体中布置有至少一个电池元件(11)。电池装置(1)此外包括灭火设备(20)，灭火设备具有至少一个灭火单元(21)，该至少一个灭火单元同样布置在电池壳体(12)中。灭火单元(21)包括壳体元件(21a)和灭火剂(21b)，灭火剂布置在壳体元件(21a)的空腔中。灭火单元(21)具有爆炸机构(21c)，爆炸机构设计用于，在存在预定的在至少一个电池元件(11)起火时产生的火灾状态(Z)的情况下导致壳体元件(21a)的爆炸和气溶胶形式的灭火剂(21b)的释放。

Description

具有灭火设备的电池装置和机动车

技术领域

本发明涉及一种具有灭火设备的用于机动车的电池装置。电池装置包括至少一个布置在电池壳体中的电池元件。灭火设备设计用于，在存在预定的、在至少一个电池元件起火时产生的火灾状态/起火状态的情况下，为了给至少一个电池元件灭火而提供气溶胶形式的灭火剂。本发明还涉及一种具有相应的电池装置的机动车。

背景技术

已知了一种机动车，在其中使用驱动电池或动力电池来运行电动驱动器、例如机动车的电机或车载电网。这种机动车例如被称为电池电动汽车，并且例如可以是电动车或混动车。为了向机动车提供电能，驱动电池包括至少一个电池元件、即一个或多个电池元件。例如，电池元件可以是所谓的电池电芯或伽伐尼电芯。电池电芯是一种电化学储能装置，其设计用于借助活性材料的化学反应提供电能。可提供的电能数量例如依赖于所使用的电芯技术或电化学，即例如依赖于活性材料的设计。锂离子技术或磷酸铁锂技术例如作为电芯技术是已知的。替代地，电池电芯例如可以设计为固态电池。

为了形成驱动电池，一个或多个电池电芯可以以合适的方式相互电连接。连接的电池电芯的数量可能依赖于驱动电池向机动车提供的期望的能量数量。为了在机动车中使用驱动电池，电池电芯例如可以直接布置在电池壳体中(Cell-to-Car)。替代地，首先可以将多个电池电芯组合在一个所谓的电池模块(Cell-to-Pack)中，并且然后在电池壳体中布置一个或多个电池模块。

在特定的前提条件下，在运行驱动电池时可能会发生热失控(Thermal Runaway)。这意味着，相应的电池元件过热，从而使得电池温度超过预定的反应温度极限值。反应温度极限值例如可能依赖于所使用的电池技术。在上述的锂离子技术中，反应温度极限值例如可以是大约84℃。如果电池元件超过反应温度极限值，那么在活性材料中可能会发生连续的吸热的化学反应。在此，电池元件在几秒钟内、例如在两到三秒钟内以热能形式释放储存的能量数量的大约60％。发生电池元件的起火。电池元件因此具有上述的火灾状态。

为了避免产生的热能热传播到机动车的其他的部件或驱动电池的其他的电池元件，可以使用灭火设备。灭火设备可以提供灭火剂，用于给电池元件灭火或至少用于提取热能。为了达到尽可能好的灭火效果，可以提供例如气溶胶形式的灭火剂。气溶胶是由气态介质(如空气)中的固态或液态材料的颗粒或悬浮微粒所形成的非均匀的混合物。颗粒或气溶胶微粒可以以不同的尺寸或大小存在，并且例如具有从大约1纳米到几百微米的直径。

为了提供用于灭火的灭火剂，灭火设备例如可以将灭火剂喷洒/雾化成气溶胶颗粒。为了喷洒，可以例如爆炸式地施加灭火剂。气溶胶形式的灭火剂具有高的比表面积。由此，灭火剂能够特别快速地吸收在火灾状态下存在的热能。从火源、即从燃烧的电池元件到灭火剂的热量转移可以明显被加速。由此可以导致气溶胶中的气溶胶颗粒的蒸发。蒸发是一种吸热反应，并且因此吸收热能作为反应能。产生所谓的蒸发冷却。因此，热能可以从火中被提取，并且火可以被扑灭。

例如，从现有技术已知了灭火设备的设计的不同的可能性。

CN 112043995 A例如公开了一种用于探测和扑灭热失控的锂离子电池的灭火机构。为此使用灭火器，其可以通过相应的输送线路为驱动电池的每个单独电池电芯提供灭火剂。

