CN116581469A - 带有气体偏转元件的汽车电池 - Google Patents

带有气体偏转元件的汽车电池 Download PDF

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Abstract

机动车辆包括电池，电池包括多个电池单元(1)，机动车辆包括至少一个空心型材(2)，空心型材(2)表现出多个进气孔(3)，多个气体排放元件(4)设置在多个电池单元(1)上，使得从电池单元(1)冒出的气体由气体排放元件(4)传导到空心型材(2)的进气孔(3)。

Description

带有气体偏转元件的汽车电池
技术领域
本发明涉及包括电池的机动车辆，该电池包括多个电池单元。
背景技术
众所周知，机动车辆特别是那些电动和混合动力的车辆，携带高压电池用于提供必要的驱动能量。电池通常由多个电池单元构成，例如所谓的软包电池是扁平的并且表现出柔性塑料护套。
众所周知，在高压电池中可能发生热事件，在此进程中电池单元过热并释放气体(排气)。这是有问题的，这样的事件在单个电池可以蔓延到邻近的电池并且可以发生热传播——即，许多相邻的电池单元的过热——因为热量可以在很大程度上通过冒出的热气体扩散到邻近的电池，使这些电池转而释放气体。这导致对乘客可能变得至关重要的情况。
发明内容
本发明的目标是改进具有带有许多电池单元的电池的机动车辆，以增强电池的安全性，特别是降低热传播的风险。
该目标由包括包含多个电池单元的电池的机动车辆实现，该机动车辆包括至少一个空心型材，该空心型材表现出多个进气孔，并且在多个电池单元上设置了多个气体排放元件，以便从电池单元中冒出的气体通过气体排放元件传导到该空心型材的进气孔。
根据本发明，在具有带有许多单个电池单元的电池的机动车辆中，在至少一个单元排气的情况下有目的地释放热气流，以便邻近或周围的单元免受热冒出的气体并且损坏较少或根本不损坏，特别是不被加热。排放到空心型材的空腔中，特别是到机动车辆的框架构件中，例如门槛和/或侧向部件和/或横向部件，和/或在至少一个其他额外设置在车辆中并显示出空腔的构件。通过气体排放元件沿空心型材在几个或许多点排放到框架或到型材，并通过空心型材优选地到空心型材的出气孔。气体排放元件有目的地将气体从单个电池单元传导到空心型材的进气口。
由于气体的排放，也可以防止包含在电池单元的冒出气体中的导电颗粒引起电池空间或电池区域的污染并从而引起导电元件中的电短路。
优选地，气体排放元件与在空心型材中的进气孔数量大体相等，且/或气体排放元件与电池单元数量至少大体相等，且/或气体排放元件数量与电池单元数量大体相等，为其两倍或四倍。因此，大体上对于每个电池单元，已优选地精确地提供了一个气体排放元件或两个或四个气体排放元件。在每种情况下，电池单元的流出气体的排放优选地通过在两个相邻的气体排放元件之间形成的管道来实现。管道将气体优选地从电池单元有目的地引导到空心型材上的进气孔。大体上一个气体排放元件或至少一个气体排放元件优选地为每个电池单元在每个电池单元侧(在左侧或右侧)提供。在电池单元之间设置气体排放元件的情况下，对于一个电池单元(在每种情况下在左侧或右侧)需要两个气体排放元件用于形成气体排放管道。在将气体排放元件设置在大约电池单元的中间的情况下，需要三个气体排放元件(在每种情况下在电池单元的左侧或右侧)用于形成为使电池单元排气所需的两个气体排放管道。
当热事件发生在高压电池的电池中时，排出气体的热能的耗散优选地在电池到底盘的范围内实现——即，在机动车辆内直接合并电池单元。热能或排出气体的耗散优选地通过车辆框架结构来实现，例如通过至少一个门槛。从电池到汽车框架结构(例如，门槛)的排放气体的传导通过气体排放元件作为气体路径构件来实现，在发生撞车时优先地只向电池传输轻微的负载。
在电池到底盘的车辆概念中，电池直接单独地或优选地成群地合并到车辆中。这个概念也被定名为“电池到汽车”、“电池到车辆”，以及“结构电池”。各种类型的电池在热事件的情况下表现出各种可能的可以释放气体的点，在这种情况下连接软包电池没有表现出明确的优先方向。从软包电池中所有这些可能的放气点中冒出的排放气体应该优选地从电池传导到机动车辆的外部空间。这是以由气体排放元件引导的方式实现的，而不是在自由空间的某个地方或其他地方。通过这种方式，靠近第一排气单元的电池被加热得更少，因此只在稍后(或根本不)进入热传播状态。排气优选地不到电池组的横向型材，而是到空心型材中实现的管道，优选地在车辆框架中。排放气体优选地传导到机动车辆的后部区域并在那里向外部释放。
气体排放元件优选地大体上完全从电池单元延伸至进气孔。
