DE102021111160A1

DE102021111160A1 - Belüftungsbaugruppe und -system für Batteriepaket eines Elektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102021111160A1
Application number: DE102021111160.9A
Authority: DE
Inventors: Bin Yin; Steven Shi; Tim Cui
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2021-12-30
Also published as: US20210408634A1; CN113871789A

Abstract

Ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung stellen ein Batteriepaket zur Verfügung. Das Batteriepaket umfasst: ein Gehäuse, das mehrere Batterieeinheiten aufnehmen kann; eine erste Isolationsschicht und eine zweite Isolationsschicht, die sich in dem Gehäuse befinden und zumindest teilweise voneinander beabstandet sind; wobei die erste Isolationsschicht im Vergleich zu der zweiten Isolationsschicht näher an dem Gehäuse ist, und wobei die zweite Isolationsschicht zumindest einen geschwächten Bereich umfasst, der unter einem ersten voreingestellten Druck gebrochen werden kann.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Belüftungsbaugruppe und ein Belüftungssystem für ein Batteriepaket eines Elektrofahrzeugs.
Stand der Technik
Es ist allgemein bekannt, dass sich die Elektrofahrzeuge aufgrund ihrer Vorteile bei der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen schnell entwickelt haben. Ein typisches Elektrofahrzeug umfasst ein Batteriepaket, das die Antriebsleistung liefern kann. Das Batteriepaket umfasst wiederum ein oder mehrere Batteriemodule. Üblicherweise ist ein Batteriemodul von einer oder mehreren Batterieeinheiten gebildet.
In einigen Fällen, wie z. B. bei Übertemperatur, Überstrom, Quetschen usw., aber nicht darauf beschränkt, können Belüftungsnebenprodukte im Inneren der Batterie erzeugt werden und diese sollen aus den Batterieeinheiten abgeführt werden. Beispielsweise stellt die Patentanmeldung CN 105280981 ein Belüftungssystem für ein Batteriepaket zur Verfügung. Das System umfasst ein Gehäuse zum Einrichten einer Belüftungskammer und eine Rohrleitung, die mit der Belüftungskammer in Verbindung steht. Ein Rückschlagventil ist am Gehäuse installiert, welches die Strömung der Nebenprodukte bei der Batteriebelüftung in einer ersten Richtung erlaubt, aber die Strömung der Luft in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung sperrt.
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung erkennt, dass es noch Raum für eine weitere Verbesserung der Struktur zur Erhöhung der Belüftungsleistung des Batteriepakets gibt, und dass die Bereitstellung eines Systems mit verbesserter Belüftungsleistung erwünscht ist, um eines oder mehrere der Probleme im Stand der Technik zu lösen.
Inhalt der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird eine Belüftungsbaugruppe für ein Batteriepaket zur Verfügung gestellt, umfassend: ein Gehäuse, das mehrere Batterieeinheiten umfassen kann; eine erste Isolationsschicht und eine zweite Isolationsschicht, die sich in dem Gehäuse befinden und zumindest teilweise voneinander beabstandet sind; wobei die erste Isolationsschicht im Vergleich zu der zweiten Isolationsschicht näher an dem Gehäuse ist, und wobei die zweite Isolationsschicht zumindest einen geschwächten Bereich umfasst, der unter einem ersten voreingestellten Druck gebrochen werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Isolationsschicht einen ersten Hauptkörperabschnitt, wobei die zweite Isolationsschicht einen zweiten Hauptkörperabschnitt umfasst, und wobei der erste Hauptkörperabschnitt und der zweite Hauptkörperabschnitt durch eine Verbindungskomponente unter Bildung eines Verbindungsbereichs miteinander verbunden sind und außerhalb des Verbindungsbereichs durch einen ersten Spalt voneinander beabstandet sind.
In einem anderen Ausführungsbeispiel sind der geschwächte Bereich und der Verbindungsbereich relativ zueinander versetzt angeordnet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Verbindungskomponente einteilig mit zumindest einem von dem ersten Hauptkörperabschnitt und dem zweiten Hauptkörperabschnitt gebildet, wobei mit dem anderen die Verbindungskomponente durch ein oder mehrere Verfahren von Anschweißen, Ankleben und Verbinden durch ein Befestigungselement verbunden ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse einen voreingestellten Fluidkanal und ein sowohl mit dem voreingestellten Fluidkanal als auch mit der Außenumgebung verbundenes Belüftungsventil des Batteriepakets, wobei der erste Spalt mit dem voreingestellten Fluidkanal verbunden ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der geschwächte Bereich als das der Batterieeinheit entsprechende Auslassventil gestaltet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Batterieeinheit ein Auslassventil auf, wobei der minimale Abstand der zweiten Isolationsschicht zu dem Auslassventil größer als der erste Spalt ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst kontinuierliche oder diskontinuierliche verdünnte und/oder gekerbte Bereiche.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die erste Isolationsschicht eine Dicke auf, die größer als die Dicke der zweiten Isolationsschicht ist, wobei die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht jeweils aus einem flammhemmenden Material gebildet sind.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist jede Batterieeinheit eine eigene erste Isolationsschicht und eine eigene zweite Isolationsschicht auf.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Batteriepaket eine einheitliche erste Isolationsschicht und eine einheitliche zweite Isolationsschicht auf, wobei sich die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht entlang einer gesamten Innenfläche einer Oberseite des Gehäuses erstrecken.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können im Gehäuse zumindest zwei aus den Batterieeinheiten ausgebildete Batteriemodule vorgesehen sein, wobei jedes Batteriemodul eine eigene zweite Isolationsschicht und eine eigene oder von zumindest zwei Batteriemodulen gemeinsam benutzte erste Isolationsschicht umfasst.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird ein Batteriepaket zur Verfügung gestellt, umfassend: mehrere Batteriemodule, die jeweils durch mehrere Batterieeinheiten gebildet sind; ein Gehäuse des Batteriepakets zur Aufnahme der mehreren Batteriemodule; und eine zwischen dem Gehäuse des Batteriepakets und den mehreren Batteriemodulen befindliche Isolationsschicht; wobei die Isolationsschicht aus einem flammhemmenden Material gebildet ist, und wobei die Isolationsschicht einen geschwächten Bereich umfasst, der unter einem ersten voreingestellten Druck gebrochen werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Isolationsschicht eine erste Isolationsschicht und eine zweite Isolationsschicht, die durch eine Verbindungskomponente in dem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, wobei die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht außerhalb des Verbindungsbereichs durch einen ersten Spalt voneinander beabstandet sind, wobei die erste Isolationsschicht näher an dem Gehäuse des Batteriepakets ist, und wobei die zweite Isolationsschicht einen geschwächten Bereich umfasst.