WO 2020/214850 A1例如公开了一种用于冷却电池电芯的方法。在此，冷却液通过微型喷嘴喷洒，从而形成液态的气溶胶颗粒。所述气溶胶颗粒被提供给电池电芯。

JP 2014-090782 A例如公开了一种电池模块，其在壳体中包括多个钠硫电池电芯。灭火器通过输送线路连接到壳体。当在壳体中探测到火时，灭火器的灭火体中的固体灭火剂燃烧，从而产生气溶胶。气溶胶通过输送线路提供至壳体中的电池电芯。

因此，在现有技术中，用于扑灭电池火灾的灭火剂从电池壳体外部输入。为此需要附加的结构元件、例如输送线路。此外，根据形成输送线路的材料，输送线路可能由于火灾而容易损坏，从而灭火设备的功能会受到限制。此外，可能由此延迟提供灭火剂。

发明内容

本发明的目的是，提供一种具有气溶胶灭火剂的灭火设备，其能够可靠地扑灭电池火灾。

该目的通过独立权利要求的主题实现。通过从属权利要求、说明书和附图公开了本发明的有利的扩展方案。

为了可靠地灭火，本发明提出了一种具有灭火设备的用于机动车的电池装置。电池装置包括至少一个电池元件，该电池元件例如可以设计为电池电芯或电池模块。电池元件布置在电池壳体中。电池壳体和至少一个电池元件可以一起形成上述的驱动电池。灭火设备设计用于，在存在、即例如在探测到预定的、在至少一个电池元件起火时产生的火灾状态的情况下，为了给至少一个电池元件灭火而提供气溶胶形式的灭火剂。在此，灭火设备的灭火剂本身可能例如已经作为气溶胶而存在，或者灭火剂可以被用于形成气溶胶颗粒，其然后与环境空气形成气溶胶。为了给至少一个电池元件灭火，灭火设备包括至少一个灭火单元。灭火单元与至少一个电池元件一起布置在电池壳体中。灭火单元包括具有空腔的壳体元件。在空腔中布置或引入灭火剂。因此，壳体元件形成灭火剂的外壳或容器。由此，灭火剂能够保持在壳体元件中。

此外，灭火单元具有爆炸机构，其设计用于，在存在预定的火灾状态的情况下引起壳体元件的爆炸和气溶胶形式的灭火剂的释放。因此，灭火单元可以被称为爆炸性的气溶胶灭火单元。通过壳体元件的爆炸，灭火剂全方向地、即沿所有方向从壳体喷出，并且散布在电池壳体中。灭火剂的气溶胶微粒的尺寸例如可以依赖于爆炸的爆炸脉冲。

因此，灭火设备的灭火单元直接布置在电池壳体中。因此，在需要情况下可以立即提供灭火剂。取消例如由于从外部导入灭火剂而导致的延迟。也无需安装附加的用于从电池壳体外部导入或输入灭火剂的输送线路。因此节省灭火设备的成本和重量。此外，灭火设备由此需要较少的结构空间。

例如，壳体元件的爆炸的影响可能局部地被局限于灭火单元或电池壳体。也就是说，爆炸机构的爆炸脉冲可以适配于电池壳体。因此可以确保的是，在灭火单元的爆炸或炸裂的情况下，电池壳体保持完好。

壳体元件例如可以具有刚性的或可变形的材料。在由该材料成形壳体元件的情况下，该材料在此可以以低的密度存在。因此可以确保的是，在爆炸时不会形成碎片。例如，聚苯乙烯适合用于成形壳体元件。附加地或替代地，壳体元件例如可以具有纸作为材料。例如，壳体元件的壁厚或厚度可以适配于灭火单元的总尺寸。例如，壁厚可以在0.1到1厘米之间。聚苯乙烯或纸或热固性塑料或纤维增强塑料适合用作壳体元件的材料。为了纤维增强，例如可以使用玻璃纤维或碳纤维(碳纳米管)。

灭火剂例如可以包括一种或多种灭火材料。作为灭火材料例如可以使用用于已知的电池冷却回路的水或冷却剂，或适用于扑灭电池火灾的其他已知的物质或材料。这些材料主要通过其从火源、即燃烧的电池元件提取热能来发挥其灭火效果。这种灭火材料例如可以被称为主灭火材料。除了主灭火材料以外，灭火剂还可以具有次灭火材料。例如，二氧化碳或氮气可以用作次灭火材料。通过次灭火材料可以实现的是，排除火源的周围环境中的氧气，并且因此从火中去除可燃物质。