气体排放元件已优先地以这样的方式设置和/或设计，即从电池单元中冒出的气体由气体排放元件以指定的方向传导到空心型材的进气孔中，以便于在空心型材的纵向范围方向上的气体疏散。为此目的，在进气孔区域内各自的气体排放元件与空心型材之间的夹角优选地小于70度，优选地小于50度，以使气体大约在其进一步的流动方向已经进入空心型材。
气体排放元件在其从电池单元到进气孔的范围内优选地是曲线或直线或弯曲设计。
气体排放元件和进气孔的数量优选地大体上对应于电池单元的数量，或大体上对应于电池单元数量的一半，或大体上对应于电池单元数量的两倍——例如，当气体排放元件已经设置在电池单元的两侧时。
气体排放元件优选地大体上彼此平行地设置，在每两个气体排放元件之间形成用于将逸出的气体传送到进气孔的管道。
在每个进气孔处优选地设置屏障——特别是，瓣膜、半透膜或热易损坏的材料，其使气体从电池单元冒出到空心型材中并且阻碍气体离开空心型材到气体排放元件中，特别是另一个气体排放元件和/或气体排放管中，特别是到另一个气体排放管中——即，气体的进入还没有发生的地方。“阻碍”包括完全防止气体进入的可能性。屏障可以已经以这样的方式构造，即虽然气体能够从气体排放管道进入空心型材，但它不能再回到相同的气体排放管道中，例如通过例如固定在管道的末端、气体排放元件的末端、或空心型材上的进气孔的类似于瓣膜的屏障。
电池单元已优选地以导电方式连接到汇流排。几个(例如每四个)电池单元优选地与公共汇流排接触。汇流排优先表现出能够使从电池单元冒出的气体通过汇流排到气体排放元件的孔。
气体排放元件优先由冷却板或冷却板扩展件形成，优选地由冷却板或冷却板扩展件的弯曲边缘形成，特别是由已向上弯曲90度的边缘形成。从而在气体排放元件处也可以发生冷却。
分配给电池单元的气体排放元件的末端优选地位于电池单元的窄侧区域内。屏障板——特别是冷却板——优选地设置在电池单元的至少一个长侧或电池单元的两个长侧上，以便冒出的气体大体上传导到电池单元的窄侧，从而传导到气体排放元件。
空心型材可以是机动车辆支撑结构的一部分，也可以是支撑结构之外的单独的、独立的构件。
空心型材优选地延伸至机动车辆的后端到至少一个出气孔，优先延伸至两个或更多的出气孔——即，排气塞。
电池单元优选为软包电池单元或棱柱电池单元，并且已优选在没有电池外壳的情况下直接合并入机动车辆。
附图说明
本发明将参照附图举例说明。
图1a是根据本发明的机动车辆的基本部件的示意图，电池单元设置在车辆的整个宽度上。
图1b是根据本发明的机动车辆的基本部件的示意图，每个电池单元仅设置在机动车辆的大约一半宽度上，中间有额外的空心型材。
图2从侧面(左)和正面(右)示意性地显示了根据本发明的机动车辆的电池单元的环境。
图3a和b示意性地显示了根据本发明的机动车辆的汇流排，带有各种示例性的孔几何形状。
图4根据上面的图3a或3b示意性地显示了带有下层电池单元的汇流排。
图5更详细地示意性地显示了图1的部分。
图6示意性地显示了根据本发明的已延伸以形成用于机动车辆的气体排放元件的冷却板。
具体实施方式
在图1a和图1b中，已经示意性地表示了本发明所必需的根据本发明的机动车辆的部件。
机动车辆包括电池，其包括多个电池单元1，即软包电池单元。软包电池单元已直接合并入机动车辆。沿着机动车辆行驶方向的两侧和后端延伸出空心型材2，其为一个整体或由几个部分组成，例如可以部分地属于机动车辆的支撑结构。
首先，在相对短的电池单元的情况下，进一步的管道或空心型材2可以在电池单元1的延长范围之间提供，如图1b所示。同样在这种情况下，作为一个整体或由几个部分组成的空心型材2可以包括额外的构件和/或可以通过使用通常已经合并在车辆内的框架构件(显示出空腔)而形成，例如侧向部件、横向部件或门槛。
空心型材2显示出多个进气孔3，例如取决于设置大约与电池单元1数量相同，或大约是电池单元1的一半或大约是电池单元1的两倍或四倍。
为了不太减弱框架结构，也可以想象在车辆中设置额外的空心型材2，其显示出多个进气孔3并且已适当地设置在靠近电池单元1，以及与框架构件2的连接，框架构件2显示出空腔，通常已经设置在车辆中，例如，侧向部件、横向部件、门槛等，仅在几个点上形成，通过这些点气体将进一步通过车辆向后部传送。
多个电池单元1上设置有多个气体排放元件4，使从电池单元1冒出的气体通过气体排放元件4传导到空心型材2的进气孔3中。因此对于每个电池单元1大体上已提供了单独的进气孔3和气体排放元件4和导管5，优选地在例如每个电池单元1的左侧和右侧。更精确地，气体的排放对特定的电池单元1和/或两个相邻的电池单元1实现，优先地在每种情况下通过在每两个气体排放元件4之间形成的一个管道5，例如在每个电池单元1的左侧和右侧。