In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst das Batteriemodul ein Modulgehäuse, das Modulauslassöffnungen umfasst, die das Durchgehen des Fluids zulassen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Modulauslassöffnungen um den äußeren Umfang des Batteriepakets ausgerichtet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist jede Batterieeinheit eine eigene erste Isolationsschicht und eine eigene zweite Isolationsschicht auf.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Batteriepaket eine einheitliche erste Isolationsschicht und eine einheitliche zweite Isolationsschicht auf, wobei sich die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht entlang einer gesamten Innenfläche einer Oberseite des Gehäuses erstrecken.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können im Gehäuse zumindest zwei aus den Batterieeinheiten ausgebildete Batteriemodule vorgesehen sein, wobei jedes Batteriemodul eine eigene zweite Isolationsschicht und eine eigene oder von zumindest zwei Batteriemodulen gemeinsam benutzte erste Isolationsschicht umfasst.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse des Batteriepakets einen die Peripherie des Batteriepakets umgebenden Fluidkanal und ein sowohl mit dem Fluidkanal als auch mit der Außenumgebung verbundenes Belüftungsventil des Batteriepakets, wobei die Modulauslassöffnungen mit dem Fluidkanal und dem ersten Spalt verbunden sind, und wobei sich das Belüftungsventil an einem einer Vorderseite eines Fahrzeugs abgewandten Ende des Gehäuses des Batteriepakets befindet. In einem ausführlichen Ausführungsbeispiel ist das Belüftungsventil des Batteriepakets im Allgemeinen zu dem Heck des Fahrzeugs gerichtet und befindet sich hinter dem Hinterrad.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Modulgehäuse eine Hilfsauslassöffnung, die mit einem Hilfsauslasskanal verbunden ist, wobei der Hilfsauslasskanal weiterhin in Fluidverbindung mit dem Belüftungsventil des Batteriepakets steht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Batteriepaket zumindest zwei entlang der Querrichtung des Fahrzeugs angeordnete Batteriemodule, wobei die Hilfsauslassöffnungen der beiden Batteriemodule zueinander gegenüberliegend angeordnet und durch den Hilfsauslasskanal voneinander beabstandet sind, und wobei der Hilfsauslasskanal in Fluidverbindung mit der Hilfsauslassöffnung des Batteriemoduls steht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung wird weiterhin ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, umfassend ein Batteriepaket in irgendeinem obigen Ausführungsbeispiel.
Wenn die folgenden spezifischen Ausführungsformen allein oder im Zusammenhang mit den Zeichnungen gelesen werden, werden die oben erwähnten Vorteile und andere Vorteile sowie Merkmale der vorliegenden Anmeldung offensichtlich gemacht.
Figurenliste
Um ein vollständigeres Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung zu realisieren, sollte auf die Ausführungsformen Bezug genommen werden, die in den beigefügten Figuren ausführlicher erläutert und durch nachstehende Beispiele beschrieben sind. Es zeigen:

1 ein Elektrofahrzeug, das das Batteriepaket der vorliegenden Anmeldung verwenden kann;
2 ein Batteriepaket 100 in einem ersten Ausführungsbeispiel, das in ein Elektrofahrzeug eingebaut werden kann und sich in einem ersten Zustand befindet;
3 ein Batteriepaket 100 in einem ersten Ausführungsbeispiel, das in ein Elektrofahrzeug eingebaut werden kann und sich in einem zweiten Zustand befindet;
4 eine perspektivische Ansicht eines Batteriepakets 200 in einem anderen Ausführungsbeispiel, das in ein Elektrofahrzeug eingebaut werden kann;
5 ein schematisches Diagramm der internen dreidimensionalen Struktur eines Batteriepakets 200 nach dem Entfernen der Abdeckplatte in einem anderen Ausführungsbeispiel, das in ein Elektrofahrzeug eingebaut werden kann;
6 eine partielle Explosionsansicht eines Batteriemoduls in einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß 5;
7A eine schematische Darstellung einer ersten Isolationsschicht in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung;
7B eine schematische Darstellung einer Seite der zweiten Isolationsschicht in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung;
7C eine schematische Darstellung einer anderen Seite der zweiten Isolationsschicht in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung;
8 ein vergrößertes schematisches Diagramm eines Teilquerschnitts eines Batteriemoduls gemäß 5 entlang C-C;
9 die Konfiguration des Hilfsfluidkanals, der für das Batteriepaket in einem Ausführungsbeispiel gemäß 5 verwendet werden kann.

Ausführliche Ausführungsformen
Für die Referenznummern in den Zeichnungen werden dieselben oder ähnliche Referenznummern verwendet, um dieselben oder ähnliche Komponenten anzuzeigen. In der folgenden Beschreibung werden mehrere Betriebsparameter und Komponenten in mehreren Ausführungsformen beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Komponenten sind nur als Beispiele enthalten und sollten nicht einschränkend sein.
Nach Bedarf sind in der vorliegenden Beschreibung spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen nur Beispiele der vorliegenden Anmeldung sind und in verschiedenen alternativen Formen implementiert werden können. Die Zeichnungen müssen nicht maßstabsgetreu gezeichnet werden. Einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert werden, um die Details bestimmter Komponenten anzuzeigen. Aufgrund dessen sollten die hierin offenbarten spezifischen Details der Struktur und Funktion nicht als Einschränkungen verstanden werden, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann beizubringen, die vorliegende Anmeldung in verschiedenen Formen zu implementieren.
Wie im Stand der Technik erwähnt, ist es angesichts der Verbreitung von Elektrofahrzeugen ein Forschungsschwerpunkt, die Leistung und die Sicherheit des Batteriepakets weiter zu verbessern. Gegenwärtig gibt es viele Konstruktionen von Belüftungssystemen für das Batteriepaket, und der Erfinder der vorliegenden Anmeldung glaubt, dass es Raum für eine weitere Verbesserung der Belüftungsleistung des Batteriepakets gibt. In einer oder mehreren Ausführungsformen stellt der Erfinder der vorliegenden Anmeldung eine Belüftungsbaugruppe zur Verfügung, die einen oder mehrere Vorteile durch Verbesserung der strukturellen Festigkeit und durch Verbesserung der Belüftungsleistung aufweisen kann.
1 zeigt ein Beispiel eines Elektrofahrzeugs 12, das das Batteriepaket der vorliegenden Anmeldung verwenden kann. Obwohl es als Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV) gezeigt wird, sollte verstanden werden, dass das Batteriepaket der vorliegenden Anmeldung in anderen Arten von Deep-Hybrid-Plug-in-Elektrofahrzeugen (PHEV), reinen Elektrofahrzeugen (BEV) und Vollhybrid-Fahrzeugen (FHEV) usw. verwendet werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Kraftgetriebesystem 10 ein Übertragungssystem, das die Antriebskraft verteilt. Es umfasst ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem. Das erste Antriebssystem umfasst eine Kombination einer Kraftmaschine 14 und eines Generators 18 (d. h. einer ersten elektrischen Maschine). Das zweite Antriebssystem umfasst mindestens einen Motor 22 (d. h. eine zweite elektrische Maschine), einen Generator 18 und eine Batterieanordnung. In diesem Beispiel wird das zweite Antriebssystem als das elektrische Antriebssystem des Kraftgetriebesystems 10 betrachtet. Das erste Antriebssystem und das zweite Antriebssystem erzeugen ein Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 des Elektrofahrzeugs 12 anzutreiben. Obwohl in diesem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel die Figur eine Leistungsverteilungsstruktur zeigt, erstreckt sich die vorliegende Anmeldung auf jedes Hybrid-Elektrofahrzeug, einschließlich Vollhybrid, Parallelhybrid, Serienhybrid, Mild-Hybrid und Mikro-Hybrid. Die Kraftmaschine 14 und der Generator 18 können über eine Kraftübertragungseinheit 30 miteinander verbunden sein. Zusätzlich zu den Planetenradsätzen können auch andere Arten von Kraftübertragungseinheiten verwendet werden, um die Kraftmaschine 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. In einem nicht einschränkenden Beispiel umfasst der Planetenradsatz ein Hohlrad 32, ein zentrales Zahnrad 34 und eine Trägeranordnung 36.
Der Generator 18 kann über die Kraftübertragungseinheit 30 durch die Kraftmaschine 14 angetrieben werden, um die kinetische Energie in die elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ als Motor verwendet werden, um die elektrische Energie in die kinetische Energie umzuwandeln, wodurch ein Drehmoment an die Welle 38 ausgegeben wird, die mit der Kraftübertragungseinheit 30 verbunden ist. Da der Generator 18 betriebsmäßig mit der Kraftmaschine 14 verbunden ist, kann die Drehzahl der Kraftmaschine 14 durch den Generator 18 gesteuert werden.
