[发明专利]电池模块

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的电池模块、根据权利要求12的前序部分所述的电池模块系统以及根据权利要求13的前序部分所述的方法。

背景技术

通常设置在电池模块中的电池——例如锂离子电池中，可能会出现故障。电池中的故障具有各种各样的原因，这些原因通常源于电池中错误地进行的电化学反应。锂离子电池包含例如LiCoO₂的氧化剂和例如碳酸亚乙酯的可氧化材料。这些材料通过薄的聚合物膜彼此分开，所述聚合物膜经得起180℃的最高温度。在高于180℃的温度下，由电池的故障或者过充电或欠充电决定地，氧化剂和可氧化材料彼此靠近并且放热地彼此进行反应，从而进一步提高电池的温度。

一般而言，具有故障的电池可能更少地输出或吸收或存储电流或者不再输出或吸收或存储电流。此外，视故障而定，一般而言电池的内电阻提高和/或电池的极性反向。故障的结果往往是伴随放热过程的电池损坏，从而出现剧烈的放热并且产生气体或蒸汽，所述气体或蒸汽可能从电池中排出。为此，电池通常具有一些过压阀，这些过压阀从一个确定的压力起从电池中导出气体或蒸汽。由具有故障的电池发出的热辐射和可能的化学辐射可以使其他电池遭受损害并且破坏它们，从而可能出现电池之间的破坏性连锁反应。产生的气体和蒸汽部分是有毒的，从而这些气体和蒸汽可能对人造成伤害。

从一个确定的电池温度起使电池与电流导线断开的熔断元件是已知的。这些熔断元件基于从金属的熔化温度起使金属熔化的物理过程。尽管在电方面断开电池，但有毒的气体和蒸汽可能从电池中排出，这些气体和蒸汽可能在环境中导致巨大的损害。例如，人可能由此遭受健康损害。

发明内容

根据本发明的、尤其是用于机动车的电池模块包括：壳体、至少一个设置在壳体中的电池、至少一个用于将温度调节流体导入到壳体中的进口、至少一个用于将温度调节流体从壳体中导出的出口、至少一个用于检测所述至少一个电池的状态的监控装置，其中，所述至少一个进口和/或所述至少一个出口在由所述至少一个监控装置检测到所述至少一个电池的故障状态时可由至少一个封闭装置封闭，使得从具有故障状态的至少一个电池中排出的物质、尤其是气体不从电池模块中排出。如果例如在所述至少一个进口或所述至少一个出口处存在相应的背压，以至于温度调节流体在没有封闭装置的情况下也不会流出，则仅仅在至少一个进口处或仅仅在至少一个出口处的至少一个封闭装置已经足以在故障状态时将所述至少一个电池流体密封地闭锁在壳体中。

温度调节流体用于冷却和/或加热所述至少一个电池。

在另一个构型中，所述至少一个监控装置包括至少一个用于检测所述至少一个电池的电压和/或温度的传感器。检测至少一个电池的电压和/或温度，并且从一个确定的、预给定的温度或电压起报告或者识别所述至少一个电池的故障。

在一个变型方案中，所述至少一个监控装置包括用于识别气体的传感器。从至少一种预给定的气体的至少一个预给定的浓度起报告或者识别所述至少一个电池的故障。

符合目的地，所述传感器在壳体或者温度调节流体通道内设置所述至少一个出口的区域中。围绕电池引导温度调节流体，以便冷却和/或加热电池，从而从电池中排出的气体或蒸汽连同温度调节流体一起到达出口处的传感器。所述传感器也可以连同电池一起设置在壳体的内部空间中。温度调节流体通道也可以视作壳体的组成部分。

在另一个构型中，所述至少一个封闭装置是活门。

在一个变型方案中，电池模块包括断路元件，其用于在由所述至少一个监控装置检测到至少一个电池的故障状态时使所述至少一个电池与用于所述至少一个电池的至少一个电流导线的电连接断开。因此，所述至少一个电池、优选电池模块的所有电池不会因放电或充电而进一步加热。

在一个构型中，断路元件包括烟火技术的推进剂。烟火技术的推进剂价廉物美并且可以实现短时间内、例如小于1s、尤其是小于200ms的非常快速的断路。

符合目的地，断路元件包括机械开关、电气开关或者电子开关。

在另一个实施方式中，电池模块包括至少一个放气通道，其用于导出从所述至少一个电池中排出的物质、尤其是气体，其中，在所述放气通道中设有监控装置，并且所述放气通道在所述至少一个电池的故障状态时可由至少一个附加封闭装置封闭，使得从具有故障状态的至少一个电池中排出的物质、尤其是气体不可以从电池模块中排出。

在一个补充构型中，温度调节流体可由风扇引导通过壳体的内部空间。

优选地，电池是锂离子电池。