图1a显示了与左侧和右侧的电池单元相同数量的气体排放元件，在这种情况下与外部一半毗邻的电池单元上的最上面和最下面的电池单元都没有表现出气体排放管道，也没有为此而需要的气体排放元件。相比之下，图1b在这方面显示了在每个电池单元的顶侧和底侧的额外的气体排放元件4，因此在排气的情况下，电池单元堆叠的最外层电池单元1也显示出在向外的电池单元半部分上的气体排放管道。在这方面，在如图1b所示的设计中，每个左右两侧的电池单元更精确地有比电池单元的数量多两个的气体排放元件4，或每个电池单元块的气体排放元件的数量是电池单元加四个气体排放元件的两倍。气体排放元件的数量的规定“大体上”包含了这样的边际效应。
一般来说，存在至少两个气体排放元件4，以生成用于电池单元一侧的管道5；在此范围内，通常在一侧或两侧(见图1a)有与电池单元1大体上相等数量的气体排放元件4。这可以包含采用至少比电池单元1多一个或两个的气体排放元件4的情况(见图1b)。
通过空心型材2，气体通过车辆向后部传导，例如到两个或四个出气孔12。从车辆框架排出的气流优选地通过作为排气孔12的排气塞实现，排气孔在规定的压力下向车外打开孔。这些排气塞也防止水分和外来物质进入车辆框架。取决于所选的排气塞的流出能力和车辆框架中可能的气体传送，实现了几个流出点以确保耗散。
排放的运动、流出的气体已在图中每个示例中用箭头描绘。
气体排放元件4是曲线的(图1a)或直线的(图1b)设计，并且在进气孔3的区域中各自的气体排放元件4与空心型材2之间的夹角约为45度。因此，从电池单元1冒出的气体被气体排放元件4传导到空心型材2的进气孔中，以便于气体在空心型材2的纵向范围方向上的疏散。
气体排放元件4优选地在机械上设计成在发生撞车的情况下不向电池单元1传递机械力，或尽可能少地传递机械力。
气体排放元件4大体上彼此平行设置，在每两个气体排放元件4之间形成管道5以将逸出的气体传送到进气孔3。
因此根据电池到底盘的车辆概念，电池单元1优选地单独或优选地成群地直接合并到车辆中。这个概念也被定名为“电池到汽车”、“电池到车辆”，以及“结构电池”。各种类型的电池在热事件的情况下表现出各种可能的可以释放气体的点，在这种情况下连接软包电池没有表现出明确的优先方向。从软包电池中所有这些可能的排气点中冒出的排放气体有必要从电池单元传导到外部空间。这是以由作为气体传送构件的气体排放元件4引导的方式实现的，因此在第一排气电池单元旁边的电池单元被加热得更少，因此只在稍后(或根本不)进入热传播状态。排气优选地通过车辆框架的中空型材2中的管道实现。
分配给电池单元1的气体排放元件4的末端位于电池单元1的窄侧。如图2所示，屏障板11——例如，在一侧由冷却板9形成——已设置在电池单元1的长侧上，以便冒出的气体大体上传导到电池单元1的窄侧。
一方面由位于电池单元冷却9侧的软包箔的包层区域，另一方面由直接与电池单元堆叠1毗邻的屏障层11，例如云母复合镀层——偏转且优选地流到汇流排7和端子13通常也位于的两侧(见图3)抑制在软包电池单元的长侧方向上的流出。即，由于冷却板9和在与长侧相对上的加强结构的屏障层11的连接，排出气体主要在端子13和汇流排7的两侧耗散。
如图3a、图3b和图4所示，电池单元1已通过端子13以导电方式连接到汇流排7上，汇流排7显示出用于冒出气体从电池单元1向气体排放元件4的孔8。例如，孔8可以是圆的(图3a)，或者例如可以是拉长的孔(图3b)，并且可以例如延伸到两个端子13之间空隙的相对大的区域。
在已由汇流排7连接或平行连接的连续软包电池单元的情况下，通过汇流排7的排放气体的横向流出被干扰或阻止。在这里，应采用较厚的汇流排7，其使排放气体通过汇流排7上的孔8从电池簇组流出，但仍然显示出充足的导体横截面。
图5显示了在每个进气孔3处，已设置屏障6——特别是，瓣膜、半透膜或热易损坏的材料，其使气体从电池单元1冒出到空心型材2中并且阻碍或防止气体离开空心型材2到相同和/或其他气体排放元件4中，或到相同和/或其他气体排放管道5中。
气体排放元件4已被设计成在机械上和热上抵抗单个电池单元的排气。热气体通过汇流排7之后，必须沿耗散管道5中的进气孔3的方向传导。在这一点上，主要目标是尽可能少地加热邻近的电池单元。这是通过与电池单元的纵向轴倾斜约45°的壁段或形状相似的壁段实现的。
必须抑制从车辆框架或中空型材2向其他相邻电池单元1的回流。这是通过图5中所示的气体排放元件4的成形来实现的。可选地或此外，也可以使用在热事件的情况下被穿透的屏障6，优选地直接在电池单元1热破坏，但继续抑制气体从从排气电池单元1在充足的距离流动。
如图6所示，气体排放元件4可以由冷却板9或冷却板扩展件10形成——即，在冷却板9上的拉长——优选地由冷却板9的弯曲边缘即冷却板扩展件10形成。
附图标记列表
1 电池单元
2 空心型材
3 进气孔
4 气体排放元件
5 管道
6 屏障
7 汇流排
8 孔
9 冷却板
10 冷却板扩展件
11 屏障板
12 出气孔
13 端子

