用于高压蓄电池的吸收器、能量存储装置、能量存储器壳体以及用于制造吸收器结构的方法

技术领域

本发明涉及一种用于高压蓄电池的吸收器结构、一种能量存储装置、一种能量存储器壳体以及一种用于制造用于能量存储器壳体的吸收器结构的方法。

背景技术

目前，部分和完全电运行的机动车具有非常大的能量存储器壳体，能量存储单体/电池安装在这些能量存储器壳体中。在轿车中，这种存储器壳体通常占据底部的大区域。出于安全原因，必须保护能量存储单体免受机械影响、尤其是来自下方的机械影响。DE 102019 132 026A1在此方面公开了一种用于机动车的电池的电池支架，该电池支架包括用于电池的盆状容纳空间，该容纳空间通过侧面框架和底板限定，底板的底板外侧在电池支架于机动车中的符合规定的安装位置中朝向下方并且底板的底板内侧朝向上方，并且至少一个具有多个材料留空部的加强板设置在底板内侧上并且抗剪地与底板内侧连接。使用这种加强板不是没有问题的，因为整个装置的重量增加。此外，必须确保在能量存储单体损坏的情况下也能够经由这种加强板有针对性地降低压力或排气。

发明内容

该任务通过根据权利要求1的吸收器结构、根据权利要求9的能量存储装置、根据权利要求12的能量存储器壳体以及根据权利要求13的方法来解决。其它优点和特征由从属权利要求以及说明书和附图得出。

根据本发明，用于高压蓄电池的吸收器结构包括基体，该基体在上侧上具有设置面，所述设置面设计用于设置多个能量存储单体，所述基体构造为塑料体、尤其是泡沫材料体，并且所述基体具有包括纤维材料的附加元件，该附加元件设计用于朝向上侧提供遮护或保护作用。吸收器结构用于例如借助粘合剂尤其是材料锁合地连接多个能量存储单体。能量存储单体、在当前例如是圆形单体优选竖立地且并排地设置。在此在能量存储单体之间产生间隙。在单体发生放热反应的情况下存在这样的危险，即从受损的单体中逸出的导电颗粒如铜颗粒和炭黑颗粒到达这些单体间隙中。因此可能发生短路反应，这造成破坏性结果。虽然借助塑料体/泡沫材料体可以实现在碰撞特性方面突出的特性。此外，重量可以保持得很小。但在高的温度升高的情况下存在塑料体/泡沫材料体受损的危险。现在有利地设置附加元件，该附加元件设计用于朝向上侧提供尤其是电气和/或机械的遮护或保护作用。通过附加元件有利地抑制或阻挡可能的、被甩向上侧方向的颗粒。

根据一种优选实施方式，塑料体由多孔或发泡的材料制成。这种设计方案是轻质的、刚性的并且例如可以在事故时吸收大量能量。塑料体可以由复合材料制成。塑料体也可以包括金属成分。根据一种优选实施方式，塑料体是泡沫材料体。不限制一般性地，下面尤其是使用术语“泡沫材料体”。

根据一种实施方式，基体或泡沫材料体具有例如5-45mm的厚度，特别优选具有大约10-30mm的厚度。基体具有上侧和下侧，在上侧上适宜地构造有设置面。基体以及设置面适宜地在平面中延伸，该平面在吸收器结构的符合规定的安装位置中优选平行于车道平面延伸。但这不是绝对必要的，尤其是例如当涉及用于在摩托车中使用的能量存储器壳体的吸收器结构时。

适宜地，附加元件包括耐热或耐温的、尤其是不可燃或难燃的材料或由这种材料制成。上述特性可以有利地通过纤维材料提供。

在此纤维材料尤其是指无纺布、无纺织物、稀松布、织物、织物材料和/或纤维垫/纤维板。纤维材料有利地通过其机械特性而出众，这些机械特性很好地适合于提供当前希望的保护作用。根据一种实施方式，附加元件除了纤维材料之外也包括基质材料。优选的纤维材料在当前是玻璃纤维。该材料是低成本的并且具有适于当前目的的特性。

根据一种优选实施方式，附加元件是有机板材(Organoblech)或(玻璃)纤维垫/(玻璃)纤维板。有机板材是纤维复合材料。在此尤其是涉及纤维基质半成品。它们由纤维织物或纤维稀松布制成，所述纤维织物或纤维稀松布嵌入到热塑性的(也替选地热固性的)塑料基质中。纤维垫/纤维板可以包括或不包括基质材料。

根据一种优选实施方式，附加元件成形或形成设置面。根据一种优选实施方式，吸收器结构具有由泡沫材料制成的基体，基体的用于设置能量存储单体的设置面通过附加元件形成，根据一种优选实施方式即通过有机板材或纤维垫/纤维板形成。

