用于容纳电池模块的电池单体模块壳体的制作方法

1.本发明涉及一种用于容纳电池模块的电池单体模块壳体，一种用于使用在机动车中的电池系统以及一种用于运行电池系统的方法。


背景技术：

2.随着对电动车提高的接受度，对作为用于电动车的能量源的电池单体(batteriezellen)的安全性的要求也增加。在此，大的风险来自在较高的温度下电池单体缺乏稳定性。虽然电池单体的安全性在过去多年内（例如通过将添加剂加入至电解质或通过使用固体电解质）明显得到改善，从而电池单体虽然原则上可以稳定运行直至200
°
c的温度，但迄今不能可靠地防止在小于200
°
c的较低的温度的情况下已经发生电池单体材料的熔化或分解并且使电池单体材料从电池单体中漏出。
3.因此在使用锂离子-电池单体的情况下通常在约180
°
c的情况下已经发生熔化的锂金属从电池单体壳体中泄漏，因为通常构成为袋状壳体(pouchgeh
ä
use)的电池单体壳体在180
°
c的情况下可变得不密封并且可打开。泄漏的液态高反应性锂金属不仅导致电池系统的金属部分的腐蚀，而且也可以引起外部短接，所述外部短接可以导致在电池系统内的火灾和爆炸。
4.由现有技术已知单个的至少部分地解决上述问题的方案。由此，de10157272a1提出，液态锂金属在从电池单体壳体中漏出时，或在由漏出引起的点燃或爆炸的情况下直接经由适合的吸收剂吸收，以便使所产生的损伤最小化。不利地，通常虽然立即吸收了液态锂金属，但仍发生整个电池模块的破坏，这由此不是仅仅导致更换单个的电池单体，而是导致替换整个模块。


技术实现要素：

5.因此本发明的任务是，至少部分地消除上文描述的缺点，本发明的任务尤其是，如此受保护地布置电池单体，使得即使在电池单体材料的由温度引起的泄漏情况下整个电池模块的破坏也不发生，而是损伤可以尽可能限于相关的泄漏的电池单体。
6.上述任务通过一种用于容纳电池模块的电池单体模块壳体、一种用于使用在机动车中的电池系统以及一种用于运行电池系统的方法来解决。针对根据本发明的电池单体模块壳体所公开的技术特征在此也与根据本发明的电池系统或根据本发明的方法相关地适用，并且反之亦然，从而关于针对单个的发明方面的公开内容始终可以相互进行参考。
7.在此，根据本发明的用于容纳电池模块的电池单体模块壳体包括用于遮盖电池模块的电池单体模块壳体盖部、与电池单体模块壳体盖部相对置地布置的用于容纳电池模块的电池单体模块壳体底部以及布置在电池单体模块壳体盖部与电池单体模块壳体底部之间的电池单体模块壳体周部(zellgeh
ä
usemantel)，所述电池单体模块壳体周部用于连接电池单体模块壳体盖部和电池单体模块壳体底部。在此，根据本发明的电池单体模块壳体的特征在于，设置有用于对电池单体模块壳体中的空气除湿的空气除湿单元。
8.在本发明的范围内认识到，如果将电池单体周围环境的含水量减小到最小，则可以使在电池单体的电池单体材料泄漏时发生火灾或爆炸的概率极度降低。在本发明的范围内也认识到，电池单体周围环境的含水量的相应的最小化可以特别有效地通过布置空气除湿单元来实现。
9.代表性的电池单体模块壳体尤其是构成为用于容纳由锂离子-电池单体构成的电池模块，如其如今设置成用于使用在智能手机、笔记本电脑，电动车辆或混合动力车辆中那样。但也可以设想，代表性的电池单体模块壳体也设置成用于容纳由锌电池单体、铝电池单体或金属氧化物电池单体构成的电池模块。在此，代表性的电池单体模块壳体尤其是可以使用在至少部分电运行或完全电运行的机动车中。此外，也可以设想将根据本发明的电池单体模块壳体使用在起重机、船舶、飞行物体或静止的物体中。
10.电池单体模块壳体的代表性地设置的部件可以可松脱地或不可松脱地相互连接并且电池单体模块壳体在连接的状态下尤其是气密地向外密封。为了通向电池单体模块壳体的内部空间的简单的可接近性可以尤其是有利的是，至少电池单体模块壳体盖部可松脱地与剩余的电池单体模块壳体，尤其是与电池单体模块壳体周部连接。由此，电池单体模块壳体盖部可以优选简单地打开或闭合，以便得以接近电池单体壳体内部。
