蓄电池和机动车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有多个蓄电池模块(12)的蓄电池(14)，该多个蓄电池模块(14)包括多个蓄电池单池(10)。该蓄电池(14)还具体排气系统(15)，该排气系统包括具有多个开口(17)的排气导管(16)。该多个开口(17)以流体技术的方式将多个蓄电池模块(12)与排气导管(16)相连接。其特征在于闭锁元件(26)分别与每个开口(17)这样地有效连接，使得多个开口(17)能够穿过进入排气导管(16)，但该多个开口(17)在相反方向上被闭锁。本发明还涉及一种具有根据本发明所述的蓄电池(14)的机动车。
【专利说明】蓄电池和机动车
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有多个蓄电池模块的蓄电池，该多个蓄电池模块包括多个蓄电 池单池。该蓄电池还包括排气系统，该排气系统具有带有多个开口的排气导管。该多个开 口以流体技术的方式将多个蓄电池模块和排气导管相连接。本发明还涉及一种具有根据本 发明所述的蓄电池的机动车。
【背景技术】
[0002] 在将来，无论是在例如风力发电设备静态应用，在被设置作为混合动力或电动车 辆的机动车中，还是在例如笔记本电脑或移动电话机的电子装置中都将使用新的蓄电池系 统，对该蓄电池系统提出了关于可靠性、安全性、效率和使用寿命的非常高的要求。
[0003] 图1示出了，多个蓄电池单池10如何能够组成一个蓄电池模块12以及随后多个 蓄电池模块12如何能够组成一个蓄电池14。这通过未示出的蓄电池单池10的电极的串联 或并联连接实现。蓄电池14的电压例如在12和750伏的直流电压之间。
[0004] 蓄电池应用在具有至少部分为电驱动的车辆中，以便为支持驱动装置或作为驱动 装置的电机储存电能。最新一代的车辆中使用了所谓的锂离子蓄电池。其通过高的能量密 度和极其小的自放电脱颖而出。锂离子蓄电池具有至少一个正极和一个负极（阳极或阴 极），其能够可逆地装入（嵌入）或再次取出（脱嵌）锂离子（Li+)。
[0005] 蓄电池单池内部由多个电化学元件组成，该些电化学元件对于如空气或湿气的外 界影响反应敏感并因此必须得到尽可能好的保护。但如果出现故障功能（例如由于事故或 过充），则能够出现形成不被允许的气体。为了使这种蓄电池单池不破裂并因此损害到其他 的蓄电池单池，在蓄电池壳体内，例如在其盖内布置安全开口 11，从图1中可见。当多个蓄 电池单池的内部压力增大时，则安全开口能够开启并且蓄电池单池能够放气。
[0006] 但气体的排出能够导致蓄电池的受损，因为气体能够包含电解质。这种排气产物 能够与水一起产生腐蚀作用。因此有必要有针对性地将从多个蓄电池单池中排放出来的排 气产物导出。为此将排气产物释放到排气系统中，该排气系统收集并且有针对性地导出排 放的排气产物。这种排气系统连接在所有的蓄电池单池上。
[0007] 文献DE 10 2009 046 385 A1描述了一种蓄电池的排气系统，其中多个蓄电池单 池在其底面上包括用于蓄电池气体和电解质的多个排气孔。当多个蓄电池单池内部的压力 过大时，蓄电池气体和电解质被释放到多个蓄电池单池下方的聚集器中。该聚集器通过模 制件，其例如能够是止回阀，与外部环境连接。该止回阀阻止例如环境空气的湿气渗透进蓄 电池中。
【发明内容】
[0008] 依据本发明提出一种具有多个蓄电池模块的蓄电池，该蓄电多个池模块包括多个 蓄电池单池。该蓄电池还包括排气系统，该排气系统具有带有多个开口的排气导管。该多 个开口以流体技术的方式将多个蓄电池模块和排气导管相连接。其特征在于闭锁元件分别 与每个开口这样地有效连接，使得该多个开口能够穿过进入排气导管，但该多个开口在相 反方向上被闭锁。