根据一种优选实施方式，用于附加元件中的纤维材料包括无机纤维或基于无机纤维。根据一种优选实施方式，附加元件构造成难燃的或不可燃的。这可通过使用无机材料很好地实现。尤其是附加元件至少包括难燃或不可燃地构造的材料或成分。由此应确保附加元件本身在高达1000℃和更高的温度下也保持存在。

根据一种实施方式，附加元件至少局部地构造成透气的。为此，附加元件具有一个或多个开口和/或凹部，所述开口和/或凹部设计用于被流体穿流。根据一种实施方式，附加元件在通风口(下面还将详细描述)区域中构造成透气的，例如包括一个或多个开口。

纤维材料——尤其是当其不含有基质材料时——本身有利地已经具有透气性，从而必要时可以省去设置凹部/开口。

适宜地，开口/凹部或纤维材料本身用作节流部，其有利地在热事件的情况下引起压力下降。

使用纤维材料尤其是也带来这样的优点，即，纤维材料可以用作规定断裂点。因此，适宜这样设计或构造附加元件，使得其在突然的温度升高时局部失效。“失效”在此尤其是指在附加元件中可以产生一个或多个孔/裂口，压力可以通过这些孔/裂口泄漏。上述孔在此适宜地用作节流部。通过该节流功能已经可以实现初步的压力下降。但通过耐热或耐温性，附加元件本身保持其形状。

根据一种优选实施方式，泡沫材料体由膨胀的塑料成形，该膨胀的塑料发泡

根据一种实施方式，优选无机基的纤维材料、如(玻璃)纤维垫/纤维板或具有纤维的纺织物等在模具中直接与基体的材料、如EPP泡沫连接。在此，纤维材料在制造基体期间、如在EPP发泡过程中也可以至少部分地被浸渍或渗透。根据一种实施方式，在EPP发泡过程期间，有机板材(包括聚丙烯和玻璃纤维的复合材料)在模具中直接与EPP泡沫连接。

根据一种实施方式，基体具有通风口，所述通风口远离设置面地延伸，附加元件朝向能量存储单体遮盖通风口。适宜地，通风口设置在能量存储单体的延长中。

根据一种实施方式，通风口垂直于或基本上垂直于前述平面延伸。替代地或附加地，至少一个或多个通风口也可以与该平面成角度地或倾斜于该平面地构造。尤其是通风口能够实现流动或空气路径，该流动或空气路径背离设置在基体上的能量存储单体地定向。通风口优选延伸至附加元件，根据一种优选实施方式，附加元件直接形成设置面。

包括上述通风口的基体也可以被称为蜂窝状的。

基体也可以朝向上侧封闭地构造。相应地，通风口不贯通地构造。在此蜂窝形状本身保持存在。根据一种实施方式，基体的上侧通过例如2-5mm厚的基体层形成。在能量存储单体发生热事件的情况下，这样薄的基体层基于快速且高的压力升高而被击穿。根据一种实施方式，附加元件设置/构造在上述层上。

原则上，根据一种优选实施方式，附加元件构造在基体的上侧上，附加元件可以在那里直接形成设置面。但作为替代方案附加元件也可以适宜地在基体内构造为一种中间层。根据一种实施方式，也——优选相叠地并且例如彼此间隔开地——设置多个附加元件。

适宜地，这样构造基体，使得也能够在横向方向上实现气体交换。因此，可以有效地实现压力降低。为此，根据一种实施方式，在基体的下侧区域中设置有连接通道，这些连接通道将通风口导流地连接。根据一种实施方式，所述连接通道平行于基体的前述平面定向，适宜地，所述连接通道可以在所述平面中占据不同方向。

如已经提到的，根据一种优选实施方式，能量存储单体是圆形单体。但替代地，也可以涉及棱柱形单体或其它形状的单体。优选涉及其排气阀朝向吸收器结构定向的能量存储单体。

优选的能量存储单体在当前尤其是锂离子单体。但应明确地提及的是，优选的能量存储单体不限于该单体类型。所讨论类型的能量存储单体例如也可以是超级电容器。

本发明还涉及一种能量存储装置，其包括根据本发明的吸收器结构，其中，在吸收器结构的设置面上设置有多个能量存储单体。

优选设置面通过附加元件形成。优选材料锁合地、例如借助粘接实现能量存储单体在设置面或附加元件上的设置/固定。

根据一种优选实施方式，能量存储单体是圆形单体，它们竖立地并且沿竖直方向延伸地设置在设置面上，通风口分别构造在能量存储单体的延长中。这能够实现极为有效的压力下降，尤其是在热事件的情况下。适宜地，通风口沿着和/或倾斜于或横向于前述竖直方向延伸。

基体基本上沿平面延伸。在基体的符合规定的安装状态中，前述平面基本上平行于车道平面定向。这尤其是适用于例如在轿车中使用时。当在摩托车中使用时，安装位置可能完全不同。