11.尤其是在高压应用中使用的范围内，电池单体模块壳体可以构成为用于容纳由多个，优选大量相互连接的电池单体构成的电池模块。根据本发明设置的空气除湿单元可以代表性地优选理解为用于容纳空气中的水的装置或器件，其尤其是可调节地构造并且例如可以具有干燥器件。在此，空气除湿单元可以有利地至少部分地布置在电池单体模块壳体内，例如部分地布置在电池单体模块壳体外、优选布置在电池单体模块壳体上，并且部分地布置在电池单体模块壳体内，其中，空气除湿单元则例如可以多件式地构成，其中，布置在电池单体模块壳体内的部件则可以有利地与布置在电池单体模块壳体外的部件连接。
12.在紧凑布置和结构上可简单地建立的固定空气除湿单元的范围内，根据本发明尤其是可以设置成，空气除湿单元布置在电池单体模块壳体盖部处和/或在电池单体模块壳体盖部内。
13.此外，在空气除湿单元的尽可能可控的调节的范围内可以代表性有利地设置成，空气除湿单元以电运行的空气除湿器形式构造。
14.在空气除湿单元的尽可能用户友好的且舒适的操作（所述尽可能用户友好的且舒适的操作同时实现尽可能节能的运行）方面，尤其是可设想，空气除湿单元是能从远程激活的。在此，空气除湿单元可以例如能借助远程操作激活或以简单的方式从车辆或类似物中激活。
15.在确保电池模块的可靠的且同时节能的运行方面根据本发明尤其是可以设置成，空气除湿单元是能自动激活的，其中，优选受温度控制和/或根据当前空气湿度受控制地进行自动激活。为了受温度控制的和/或受空气湿度控制的调节或激活，尤其是相应的传感器、如温度传感器或空气湿度传感器可以布置在代表性的电池单体模块壳体处和/或在电池单体模块壳体内。在使用受空气湿度控制的调节或激活时在此尤其是可以设置成，空气除湿单元从100
°
c的温度起已经激活，优选从90
°
c的温度起激活，尤其是从80
°
c的温度起激活。也可以设置成，空气除湿单元在15ppm的h2o-浓度时已经激活，优选从10ppm的h2o-浓度起已经激活，尤其是从5ppm的h2o-浓度时已经激活。备选于或累加于空气除湿单元的受温
度控制的调节或激活也可以设置受压力控制的调节等。
16.为了使在达到高温时电池模块的损伤最小化并且为了相应地提高关于电池模块的安全性，根据本发明尤其是可以设置有用于接收从电池模块中漏出的材料的接收单元，其中，接收单元优选布置在电池单体模块壳体内，尤其是布置在电池单体模块壳体底部处。
17.此外，在电池模块的尽可能稳定的结构，同时确保尽可能大的吸收容积方面，根据本发明可以设置成，接收单元具有多个并排布置的接收通道，以用于接收从电池模块中漏出的材料。布置在各个接收通道之间的材料区域在此尤其是有助于加强电池模块。
18.为了进一步使在达到高温时电池模块的损伤最小化并且为了相应地进一步提高关于电池模块的安全性，根据本发明可以尤其是设置成，接收单元具有至少部分地布置在接收单元的表面上的覆层，以用于降低从电池模块中漏出的材料的反应性。所述覆层在此尤其是可以由如下材料构成，该材料有效地降低从电池单体中漏出的材料的反应性，该材料例如是颗粒状的黄铜和/或石墨和/或芘(pyren)-粉末，优选由硅酮(silikon)和石墨和/或三甲氧基环硼氧烷和/或celogen构成的混合物，尤其是由bacl，nacl和kcl构成的三元共晶盐混合物和/或由三元共晶盐和celogen构成的混合物。
19.为了再进一步使在达到高温时电池模块的损伤最小化并且为了相应地再进一步提高关于电池模块的安全性，根据本发明可以尤其是设置成，设置有用于冷却接收单元的冷却单元，其中，冷却单元优选地布置在电池单体模块壳体底部下方。冷却单元在此尤其是可以直接布置在电池单体模块壳体底部下方并且具有与接收单元的尽可能大的直接的接触面，以便可以将从电池单体中漏出的熔化的材料尽可能有效地冷却下来。也可以例如设置成，冷却单元经由导热层与接收单元连接。冷却单元在此可以利用空气或水作为冷却剂来运行。也可以使用其他冷却剂，如油、乙二醇、水-乙二醇-混合物或其他醇。此外，在将代表性的电池单体模块壳体使用在机动车中时，可以设置成，将冷却单元的冷却回路与车辆的冷却回路联结。