本发明还包括产生附加的优点的实施方式。为了触发爆炸机构或为了爆炸机构的设计，在本发明中设置有不同的可能性。这将在本发明的以下的实施方式中更详细地讨论。

在一个实施方式中，为提供爆炸机构，灭火剂包括至少一种具有预定的膨胀系数的材料或物质。因此，灭火剂被构造成，在存在火灾状态的情况下导致壳体元件中的压力增大。该压力增大比壳体元件的预定的弹性值大预定的限值。也就是说，可以以如下方式提供爆炸机构，即灭火单元本身是温度敏感的。因此，一旦存在火灾状态，那么灭火单元可以自动爆炸或炸裂。

当前，弹性值是指用于壳体元件的材料极限值，从该材料极限值起，机械负载导致壳体元件的断裂，当前导致爆炸。弹性极限、即弹性值例如可以通过弹性模量或壳体元件的材料的强度或刚度来说明。例如可以通过在加温或加热灭火剂时壳体元件中的压力增大而提供足够的机械负载。灭火剂的加热可以以如下方式进行，即具有火灾状态的电池元件将其热能传输至灭火单元。在加热时，灭火剂膨胀。根据所选的材料，壳体元件可以至少从一定的变形或体积增大开始利用其刚度或强度与膨胀相抗。因此，壳体中的内部压力增大。压力可以一直增大，直到达到材料的弹性极限。如果灭火剂压力大于弹性值，那么壳体爆炸。爆炸脉冲在此确保灭火剂气溶胶在电池壳体中的散布。在此，壳体中的内部压力与壳体元件外部的压力、即环境压力之间的差异越大，那么爆炸脉冲越大，并且气溶胶微粒的尺寸可以越小。

为了避免壳体元件熔化，例如可以选择以下材料，该材料的熔化温度大于在存在火灾状态的情况下电池元件所具有的火灾温度。由此可以避免壳体元件在电池火灾时熔化。也就是说，壳体元件本身可以设计为耐高温的。

在另一实施方式中，为提供爆炸机构，灭火单元具有爆炸元件。爆炸元件包括爆炸物或炸药作为材料。爆炸物或炸药设计用于在存在火灾状态的情况下爆炸。也就是说，除了灭火剂以外，灭火单元还可以包括具有爆炸物的爆炸元件。例如，爆炸元件可以与灭火剂一起安置在壳体元件中，或者在外部安置在壳体元件上。爆炸物或炸药可以是温度敏感的材料。因此，爆炸元件可以设计为自燃的。在此，可以通过在存在火灾状态的情况下电池元件的热能提供爆炸物的能量激活/活化。

替代地，爆炸元件可以设计为外部点火的。为此，在另一实施方式中规定，电池装置具有监控装置，其设计用于监控关于火灾状态的至少一个状态参量。对于状态参量具有代表火灾状态的值的情况，监控装置设计用于利用触发信号控制爆炸元件的点火机构并且导致或触发爆炸物的爆炸。也就是说，灭火单元只能通过监控装置的控制信号或触发信号点火。由此产生以下优点，即灭火单元的爆炸可以直接被规划或控制。因此，可以确保爆炸的可靠的触发。

监控装置例如可以检测相应的电池元件的温度值或电池壳体中的温度值作为状态参量。替代地或附加地，例如可以检测电池壳体中的压力作为状态参量。为了测量或检测状态参量，监控装置可以具有传感器单元。如果测量温度值作为状态参量，则传感器单元例如可以包括温度传感器。如果测量压力值作为状态参量，则传感器单元例如可以包括压力传感器。替代地，例如可以间接地在触发电池壳体中的压力补偿阀的情况下通过监控装置检测压力值。

在本实施方式中，爆炸物的能量激活通过点火机构进行。例如，点火机构可以是带有起爆炸药的爆炸装置。替代地，点火机构例如可以通过压电元件电路或烟火技术点火器或电弧点火器提供。通过使用可控的点火机构，该设计方案中的爆炸元件例如可以居中地布置在壳体元件中，并且被灭火剂包围。由此，在爆炸元件的爆炸的情况下还可以改进电池壳体中的气溶胶分布。

