本發(fā)明涉及一種用于將至少一種滅火劑引入電池——例如是用于機(jī)動車的高壓電池——中的方法。將所述至少一種滅火劑引入電池的至少局部為防止水浸入而密封的殼體中。在該殼體中布置有多個電池單體。此外本發(fā)明還涉及一種用于將至少一種滅火劑引入這樣的電池中的滅火設(shè)備。

背景技術(shù)：

文獻(xiàn)de102013021416a1描述一種用于機(jī)動車的高壓電池，其具有朝外嚴(yán)密密封的殼體，在該殼體中接納有電化學(xué)單元。殼體包括用于連接滅火裝置的接口，通過接口可以將滅火劑引入高壓電池的殼體中。接口可以具有螺紋式連接件或卡口式連接件或插拔式連接件或彈簧機(jī)構(gòu)。此外如果通過控制線路接收預(yù)定的事故信號或緊急情況信號，那么可以借助于煙火設(shè)備制造另一接口。

這樣的方法是易出錯的，例如由于具有高壓電池的機(jī)動車的事故通過控制線路不再能夠接收事故信號或緊急情況信號。

文獻(xiàn)de102008059968a1描述一種用于運(yùn)行車輛的鋰離子電池的方法，其中，為了防止電池單體發(fā)生火災(zāi)，將電池內(nèi)部空間通過緊急情況線路與冷卻劑回路流體連接并且將冷卻劑從冷卻劑回路導(dǎo)入電池內(nèi)部空間中。

文獻(xiàn)de102008059948a1描述一種用于防止車輛的鋰離子電池發(fā)生火災(zāi)的方法，其中，將電池內(nèi)部空間經(jīng)由緊急情況線路與滅火劑儲存器連接。為了防止發(fā)生火災(zāi)，將滅火劑從滅火劑儲存器導(dǎo)入內(nèi)部空間中。

由現(xiàn)有技術(shù)此外已知了，將機(jī)動車的高壓電池——例如鋰離子電池——引入灌有水的所謂的水箱中。這樣的水箱可以按照打開的容器的形式設(shè)計或者按照可以借助于蓋關(guān)閉的盒子的形式設(shè)計。然而在重的高壓電池的情況下——該高壓電池的重量例如可以為大于700千克，電池的操縱在將其引入水箱中的情況下是困難的。此外存在特別大的、按照容器形式設(shè)計的具有用于水管路的接口的水箱?？梢詫⒄麄€機(jī)動車連同電池一起放入這樣的水箱中并且緊接著灌水。如果電池的一個或多個電池單體作出反應(yīng)，也就是說如果例如出現(xiàn)所謂的熱滲透，那么可以進(jìn)行這種類型的電池滅火。在熱滲透的情況下，放熱化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致自身強(qiáng)化的、產(chǎn)生熱的過程，結(jié)果可能導(dǎo)致火災(zāi)或者甚至爆炸。

在將整個機(jī)動車引入水箱中的情況下不利的是，也可能不必要地向車輛灌水并因此損壞或甚至損毀車輛。此外，電池殼體——在其中存在各個電池單體——至少基本上水密封或受保護(hù)地構(gòu)成，從而基于殼體阻止水引入殼體中。因此不能知曉的是，被引入水箱中的水究竟是否滲入電池殼體中或者有多少水滲入電池殼體中。只要?dú)んw是密封的，則在環(huán)繞電池殼體的水箱中的水基于熱吸收而僅僅導(dǎo)致到水箱周圍環(huán)境中的熱輸出減少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的任務(wù)在于，實(shí)現(xiàn)一種開始所述類型的改進(jìn)的方法和適合于實(shí)施該方法的滅火設(shè)備。

該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1特征的方法和具有權(quán)利要求10特征的滅火設(shè)備解決。具有本發(fā)明的適宜的改進(jìn)方案的有利設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中提出。

在按照本發(fā)明的用于將至少一種滅火劑引入電池中的方法中，將所述至少一種滅火劑引入電池的至少局部為防止水浸入而密封的殼體中。在電池的該殼體中布置有多個電池單體。通過借助于滅火設(shè)備的端部區(qū)域穿透殼體的壁部的子區(qū)域，在所述子區(qū)域中制造通孔。已經(jīng)在穿透期間和/或緊接著通過滅火設(shè)備的輸入通道將所述至少一種滅火劑引入電池的殼體中。殼體的壁部則局部地、亦即在子區(qū)域中被損毀。如此對于滅火劑實(shí)現(xiàn)可進(jìn)入到殼體內(nèi)部中。這借助于滅火設(shè)備的端部區(qū)域發(fā)生，該端部區(qū)域例如可以按照矛的形式設(shè)計。

