电池设备和用于将气体从电池电芯排出的方法技术

本发明专利技术涉及一种电池设备(10)，具有包括冷却壁(20)的冷却壁组件(18)和布置在冷却壁组件(18)处的、以第一方向(z)为基准布置在冷却壁组件(18)上方的电池单元(14)，电池单元包括电池电芯(16)，电池电芯具有第一侧(16a)，第一侧具有朝向冷却壁(20)的可释放的排气口(16b)，电池设备(10)具有排气通道(26)，从排气口(16b)逸出的气体(28a、28b)能够被导入到排气通道中。排气通道(26)以第一方向(z)为基准布置在可释放的排气口(16b)下方和冷却壁(20)上方且被构造为，在气体(28a、28b)从排气口(16b)逸出的情况下使气体(28a、28b)的在时间上首先从排气口(16b)逸出的第一部分(28a)能够被导入到排气通道(26)中。够被导入到排气通道(26)中。够被导入到排气通道(26)中。

【技术实现步骤摘要】
电池设备和用于将气体从电池电芯排出的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于机动车的电池设备，该电池设备具有包括冷却壁的冷却壁组件，和至少一个布置在冷却壁组件上的并且以第一方向为基准布置在冷却壁组件上方的电池单元，该电池单元包括至少一个电池电芯。在此，至少一个电池电芯具有第一侧，该第一侧具有可释放的排气口，该排气口能够被释放以用于将气体从至少一个电池电芯排出，其中，电池设备具有排气通道，在气体从至少一个电池电芯的排气口逸出的情况下，逸出的气体能够至少部分被导入到排气通道中。在此，电池单元布置在冷却壁组件上，从而使得至少一个电池电芯的第一侧朝向冷却壁组件。此外，本专利技术还涉及一种用于排出从电池设备的至少一个电池电芯的排气口逸出的气体的方法。

技术介绍

[0002]在用于机动车的常规的电池、尤其是高压电池中(其中使用普通的棱柱形的电池电芯，其电芯电极布置在电芯的上侧)，这种电芯的排气口通常也布置在上侧。此外，通常提供排气通道，该排气通道也布置在电芯上方，并且从释放气体的电芯逸出的气体导入到排气通道中。在此，这种排气通道通常是具有布置在模块壳体中的多个电池电芯的电芯模块或电池模块的一部分。但排气通道也可以作为附加的单独的部件提供。
[0003]例如，DE 10 2013 216 071 A1描述了一种具有多个伽伐尼电芯和一个排气装置的电流系统，该排气装置用于排出从一个或多个伽伐尼电芯逸出的流体。在此，排气装置针对每个电芯具有流入开口，分别给流入开口分配封闭元件，封闭元件防止流体经由利用该封闭元件封闭的流入开口从排气装置流出。在此，排气装置的各相应的流入开口及其配属的封闭元件可以被集成在电池模块的模块盖中。因此，如果气体离开电芯并通过流入开口进入排气装置中，则该气体相应穿过模块盖。
[0004]此外，现有技术的电池电芯是已知的，其在一侧具有可释放的电芯排气口，该侧不是布置有电芯端子的一侧。在该情况下，电池电芯的布置有可释放的电芯排气口的一侧可以是朝向冷却装置或冷却板并且尤其布置在这种冷却板上的一侧。
[0005]例如，DE 10 2017 212 223 A1描述了一种具有多个储能电芯的电池，储能电芯分别具有壳体开口，该壳体开口利用爆裂膜封闭，其中在这样的电芯的电芯壳体和电芯排气室之间布置有冷却板，该冷却板具有与电芯的壳体开口对齐的贯穿部。在电芯排气情况下，从电芯逸出的气体可通过冷却板进入电芯排气室中。同时，冷却剂可以从冷却板进入电芯壳体中。
[0006]此外，DE 10 2019 118 905 A1描述了一种用于能量存储器的冷却系统，该冷却系统具有冷却元件，该冷却元件具有壁和由该壁界定的并且可利用冷却剂流过的体积空间，其中，向冷却元件中加工出通口，该通口通过壁与所述体积空间至少部分分离，其中给通口分配紧急打开装置，该紧急打开装置在热和/或压力的作用下打开，并且由此在体积空间与通口之间建立引导流动的连接。在此，从电池电芯流出的气体也可以穿过通口引导穿过冷却元件并且被排出。此外，在此还可以将冷却剂从冷却元件引导至相关的储能电芯。
[0007]此外，DE 10 2009 046 385 A1描述了一种具有排气系统的电池，该排气系统具有基板和布置在基板上的至少一个电芯模块，该电芯模块具有至少一个电池电芯，电池电芯具有带有排气口的下侧。在此，基板在排气口的位置处具有至少一个通向收集区域的通口，该通口可以在下侧由壳体壁限制。基板例如也可以设计为冷却板。在此，从电池电芯逸出的气体也穿过冷却板被引导至收集区域。在此，收集区域可以部分地在冷却板的与电池电芯对置的一侧上作为凹陷部集成到该冷却板中。
[0008]冷却板、如冷却底板通常同时是电池壳体的一部分，例如电池壳体的底部。因为电池壳体应尽可能好地保护容纳的电芯免受环境影响，例如湿气或污物的渗入，所以电池壳体必须实施为封闭的。如果现在从电池电芯逸出的气体要通过冷却板排出，那么在通过冷却板中的永久的开口排出的情况下，必须设置附加的保护性的壳体壁，或者通过冷却板的穿过开口必须设计有非常耗费的封闭件，然而，其必须确保在排气情况下的可靠的打开，以防止设备的不受控制的爆炸。相应地，通过冷却装置排出气体是非常耗费的。
[0009]因此，希望能够提供更有效的、更简单的且更可靠的气体排出可能性。此外，与电池电芯的热失控相关的另一个重要的方面是探测这样的热事件，以便例如能够尽可能早且可靠地警告车辆驾驶员，并且避免错误警告。此外，还希望能够尽可能容易和可靠地并且尤其是提前探测从电芯的气体逸出。