Das Hohlrad 32 der Kraftübertragungseinheit 30 kann mit der Welle 40 verbunden sein, und die Welle 40 ist über eine zweite Kraftübertragungseinheit 44 mit den Fahrzeugantriebsrädern 28 verbunden. Die zweite Kraftübertragungseinheit 44 kann einen Zahnradsatz mit mehreren Zahnrädern 46 umfassen. Andere Kraftübertragungseinheiten können ebenfalls geeignet sein. Das Zahnrad 46 überträgt das Drehmoment von der Kraftmaschine 14 an ein Differential 48, um letztendlich eine Traktion für die Fahrzeugantriebsräder 28 bereitzustellen. Das Differential 48 kann mehrere Zahnräder umfassen, die es ermöglichen, das Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 28 zu übertragen. In einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Kraftübertragungseinheit 44 über das Differential 48 mechanisch mit der Radwelle 50 gekoppelt, um das Drehmoment auf die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Die Batterieanordnung 24 ist ein Beispieltyp einer Elektrofahrzeugbatterieanordnung. Die Batterieanordnung 24 kann die Leistung zum Antreiben des Motors bereitstellen. Beim regenerativen Bremsen können der Motor 22 und der Generator 18 die Leistung zur Speicherung an die Batterieanordnung 24 ausgeben. Die Batterieanordnung 24 kann ein Hochspannungsbatteriepaket umfassen, das mehrere Batterie-Arrays umfassen kann. In den folgenden Ausführungsbeispielen wird ein Batteriepaket zur Verfügung gestellt, das in das oben erwähnte beispielhafte Elektrofahrzeug eingebaut werden kann.
2 und 3 zeigen ein Batteriepaket 100 in einem ersten Ausführungsbeispiel, das in ein Elektrofahrzeug eingebaut werden kann. Beispielsweise kann das Batteriepaket 100 in der Batterieanordnung 24 verwendet werden. Die Anzahl und die Art von Batterieeinheiten, die das Batteriepaket 100 umfasst, können je nach Bedarf geändert werden. Mehrere Batterieeinheiten (oder Batteriezellen) können ein einzelnes oder mehrere Batterie-Arrays bilden, und die Batterie-Arrays können durch eine bestimmte Permutation und Kombination ein Batteriemodul bilden, oder ein Batterie-Array selbst kann auch als ein Batteriemodul verwendet werden. Die Unterscheidung zwischen diesen Begriffen dient nur zum Vereinfachen der Beschreibung der Ausführungsbeispiele in der vorliegenden Anmeldung und sollte nicht einschränkend sein.
In einem gemäß 2 bis 3 beschriebenen veranschaulichenden Ausführungsbeispiel kann das Batteriepaket 100 ein Gehäuse 110, eine Tragplatte 120 und mehrere zwischen dem Gehäuse 110 und der Tragplatte 120 aufgenommene Batterieeinheiten 130 umfassen. Das Gehäuse 110 weist eine Oberseite 114 und eine erste Seitenfläche 116, eine zweite Seitenfläche 117, eine dritte Seitenfläche 118 und eine vierte Seitenfläche 119 auf. Die Tragplatte 120 und das Gehäuse 110 können miteinander verbunden sein, um einen Raum zu bilden, der die Batterieeinheiten 130 abdichtet. In einem Ausführungsbeispiel ist der durch das Gehäuse 110 und die Tragplatte 120 gebildete Raum ein geschlossener Raum, und außer dem voreingestellten Belüftungsventil 112 sind die verbleibenden Positionen fluiddicht. Fachleute können verstehen, dass das Design der Tragplatte 120 und des Gehäuses 110 unterschiedliche Formen haben kann. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 110 ein Oberteil auf, wobei die Tragplatte 120 eine Bodenfläche und eine Seitenfläche aufweist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen das Gehäuse 110 und die Tragplatte 120 jeweils ein Seitenteil auf und bilden eine Verbindung an der Seitenfläche, was in den Umfang der vorliegenden Anmeldung aufgenommen werden sollte. Darüber hinaus versteht sich, dass die Batterieeinheit 130 jede geeignete Batterie mit chemischer Zusammensetzung annehmen kann, umfassend, aber nicht beschränkt auf, verschiedene Arten von Lithiumbatterien, die bereits auf dem Markt erhältlich sind. Die Form der spezifischen Batterieeinheit 130 kann verschieden sein und kann sowohl eine prismatische Batterie, eine quadratische Batterie als auch eine zylindrische Batterie usw. umfassen.
Weiterhin Bezug nehmend auf 2 bis 3 umfasst das Gehäuse 110 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel weiterhin das zuvor erwähnte Belüftungsventil 112, das in Fluidverbindung mit der Außenumgebung steht. Das Belüftungsventil 112 kann von jeder geeigneten Art sein, und ein Batteriepaket 100 kann auch eine geeignete Anzahl aufweisen. Eine Art des Belüftungsventils 112 kann sich auf die chinesische Patentanmeldung CN 105280981 A beziehen. Der gesamte Inhalt wird als Bezug aufgenommen. In einigen anderen Ausführungsbeispielen kann das Belüftungsventil 112 ein Zweiwege-Entlüftungsventil sein, um ein angemessenes Druckgleichgewicht zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses des Batteriepakets aufrechtzuerhalten und die Ansammlung von Unterdruck oder Überdruck im Gehäuse des Batteriepakets zu vermeiden. Es versteht sich, dass das Belüftungsventil, selbst wenn es bidirektional belüftet wird, den einschlägigen Gesetzen, Vorschriften und Normen für die Wasserbeständigkeit entsprechen sollte. In dem beschriebenen nicht einschränkenden Beispiel umfasst das Batteriepaket 100 weiterhin eine erste Isolationsschicht 140 und eine zweite Isolationsschicht 150 zwischen dem Gehäuse 110 und der Batterieeinheit 130. Dabei umfasst die zweite Isolationsschicht 150 einen geschwächten Bereich 152, der unter einem ersten voreingestellten Druck zerstört wird. Wie in den Figuren dargestellt, kann, wenn ein leichtes Gasfreisetzungsereignis in einer bestimmten Batterieeinheit 130 auftritt, wie durch die Markierung 160 dargestellt, das Gas bei einem ersten voreingestellten Druck aus dem Belüftungsventil des Batteriepakets 112 in der durch den Pfeil 162 gezeigten Richtung entweichen.