在随后的实施方式中，现在涉及如何能够将灭火单元安置在电池壳体中。

为此，在一个实施方式中，在电池装置在机动车中的预定的安装位置中，灭火设备在电池壳体中沿重力方向布置在至少一个电池元件上方。因此，灭火设备设计用于导致气溶胶形式的灭火剂的气溶胶颗粒沿重力方向下沉。也就是说，相应的灭火单元例如可以在相应的电池元件的顶部上或上侧布置在安装位置中。由此产生以下优点，在壳体元件的爆炸的情况下的爆炸脉冲受到重力的作用方向的有利促进。因此，例如需要较低的爆炸能量、即较低的爆炸脉冲，而仍然导致灭火剂在壳体中的有效的分布。

在另一实施方式中，灭火单元根据第一变体设计为板。在此，灭火单元在电池壳体中至少平面地布置在壳体壁的一个区段中。例如，灭火单元可以利用其最大的表面布置在壳体壁上，并且例如完全或部分覆盖该壳体壁。这意味着，作为板的灭火单元的尺寸可以适配于壳体壁的尺寸。根据上述的安装位置，电池壳体的顶部或底部例如适合作为所述壳体壁。

根据第二变体，灭火设备可以包括多个灭火单元，这些灭火单元布置在电池壳体中的预定的不同的位置处。灭火单元例如可以沿壳体壁之一的内侧星形或十字形地布置。也就是说，一个灭火单元例如可以居中地安置在壳体壁上，而其余的灭火单元可以分别相互以45度角度布置在壳体壁的边缘或拐角处。

灭火单元本身可以具有预定的几何形状。例如，灭火单元可以作为球体、圆柱体、长方体、棱锥体或圆锥体或其他的几何基本形状而存在。如果使用多个灭火单元，那么单个灭火单元的尺寸例如可以适配于至少一个电池元件的至少一个侧面的尺寸。该相应的灭火单元例如可以具有0.5至10厘米的直径。

根据另一实施方式，该灭火设备具有多个灭火单元，并且还包括用于这些灭火单元的固定单元。固定单元设计用于，在电池装置的预定的正常状态中将灭火单元保持在电池壳体中的预定位置上。也就是说，固定单元可以将灭火单元固定或定位在电池壳体中。如上所述，由此例如可以将灭火单元保持固定在期望的壳体壁上。此外，固定单元设计用于，要么在即将发生火灾状态的情况下，要么在存在火灾状态的情况下在至少一个灭火单元爆炸之后，将灭火单元从预定位置释放到电池壳体中。也就是说，在即将发生火灾状态的情况下或在存在火灾状态的情况下，固定单元可以将灭火单元分布在电池壳体中。由此产生以下优点，即灭火单元在电池装置的正常运行中(即例如当电池装置用于运行机动车时，并且在火灾状态不存在时)固定在电池壳体中。因此例如可以避免灭火单元在驾驶运行中在电池壳体中自由运动。因此可以避免损坏驱动电池或灭火单元。附加地可以避免在灭火单元在电池壳体中运动时可能产生的干扰噪音。

火灾状态的即将发生例如可以通过达到预定的触发温度极限值的电池温度而存在。触发温度极限值例如可以是开头描述的反应温度极限值，从该反应温度极限值开始热失控。因此，触发温度极限值可以是例如84℃。替代地，更低或更高的触发温度极限值当然是可想到的。例如可以根据电池元件的所选定的电化学确定触发温度极限值。

为了能够释放灭火单元，固定单元例如具有热敏材料。也就是说，材料的熔点可以低于在即将发生或存在火灾状态的情况下在电池壳体中或在相应的电池元件处存在的温度。在此，固定单元的固定体本身可以由热敏材料形成。替代地或者附加地，用于将固定体固定在电池壳体中的至少一个固定元件可以由热敏材料形成。在达到该材料熔点时，固定单元和/或固定体和/或固定元件的结构因此可以熔解。胶珠(Kleberaupe)、螺钉或其他的紧固装置例如可以用作固定元件。固定体例如可以以网或薄膜的形式存在。

根据另一实施方式，电池装置具有多个电池元件，灭火设备具有多个灭火单元。在此，给每个电池元件分配至少一个自身的灭火单元。这意味着，至少一个灭火单元单独被分配或分派给刚好一个电池元件。尤其地，可以给每个电池元件分配刚好一个灭火单元。由此产生以下优点，即可以通过各自分配的灭火单元实现各个电池元件的有针对性的灭火。这意味着，例如仅当所配属的电池元件存在火灾状态时，所分配的灭火单元才可能爆炸。

