电池设备和用于从电池设备排出气体的方法技术

本发明专利技术涉及一种电池设备(10)，其具有壳体底部组件(12)和至少一个布置在壳体底部组件(12)上的并且在第一方向(z)上布置在壳体底部组件(12)上方的电池单元(14)，该电池单元包括至少一个电芯(16)，至少一个电芯(16)具有第一侧(16a)，该第一侧具有可释放的排气口(18)，该排气口为了从至少一个电芯(16)排出气体(20)是可释放的。壳体底部组件(12)包括至少一个设定断裂部位(30)，该设定断裂部位设计用于，根据气体(20)从至少一个电芯(16)的排气口(18)逸出的情况释放关于第一方向(z)穿透壳体底部组件(12)的开口(32)，以便通过释放的开口(32)排出从至少一个电芯(16)的排气口(18)逸出的气体(20)。气体(20)。气体(20)。

【技术实现步骤摘要】
电池设备和用于从电池设备排出气体的方法


[0001]本专利技术涉及一种电池设备，其具有壳体底部组件和至少一个布置在壳体底部组件上的并且在第一方向上布置在壳体底部组件上方的电池单元，该电池单元包括至少一个电芯，其中，至少一个电芯具有第一侧，该第一侧具有可释放/开放的排气口，该排气口可被释放，以用于从至少一个电芯中排出气体。此外，本专利技术还涉及一种用于从电池设备运出气体的方法。