3 zeigt eine andere Situation, wenn ein Gasfreisetzungsereignis in einer bestimmten Batterieeinheit 130 in dem obigen Ausführungsbeispiel auftritt. Wenn eine bestimmte Batterieeinheit das Gas ablässt und somit der lokale momentane Luftdruck einen ersten voreingestellten Druck überschreitet, kann der voreingestellte geschwächte Bereich 152 der zweiten Isolationsschicht 150 gebrochen und geöffnet werden, so dass mindestens ein Teil des Gases aus der zweiten Isolationsschicht 150 entweicht und dann von dem Spalt zwischen der ersten Isolationsschicht 140 und der zweiten Isolationsschicht 150 weg fließt, wie durch den Pfeil 164 dargestellt, und schließlich durch das Belüftungsventil des Batteriepakets 112 entweicht. Der erste voreingestellte Druck kann gemäß der Batteriestruktur, den elektrochemischen Eigenschaften der Kathode, der Anode und des Elektrolyten und den Konstruktionsanforderungen geändert werden. In dem obigen nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel sind die erste Isolationsschicht 140 und die zweite Isolationsschicht 150 als einteilig ausgebildete Art dargestellt, wobei sie sich entlang der Innenfläche der Oberseite 114 des Gehäuses 110 des Batteriepakets 100 erstrecken. Die Erstreckung entlang der Innenfläche kann sich darauf beziehen, dass sich die erste Isolationsschicht 140 und die zweite Isolationsschicht 150 als Ganzes entlang der gesamten Innenfläche der gesamten Oberseite 114 des Gehäuses 110 erstrecken. In einem anderen Ausführungsbeispiel weisen die erste Isolationsschicht 140 und die zweite Isolationsschicht 150 weiterhin ein Seitenwandteil auf, das sich zumindest teilweise zu den Seitenflächen 116, 117, 118, 119 erstreckt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen die erste Isolationsschicht 140 und die zweite Isolationsschicht 150 ein Oberteil, ein Seitenteil und ein Unterteil auf, die an einen durch das Gehäuse 110 und die Tragplatte 120 gebildeten Raum angepasst sind, um das gesamte durch die Batterieeinheiten 132 gebildete Batteriemodul oder Batterie-Array zu umhüllen. Selbstverständlich soll ein geeigneter Auslasskanal oder eine geeignete Öffnung vorgesehen werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann jede Batterieeinheit 132 eine Schicht oder zwei Schichten von Isolationsschichten umfassen. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es verstanden werden, dass das einteilige Design nicht notwendig ist und ein Design der unabhängigen Isolationsschicht zwischen jedem in dem folgenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Batteriemodul gebildet werden kann.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 sind die erste Isolationsschicht 140 und die zweite Isolationsschicht 150 zur Verfügung gestellt, wobei die beiden auf geeignete Weise miteinander verbunden werden können, wie z. B., ohne darauf beschränkt zu sein, durch ein Befestigungselement, Ankleben und Anschweißen und dergleichen, sodass eine Verbindung hergestellt wird, um eine integrierte Isolationsschichtkomponente zu bilden. Zwischen der ersten Isolationsschicht 140 und der zweiten Isolationsschicht kann ein Spalt vorhanden sein. Mit anderen Worten besteht ein Spalt zumindest in Bereichen, in denen keine Verbindung hergestellt wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist es ausführbar, dass nur eine Isolationsschicht bereitgestellt ist. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist das Material der Isolationsschicht ein flammhemmendes Material, wie z. B., ohne darauf beschränkt zu sein, Glimmer, Glasfaser und dergleichen. In einigen Ausführungsbeispielen hat das Isolationsschichtmaterial eine Temperaturbeständigkeit von mehr als 1200 Grad Celsius, eine Flammschutzklamme von V0 und eine Druckbeständigkeit von 800 kP bis 1000 kP. Die erste Isolationsschicht 140 weist im Allgemeinen eine größere Dicke als die zweite Isolationsschicht 150. Z. B. kann die erste Isolationsschicht 140 eine Dicke von 1-4 mm aufweisen, und in einem Ausführungsbeispiel kann die Dicke ungefähr 2-3 mm betragen. Die zweite Isolationsschicht 150 kann eine Dicke von 0,3-1 mm aufweisen, und in einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann die Dicke 0,5-0,8 mm betragen. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Isolationsschicht Glimmermaterial, bezogen auf die oben genannten Parameter der Temperaturbeständigkeit und Stoßbeständigkeit. Es versteht sich, dass abhängig von der Art des flammhemmenden Materials, der strukturellen Festigkeit, dem Layoutraum usw. auch eine dünnere oder dickere erste Isolationsschicht und/oder zweite Isolationsschicht bereitgestellt werden kann.
4 und 5 zeigen ein Batteriepaket 200 in einem anderen Ausführungsbeispiel, das in ein Elektrofahrzeug eingebaut werden kann. Es umfasst im Allgemeinen eine Abdeckplatte 210 und eine Tragplatte 220 sowie mehrere Batterieeinheiten 231, wobei die Abdeckplatte 210 und die Tragplatte 220 miteinander verbunden sind, um einen Hohlraum zur Aufnahme der Batterieeinheiten 231 zu bilden. Ein Paar von Belüftungsventilen 212 ist weiterhin an der Abdeckplatte 210 gebildet. Es versteht sich, dass das Belüftungsventil 212 auch auf der Tragplatte 220 angeordnet sein kann. Wie oben beschrieben, kann zusätzlich zu dem voreingestellten Belüftungsventil 212 der Hohlraum fluiddicht sein. Um die Beschreibung der vorliegenden Anmeldung zu vereinfachen und kurz und bündig zu machen, werden die Batteriemanagementeinheit, der Kabelbaum, die Kühlung und andere Systeme hier weggelassen und nicht zu viel diskutiert. 5 zeigt weiterhin eine schematische Darstellung des Batteriepakets 200, nachdem die Abdeckplatte 210 geöffnet wurde. In diesem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel umfasst das Batteriepaket 200 ein Batteriemodul 230, das aus mehreren Batterieeinheiten besteht, und das Batteriemodul 230 ist im Allgemeinen in zwei Reihen entlang der Fahrzeugbreitenrichtung T angeordnet, wodurch ein Raum 240 in der Mitte gebildet wird. Jede Reihe von Batteriemodulen 230 erstreckt sich entlang der Längsrichtung L des Fahrzeugs. Es versteht sich, dass abhängig von der Batterieleistung, der Batterieeinheitsgröße, der Batteriemodulstruktur usw. viele Arten von Batterie-Arrays bestehen können. Dabei können eine Reihe, zwei Reihen und mehr Reihen von Batteriemodulen angeordnet sein.
In einem nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel gemäß 4 und 5 umfasst das Batteriemodul 230 Modulauslassöffnungen 232, und diese Auslassöffnungen 232 sind im Allgemeinen nach der Peripherie des Batteriepakets 200 ausgerichtet. Abhängig davon, wie die Batteriemodule 230 zu einem Batteriepaket zusammengebaut sind, kann die Position der Auslassöffnungen 232 adaptiv eingestellt werden. Im Allgemeinen strömt in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, wenn die Batterieeinheit 231 Abgas erzeugt, der größte Teil des freigesetzten Gases durch die Modulauslassöffnungen 232 des Batteriemoduls 230 zu dem das Batteriepaket 200 umgebenden Fluidkanal 222, und die Gasströmung ist dieselbe wie durch die Pfeile 224 und 226 gezeigt. Dabei wird das Abgas entlang dem Batteriemodul 232 freigesetzt, strömt entlang der Peripherie des Batteriepakets 200 zum Auslassventil 212 und wird durch das Auslassventil 212 freigesetzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Auslassventil 212 so konfiguriert, dass es in beide Richtungen luftdurchlässig ist, hat jedoch die Funktion, das Eintreten von Wasser in das Batteriepaket zu verhindern. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist weiterhin ein zentraler Hilfsfluidkanal 260 in dem Spalt zwischen zwei Gruppen von Batteriemodulen 230 vorgesehen. Das Modul 230 und der Hilfsfluidkanal 260 können in Fluidverbindung mit der Hilfsauslassöffnung 234 stehen. Es versteht sich selbstverständlich, dass die Hilfsauslassöffnung 234 nicht notwendig ist, und durch die Endabdichtung ist es möglich, das Abgas nur durch die Auslassöffnung 232 an einem Ende freizusetzen.