技术实现思路

[0010]因此本专利技术的目的是，提供一种电池设备和一种方法，其能够尽可能容易地、有效地和安全地排出从朝向冷却壁的电芯的排气口逸出的气体，并且尤其能够也尽可能可靠地和提前地探测这种气体逸出。
[0011]该目的通过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。
[0012]根据本专利技术的用于机动车的电池设备具有包括冷却壁的冷却壁组件，以及至少一个布置在冷却壁组件处的并且以第一方向为基准布置在冷却壁组件上方的电池单元，该电池单元包括至少一个电池电芯。在此，至少一个电池电芯具有第一侧，第一侧具有可释放的排气口，排气口能够被释放以用于从至少一个电池电芯排出气体，其中，电池设备具有排气通道，在气体从至少一个电池电芯的排气口逸出的情况下，逸出的气体可以至少部分被导入到排气通道中。此外，电池单元布置在冷却壁组件上，使得至少一个电池电芯的第一侧朝向冷却壁组件。在此，排气通道以第一方向为基准布置在可释放的排气口下方和冷却壁上方并且被构造为，使得在气体从排气口逸出的情况下，气体的在时间上首先从排气口逸出的第一部分可以被导入到排气通道中。
[0013]因此，气体的在时间上首先逸出的部分不直接被穿过冷却壁引导至冷却壁的与电池单元对置的一侧上，而是至少首先被导入到布置在电池单元和冷却壁之间的排气通道中，即导入到与具有释放气体的电池电芯的电池单元一样位于冷却壁的同一侧的通道中。在此，本专利技术基于多个认知：一方面，本专利技术利用了电池电芯的典型的气体逸出行为可分为两个逸出阶段的知识，这两个逸出阶段在气体逸出的方式方面有明显差异。在时间上非常短的第一阶段在此首先涉及气体逸出的第一秒，尤其是气体逸出的前几毫秒。在气体逸出的该第一阶段中，在此，通常仅非常少的气体以相对低的气体逸出速度逸出，而在剩余的第
二逸出阶段中，非常大的气体量(尤其是以气体颗粒流的形式)以非常高的流速和高的气体压力从排气口逸出。这两个气体逸出阶段现在可以有利地用于实现新颖的两阶段的气体排出过程，其带来了许多优点。有利地，在第一逸出阶段中逸出的气体可以基于其小的量和其小的压力被导入到在电池单元与冷却壁之间的排气通道中。在此，虽然通常没有特别大的体积空间，但用于容纳在第一逸出阶段中从电池电芯逸出的气体，该体积空间是完全足够的。在该第一逸出阶段中从电芯逸出的气体当前也被称为气体的第一部分。该气体的第一部分又可以有利地用于例如借助排气通道中的合适的传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机动车的电池设备(10)，
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其中，该电池设备(10)具有包括冷却壁(20)的冷却壁组件(18)，
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至少一个布置在冷却壁组件(18)处的并且以第一方向(z)为基准布置在冷却壁组件(18)上方的电池单元(14)，该电池单元包括至少一个电池电芯(16)，
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其中，至少一个电池电芯(16)具有第一侧(16a)，该第一侧具有可释放的排气口(16b)，该排气口能够被释放以用于将气体(28a、28b)从至少一个电池电芯(16)排出，
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其中，电池设备(10)具有排气通道(26)，在气体(28a、28b)从至少一个电池电芯(16)的排气口(16b)逸出的情况下，逸出的气体(28a、28b)能够至少部分被导入到排气通道中，
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其中，电池单元(14)布置在冷却壁组件(18)上，使得至少一个电池电芯(16)的第一侧(16a)朝向冷却壁组件(18)，其特征在于，该排气通道(26)以第一方向(z)为基准布置在可释放的排气口(16b)下方和冷却壁(20)上方并且被构造为，使得在气体(28a、28b)从排气口(16b)逸出的情况下，气体(28a、28b)的在时间上首先从排气口(16b)逸出的第一部分(28a)能够被导入到排气通道(26)中。2.根据权利要求1所述的电池设备(10)，其特征在于，所述冷却壁(20)构造为能够被冷却剂流过的冷却板(20)。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，所述冷却壁(20)具有提供了排气通道(26)的一部分通道壁的区域(20a)，其中，该电池设备(10)具有至少布置在冷却壁(20)的所述区域上的电绝缘的保护层，该保护层尤其不同于塑料膜。4.根据权利要求3所述的电池设备(10)，其特征在于，所述保护层(36)构造为所述区域(20a)的涂层或构造为织物层，尤其其中，该保护层(36)包括KTL涂层和/或陶瓷层。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，所述冷却壁(20)具有失效区域(38)，
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该失效区域提供排气通道(26)的通道壁的一部分，
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该失效区域以第一方向(z)为基准直接布置在排气口(16b)下方，
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【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：