技术介绍

[0002]在电动车中，电池、尤其是高压电池通常安装在所谓的电池槽中。这种电池槽具有防止碰撞负载和防止环境影响(例如污物和湿气)的功能。因此，电池槽实施为密封的体积，该体积尽可能不允许与周围环境进行物质交换。在发生失效或事故的情况下，还可能出现电池的一个或多个电芯的所谓的热传播、即热失控。电芯在此强烈且迅速地过热，并且在大的气体膨胀的情况下产生化学反应产物。针对该目的，电芯通常具有可释放的排气口，从而使得气体能够以受控的方式从这种电芯中逸出。如果这种气体膨胀发生在封闭的电池槽中，则形成强烈的过压，该过压在最坏的情况下导致气体从电池槽中的爆炸式的逸出。电芯的可释放的排气口通常设计为爆裂膜。
[0003]例如，DE 10 2020 102 221 A1描述了一种具有带有预先确定的断裂部位的电芯壳体的电芯，其中，断裂部位设计用于，在超过电芯壳体的内腔中的预先确定的极限压力时断裂，并且允许气体和/或火束从电池壳体的内部空间逸出。
[0004]此外，DE 10 2011 078 301 A1描述了一种电芯，电芯包括壳体，该壳体具有壳体开口，其中，电芯包括止回阀，利用止回阀允许气体从壳体内腔、通过气体出口流到壳体的周围环境，并且可以基本上防止气体从壳体的周围环境通过气体出口流入到壳体内部空间中。
[0005]由此，虽然在电芯中生成的气体可以定向地从电芯排出，但由此不能够从电池壳体本身(例如上面描述的布置有电芯的电池槽)限定地排出气体。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是，提供一种电池设备和一种方法，其能够以尽可能安全和有效的方式排出从电芯逸出的气体。
[0007]该目的通过分别具有根据相应的独立权利要求的特征的电池设备和方法来实现。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求、说明书和附图的主题。
[0008]根据本专利技术的电池设备包括壳体底部组件和至少一个布置在壳体底部组件上的并且在第一方向上布置在壳体底部组件上方的电池单元，该电池单元包括至少一个电芯，其中，至少一个电芯具有第一侧，该第一侧具有可释放的排气口，该排气口可被释放，以用于从至少一个电芯排出气体。此外，壳体底部组件具有至少一个设定断裂部位，其设计用于，根据气体从至少一个电芯的排气口逸出的情况释放在第一方向上穿透壳体底部组件的
开口，以便通过释放的开口排出从至少一个电芯的排气口逸出的气体。
[0009]因此，只有当设定断裂部位断裂时，才会出现用于排出气体的待释放的开口。在此，本专利技术同时基于以下多个认识：一方面可想到的是，由于可通过在电池槽中安装所谓的过压阀或泄压阀(也被称为通风口)来反作用于电池壳体、例如开头描述的电池槽的爆炸危险，过压阀或泄压阀从特定的过压开始向外排出气流。然而，这种通风口(Vents)随后必须在单独的安装过程中进行安装，并且只能安置在电池槽的特定区域处，尤其是不能安置在提供例如壳体底部的电池槽的下侧。这是由于壳体底部通常实施为冷却底部，并且电芯或电芯模块应尽可能好地与壳体底部热连接。为此，底部应该设计得尽可能平坦，并且电芯或电芯模块可以通过填充间隙的热界面材料与底部连接。将通风口集成到底部中会导致局部的不平坦，并且尤其导致底部与电池模块或电芯之间的间隙高度的增加，这将阻碍有效的散热和良好的热连接。此外，设置单独设计的通风口与附加的成本相关联。所有这些问题现在可以有利地通过本专利技术以如下方式解决，即，为了排出气体不使用单独设计的阀，而是替代地设置至少一个设定断裂部位，该设定断裂部位根据气体从至少一个电芯的排气口逸出的情况来释放开口，通过该开口可以排出从至少一个电芯的排气口逸出的气体。这种设定断裂部位可以明显更容易且更经济地提供，这是因为为此不需要必须在单独的安装过程中引入的附加构件。此外，这种设定断裂部位也不需要附加的结构空间。相反，这种设定断裂部位例如可以简单地作为材料弱化部提供，这不会增加在用于设定断裂部位的相应区域中的结构高度，但是如果该设定断裂部位完全改变，反而会降低该结构高度。这又有利地使得，在电池壳体的下侧提供当前通过壳体底部组件提供的设定断裂部位。壳体底部组件因此可以是电池壳体的一部分，并且尤其是提供这种电池壳体的壳体下侧。壳体底部组件因此例如可以包括壳体底部，该壳体底部在第一方向上向下界定电池壳体的容纳区域。但是，壳体底部组件优选不仅包括这种壳体底部，而且还可以由多个层构建，这将在后面更详细地阐述。在壳体底部组件中，即在电池壳体的下侧设置设定断裂部位又具有很大的优点，即由此气流刚好可以沿对车辆乘员具有最小伤害作用的方向提供，电池设备应用在该车辆中。在此，电池设备优选布置在机动车中，使得上述的第一方向平行于车辆竖直轴线地取向，并且尤其向上指向，并且电池设备还布置在机动车的底部区域中，尤其是布置在乘客舱下方。因此，电池设备的壳体底部组件表示电池设备的背离乘客舱的一侧。因此，通过设定断裂部位逸出的气体朝机动车的车底保护装置的方向偏转，并且例如可以通过在壳体底部组件与车底保护装置之间的间隙定向/方向明确地被排出。由此，与之前的概念相比，可以明显提高安全性，并且这还可以以特别简单和廉价的方式实现。由此最小化或消除电池壳体的爆炸危险，并且还实现了特别安全的、向下的气体排出路径。
[0010]通过电池设备例如可以提供机动车电池、尤其是用于机动车的高压电池。这种电池可以不仅具有一个电芯，而且优选还具有多个电芯。例如，这些电池可以构造为锂离子电芯。电芯在此可以可选地组合成电池模块。这种电池模块例如可以包括多个布置在模块壳体中的电芯。由电池设备所包括的至少一个电池单元——该电池单元包括至少一个电芯——例如可以是这种电池模块。如果这种电池模块具有单独的模块壳体，那么优选的是，该模块壳体在电池单元的可释放的排气口的区域中还具有至少可释放的或永久的开口。但是，电芯不一定必须布置在电池模块中。例如，电池的电芯也可以在没有附加的单独模块壳体的情况下布置在电池壳体中、例如布置在开头描述的电池槽中。例如，由电池设备所包括
的电池单元也可以是至少一个电芯本身。换句话说，在该情况下，除了至少一个电芯之外，电池单元不包括其他构件。因此，电池设备可以例如具有电池壳体，具有至少一个电芯的电池单元布置在该电池壳体中。壳体底部组件又可以具有壳体底部，壳体底部于是同时可以是电池壳体的底部。
[0011]此外，设定断裂部位优选设计成，使得在正常的运行状态下，壳体底部组件不具有开口，尤其是也不具有完全穿透壳体底部组件的穿通孔等，在该正常的运行状态下，没有气体从至少一个电芯、尤其是没有气体从电池设备的电芯中的任一个中逸出。这具有以下优点，即由此通过壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池设备(10)，该电池设备具有壳体底部组件(12)和至少一个布置在壳体底部组件(12)上的并且在第一方向(z)上布置在壳体底部组件(12)上方的电池单元(14)，该电池单元包括至少一个电芯(16)，其中，至少一个电芯(16)具有第一侧(16a)，该第一侧具有能释放的排气口(18)，该排气口能被释放以用于从至少一个电芯(16)中排出气体(20)，其特征在于，壳体底部组件(12)包括至少一个设定断裂部位(30)，该设定断裂部位设计用于，根据气体(20)从至少一个电芯(16)的排气口(18)逸出的情况释放在第一方向(z)上穿透壳体底部组件(12)的开口(32)，以便通过被释放的开口(32)排出从至少一个电芯(16)的排气口(18)中逸出的气体(20)。2.根据权利要求1所述的电池设备(10)，其特征在于，该电池单元(14)布置在壳体底部组件(12)上，使得至少一个电芯(16)的第一侧(16a)朝向壳体底部组件(12)。3.根据前述权利要求中任一项所述的电池设备(10)，其特征在于，该壳体底部组件(12)具有壳体底部(24)，该壳体底部构造为能由冷却剂流过的冷却底部(24)。4.根据前述权利要求中任一项所述的电池设备(10)，其特征在于，该壳体底部组件(12)具有壳体底部(24)和布置在电池单元(14)与壳体底部(24)之间的电绝缘层(26)、尤其是塑料膜(26)和/或布置在电池单元(14)与壳体底部(24)之间的热界面层(28)，该热界面层用于壳体底部(24)与电池单元(14)的热耦合。5.根据前述权利要求中任一项所述的电池设备(10)，其特征在于，设定断裂部位(30)构造为壳体底部(24)的局部的弱化部，尤其是其中，局部的弱化部由以下提供：
‑
材料弱化部(31、36、38、40、42)；和/或
‑
连接部位(48、50)、尤其是弱化的连接部位(50)，壳体底部(24)的第一部分(24a)与壳体底部(24)的第二部分(24b)在该连接部位处连接。6.根据前述权利要求中任一项所述的电池设备(10)，其特征在于，设定断裂部位(30)构造为壳体底部组件(12)的与壳体底部(24)不同的元件(26、28)的局部的弱化部(31、36、38、40、42)，尤其是构造为该与壳体底部(24)不同的元件(26、28)的材料弱化部(31、36、38、40、42)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：