与该分配相关地在另一实施方式中规定，电池装置包括具有多个防热单元的防热设备。在此，给每个电池元件分配一个或多个自身的防热单元。这意味着，至少一个防热单元单独被分配或分派给刚好一个电池元件。各个防热单元包括壳体元件和防热剂。壳体元件具有空腔，在其中布置或引入有防热剂。也就是说，壳体元件可以形成用于防热剂的外壳或容器。各个防热单元具有爆炸机构，该爆炸机构设计用于，只有当各自防热单元所不配属的/不对应的其他电池元件存在或即将发生火灾状态时，才引起壳体元件的爆炸并且释放气溶胶形式的防热剂至所配属的电池元件。

由此产生以下优点，即剩余的或完好的电池元件、即不存在火灾状态的电池元件能够有效地与具有火灾状态的电池元件隔离。这意味着，可以避免热能从失控的电池元件向完好的电池元件的热传播。为此，防热剂例如可以以非反应性的或惰性的粉尘的形式存在。该用于防热单元的爆炸机构例如可以如之前针对灭火单元所述那样来设计。与灭火单元不同的是，该用于防热单元的爆炸机构的触发条件可以在即将发生火灾状态的情况下就已存在。例如，可以在至少一个电池元件所具有的温度或在电池壳体中存在的温度使电池元件在预定的时间(例如几秒钟)后将不可避免地处于火灾状态的情况下将火灾状态归为即将发生火灾。触发条件例如可能与开头描述的、关于电池元件热失控的反应极限值有关。根据电池元件的所选择的电池技术，触发条件可能例如在84摄氏度时存在。

本发明还涉及一种具有如上所述的电池装置的机动车。电池装置例如可以是机动车的驱动电池或高压电池。机动车例如可以是汽车，尤其是客车或货车，或者轿车或摩托车。

本发明还包括所述的实施方式的特征的组合。因此，本发明还包括以下实现方案，其分别具有多个所述的实施方式的特征的组合，如果这些实施方式没有被描述为相互排斥的。

附图说明

下面描述本发明的实施例。为此：

图1示出了根据第一实施例的具有灭火设备的电池装置的示意图；

图2示出了根据第二实施例的具有灭火设备的电池装置的示意图；并且

图3示出了根据第三实施例的具有灭火设备的电池装置的局部示意图。

具体实施方式

下面阐述的实施例是本发明的优选的实施方式。在实施例中，实施方式的所描述的部件分别表示本发明的各个被视为彼此独立的特征，其分别也彼此独立地扩展本发明。因此，本公开还旨在包括与实施方式的特征的所示的组合不同的组合。此外，所描述的实施方式还可以通过本发明的已经描述的另外的特征来补充。

在附图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。

图1以截面图示意性示出了从侧视图看的电池装置1。电池装置1例如可以用作机动车的电能存储器。因此，机动车可以是电池电动汽车、例如电动车或混动车。在图1中示出了在预定的安装位置L中的电池装置，其例如可以安装在机动车中。

为了运行机动车，电池装置1具有驱动电池10。通过驱动电池10，电能例如可以提供给机动车的电动驱动器、例如电机和/或机动车的车载电网。驱动电池10例如是蓄电池或次级电池。为了运行机动车，驱动电池10可以以电流和/或电压形式提供电能。为此，驱动电池10包括至少一个电池元件11。电池元件11例如可以是电池电芯、即伽伐尼电芯。电池电芯的电化学例如可以基于锂离子技术。电池元件11的数量可以从驱动电池10应该提供的期望的能量数量中选择。在图1中示例性示出了五个电池元件11。当然，也可以使用更多或更少的电池元件11来形成驱动电池10。

为了形成驱动电池，电池元件11可以适当的方式在电气上相互连接。为了保持电池元件11，驱动电池10包括电池壳体12。在电池壳体12中，电池元件11以预定的堆叠方向R并排、即彼此相邻地堆叠地布置。在此，电池元件11形成堆叠复合件13。在图1中，壳体12和电池元件11具有大致矩形的横截面。因此，电池元件11可以作为所谓的棱柱形电芯存在。在从侧视图看的安装位置L中，在图1中示出了壳体12的四个壳体壁。壳体壁是在安装位置L中根据图1在上方示出的顶部12a、在安装位置L中与顶部12a对置地在下方示出的底部12b和两个对置的侧壁12c和12d，其在安装位置L中在右侧和左侧示出并且将顶部12a和底部12b相互支撑。