電池——該電池特別可以是用于機(jī)動車的高壓電池、例如具有多個鋰離子電池單體的高壓電池——那么不再概括來說被從外部滅火或放入水箱中。而是電池保留在其最初狀態(tài)或者在其最初位置。在那里，滅火設(shè)備的端部區(qū)域、亦即例如滅火槍撞入殼體壁部中并且在此穿透壁部的子區(qū)域。

通過借助于滅火設(shè)備將至少一種滅火劑引入電池殼體的內(nèi)部中，至少一種滅火劑可以在各個電池單體的緊鄰的周圍環(huán)境中發(fā)揮其滅火作用或冷卻作用。電池的各個電池單體具有相應(yīng)的電池單體殼體并且分別提供特定的額定電壓、例如鋰離子電池單體的額定電壓。根據(jù)滅火劑的特性，該滅火劑可以特別用于電池單體的中和/平衡(neutralisieren)，亦即用于該電池單體的有目的的放電，例如其方法是通過至少一種滅火劑使電池單體短路。滅火劑那么優(yōu)選用于，中斷在熱滲透中出現(xiàn)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)或自身關(guān)于熱輸出強(qiáng)化的反應(yīng)。

該方法特別是可有利地用于如下電池，該電池具有相對于水的滲入完全密封的殼體。在這樣的電池中也就在滅火時從外部沒有滅火劑進(jìn)入電池殼體的內(nèi)部中。然而滅火設(shè)備用于如下情況，該滅火設(shè)備的端部區(qū)域穿透電池殼體壁部的子區(qū)域并且在此在壁部中制造通孔。

然而該方法也可以用于如下電池，該電池不具有完全密封的電池殼體。特別是這在如下情況下適用，即這樣的電池被安裝到機(jī)動車中、例如在行李艙中并且由此殼體的具有非密封位置的區(qū)域不再容易進(jìn)入。此外在這樣的電池中可以借助于滅火設(shè)備在相同時間間隔內(nèi)將顯著更多滅火劑引入電池殼體的內(nèi)部中，如這通過從外部向這樣的電池加載滅火劑可能實(shí)現(xiàn)的那樣。

優(yōu)選地，將滅火設(shè)備的端部區(qū)域以如此程度導(dǎo)入電池的殼體中，使得避免端部區(qū)域損壞電池單體的相應(yīng)電池單體殼體。備選、優(yōu)選然而附加地，將滅火設(shè)備的端部區(qū)域以如此程度導(dǎo)入殼體中，使得避免在電池殼體內(nèi)部中的引導(dǎo)電流的構(gòu)件與端部區(qū)域之間的接觸。換言之，那么優(yōu)選地將電池的無危險位置用于在那里借助于滅火設(shè)備的端部區(qū)域穿透壁部的子區(qū)域。殼體的這種無危險位置可以特別是做過標(biāo)記的。此外滅火設(shè)備可以具有標(biāo)記和/或止擋件，其用于使得滅火設(shè)備的端部區(qū)域不被或者不能被以過大程度地導(dǎo)入電池殼體中。

在滅火設(shè)備的端部區(qū)域的相應(yīng)穩(wěn)定的設(shè)計方案中——例如通過由金屬制成該端部區(qū)域，通常由鋁或由塑料、特別是纖維增強(qiáng)塑料制成的電池殼體可以在任意位置被穿透。

然而如下所述地使得子區(qū)域的穿透特別簡單，即通過借助于端部區(qū)域穿透布置在殼體的壁部中的壓力補(bǔ)償元件的膜片，在所述壓力補(bǔ)償元件中制造通孔。這樣的壓力補(bǔ)償元件用于，在電池殼體內(nèi)的壓力可以按照周圍環(huán)境壓力補(bǔ)償。膜片因此對于氣體是可透過的，然而對于水是不可透過的，從而確保殼體相對于水的密封性。只要用于滅火設(shè)備的壓力補(bǔ)償元件是可進(jìn)入的，在這樣的壓力補(bǔ)償元件上就可以特別容易地穿透殼體壁部。

優(yōu)選地，為了制造通孔，利用滅火設(shè)備的端部區(qū)域的尖端穿透壁部的子區(qū)域。所設(shè)置的呈尖端形收攏的端部區(qū)域也就簡化了壁部的子區(qū)域的穿透。

在此特別是可以設(shè)定，至少一個布置在端部區(qū)域中的倒鉤在壁部中固定住端部區(qū)域以防止端部區(qū)域移出。如此可以特別容易地實(shí)現(xiàn)，端部區(qū)域不會由于至少一種滅火劑引入殼體中而在壓力下又從通孔中滑出。