根据一种实施方式，这样构造基体，使得在横向方向上、即在平面内提供通风。

本发明还涉及一种用于制造用于能量存储器壳体的吸收器结构的方法，所述方法包括以下步骤：

-由塑料、尤其是泡沫材料制造基体；

-尤其是在制造基体时或在制造基体的范围内将包括纤维材料的附加元件设置在基体中或设置在上。

结合吸收器结构、能量存储装置以及能量存储器壳体所提及的优点和特征类似地适用于方法，反之并且彼此间亦然。

有利地，通过所提出的方法可以提供一种吸收器结构，该吸收器结构能够有效地实现对相邻单体的保护。在此，吸收器结构基于同类材料复合物数量的减少而具有改善的回收能力。适宜地，在当前用于焊接EPP珠粒的构件制造过程步骤同时用于与附加元件、如玻璃纤维纺织物或有机板材连接。

为附加元件使用纤维材料能够附加地有利地有效调整吸收器结构的机械特性，因为通过所使用的纤维材料或所使用的基质可以有针对性地调整附加元件和因此整个吸收器结构的刚度和强度。

附图说明

附图如下：

图1示出能量存储装置的示意性剖面图；

图2示出基本上由图1已知的装置，其中，基体的设置面具有涂层；

图3示出从下方观察吸收器结构的一种实施方式以及细节图；

图4示出能量存储器壳体的一种实施方式的示意性局部图。

具体实施方式

图1以剖面图示意性示出能量存储装置的一种实施方式，其包括具有基体10的吸收器结构，多个在当前尤其是构造为圆形单体的能量存储单体1竖立地设置在基体10的上侧O上。在各能量存储单体1之间形成间隙2。能量存储单体或者说圆形单体1分别沿竖直轴线H延伸，该竖直轴线又垂直于平面E延伸，基体10沿该平面定向。如当前所绘，基体10根据一种优选实施方式构造为泡沫材料体。附图标记14表示多个通风口，这些通风口例如构造为基体内的贯通的开口或凹部。在当前，通风口14尤其是构造在能量存储单体1的延长中。类似地，在能量存储单体1之间的间隙2的延长中不构造通风口14。换言之，基体10的材料在此贴靠。吸收器结构在当前蜂窝状地构造。如在此所示，吸收器结构例如以其下侧U优选材料锁合地设置或固定在能量存储器壳体的下部壳体部件上。

在从左侧数第二个能量存储单体1中发生热事件的情况下(示意性通过锯齿状箭头所绘)，该单体1下方会出现突然的温度升高和压力升高。能量存储单体1的排气阀构造在其下侧上，即朝向吸收器结构定向。在这种爆炸中，物质/颗粒从相应单体向下被甩向壳体下部(在此未绘出)方向，在那里所述物质/颗粒例如被弹回并被回甩向其它能量存储单体1方向。这也通过相应的箭头绘出。如果这种颗粒到达例如间隙2中，则在单体1之间可能发生短路，从而相应造成破坏性后果。

图2示出基本上由图1已知的装置，在当前在设置面12上提供或设置一个附加元件20。结合图1可以看出，所述附加元件20可以用作障碍物或屏障，以便在出现微粒或颗粒飞行时(如图1中所示)遮护能量存储单体1以及间隙2。

图3从下方示出蜂窝状基体10的一种实施方式。可以看到多个通风口14，这些通风口优选朝向能量存储单体延伸穿过基体10(就此而言也参见图1和2)。通风口14优选通过多个连接通道16连接。为清楚起见，不是所有通风口或连接通道都设有附图标记。为了更好的定向，在当前绘出剖面B-B。可以说，剖面B-B在图1和2中示出。此外，还绘出剖面A-A，该剖面在图的右半部中示出。可以看到，通风口14如何在吸收器结构或基体10的下侧上通过连接通道16连接。还示出，设置面12通过附加元件20形成。在发生热事件的情况下，附加元件20例如局部地在相应区域中由于高的压力升高而穿孔。

图4以示意图示出能量存储器壳体的一种实施方式的一个区段，其中，以附图标记40表示能量存储器壳体的外壳、尤其是外壳下部。适宜地，吸收器结构的基体10优选借助粘合剂材料锁合地固定在该外壳下部上。吸收器结构或基体10在其上侧上具有附加元件20。有利的是，该附加元件已经在制造基体本身时就被成形或安装，基体优选是泡沫材料体(在尤其是发泡的泡沫材料体的情况下)。

附图标记列表

1 能量存储单体、圆形单体

2 间隙、缝隙

10基体

12设置面

14通风口

16连接通道

20涂层

40壳体

O上侧

U 下侧

H 竖直方向

E 平面