[0009] 本发明基于这样的认识，在模块平面（Modulebene)上设置闭锁元件，以便阻止排 气产物进入未参与的多个电池模块。在本发明中，排气产物基本上能够理解为从多个蓄电 池单池中排出的气体和/或电解质。多个蓄电池模块和排气导管之间的流体技术的连接以 及因此多个蓄电池单池和排气导管之间的连接只实施为从蓄电池模块或多个蓄电池单池 出发到排气导管的方向。从而如由现有技术中已知的，蓄电池模块内部的多个蓄电池单池 能够朝排气导管排气。由此位于排气导管中的排气产物于是不再能够到达其他的、未参与 排气的多个蓄电池模块及其多个蓄电池单池。这样就阻止了位于放气模块之外的多个蓄电 池单池受到污染或例如由于所述排气产物的腐蚀作用而受损。
[0010]多个蓄电池模块以流体技术的方式通过排气导管中的多个开口与该排气导管连 接，使得在从多个蓄电池模块内的多个蓄电池单池中排气时，多个蓄电池单池的排气产物 能够到达排气导管。依据本发明，该功能性通过与多个开口有效连接的闭锁元件实现。该 闭锁元件具有允许多个蓄电池单池的排气产物通过多个开口到达排气导管的功能。但与此 同时闭锁元件阻止排气产物从排气导管出发通过多个开口进入其他的、未参与排气的多个 蓄电池模块及其多个蓄电池单池。
[0011] 该闭锁元件有利地应被构造用于使排气产物在多个蓄电池模块内部小的压力时 通过多个开口从蓄电池模块流入排气导管。同时闭锁模块应被构造用于阻止排气产物在排 气导管内部高的压力时通过多个开口从排气导管流入蓄电池模块。这种闭锁元件能够通过 不同的构件实现。
[0012] 该闭锁元件被实施为例如可逆开启的闭锁元件。可逆开启的闭锁元件是指被构造 用于在排气产物首次进入该排气导管后重新在相反方向上闭锁的闭锁元件。可逆开启的闭 锁元件尤其指止回阀。止回阀是只允许液体在一个方向上流动的构件。这种止回阀优选能 够是鸭嘴阀或弹簧负载的止回阀。
[0013] 此外，该闭锁元件优选是不可逆开启的闭锁元件。不可逆开启的闭锁元件是指在 排气产物首次进入该排气导管后在两个方向上保持开启的闭锁元件。该不可逆开启的闭锁 元件优选为膜片或防爆盘。此外，该不可逆开启的闭锁元件优选地关于作用压力的方向具 有不同的抗阻力（蛋壳原理）。
[0014] 该闭锁元件应该从功能上至少在几天内对从多个蓄电池单池中可排出的排气产 物的腐蚀特性是有抵抗力的。如果闭锁元件即使在排气产物的影响下仍能保持正常运转至 少几天，那么通常在另外的蓄电池单池受牵连之前有充分的时间以便维修损伤。
[0015] 特别优选地，闭锁元件在功能上对从多个蓄电池单池中排出的排气产物的腐蚀特 性是有抵抗力的。由于使用即使受到排气产物的影响仍能长时间地保持正常运转的闭锁元 件，所以不必更换或修理未参与排气的多个蓄电池模块的闭锁阀。
[0016] 优选为每个蓄电池模块设置闭锁元件。通过为每个蓄电池模块使用仅仅一个闭锁 元件并且不使用另外的闭锁元件，例如如果蓄电池模块被设置为能够更换的最小单位，能 够没有本质缺陷地减少构件数量。蓄电池模块优选包括两个以上的蓄电池单池，此外优选 包括五个以上的蓄电池单池，特别优选为六个蓄电池单池。蓄电池优选包括两个以上的蓄 电池模块，此外优选多于五个蓄电池模块。
[0017] 多个蓄电池单池通常包括多个安全开口，而该多个蓄电池单池能够通过该多个安 全开口排气。所述多个安全开口优选被布置在多个蓄电池单池的与电极相对的一侧上。它 在已安装的状态下通常是多个蓄电池单池的正面，因此在排气时排气产物中的电解质比例 是相对小的。
[0018] 根据本发明的一个优选的设计方案，蓄电池模块包括用于收集从多个蓄电池单池 中排出的排气产物的收集装置。该收集装置用于接收从多个蓄电池单池的多个安全开口中 排出的排气产物。该收集装置以流体技术的方式例如通过中间管道以及通过开口与排气导 管连接。