因为驱动电池10可以设计为蓄电池，所以当前清楚的是，用于充电的驱动电池10也可以本身例如借助车辆外部的充电站或借助电动驱动器，通过所谓的回收被供应电能。这意味着，驱动电池10或电池元件11可以在充电运行和放电运行中运行。在电池元件11的常规的运行中，例如由于活性材料(其可以形成电化学)的持续的电化学反应而导致相应的电池元件11的变热。在特定的前提条件或条件下，甚至可以导致相应的电池元件11的过热。为此的前提条件例如可以是其中一个电池元件11的短路或机械缺陷。在过热时可能发生的是，相应的电池元件11热失控。这意味着，相应的电池元件11会变热，直到达到预定的反应温度极限值。该反应温度极限值例如可以依赖于所用的电池元件11的电池技术。在上述的锂离子技术中，反应温度极限值例如可以是大约84℃。如果电池元件11达到该反应温度极限值，那么在活性材料中可能发生连续的或可逆的电化学反应。在该反应中，在短时间内以热的形式释放出大量能量。例如，基于锂离子技术的电池元件在达到反应温度极限值后可以在2到3秒内以热能的形式释放其储存的能量数量的大约60％。由此，电池元件11的温度可以根据电化学例如升高到1200℃。电池元件11由此处于燃烧中。电池元件11在存在火灾的情况下所具有的状态在下文中也被称为火灾状态Z。

燃烧的或热失控的电池元件11可以将热能传递到其余的电池元件11。可能发生所谓的热传播或链式反应。这意味着，剩余的电池元件11在被热能加载时同样会过热。为了防止热传播，可以从燃烧的电池元件11提取热能。为此，如图1所示，电池装置1包括灭火设备20。灭火设备20设计用于，在存在火灾状态Z的情况下提供气溶胶形式的灭火剂，用以扑灭至少一个电池元件11。这意味着，灭火剂可以形成或具有可用于扑灭电池火灾的气溶胶微粒。因此，气溶胶是指悬浮的固态的或液态的颗粒或气溶胶微粒在气态的环境介质(例如空气)中的精细的分布。

为了提供气溶胶，灭火设备20包括灭火单元21。图1示出了如何可以实现灭火单元21的第一设计可能性。在图1中，灭火单元21例如设计为板形的，并且根据本实施例沿堆叠方向R在堆叠复合件13上布置在顶部12a的区域中。在此，灭火单元21可完全或部分遮盖或覆盖堆叠复合件13的沿堆叠方向R延伸的表面。可以借助图2更详细地描述可以如何设计灭火单元21以提供气溶胶。

图2示出了根据图1的灭火设备20的替代的第二设计可能性。在此，电池装置1根据图1从俯视图或鸟瞰图(例如从顶部12a的方向)以截面图示出。壳体12又具有矩形的横截面，其中，示出了壳体12的仅四个侧壁、即前面描述的侧壁12c和12d以及侧壁12e和12f。示例性地，在图2中，六个电池元件11布置在电池壳体中。在此，电池元件11以多个列和行布置在由壳体12所展开的平面内。因此，电池元件11的堆叠复合件13可以被称为堆叠矩阵。

根据图2，灭火设备20包括多个或许多灭火单元21。灭火单元21分别具有矩形的横截面，并且星形或十字形地布置在壳体12中。这意味着，其中一个灭火单元21在俯视图中居中地布置在电池壳体12中。其余的灭火单元21从居中的灭火单元21出发分别安置在电池壳体12的拐角中。如在图2中通过电池元件11的虚线图所示的那样，灭火单元21在安装位置L中又布置在电池元件11上方，即顶部12a的区域中。由此产生以下优点，即重力的作用方向有助于灭火剂在电池壳体12中的散布。为了保持灭火单元21，灭火单元21根据图1和图2例如可以固定在壳体顶部12a上。替代地，灭火单元可以放置在堆叠复合件上和/或固定在电池元件11上。为了固定，灭火单元21例如可以被粘贴或焊接。随后可以借助图3详细阐述另外的固定可能性。