優(yōu)選地，至少一種滅火劑經(jīng)由布置在端部區(qū)域的內(nèi)部中的輸入通道導(dǎo)入殼體中。端部區(qū)域那么可以按照插管或套管的形式設(shè)計。如此可以通過特別緊湊的方式實(shí)現(xiàn)將至少一種滅火劑引入殼體中。

此外有利的是，從電池的殼體中排出的滅火劑經(jīng)由滅火設(shè)備的、布置在端部區(qū)域的內(nèi)部中的回流通道導(dǎo)出。如此可以確保，不會由于將滅火劑引入到電池殼體中而使得殼體中的壓力過于劇烈地上升并且可能甚至殼體裂開或撕開。此外如此也可以在除了通孔之外還密封的殼體的情況下剩余輸入的滅火劑又可以從殼體中排出。那么滅火劑可以用于實(shí)現(xiàn)電池的冷卻，其方法是滅火劑吸收熱量并且隨后經(jīng)由回流通道從殼體中導(dǎo)出。

在此已經(jīng)證實(shí)為有利的是，通過經(jīng)由回流通道排出到周圍環(huán)境中的滅火劑打開過壓閥，該過壓閥構(gòu)成為用于關(guān)閉回流通道。如此可以特別是確保，也可以克服重力作用將至少一種滅火劑引入電池的殼體中并且即便如此殼體中的壓力不超過在過壓閥打開時的壓力。過壓閥可以特別是在超過大約0.1巴的過壓時打開。

優(yōu)選地，將滅火設(shè)備保持在滅火設(shè)備的把手件上，該把手件由電氣絕緣的、包裹一部分端部區(qū)域的材料形成。因此，即使該端部區(qū)域例如由金屬制成也能安全地操縱端部區(qū)域。此外、這種例如由塑料制成的并且因此防滑的把手件簡化了滅火設(shè)備的操作，其中，把手件特別可以布置在端部區(qū)域的后面的部分中。

優(yōu)選地，通過將與端部區(qū)域連接的軟管連接到關(guān)斷設(shè)備的出口并且打開關(guān)斷設(shè)備，通過所述軟管向輸入通道加載所述至少一種滅火劑。因此可以出于安全距離的原因打開關(guān)斷設(shè)備并且因此實(shí)現(xiàn)將滅火劑經(jīng)由軟管并且繼續(xù)經(jīng)由端部區(qū)域引入殼體中。關(guān)斷設(shè)備可以是滅火設(shè)備的一部分或者布置在相應(yīng)的滅火劑儲存器上或滅火劑管路上。

作為所述至少一種滅火劑優(yōu)選應(yīng)用水。因為水可以不僅特別好地將在熱滲入時釋放的熱量吸收并且如此用于實(shí)現(xiàn)電池的滅火或冷卻。而且通過水也可以實(shí)現(xiàn)電池的電池單體的有目的的放電。此外水能容易地并且成本有利地獲得。

作為滅火劑或冷卻介質(zhì)除了水之外然而也可以將粉末——如其例如在滅火器中采用——或者氣體引入電池的殼體中。特別是二氧化碳或惰性氣體、如例如氬在此是優(yōu)選的。因為這樣的氣體不影響電池單體的電氣特性，而是僅僅導(dǎo)出熱。此外也可以應(yīng)用固體二氧化碳作為滅火劑。此外可能的是，在時間上依次將不同滅火劑通過滅火設(shè)備引入殼體中，例如首先引入氣體和隨后引入水。

按照本發(fā)明的滅火設(shè)備構(gòu)成為用于，將至少一種滅火劑引入電池——特別是用于機(jī)動車的高壓電池——中。這種電池具有至少局部為防止水浸入而密封的殼體，在該殼體中布置有多個電池單體。電池滅火設(shè)備具有端部區(qū)域，該端部區(qū)域構(gòu)成為用于，在電池殼體的壁部的子區(qū)域中制造通孔。為此可以借助于滅火設(shè)備的端部區(qū)域穿透所述子區(qū)域。此外，滅火設(shè)備具有輸入通道，通過該輸入通道能將所述至少一種滅火劑引入殼體中。

借助于這樣的滅火設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的滅火、冷卻和中和、亦即電池——特別是高壓電池——的有目的的放電，該電池具有多個鋰離子電池單體。

對于按照本發(fā)明的方法所述的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)選實(shí)施形式也適用于按照本發(fā)明的滅火設(shè)備，并且反之亦然。

之前在說明書中所述的特征和特征組合以及以下在附圖說明中所述和/或在附圖中單獨(dú)示出的特征和特征組合不僅能以分別提出的組合而且能以其他組合或單獨(dú)地應(yīng)用，而不會脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此如下實(shí)施方案也可視為由本發(fā)明包括和公開，該實(shí)施方案在附圖中沒有明確示出或闡明然而通過分離的特征組合由闡明的實(shí)施方案得知并且可產(chǎn)生。因此不具有最初表達(dá)的獨(dú)立權(quán)利要求的所有特征的實(shí)施方案和特征組合也可視為是公開的。