6 zeigt eine strukturelle Explosionsansicht eines spezifischen Batteriemoduls 230. Wie in der Figur dargestellt, umfasst das Batteriemodul 230 ein Array, das durch mehrere Batterieeinheiten 231 gebildet ist, wie 230a und 230b in der Figur. Das Batteriemodul 230 kann ein Modulgehäuse 230C umfassen, das die Batterieeinheiten umgibt, wobei Modulauslassöffnungen 232 an dem Modulgehäuse 230C gebildet sind. In einem Ausführungsbeispiel kann das Modulgehäuse einteilig gegossen oder in mehrere Teile geformt sein, die durch Befestigungselemente oder Anschweißen verbunden sind. Abhängig von der Form und Anordnung der Batterieeinheiten selbst weist das Modulgehäuse 230C eine adaptive Konfiguration auf. Z. B. kann das Modulgehäuse 230C quadratisch, prismatisch, zylindrisch und dergleichen sein. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es ersichtlich, dass die angeordneten Batterieeinheiten 231 im Wesentlichen quaderförmig ausgebildeten sind und eine Unterseite, eine Oberseite sowie eine erste, zweite, dritte und vierte Seitenfläche umfassen, die sich zwischen der Unterseite und der Oberseite erstrecken. Das Batteriemodul 230 kann auf der in 4 und 5 dargestellten Tragplatte 220 gestützt sein, und das Modulgehäuse 230C kann weiterhin eine erste und zweite Seitenflächentrennplatte 235, 236 zum Befestigen und Aufnehmen des Batterie-Arrays sowie eine erste und zweite Endflächentrennplatte 237, 238 umfassen. Die erste und die zweite Seitentrennwand sind entlang der in den Figuren dargestellten Längsrichtung L des Fahrzeugs zueinander gegenüberliegend, und die erste Endflächentrennplatte 237 und die zweite Endflächentrennplatte 238 sind entlang der Breitenrichtung des Fahrzeugs zueinander gegenüberliegend. Eine der Peripherie des Batteriepakets zugewandte Auslassöffnung 232 des Batteriemoduls kann an der zweiten Endflächentrennplatte 238 gebildet sein. Der Luftstrom kann durch die Auslassöffnung 232 in den oben erwähnten Fluidkanal 222 strömen. Weiterhin kann die oben erwähnte Hilfsauslassöffnung 234 an der ersten Endflächentrennplatte 237 gebildet sein, wobei der Luftstrom unterstützend durch die Hilfsauslassöffnung 234 in den zentralen Hilfsfluidkanal 260 strömen kann. Es versteht sich selbstverständlich, dass die Hilfsauslassöffnung nicht notwendig ist und es durch die Abdichtung eines Endes 237 realisiert werden kann, dass der Luftstrom nur durch die Auslassöffnung 232 herausströmen kann.
Bezug nehmend auf 6 in Kombination mit 4 und 5 umfasst das Batteriemodul 230 in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Gruppen von Batterie-Arrays 230a und 230b und umfasst weiterhin eine erste Isolationsschicht 240, die die gesamte Oberseite des Batteriemoduls 230 bedeckt, und eine zweite Isolationsschicht 250, die jeweils unabhängig voneinander das Batterie-Array 230a und das Batterie-Array 230b bedeckt. Es versteht sich, dass eine solche Anordnung nur zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung dient. Der Fachmann auf diesem Gebiet kann sowohl auswählen, eine eigene erste Isolationsschicht und eine eigene zweite Isolationsschicht für jedes Batteriearray anzuordnen, als auch auswählen, eine einzelne erste Isolationsschicht und eine einzelne zweite Isolationsschicht zum Abdecken von mehreren Batterie-Arrays anzuordnen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Isolationsschicht 240 einen Hauptkörperbereich, der sich entlang der Oberseite des Batteriemoduls 230 erstreckt, und ein erstes Seitenteil 242 und ein zweites Seitenteil 244 der sich zu dem Batteriemodul erstreckenden ersten Seitenfläche 235 und zweiten Seitenfläche 236, sowie einen ersten Endabschnitt 246 und einen zweiten Endabschnitt 248, die zumindest teilweise die erste Endfläche 237 und die zweite Endfläche 238 bedecken. Obwohl in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das erste Seitenteil 242, das zweite Seitenteil 244, der erste Endabschnitt 246 und der zweite Endabschnitt 248 als eine Bördelstruktur ausgebildet sind, kann verstanden werden, dass die Länge des in der Figur dargestellten Bördels nur zur Veranschaulichung dient, wobei Fachleute Änderungen entsprechend den tatsächlichen Anforderungen vornehmen können. Wenn die Bördellänge lang genug ist, um die Tragplatte zu berühren, kann er durch mehrere geeignete Verbindungsmethoden wie Befestigungselemente, Ankleben, Anschweißen usw. an der Tragplatte befestigt sein.
Weiterhin Bezug nehmend auf 6 ist in diesem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel die erste Isolationsschicht 240 mit dem Modulgehäuse des Batteriemoduls 230 oder der Trennplatte verbunden, wie 235, 236, 237, 238. Dabei umfasst der erste Endabschnitt 246 der ersten Isolationsschicht 240 eine Öffnung 233, die das Durchgehen des Fluids zulässt und der Modulauslassöffnung 232 entspricht. Mit anderen Worten ist der erste Endabschnitt 246 konfiguriert, um die Gasströmung der Modulauslassöffnung 232 zuzulassen. Zwischen der ersten Isolationsschicht 240 und der Batterieeinheit 231 ist weiterhin eine zweite Isolationsschicht 250 angeordnet. Dabei ist zwischen der ersten Isolationsschicht 240 und der zweiten Isolationsschicht 250 ein erster Spalt vorhanden, der im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren im Detail erläutert wird. Die zweite Isolationsschicht 250 umfasst einen oder mehrere geschwächte Bereiche 252. Die gestrichelte Linie in 6 zeigt im Allgemeinen die Position des geschwächten Bereichs 252, der sich auf einer der Batterieeinheit 231 zugewandten Seite der zweiten Isolationsschicht 250 befindet. Die gestrichelte Linie dient nur zur Veranschaulichung und stellt keine spezifische Form dar, und eine spezifische Implementierung gemäß 7C kann unten dargestellt werden. Der geschwächte Bereich 252 kann dem Auslassventil 270 der Batterieeinheit 231 entsprechen. Z. B. kann der geschwächte Bereich 252 als ein verdünnter Bereich ausgebildet sein, der dem Auslassventil 270 entspricht, oder der geschwächte Bereich 252 kann eine Kerbe aufweisen, die das Auslassventil 270 umgibt. Das in der Figur dargestellte Auslassventil 270 befindet sich auf der einteilig ausgebildeten Abdeckplatte der Batterieeinheit. Mit anderen Worten verwenden mehrere Batterieeinheiten gemeinsam eine Batterieabdeckplatte, und auf der gesamten Batterieabdeckplatte sind mehrere Auslassventile 270 gebildet, die jeder Batterieeinheit 231 entsprechen. Selbstverständlich kann der Fachmann auf diesem Gebiet verstehen, dass jede Batterieeinheit eine eigene Abdeckplatte und ein Auslassventil 270 aufweisen kann. Der sogenannte verdünnte Bereich ist ein Bereich, der mit einer relativ kleinen Dicke geformt ist, oder ein Bereich, in dem das Material von einem Teil der Dicke entfernt wird. Die Kerbe kann sich auf die Bildung eines geschwächten Bereichs beziehen, der durch diskontinuierliches Schneiden einer bestimmten Tiefe gebildet ist. Bei dem Schneiden kann die zweite Isolationsschicht durchdrungen oder nicht durchdrungen sein. Die Schnittform kann verschieden sein, wie z. B. diskontinuierliches Stanzen, Punktieren und Linien. Der geschwächte Bereich hier oder anderswo in der vorliegenden Anmeldung kann sich auf einen voreingestellten Bereich beziehen, der im Vergleich zu anderen Bereichen unter dem ersten voreingestellten Druck leichter zu brechen ist. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen beträgt der erste voreingestellte Druck 1 MPa. Der Fachmann auf diesem Gebiet kann je nach den Anforderungen und der elektrochemischen Leistung der Batterie einen niedrigeren oder höheren voreingestellten Druck einstellen.
In dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel ist das Modulgehäuse 230C im Allgemeinen fluiddicht, mit Ausnahme von voreingestellten Modulbelüftungsöffnungen wie 232 und in einigen Ausführungsbeispielen der Hilfsauslassöffnung 234. Wenn ein Abgasereignis in einer bestimmten Batterieeinheit 231 auftritt und der momentane Luftdruck des Abgases unter dem ersten voreingestellten Druck liegt, wird das Abgas der Batterieeinheit 231 durch die Modulauslassöffnung 232 in den Fluidkanal 260 freigesetzt, wie im obigen Ausführungsbeispiel geschildert. Wenn der momentane Luftdruck des Abgases den ersten voreingestellten Druck erreicht, wird der geschwächte Bereich 252 der zweiten Isolationsschicht 250 durch die Wirkung des Luftdrucks geöffnet, so dass ein Teil des Gases durch den geöffneten geschwächten Bereich 252 in den ersten Spalt zwischen der ersten Isolationsschicht 240 und der zweiten Isolationsschicht 250 eintritt. Dadurch wird das momentane Abgas vorübergehend in einen Teil zwischen der ersten Isolationsschicht 240 und der zweiten Isolationsschicht 250, d. h. in dem ersten Spalt, und einen Teil zwischen der zweiten Isolationsschicht 250 und der Batterieeinheit 231 aufgeteilt. Die Menge an Luft und Sauerstoff in den beiden Teilen des Raums ist begrenzt, was die Tendenz, dass das momentane Abgas sich mit Luft vermischt, weiter verringert. Das Gas tritt dann allmählich durch die Modulauslassöffnung 232 und den Fluidkanal 260 aus dem Auslassventil 212 des Batteriepakets aus.
Im Zusammenhang mit 7A bis 7C wird die Isolationsschichtstruktur, die in dem obigen Ausführungsbeispiel verwendet werden kann, näher erläutert. Insbesondere ist die schematische Konfiguration der ersten Isolationsschicht 340 und der zweiten Isolationsschicht 350 dargestellt. In diesem veranschaulichenden Ausführungsbeispiel weist die erste Isolationsschicht 340 eine Dicke auf, die größer als die der zweiten Isolationsschicht 350 ist, und analog dazu weist die zweite Isolationsschicht 350 einen geschwächten Bereich 352 auf, der der Batterieeinheit wie 231 entspricht. Es ist ersichtlich, dass sich der geschwächte Bereich 352 geringfügig von dem geschwächten Bereich 252 in dem obigen Ausführungsbeispiel unterscheidet. In diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere geschwächte Bereiche 352 bereitgestellt, die unabhängig voneinander sind und jeweils den jeweiligen Auslassventilen der Batterieeinheiten entsprechen können. Dabei umfasst die erste Isolationsschicht 340 einen ersten Hauptkörperabschnitt 342, der sich als Ganzes entlang einer ersten Ebene A erstreckt, und die erste Ebene A kann im Wesentlichen parallel zur Oberseite des Batteriemoduls 230 in dem obigen Ausführungsbeispiel ausgerichtet sein. Die zweite Isolationsschicht 350 umfasst einen zweiten Hauptkörperabschnitt 354, der sich als Ganzes entlang einer zweiten Ebene B erstreckt, und die zweite Ebene B kann im Wesentlichen parallel zur ersten Ebene A ausgerichtet sein. Der erste Hauptkörperabschnitt 342 und der zweite Hauptkörperabschnitt 354 sind durch eine in der Figur dargestellte Verbindungskomponente 360 miteinander verbunden, um einen Verbindungsbereich zu bilden, und sie sind außerhalb des Verbindungsbereichs durch einen ersten Spalt voneinander beabstandet. In einem Ausführungsbeispiel kann der erste Spalt der Dicke H der Verbindungskomponente 360 entsprechen. Selbstverständlich kann es verstanden werden, dass in anderen Ausführungsbeispielen der erste Hauptkörperabschnitt 342 und der zweite Hauptkörperabschnitt 354 möglicherweise andere Formen haben und eine Konstruktion wie Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen können, wobei die Dicke der Verbindungskomponente 360 möglicherweise nicht vollständig dem ersten Spalt entsprechen kann.
Siehe weiterhin 7A-7C im Zusammenhang mit 1 bis 6, kann die Verbindungskomponente 360 in einem oder mehreren Ausführungsbeispielen mit der ersten oder zweiten Isolationsschicht einteilig ausgebildet sein und wird dann durch eines oder mehrere von Ankleben, Befestigungselementen und Anschweißen usw. mit einer anderen Isolationsschicht verbunden. Die erste Isolationsschicht 340 und die zweite Isolationsschicht 350 sind miteinander verbunden, um eine bessere Stützsteifigkeit nach der Verbindung zu erzielen, allerdings besteht in einem nicht verbundenen Bereich zwischen der ersten Isolationsschicht und der zweiten Isolationsschicht ein Spalt, so dass der konzentrierte Abgasstrom aufgeteilt und die Luftmenge, die sofort mit dem Abgas vermischt werden kann, verringert werden kann. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die erste Isolationsschicht 340 und die zweite Isolationsschicht 350 durch eine eigene Verbindungskomponente 360 miteinander verbunden sein. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht zu einer einteiligen, aber hohlen Struktur ausgebildet sein und weisen einen wie oben geschilderten ähnlichen geschwächten Bereich und einen relativen Spalt zum Aufteilen des Stroms auf. In dem obigen Ausführungsbeispiel sind der geschwächte Bereich 352 und der Verbindungsbereich 362 relativ zueinander versetzt angeordnet. Obwohl in der Figur zwei Verbindungsbereiche 362 markiert sind, kann es verstanden werden, dass alle Bereiche, die der Verbindungskomponente 360 entsprechen, Verbindungsbereiche sein können. Mit anderen Worten überlappen sich der geschwächte Bereich 352 und der Verbindungsbereich 362 nicht und sind in der Längsrichtung Z zueinander versetzt angeordnet, so dass das Öffnen des geschwächten Bereichs 352 nicht verhindert wird. Zusätzlich kann in einem oder mehreren Ausführungsbeispielen die erste Isolationsschicht 340 auch eine Struktur der Verstärkungsrippe 348 aufweisen. Dabei können eine oder mehrere Verstärkungsrippen 348 bereitgestellt sein, und diese können längs und quer versetzt angeordnet sein. Die Verstärkungsrippen 348 können auch dem geschwächten Bereich 352 der zweiten Isolationsschicht 350 entsprechen, um für die Bereiche, in denen das Gas weiter an die erste Isolationsschicht anprallen kann, eine größere strukturelle Festigkeit bereitzustellen. Es versteht sich, dass die Verbindungskomponente 360 oder der Verbindungsbereich 362 nach Bedarf beliebig angeordnet sein kann, aber es kann nicht verhindert werden, dass das Abgas in dem ersten Spalt in die Modulauslassöffnungen und den Fluidkanal des Batteriepakets abgelassen wird.