如图2所示的那样，灭火单元21具有基本上方形的横截面。灭火单元21的尺寸可以适配于电池元件11的尺寸。例如，相应的灭火单元21的直径可以在1到10厘米之间。

为了提供气溶胶灭火剂，如图2所示，灭火单元21具有壳体元件21a。壳体元件21a具有空腔。因此，壳体元件是内部空心的。因此，壳体元件21a形成外壳或容器。灭火剂21b布置或引入到空腔中。例如，灭火剂可以是液体、例如水。为了释放气溶胶形式的灭火剂21b，灭火单元21具有爆炸机构21c。爆炸机构可以在存在火灾状态Z的情况下导致壳体元件21a的爆炸。在此，爆炸的爆炸脉冲可以导致灭火剂21b的释放和喷洒，以形成气溶胶微粒，其与电池壳体12中的环境空气一起形成气溶胶。爆炸脉冲的强度可以决定气溶胶微粒的大小、即例如直径。例如将爆炸机构选择为，使爆炸脉冲至少局部地局限于电池壳体12或要熄灭的电池元件11。因此可以确保，爆炸不会影响机动车的电池装置1周围的部件或其他的电池元件11。

为了实现灭火剂21b的尽可能有效的喷洒，壳体元件21a例如可以是刚性的，即不可变形的。也就是说，壳体元件21a可以具有刚性或坚固的材料。在成形壳体时，材料尤其可以提供低的密度。因此可以确保，在爆炸中不会形成碎片。该材料此外可以对于火灾状态Z是耐高温的。因此可确保，壳体元件21a在气溶胶释放之前不会熔化。例如，热固性塑料(树脂)或纤维增强塑料或聚合物泡沫适合用作壳体元件21a的材料。例如，壳体元件21a的壁厚可以总体上适配于灭火单元21的尺寸。总体上，壁厚例如可以在0.1到1厘米之间。

对于爆炸机构21c，可想到不同的设计可能性。爆炸机构例如可以以如下方式提供，即灭火剂21b具有预定的膨胀系数，膨胀系数在存在火灾状态Z的情况下可以导致壳体元件21a中的压力增大。该压力增大能够比壳体元件21a的预定的弹性极限值大预定的限值。这意味着，压力可以高到使壳体基于机械负载而断裂并且同时例如爆炸。

另一设计可能性例如是，为灭火单元21配备爆炸元件(在附图中未示出)。爆炸元件可以包括爆炸物或炸药作为材料。爆炸物或炸药设计用于在存在火灾状态的情况下爆炸。爆炸物例如可以设计为自燃的。也就是说，爆炸物的能量激活可以由火灾状态所具有的触发温度值来提供。替代地，爆炸元件可以设计为远程点火的。为此，电池装置1例如可以具有监控装置，利用该监控装置可以监控，电池元件11之一是否存在火灾状态Z。如果探测到火灾状态Z，那么可以由监控装置向爆炸元件的点火机构提供触发信号，并且由此导致爆炸物的爆炸。点火机构例如可以包括烟火技术点火器。

图3示出了灭火设备20的替代的第三设计可能性。在图3中示出了根据图2的电池装置1的局部。根据第三设计可能性，灭火设备20又具有多个、当前例如六个灭火单元21。然而，与根据图2的设计方案不同地，灭火单元21具有圆形的横截面。这意味着，灭火单元21例如可以设计为球形的。

为了紧固或固定灭火单元21，灭火设备20包括固定单元22。固定单元22根据图3中的实施例例如设计为网。这意味着，固定单元22的固定体具有网状结构。利用固定单元22，灭火单元21可以在电池装置1的正常状态中被保持在电池壳体12中的期望的位置处。当前，灭火单元21通过固定单元22例如在电池元件11上方保持在顶部12a的区域中。固定单元22现在例如设计用于，在即将发生火灾状态Z的情况下，将灭火单元21从预定位置释放到电池壳体12中。为此，固定单元例如可以由热敏材料形成。也就是说，材料可以具有熔点，该熔点位于预定的温度值范围内，该温度值范围不在火灾状态Z温度值范围内。在此，该温度值范围例如可以被选择为，使火灾状态的温度值范围紧邻该温度值范围。

例如，固定单元22的熔化温度、即熔点可以位于表示相应的电池元件11的热失控的开始的反应温度极限值。因此，灭火单元21可以在电池壳体12中发生火灾状态Z之前不久已经被释放，并且因此直接提供给电池元件11。如图3所示，灭火单元的直径D在此可以选择为，使得该直径小于堆叠复合件13中的两个相邻的电池元件11之间的距离a。因此，例如在释放时，灭火单元21可以进入两个相邻的电池元件11之间的间隙中。由此，可以更有效地防止相邻的电池元件到具有加热状态Z的电池元件11的热传播、即过热。