[0019] 该收集装置优选被设置在模块壳盖（ModulgeMusedeckel)中。通过这种 设计方案，该模块壳盖和收集装置是同一个构件，从而能够节省构件并且能够在生产中取 消安装步骤。
[0020] 根据本发明的一个有利的设计方案，排气导管包括多个连接端以及连接在该多个 连接端上的软管，其中多个开口由多个连接端构造而成。排气导管例如能够包括一段，该段 通过软管偶联器和相互插入的多个T型-连接端实现。T型-连接端的支路（Zweig)导向 蓄电池模块并将其和排气导管相连接。在该支路中还能够布置例如闭锁元件。
[0021] 该蓄电池优选为包括多个锂离子蓄电池单池（二次单池）的锂离子蓄电池。锂离 子蓄电池通过高的能量密度和高的功率密度脱颖而出，因此尤其在电力牵引领域存在另外 的优势。
[0022] 此外，还提供一种具有根据本发明所述的蓄电池的机动车。该蓄电池通常被设置 用于为车辆的电驱动系统供电。
[0023] 另外还提供一种用于具有多个蓄电池模块的蓄电池的排气系统，该多个蓄电池模 块包括多个蓄电池单池。排气系统包括具有多个开口的排气导管，该多个开口适用于以流 体技术的方式将多个蓄电池模块和排气导管连接。其特征在于闭锁元件分别与每个开口这 样地有效连接，使得多个开口能够穿过进入排气导管，但该多个开口在相反方向上被闭锁。
[0024] 本发明的有利的改进在下文中给出并在说明书中说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 根据附图和后续的说明进一步解释本发明的实施例。其中：
[0026] 图1不出了 一种蓄电池单池、一种蓄电池模块和一种蓄电池；
[0027] 图2示出了根据本发明的蓄电池的示意性的部分视图；
[0028] 图3示出了包括闭锁元件的模块壳盖的内视图；以及
[0029] 图4示出了包括闭锁元件的模块壳盖的外视图。
【具体实施方式】
[0030] 已经探讨了图1以用于说明现有技术。
[0031] 图2示出了根据本发明的具有排气系统15的蓄电池14的部分视图。该排气系统 15构造具有多个开口 17的排气导管16。该排气导管16能够例如通过T型-连接端形式 的多个连接端24和连接在中间的软管25来形成。在T型-连接端的每个导向蓄电池14 的蓄电池模块12的分支中能够布置闭锁元件26,例如止回阀。该蓄电池模块12的多个蓄 电池单池10能够例如被布置在蓄电池模块壳体19内并与外界隔开，其中，该蓄电池模块壳 体19通过连接端24与排气导管16连接。
[0032] 如果多个蓄电池单池10中的一个排气，那么它的排气产物，基本上是蓄电池气体 和/或电解质，被吸收到蓄电池模块壳体19内部并通过闭锁元件26经过开口 17进入排气 导管16。该排气产物从蓄电池14及其蓄电池壳体中通过排气导管16到达例如户外。在经 过排气导管16的路径上，闭锁元件26阻止排气产物16挤进其他的、不排气的多个蓄电池 模块12的多个蓄电池单池10中。因此阻止未涉及蓄电池单池10的排气的蓄电池14的其 他多个蓄电池模块12通过排气产物的腐蚀作用而损坏。如果例如蓄电池模块12被实施为 蓄电池14中能够更换的最小单位，那么能够容忍排气的蓄电池模块12中的不排气的多个 蓄电池单池10的损坏。
[0033] 闭锁元件26应至少在一定时间，例如几天内对多个蓄电池单池，例如多个锂离子 蓄电池单池的排气产物的腐蚀特性是有抵抗力的。从而多个剩余的蓄电池模块12直到维 修或更换排气的蓄电池模块12以及与之同时进行的排气系统15的清理都保持被保护。
[0034] 此外，闭锁元件26能够被实施为再次关闭的，也就是可逆开启或者被实施为不可 逆开启的。该可逆开启的闭锁元件26既能够由柔韧的材料，例如以鸭嘴阀的形式或者以弹 簧机制来实施。此外，该不可逆开启的闭锁元件26能够以膜片或防爆盘的形式实施，尤其 是在作用压力的方向上具有不同的抗阻力（蛋壳原理）。