Claims (10)

1.机动车辆，包括电池，电池包括多个电池单元(1)，机动车辆包括至少一个空心型材(2)，其特征在于所述空心型材(2)显示出多个进气孔(3)，并且在所述多个电池单元(1)上设置了多个气体排放元件(4)，使得从所述电池单元(1)冒出的气体通过所述气体排放元件(4)传导到所述空心型材(2)的进气孔(3)中。
2.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，在所述进气孔(3)区域中各自的气体排放元件(4)与所述空心型材(2)之间的夹角小于70度，优选地小于50度，从而使从所述电池单体(1)冒出的气体通过所述气体排放元件(4)以指定的方向传导到所述空心型材(2)的进气孔，从而便于气体在所述空心型材(2)的纵向范围的方向疏散，所述气体排放元件(4)在其从所述电池单元(1)到所述进气孔(3)的范围内优选地是曲线或弯曲的设计。
3.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，所述气体排放元件(4)和进气孔(3)的数量大体上对应于电池单元(1)的数量或大体上对应于电池单元(1)的数量的一半或大体上对应于电池单元(1)的数量的两倍或四倍。
4.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，所述气体排放元件(4)大体上彼此平行设置，并且在每两个气体排放元件(4)之间形成用于将逸出气体传送到所述进气孔(3)的管道(5)。
5.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，在每个所述进气孔(3)处设置了屏障(6)——特别是瓣膜、半透膜或热可破坏材料——其能够使气体从电池单元(1)冒出到所述空心型材(2)并阻碍气体从所述空心型材(2)到气体排放元件(4)和/或气体排放管道(5)。
6.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，所述电池单元(1)以导电方式连接到汇流排(7)，所述汇流排(7)显示出用于冒出气体从所述电池单元(1)到所述气体排放元件(4)的孔(8)。
7.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，所述气体排放元件(4)由冷却板(9)或冷却板扩展件(10)形成，优选地由冷却板(9)或冷却板扩展件(10)的弯曲边缘形成。
8.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，分配给所述电池单元(1)的气体排放元件(4)的末端位于所述电池单元(1)的窄侧上，并且在所述电池单元(1)的至少一个长侧上，优选地在所述电池单元(1)的两个长侧上设置屏障板(11)，特别是冷却板(9)，以便将冒出的气体大体上传导到所述电池单元(1)的窄侧。
9.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，所述空心型材(2)是所述机动车辆的支撑结构的一部分，且/或所述空心型材(2)延伸至所述机动车辆的后部到至少一个出气孔(12)。
10.根据权利要求1所述的机动车辆，
其特征在于，所述电池单元(1)是软包电池单元和/或棱柱电池单元，且/或所述电池单元(1)在没有电池外壳的情况下直接合并到所述机动车辆中。
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