相对于固定单元22热敏材料替代地可以规定，固定单元22在至少其中一个灭火单元21爆炸之后将灭火单元21释放到电池壳体12。也就是说，灭火单元21的爆炸脉冲可以破坏固定单元22的结构。为此，固定单元例如可以具有以下材料，该材料的弹性极限值小于爆炸脉冲施加在固定单元22的固定体上的力。

总之，这些示例示出了可以如何实现用于驱动电池10的气溶胶灭火单元。

Claims (10)

1.一种具有灭火设备(20)的电池装置(1)，其中，所述电池装置(1)具有至少一个电池元件(11)，所述至少一个电池元件布置在电池壳体(12)中，所述灭火设备(20)设计用于，在存在预定的、在至少一个电池元件(11)起火时产生的火灾状态(Z)的情况下，为了给至少一个电池元件(11)灭火而提供气溶胶形式的灭火剂(21b)，

其特征在于，

所述灭火设备(20)具有至少一个灭火单元(21)，所述至少一个灭火单元布置在电池壳体(12)中，其中，所述灭火单元(21)包括壳体元件(21a)和灭火剂(21b)，所述壳体元件(21)具有空腔，在空腔中布置有灭火剂(21b)，其中，

灭火单元(21)具有爆炸机构(21c)，所述爆炸机构设计用于，在存在预定的火灾状态(Z)的情况下导致壳体元件(21a)的爆炸和气溶胶形式的灭火剂(21b)的释放。

2.根据权利要求1所述的电池装置(1)，其中，为提供爆炸机构(21c)，灭火剂(21b)包括至少一种具有预定的膨胀系数的材料，因此被构造成，在存在火灾状态(Z)的情况下导致压力增大，该压力增大比壳体元件(21a)的预定的弹性极限值大预定的限值。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电池装置(1)，其中，为提供爆炸机构(21c)，所述灭火单元(21)具有爆炸元件，所述爆炸元件包括爆炸物作为材料，所述爆炸物设计用于在存在火灾状态(Z)的情况下爆炸。

4.根据权利要求3所述的电池装置(1)，其中，所述电池装置(1)具有监控装置，该监控装置设计用于监控关于火灾状态(Z)的至少一个状态参量，对于状态参量具有代表火灾状态(Z)的值的情况，所述监控装置设计用于利用触发信号控制爆炸元件的点火机构并且导致爆炸物的爆炸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电池装置(1)，其中，在电池装置(1)在机动车中的预定的安装位置(L)中，所述灭火设备(20)在电池壳体(12)中沿重力方向布置在至少一个电池元件(11)上方，并且由此导致气溶胶形式的灭火剂(21b)的气溶胶颗粒沿重力方向下沉。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电池装置(1)，其中，所述灭火单元(21)设计为板，该板在电池壳体(12)中至少平面地布置在壳体壁的一个区段中，或者所述灭火设备(20)包括多个灭火单元(21)，这些灭火单元布置在电池壳体(12)中的预定的不同的位置处。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电池装置(1)，其中，所述灭火设备(20)包括多个灭火单元(21)和用于这些灭火单元(21)的固定单元(22)，其中，所述固定单元(22)设计用于，在电池装置(1)的预定的正常状态中将灭火单元(21)保持在电池壳体(12)中的预定位置上，并且所述固定单元(22)设计用于，要么在即将发生火灾状态(Z)的情况下，要么在存在火灾状态(Z)的情况下在至少一个灭火单元(21)爆炸之后，将灭火单元(21)从预定位置释放到电池壳体(12)中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池装置(1)，其中，所述电池装置(1)具有多个电池元件(11)，所述灭火设备(20)具有多个灭火单元(21)，其中，给每个电池元件(11)分配一个或多个自身的灭火单元(21)。

9.根据权利要求8所述的电池装置(1)，其中，所述电池装置(1)包括具有多个防热单元的防热设备，其中，给每个电池元件(11)分配一个或多个自身的防热单元，其中，各个防热单元包括壳体元件和防热剂，并且壳体元件具有空腔，在空腔中布置有防热剂，其中，各个防热单元具有爆炸机构，该爆炸机构设计用于，只有当各自防热单元所不配属的其他电池元件(11)存在或即将发生火灾状态(Z)时，才引起壳体元件的爆炸并且释放气溶胶形式的防热剂至所配属的电池元件(11)。

10.一种机动车，其具有根据前述权利要求中任一项所述的电池装置(1)。

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