[0035] 蓄电池14或者在多个蓄电池单池支路的并联连接中的相关的支路直到更换已排 气的多个蓄电池单池10或相关的蓄电池模块12不应该再被使用，并且尽快的维修是合适 的。
[0036] 图3示出了蓄电池模块12的模块壳盖18的与多个蓄电池单池10相对的内侧。在 模块壳盖18内设置了收集装置20,其收集蓄电池模块12的多个蓄电池单池10所排出的排 气产物。该收集装置20为此以槽形状被设置在多个蓄电池单池10的安全开口 11的上方。 此外，该收集装置20能够由凹槽22包围，而凹槽22内能够设置密封装置。该密封装置将 收集装置20和多个蓄电池单池10之间的通道密封，使得从安全开口 11流入收集装置20 的排气产物不能接触所述多个蓄电池单池10的其他区域，例如它们的电极。排气产物通过 开口 17从收集装置20进入排气导管16。
[0037] 图4示出了由图3已知的模块壳盖18的外侧。与图2类似，连接端24被构造为 T型-连接端，其中，在T型-连接端的两个自由端部的每个处都能够连接一个软管25。在 这些软管25处能够连接其他收集装置20的另外的连接端24,直到排气系统15的所有收集 装置20通过排气导管16彼此连接。在收集装置20的每个连接端24中都设置了闭锁元件 26。于是如果蓄电池模块12的一个或多个蓄电池单池10排气，那么所排出的排气产物不 再能够通过连接端24进入相邻的收集装置20并且因此进入多个蓄电池模块12。
【权利要求】
1. 一种具有多个蓄电池模块（12)的蓄电池（14)，所述多个蓄电池模块（14)包括多个 蓄电池单池（10)，其中，所述蓄电池（14)还包括排气系统（15)，所述排气系统具有： 具有多个开口（17)的排气导管（16)，所述多个开口以流体技术的方式将所述多个蓄 电池模块（12)与所述排气导管（16)相连接， 其特征在于， 闭锁元件（26)分别与每个开口（17)这样地有效连接，使得所述多个开口（17)能够被 穿过而进入所述排气导管（16)，但所述多个开口（17)在相反方向上被闭锁。
2. 根据权利要求1所述的蓄电池（14)，其中，所述闭锁元件（26)是止回阀。
3. 根据权利要求2所述的蓄电池（14)，其中，所述止回阀是鸭嘴阀或弹簧加载的止回 阀。
4. 根据权利要求1所述的蓄电池（14)，其中，所述闭锁元件（26)是不可逆开启的闭锁 元件。
5. 根据权利要求4所述的蓄电池（14)，其中，所述不可逆开启的闭锁元件（26)是膜片 或防爆盘。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池（14)，其中，所述闭锁元件（26)从功能上 对从所述多个蓄电池单池（10)中可排出的排气产物的腐蚀特性是有抵抗力的。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池（14)，其中，每个蓄电池模块（12)包括用 于收集从所述多个蓄电池单池（10)中可排出的排气产物的收集装置（20)。
8. 根据权利要求7所述的蓄电池（14)，其中，所述收集装置（20)被设置在模块壳盖 (18)中。
9. 一种机动车，其具有根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池（14)。
【文档编号】H01M2/12GK104126237SQ201280067702
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2012年10月23日 优先权日:2012年1月23日
【发明者】B·克里格 申请人:罗伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式会社