20.此外，同样地，本发明的主题是一种用于使用在机动车中的电池系统。在此，电池系统包括具有多个相互连接的电池单体的电池模块以及用于容纳电池模块的电池单体模块壳体，尤其是上文描述的电池单体模块壳体，其中，电池单体模块壳体具有用于对电池单体模块壳体内的空气除湿的空气除湿单元。由此，根据本发明的电池系统具有如其已经详细关于根据本发明的电池单体模块壳体所描述的一样的优点。
21.同样地，本发明的主题还是一种机动车，其包括上文所描述的根据本发明的电池单体模块壳体，尤其是包括上文所描述的根据本发明的电池系统。
22.此外，在确保电池模块的可靠的且同时节能的运行以及实现代表性的空气除湿单元的自动激活方面，根据本发明可以设置成，设置有用于获取用于确定空气除湿单元的激活时刻的数据的探测单元和/或用于基于所获取的数据确定空气除湿单元的激活时刻的处理单元和/或用于基于所确定的激活时刻激活空气除湿单元的控制单元。探测单元在此可以优选包括多个用于获取用于确定激活时刻的数据的传感器，所述传感器例如可以构造为温度传感器和/或空气湿度传感器和/或压力传感器等。然后可以基于所获取的数据借助于处理单元确定用于激活空气除湿单元的激活时刻，其方式为，可以借助于控制单元进行空气除湿单元的激活。在此，在获取不同数据组合时可以在提高数据说服力方面经由处理单元例如再对所获取的数据进行处理、优选求平均值，加权或其他处理。
23.同样地，本发明的主题还是一种用于运行电池系统，尤其是上文所描述的电池系统的方法。在此，代表性的方法包括以下步骤：借助于探测单元获取用于确定电池系统的空气除湿单元的激活时刻的数据；基于所获取的数据借助于处理单元确定电池系统的空气除湿单元的激活时刻；以及基于所确定的激活时刻借助于控制单元激活空气除湿单元。由此，根据本发明的方法具有如其已经详细关于根据本发明的电池系统或根据本发明的电池单体模块壳体所描述的一样的优点。
附图说明
24.本发明的其他优点、特征和细节由随后的说明得出，在随后的说明中，参考附图详细描述了本发明的实施例。在此，在权利要求书中以及在说明中提到的特征分别自身单个地或在任意组合中对于本发明而言可为重要的。
25.附图中：图1以透视图根据第一实施例示出根据本发明的电池单体模块壳体的示意图；图2以俯视图根据第一实施例示出根据本发明的电池单体模块壳体的一部分的示意图；图3以剖面图根据第一实施例示出根据本发明的电池系统的示意图；图4a以剖面图根据第二实施例示出根据本发明的电池系统的示意图；图4b以剖面图根据第三实施例示出根据本发明的电池系统的示意图；图5示出根据本发明的用于运行电池系统的方法的示意图。
具体实施方式
26.图1以透视图根据第一实施例示出根据本发明的电池单体模块壳体2的示意图。
27.在此，根据本发明的用于容纳电池模块4的电池单体模块壳体2包括用于遮盖电池模块4的电池单体模块壳体盖部6、与电池单体模块壳体盖部6相对置地布置的用于容纳电池模块4的电池单体模块壳体底部8以及布置在电池单体模块壳体盖部6与电池单体模块壳体底部8之间的电池单体模块壳体周部10，该电池单体模块壳体周部用于连接电池单体模块壳体盖部6和电池单体模块壳体底部8。此外，根据图1的根据本发明的电池单体模块壳体2包括用于对电池单体模块壳体2中的空气除湿的空气除湿单元12，该空气除湿单元当前布置在电池单体模块壳体盖部6下方并且因此以虚线形式示出。
28.图2以俯视图根据第一实施例示出根据本发明的电池单体模块壳体2的一部分的示意图。
29.在此，图2示出电池单体模块壳体盖部6，当前用于对电池单体模块壳体2中的空气除湿的空气除湿单元12布置在该电池单体模块壳体盖部上处。
