尤其在热失控中机动车具有底盘防护装置和排气结构的电池系统的制作方法

本发明涉及一种机动车的电池系统，该电池系统具有针对需要排气情况的底盘防护装置和改进的排气结构，尤其是用于避免或应对热扩散期间的情况。在热失控(thermalrunaway)时，气体和颗粒从一个单个的电池单体中喷出。如果多个电池单体发生热失控，其进而导致级联式单个反应，则称为热扩散。在热失控时喷出的颗粒和气体应尽可能与相应的机动车周围环境中的高压部件(hv部件)和其余单体分开地被引导，以便避免热扩散。还应尽可能避免点燃喷出的气体。

背景技术：

1、由de 10 2021 205 891 a1已知一种电池单元，该电池单元由一个壳体和一定数量的容纳在壳体中的电池单体以及至少一个布置在壳体的一壳体侧上的排气结构组成，其面积伸展与壳体的面积相适配。尤其是所谓的电池模块被描述为这种电池单元，该电池模块几乎完全用电池单体填充。在机动车中，大量这种电池模块通常紧密地以包形式布置。排气结构只具有通向电池单元的周围环境的放气开口。关于机动车的除了该文件中所描述的电池单元之外的设计，即从电池单体直至围绕机动车的大气的排气路径，在该文献中并未讨论。

2、从实践中已知的电池模块大多容纳在一个大电池箱或多个电池箱中。在电池箱的底部侧处，通常构造有呈底盘防护装置的防护结构，其带有一定的在车辆竖直方向上延伸的高度。防护结构在力从下方作用到车辆上的情况下(所述力可在车辆放置在地面上时出现)设置作为变形区域，以便尽可能避免布置在电池箱中的电池单体发生直接损伤。例如，这种底盘防护装置可以构造为盆状构造的元件，该元件带有设置在该元件中的支撑结构。

技术实现思路

1、本发明基于以下任务：如此改进机动车的具有底盘防护装置的电池系统，使得在电池单体发生热失控的情况下可发生向大气、即机动车的周围环境中的尽可能安全的排气。

2、该任务的解决根据本发明来实现。本发明的其他实用实施方式和优点在本发明中描述。

3、机动车的根据本发明的电池系统具有至少一个用于容纳电池单体的电池壳体，其中，带有用作排气容积的中空空间的底盘防护装置在底部侧联接到所述电池壳体处。在此，构造有从所述电池壳体进入所述中空空间中的至少一个排气路径。此外，从所述中空空间构造有通向至少一个排气路径的流体连接部，所述至少一个排气路径作为至少部分气体强制引导部从所述排气容积朝着机动车外侧的方向定向。优选地，排气路径引导直至机动车的直接的外部区域，尤其是引导直至从机动车外侧测量的大约50厘米、优选30厘米和特别优选20厘米的周围环境中。

4、用作排气容积的中空空间在本发明的意义下尤其是理解为如下区域，该区域直接位于电池壳体下方并且在电池壳体的大部分面上延伸，优选在电池壳体的整个面上延伸。该中空空间在整个面上尤其是(并且优选)具有均匀的高度并且因此基本上构造成长方体形的。高度优选为最小10毫米以及最大100毫米。高度进一步优选处于介于10毫米至50毫米之间、尤其是15毫米至25毫米之间的范围中。

5、为了避免在机动车与地面侧的阻力物接触的情况下容积被压扁，在中空空间中优选布置有支撑元件，所述支撑元件避免底盘防护装置的压缩。在这方面，尤其是指出在垂直布置的或倾斜布置的桁架状地布置在中空空间内的支撑板材，所述支撑板材分别在整个高度上延伸。为了从电池壳体到达用作排气容积中的中空空间中，在排气容积的上侧处设置有相应的开口，用于使气体从电池单体的排气开口中流出。尤其是，这些开口是与电池单体处的排气开口(也称为通气开口)相对应的开口，所述开口与排气开口齐平地布置。