8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Batteriemoduls von den Batteriemodulen 230 gemäß 5 entlang der Linie C-C. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind zur Vereinfachung nur die Referenznummern des Batteriemoduls auf einer Seite markiert, und es versteht sich, dass das Batteriemodul auf der anderen Seite auch eine ähnliche Struktur aufweisen kann. Dabei umfasst die Batterieeinheit 231 ein Auslassventil 270, und die zweite Isolationsschicht 250 umfasst einen geschwächten Bereich 252, der dem Auslassventil 270 entspricht. Die zweite Isolationsschicht ist durch ein oder mehrere Stützteile 254, die in Berührung mit der Batterieeinheit 231 stehen, durch einen zweiten Spalt von der Batterieeinheit 231 beabstandet. Es versteht sich, dass es ausführbar ist, dass kein Stützteil 254 vorgesehen ist, wobei die Einstellung des relativen Spalts dadurch realisiert wird, dass die zweite Isolationsschicht 250 und die erste Isolationsschicht 240 einteilig miteinander verbunden sind und die erste Isolationsschicht 240 mit dem Gehäuse verbunden ist. Wie in der Figur dargestellt ist der erste Spalt 410 als ein Spalt zwischen der ersten Isolationsschicht 240 und der zweiten Isolationsschicht 250 definiert. Dabei entspricht der zweite Spalt 420 dem minimalen Abstand der zweiten Isolationsschicht 250 zu dem Auslassventil 270 oder dem Abstand entlang der Richtung Z. In diesem detaillierten Ausführungsbeispiel ist der zweite Spalt 420 größer als der erste Spalt 410. Wenn die erste Isolationsschicht/zweite Isolationsschicht weiterhin unregelmäßige Formen wie Vertiefungen und Vorsprünge aufweisen, können sich der erste Spalt und der zweite Spalt auf den durchschnittlichen Spalt oder den kürzesten Spalt beziehen. In einigen anderen Ausführungsbeispielen bezieht sich die Größe des ersten Spaltes und des zweiten Spaltes auf die Größe des Raums zwischen ihnen, der die Luft und das Mischgas aufnehmen kann. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt der erste Spalt im Allgemeinen 1-4 mm und der zweite Spalt im Allgemeinen 5-15 mm. In einigen anderen Ausführungsbeispielen beträgt der erste Spalt im Allgemeinen 2-3 mm und der zweite Spalt im Allgemeinen 8-15 mm. Wenn der erste Spalt und der zweite Spalt unterschiedliche Bereiche haben, kann die durchschnittliche Spaltgröße innerhalb des oben genannten Intervalls liegen. Selbstverständlich liegt in einem anderen Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der Verbindungsposition der erste Spalt im Bereich von 1 bis 4 mm vom maximalen Spalt zum minimalen Spalt und der zweite Spalt im Bereich von 5 bis 15 mm vom maximalen Spalt zum minimalen Spalt.
9 zeigt die Konfiguration des Hilfsfluidkanals 260, der für das Batteriepaket in einem Ausführungsbeispiel gemäß 5 verwendet werden kann. Bezug nehmend auf 9 im Zusammenhang mit 5 kann in einem Ausführungsbeispiel der Hilfsfluidkanal 260 eine Materialstruktur aufweisen, die der ersten Isolationsschicht und der zweiten Isolationsschicht ähnlich ist, z. B. kann das Material ein flammhemmendes Material sein, einschließlich Glasfaser, Glimmer usw. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Hilfsfluidkanal 260 als eine rechteckige Hohlstruktur konfiguriert und bildet mit der Tragplatte 220 einen Fluiddurchgangsraum. Es versteht sich, dass der Hilfsfluidkanal jede geeignete Querschnittsform aufweisen kann. Z. B. kann in einigen Ausführungsbeispielen der Hilfsfluidkanal 260 jede geeignete Form aufweisen, wie einen Kreis, eine Ellipse, ein Rechteck, ein Quadrat, einen Rhombus usw. Der Hilfsfluidkanal selbst kann eine Rohrleitung definieren, durch die das Fluid fließt, ohne mit der Tragplatte kombiniert zu sein. Der Hilfsfluidkanal 260 kann einen Seitenwandteil 262 oder mehrere Seitenwandteile 262 umfassen, und zwischen den Seitenwandteilen sind Öffnungen 264 definiert, wobei die Öffnungen 264 mit der Auslassöffnung des Batteriemoduls 230 verbunden sind. Zumindest ein Teil des Seitenwandteils 262 kann auch eine Nase 266 umfassen, die sich zur Tragplatte erstreckt und zum Verbinden mit der Tragplatte verwendet wird. Der Hilfsfluidkanal 260 kann durch ein Befestigungselement (nicht dargestellt) fest mit der Tragplatte 220 der Batterie verbunden sein. Er kann auch durch andere geeignete Verfahren wie Ankleben, Anschweißen und dergleichen mit der Tragplatte 220 verbunden sein. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen umfasst das Batteriepaket weiterhin andere Rohrleitungen, wie einen nicht dargestellten Kabelbaum, und diese Kabelbäume oder Rohrleitungen können sich zum Schutz in dem Hilfsfluidkanal 260 befinden. In einem anderen Ausführungsbeispiel können diese Kabelbäume oder Rohrleitungen auf dem Hilfsfluidkanal 260 gestützt sein.
Eine oder mehrere der obigen Ausführungsbeispiele stellen einige spezifische Ausführungsformen des Batteriepakets zur Verfügung. Die vorliegende Anmeldung stellt weiterhin ein Fahrzeug zur Verfügung, das das Batteriepaket in den obigen Ausführungsbeispielen umfasst. Insbesondere kann das Fahrzeug ein Batteriepaket umfassen, das an einer beliebigen geeigneten Position angeordnet ist. Z. B. kann das Batteriepaket in geeignete Bereiche wie unter dem Fahrzeugchassis, dem Sitz, dem Kofferraum und der Motorhaube verteilt sein, ohne darauf beschränkt zu sein. Dabei umfasst das Batteriepaket ein Batteriepaketgehäuse und mehrere Batterieeinheiten, die sich in dem Gehäuse befinden. Das Gehäuse kann einen Fluidkanal, der die Peripherie des Batteriepakets umgibt, und ein Belüftungsventil des Batteriepakets, das sowohl mit dem Fluidkanal als auch mit der Außenumgebung in Verbindung steht, umfassen. Das Belüftungsventil des Batteriepakets kann dazu verwendet werden, das Abgas in der Batterie freizusetzen, und in einigen Ausführungsformen das Luftdruckgleichgewicht aufrechtzuerhalten, z. B. den im Batteriepaket erzeugten Unterdruck auszugleichen. Im Gehäuse ist weiterhin eine Isolationsschicht zwischen der Batterieeinheit und dem Gehäuse vorgesehen. Die Isolationsschicht kann aus einem flammhemmenden Material bestehen und zwei miteinander verbundene erste und zweite Isolationsschichten umfassen, die einen Spalt zueinander bilden. Ein erster Spalt ist zwischen der ersten und der zweiten Isolationsschicht definiert. Die hohle Verbindung kann einerseits die strukturelle Festigkeit verbessern und andererseits das momentane Abgas und die Gesamtmenge des Luftkontakts aufteilen. Wenn die Batterieeinheiten zu einem Array oder Batteriemodul kombiniert werden, kann jedes Batterie-Array oder Batteriemodul eine eigene Modulauslassöffnung sowie eigene erste und zweite Isolationsschichten aufweisen. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen ist die Modulauslassöffnung mit dem oben genannten ersten Spalt sowie mit dem Fluidkanal verbunden, so dass das Abgas im ersten Spalt durch die Auslassöffnung in den Fluidkanal in der Peripherie der Batterie eintreten kann und dann durch das Belüftungsventil des Batteriepakets abgeführt wird. Das Belüftungsventil befindet sich an einem der Vorderseite des Fahrzeugs abgewandten Ende des Gehäuses des Batteriepakets. Z. B. ist in einem Ausführungsbeispiel das Belüftungsventil im Allgemeinen auf das Heck des Fahrzeugs hin gerichtet, z. B. nahe einer Position hinter dem Hinterrad. Selbstverständlich kann auch ein Hilfsfluidkanal angeordnet sein, um das Abgas zum Belüftungsventil zu führen.