30.同样地，空气除湿单元12也可以布置在电池单体模块壳体盖部6内。
31.此外，在尽可能可控的调节的范围内，空气除湿单元12尤其是能够以电运行的空气除湿器形式构造。
32.此外，在空气除湿单元12的尽可能用户友好的且舒适的操作（该尽可能用户友好的且舒适的操作同时实现尽可能节能的运行）方面，空气除湿单元12优选可以是能从远程激活的。
33.同样可设想，空气除湿单元12是能自动激活的，其中，优选可以受温度控制地和/或根据当前空气湿度进行自动激活。
34.图3以剖面图根据第一实施例示出根据本发明的电池系统1的示意图。
35.在此，根据本发明的电池系统1包括：具有多个相互连接的电池单体的电池模块4；以及用于容纳电池模块4的电池单体模块壳体2，该电池单体模块壳体具有用于遮盖电池模块4的电池单体模块壳体盖部6，与电池单体模块壳体盖部6相对置地布置的用于容纳电池模块4的电池单体模块壳体底部8以及布置在电池单体模块壳体盖部6与电池单体模块壳体底部8的之间的电池单体模块壳体周部10，该电池单体模块壳体周部用于连接电池单体模块壳体盖部6和电池单体模块壳体底部8。此外，电池系统1的电池单体模块壳体2具有布置在电池单体模块壳体盖部6下方的用于对电池单体模块壳体2中的空气除湿的空气除湿单元12以及用于接收从电池模块4中漏出的材料的接收单元14，该接收单元当前在电池单体模块壳体2内布置在电池单体模块壳体底部8处。
36.图4a以剖面图根据第二实施例示出根据本发明的电池系统1的示意图。
37.根据该第二实施例，电池系统1的电池单体模块壳体2包括接收单元14，该接收单元具有多个并排布置的接收通道16，以用于接收从电池模块4中漏出的材料。此外，根据第二实施例的电池单体模块壳体2包括用于冷却接收单元14的冷却单元18以及布置在冷却单元18与接收单元14之间的导热层28。
38.此外，电池系统1包括用于获取用于确定空气除湿单元12的激活时刻的数据的探测单元20，用于基于所获取的数据确定空气除湿单元12的激活时刻的处理单元22以及用于基于所确定的激活时刻激活空气除湿单元12的控制单元24。此外，为了获取用于确定激活时刻的数据设置有多个传感器26，所述多个传感器当前与探测单元20无线连接。
39.图4b以剖面图示出根据第三实施例示出根据本发明的电池系统1的示意图。
40.根据该第三实施例，接收单元14具有至少部分地布置在接收单元14的表面上的覆层，该覆层用于降低从电池模块4中漏出的材料的反应性。在此，覆层可以尤其是由如下材料构成，该材料有效地降低从电池单体中漏出的材料的反应性，所述材料例如是颗粒状的黄铜和/或石墨和/或芘-粉末，优选由硅酮和石墨和/或三甲氧基环硼氧烷和/或celogen构成的混合物，尤其是由bacl，nacl和kcl构成的三元共晶盐混合物和/或由三元共晶盐和celogen构成的混合物。
41.图5示出根据本发明的用于运行电池系统1的方法的示意图。
42.在此，该方法包括以下步骤：借助于探测单元20获取30用于确定电池系统1的空气除湿单元12的激活时刻的数据，基于所获取的数据借助于处理单元22确定32电池系统1的空气除湿单元12的激活时刻以及基于所确定的激活时刻借助于控制单元24激活34空气除湿单元12。
43.借助于根据本发明的电池单体模块壳体2、根据本发明的电池系统1以及根据本发明的用于运行电池系统1的方法尤其是通过空气除湿单元12的根据本发明设置的布置结构可实现：使在电池单体的电池单体材料泄漏时发生火灾或爆炸的概率极度降低，其方式为，借助于空气除湿单元12将电池单体周围环境的含水量减小到最小。
44.附图标记列表1电池系统
2电池单体模块壳体4电池模块6电池单体模块壳体盖部8电池单体模块壳体底部10电池单体模块壳体周部12空气除湿单元14接收单元16接收通道18冷却单元20探测单元22处理单元24控制单元26传感器28导热层30获取用于确定激活时刻的数据32确定激活时刻34激活空气除湿单元。