6、在本发明意义上的排气路径是指从中空空间经由排气路径朝着机动车的外侧方向的有针对性的气体引导，以便安全地将气体从排气容积中朝向机动车的外侧导引并且由此使气体点燃的风险最小化。尤其是，由此经由排气路径的长度和设计，可以监控气体在从机动车中流出到围绕机动车的大气中之前的温度，降低该温度，并且使其下降到无危险的温度水平。

7、在本发明意义上的电池壳体尤其是具有介于100毫米至500毫米之间的、优选介于100毫米至400毫米之间的、并且特别优选介于140毫米至350毫米之间的在车辆竖直方向上延伸的高度。根据本发明的电池壳体的在车辆横向方向上延伸的宽度优选介于700毫米至2200毫米之间，进一步优选介于800毫米至2100毫米之间并且特别优选介于1100毫米至1800毫米之间。根据本发明的电池壳体的在车辆纵向方向上延伸的长度优选介于1000毫米至3000毫米之间，进一步优选介于1200毫米至2500毫米之间并且特别优选介于1600毫米至2200毫米之间。

8、在根据本发明的电池系统的一个实用实施方式中，所述排气路径具有如下长度，该长度是所述排气路径的高度和宽度的数倍。对此备选地或补充地，所述排气路径在车辆纵向方向上或在车辆横向方向上至少在所述底盘防护装置的一半长度上延伸。优选地，实现两个特征，其中，排气路径特别优选在车辆纵向方向上至少在所述底盘防护装置的一半长度上延伸。与第一特征(根据该第一特征，排气路径具有如下长度，该长度是所述排气路径的高度和宽度的数倍)相关联的优点如下：排气路径只需要小的结构空间，并且热气体在电池单体发生热失控的情况下只能有针对性地引导通过机动车的这样的区域，在所述区域中，如有可能高的温度可不导致机动车的其他元件损伤。如果排气路径在车辆纵向方向上或在车辆横向方向上至少在底盘防护装置的一半长度上延伸，则该最小行程可用于有针对性地降低气体温度。

9、在另一个实用实施方式中，所述至少一个排气路径沿着所述电池壳体的外侧之一延伸。这意味着，排气路径——例如在该排气路径在车辆纵向方向上延伸时——分别在电池壳体外侧处平行于电池壳体的在纵向方向上指向的外侧延伸。由此，热气体可以安全地从电池壳体引走，并且同时在最小长度上在流出到大气之前还被向下冷却，并且如有可能通过另外的措施进行处理。

10、为了使从电池壳体(该电池壳体在热扩散的情况下放出气体)到排气路径的流动路径保持尽可能小，进一步优选的是，两个排气路径分别在外侧构造所述电池壳体的相对置的外侧上。在这种情况下，从电池单体到排气路径的行程可减少直至50％。排气路径的减少降低了由于压力构建造成的机械负荷并且因此也降低了点燃风险。

11、在根据本发明的电池系统的另一个实用实施方式中，所述至少一个排气路径直接与设置在所述底盘防护装置中的排气容积邻接地布置，并且设置有一个或多个路径进入开口作为在排气容积和排气路径之间的流体连接部。

12、作为针对路径进入开口的示例，尤其是指出简单的开口，其中可以仅设置一个大开口，或者可以设置多个小开口。如果设置多个小的路径进入开口，尤其是呈圆形的孔或缝口形式的孔部是特别合适的，因为所述孔部能够在制造技术上简单且成本适宜地实现。

13、与一个或多个路径进入开口的构造相关联地，特别优选的是，所述一个或多个路径进入开口仅在所述排气路径的部分长度上设置。在这方面，尤其是指出如下可行方案：一个或多个路径进入开口仅在排气路径的大约一半长度上构造，从而从排气容积经由排气路径朝着大气方向流动的气体必定不可避免地流经排气路径的如下区域，在该区域中没有构造排气进入开口。通过选择其中设置排气开口的长度，可以设定流出的气体以哪个速度导引通过排气路径。在此，这优选如此进行，即，在底盘防护装置的排气容积中的内部压力不超过0.3巴的值。此外力求，在排气路径内的可预期的热扩散情况下，将气体温度向下冷却到特定的最大温度。该最大温度优选为350℃，优选为最大320℃并且进一步优选为最大300℃或更低，尤其为250℃或200℃。