Eine oder mehrere der oben geschilderten Ausführungsbeispiele stellen eine Batteriepack-Isolationsbaugruppe und ein Fahrzeug, das ein solches Batteriepaket umfasst, zur Verfügung. Der Fachmann kann verschiedene Variationen, Modifikationen und Änderungen für diese spezifischen Ausführungsbeispiele durchführen, ohne von dem durch die Ansprüche der vorliegenden Anmeldung definierten Wesen und Umfang abzuweichen.
Die Ansprüche weisen ausdrücklich auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neuartig und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können „ein“ Element oder „erstes“ Element oder ähnliche Merkmale betreffen. Solche Ansprüche sollten derart verstanden werden, dass sie ein oder mehrere solcher Elemente umfassen und zwei oder mehrere solcher Elemente weder beanspruchen noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der beschriebenen Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Merkmale können durch die Änderung der aktuellen Ansprüche oder durch die Einreichung in dieser Anmeldung oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche sollten, unabhängig davon, ob sie breiter, enger, gleichwertig oder von den ursprünglichen Ansprüchen verschieden sind, als in das Hauptthema der vorliegenden Anmeldung aufgenommen angesehen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 105280981 [0003]
CN 105280981 A [0040]

Claims

Belüftungsbaugruppe für ein Batteriepaket, umfassend: ein Gehäuse, das mehrere Batterieeinheiten aufnehmen kann; eine erste Isolationsschicht und eine zweite Isolationsschicht, die sich in dem Gehäuse befinden und zumindest teilweise voneinander beabstandet sind; wobei die erste Isolationsschicht im Vergleich zu der zweiten Isolationsschicht näher an dem Gehäuse ist, und wobei die zweite Isolationsschicht zumindest einen geschwächten Bereich umfasst, der unter einem ersten voreingestellten Druck gebrochen werden kann.
Belüftungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die erste Isolationsschicht einen ersten Hauptkörperabschnitt umfasst, und wobei die zweite Isolationsschicht einen zweiten Hauptkörperabschnitt umfasst, und wobei der erste Hauptkörperabschnitt und der zweite Hauptkörperabschnitt durch eine Verbindungskomponente unter Bildung eines Verbindungsbereichs miteinander verbunden sind und außerhalb des Verbindungsbereichs durch einen ersten Spalt voneinander beabstandet sind.
Belüftungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der geschwächte Bereich und der Verbindungsbereich relativ zueinander versetzt sind.
Belüftungsbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Verbindungskomponente einteilig mit zumindest einem von dem ersten Hauptkörperabschnitt und dem zweiten Hauptkörperabschnitt gebildet ist, und wobei mit dem anderen die Verbindungskomponente durch ein oder mehrere Verfahren von Anschweißen, Ankleben und Verbinden durch ein Befestigungselement verbunden ist.
Belüftungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Gehäuse einen voreingestellten Fluidkanal und ein sowohl mit dem voreingestellten Fluidkanal als auch mit der Außenumgebung verbundenes Belüftungsventil des Batteriepakets umfasst, und wobei der erste Spalt mit dem voreingestellten Fluidkanal verbunden ist.
Belüftungsbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Batterieeinheit ein Auslassventil umfasst, und wobei der geschwächte Bereich als das der Batterieeinheit entsprechende Auslassventil gestaltet ist.
Belüftungsbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der minimale Abstand der zweiten Isolationsschicht zu dem Auslassventil größer als der erste Spalt ist.
Belüftungsbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der geschwächte Bereich kontinuierliche oder diskontinuierliche verdünnte und/oder gekerbte Bereiche umfasst.
Belüftungsbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche,, wobei die erste Isolationsschicht eine Dicke aufweist, die größer als die Dicke der zweiten Isolationsschicht ist, und wobei die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht jeweils aus einem flammhemmenden Material gebildet sind.
Belüftungsbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche,, wobei jede Batterieeinheit eine eigene erste Isolationsschicht und eine eigene zweite Isolationsschicht aufweist.
Belüftungsbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche,, wobei das Batteriepaket eine einheitliche erste Isolationsschicht und eine einheitliche zweite Isolationsschicht aufweist, und wobei sich die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht entlang einer gesamten Innenfläche einer Oberseite des Gehäuses erstrecken.
Belüftungsbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche,, wobei im Gehäuse zumindest zwei aus den Batterieeinheiten ausgebildete Batteriemodule vorgesehen sein können, und wobei jedes der Batteriemodule eine eigene zweite Isolationsschicht und eine eigene oder von zumindest zwei Batteriemodulen gemeinsam benutzte erste Isolationsschicht umfasst.
Batteriepaket, umfassend: mehrere Batteriemodule, die jeweils durch mehrere Batterieeinheiten gebildet sind; ein Gehäuse des Batteriepakets zur Aufnahme der mehreren Batteriemodule; und eine zwischen dem Gehäuse des Batteriepakets und den mehreren Batteriemodulen befindliche Isolationsschicht; wobei die Isolationsschicht aus einem flammhemmenden Material gebildet ist, und wobei die Isolationsschicht einen geschwächten Bereich umfasst, der unter einem ersten voreingestellten Druck gebrochen werden kann.
Batteriepaket nach Anspruch 13, wobei die Isolationsschicht eine erste Isolationsschicht und eine zweite Isolationsschicht umfasst, die durch eine Verbindungskomponente in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, wobei die erste Isolationsschicht und die zweite Isolationsschicht außerhalb des Verbindungsbereichs durch einen ersten Spalt voneinander beabstandet sind, wobei die erste Isolationsschicht näher an dem Gehäuse des Batteriepakets ist, und wobei die zweite Isolationsschicht den geschwächten Bereich umfasst.
Batteriepaket nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Batteriemodul ein Modulgehäuse umfasst, das Modulauslassöffnungen umfasst, die das Durchgehen des Fluids zulassen.
Batteriepaket nach Anspruch 15, wobei die Modulauslassöffnungen um die Peripherie des Batteriepakets ausgerichtet sind.
Batteriepaket nach Anspruch 16, wobei das Gehäuse des Batteriepakets einen die Peripherie des Batteriepakets umgebenden Fluidkanal und ein sowohl mit dem Fluidkanal als auch mit der Außenumgebung verbundenes Belüftungsventil des Batteriepakets umfasst, wobei die Modulauslassöffnungen mit dem Fluidkanal und dem ersten Spalt verbunden sind, und wobei sich das Belüftungsventil an einem einer Vorderseite eines Fahrzeugs abgewandten Ende des Gehäuses des Batteriepakets befindet.
Batteriepaket nach Anspruch 17, wobei das Gehäuse eine Hilfsauslassöffnung umfasst, die mit einem Hilfsauslasskanal verbunden ist, und wobei der Hilfsauslasskanal weiterhin in Fluidverbindung mit dem Belüftungsventil des Batteriepakets steht.
Batteriepaket nach Anspruch 18, wobei das Batteriepaket zumindest zwei entlang der Querrichtung des Fahrzeugs angeordnete Batteriemodule umfasst, wobei die Hilfsauslassöffnungen der beiden Batteriemodule zueinander gegenüberliegend angeordnet und durch den Hilfsauslasskanal voneinander beabstandet sind, und wobei der Hilfsauslasskanal in Fluidverbindung mit der Hilfsauslassöffnung des Batteriemoduls steht.
Fahrzeug, umfassend ein Batteriepaket nach einem der Ansprüche 13 bis 19.