14、优选地，排气路径如此设计，使得如此减少流动部的颗粒装载，使得颗粒不再能用作在电池系统之外的点燃源。这尤其可以通过——如下面还描述的——排气路径中的适当结构来实现、尤其是分离结构。关于这种结构，尤其是提到倾斜的——尤其是倾斜于流动方向定向的——过滤板材，所述过滤板材如此构造，使得颗粒在这些结构处被挡住和/或分离。由此可以有效地减少颗粒装载。

15、在根据本发明的电池系统的另一个实用实施方式中，在所述排气路径的入口侧处和/或在所述排气路径的穿通开口中设置有翻盖状构造的路径进入开口。借助翻盖尤其是可引起：只在一个方向上进行排气，从而当过压从一侧、尤其是从朝着排气路径方向的排气容积处超过特定的阈值时，翻盖打开，从而过压导致翻盖打开。在相反方向(截止方向)上确保气体无法回流。

16、此外，还可以利用排气路径本身中的翻盖状构造的行驶进入开口或穿通开口，对排气路径中存在的压力进行有针对性的控制或调节。

17、在根据本发明的电池系统的另一个实用实施方式中，在所述至少一个排气路径内布置有至少一个分离结构和/或支撑结构。分离结构在本发明的意义上尤其理解为如下结构，在所述结构处可以分离从电池单体中泄漏的气体的多个单独的颗粒或元件，以便减少或完全避免向围绕机动车的大气中的喷出。尤其是，这样的结构用作支撑结构，所述结构提高排气路径的机械稳定性、尤其是其方式为，在排气路径的上侧和下侧或右边的和左边的侧壁之间设置桁架状结构或其他结构。尤其是，这可以是锯齿状构造的板材、由杆或其他元件组成的桁架状结构、横向于流动方向构造的在排气路径内带有相应的穿通开口或其他承载结构的板材。

18、排气路径也可以包含气体引导结构，借助所述气体引导结构，排气路径延长，并且尤其是在排气结构长度的多倍上延伸。在这方面，尤其是提到蜿蜒形的结构或迷宫状的结构，利用所述蜿蜒形的结构或迷宫状的结构可以通过在结构内反复来回引导气体来显著延长排气路径内的行程。与没有气体引导结构的排气路径的直接穿流相比，利用蜿蜒形或迷宫状的结构优选能将行程延长至少50％，优选至少70％，并且特别优选至少100％。气体引导结构尤其是理解为这样的结构，利用所述结构，排气路径的延长通过在排气路径内可察觉的方向变化来产生，优选地，多次方向变化至少30度、优选超过45°、进一步优选超过60°或超过90度，并且特别优选多次方向变化至少120度或至少150度、尤其是180度。

19、如果设置有至少一个用于根据需求置入到所述排气结构中的推入元件，则简化了排气结构的制造和尤其是后续维护。在这方面，尤其是提到带有构造在其中的结构的推入元件，其在其外部尺寸方面与排气结构的内部尺寸如此相对应地构造，使得所述推入元件能够在受引导的情况下被置入到排气结构的开口中。推入元件与排气结构的连接在此可以尤其是力配合地、形状配合地和/或材料配合地进行。关于材料配合的连接，尤其是提到焊接连接和粘合连接。形状配合的和/或力配合的连接可以通过螺纹连接、插塞连接或夹持连接来产生。实际上，也可行的是，推入元件由塑料、复合材料或其他非金属材料制造，而排气结构优选由金属材料制造，尤其是作为铸造部件制造。然后可以通过夹紧简单且成本适宜地实现力配合连接。不过，也可行的是，排气结构本身由非金属材料制造，尤其是由复合材料制造。

20、排气路径优选如此构造，使得得到100厘米的最小排气长度。最小排气长度涉及从进入排气路径中到从排气路径离开的行程长度，并且相应于气体为了从进入排气路径直至从排气路径离开所必须经过的长度。最小排气长度优选为至少150厘米并且进一步优选为至少200厘米。