附圖說明

本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)由權(quán)利要求、對優(yōu)選實(shí)施形式的以下描述以及根據(jù)附圖得出。其中：

圖1透視地示出用于機(jī)動車的鋰離子高壓電池；

圖2示出按照圖1的電池的俯視圖，其中，標(biāo)記電池的如下位置，壓力補(bǔ)償元件位于該位置上；

圖3示出按照圖2的電池殼體的壁部的區(qū)域，壓力補(bǔ)償元件位于其中；

圖4透視地示出在裝配到電池殼體的壁部上之前的示例性壓力補(bǔ)償元件；

圖5示出裝配的壓力補(bǔ)償元件的剖面圖；

圖6示出壓力補(bǔ)償元件的另一透視圖；以及

圖7示意地示出滅火設(shè)備，通過該滅火設(shè)備可以將滅火劑、如例如水引入電池的殼體中。

具體實(shí)施方式

圖1示意地示出用于機(jī)動車的、設(shè)計為高壓電池的電池10。這樣的高壓電池用作用于例如電動車或混合動力車輛的驅(qū)動電機(jī)的電氣蓄能器。相應(yīng)地在電池10的殼體12內(nèi)布置有多個單個的鋰離子電池單體，它們電地串聯(lián)和/或并聯(lián)連接，以便提供對于機(jī)動車的驅(qū)動所需要的高電壓和電流。電池10在此具有第一區(qū)域，在該第一區(qū)域中布置有電池連接盒14。該電池連接盒14用于連接到車輛側(cè)的電氣線路并且通常包含用于中斷或建立導(dǎo)電連接的開關(guān)或諸如此類。

在另一區(qū)域16中，電池10在此相比于具有電池連接盒14的區(qū)域設(shè)計為升高的。由此電池10可以在機(jī)動車底部區(qū)域中按照特別好地利用結(jié)構(gòu)空間的方式和方法安裝。電池10的側(cè)向結(jié)構(gòu)18用于將電池10固定在機(jī)動車車身上。在圖1中示出的電池10僅僅是示例性的并且可以考慮這種作為用于機(jī)動車——如例如乘用車——的高壓電池的電池10的不同結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計方案。

由圖2和圖3的概覽明確的是，在電池10的殼體12的壁部20的區(qū)域中布置有壓力補(bǔ)償元件22。在該壓力補(bǔ)償元件22的區(qū)域中，電池10的此外防止水浸入而密封的殼體12相比于在殼體12的、與壓力補(bǔ)償元件22鄰接的區(qū)域中更容易被破壞。這取決于，壓力補(bǔ)償元件22具有膜片24(參見圖4)，通過該膜片實(shí)現(xiàn)在殼體12的內(nèi)部與周圍環(huán)境之間的壓力補(bǔ)償。

例如由圖4以及圖5和圖6清楚的是，為了將壓力補(bǔ)償元件22固定在殼體12的壁部20上，壓力補(bǔ)償元件22可以具有卡口蓋26或諸如此類的固定元件。然而在這里示例性示出的電池10中，壓力補(bǔ)償元件22在殼體12的壁部20上的多個布置變型是可能的。

由圖6清楚的是，在壓力補(bǔ)償元件22的側(cè)28上優(yōu)選設(shè)有環(huán)繞的密封件30，該側(cè)朝向電池10的殼體12的壁部20的外側(cè)。

可能發(fā)生的是，高壓電池的一個或多個鋰離子電池單體例如由于故障、短路或諸如此類過熱或甚至開始燃燒。鋰離子電池單體——所述鋰離子電池單體中的多個布置在電池10的殼體12內(nèi)——的這種反應(yīng)也稱為熱滲透。在此，放熱化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致自身加強(qiáng)的熱釋放。在這樣的情況下需要對電池10進(jìn)行冷卻或滅火。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，在此應(yīng)用滅火設(shè)備32，該滅火設(shè)備按照矛34的形式設(shè)計為具有連接到矛34的軟管36(參見圖7)。矛34為了在限定的無危險的位置的滅火或冷卻而撞入電池10或蓄能器中，例如在如下位置，在該位置上壓力補(bǔ)償元件22中之一簡化可進(jìn)入性。電池10也就不被滅火，其方法是電池10的殼體12被從外部加載水或者引入到水箱或諸如此類中。而是電池10可以保持在其最初狀態(tài)下，例如在電池10的制造期間的裝配架上；在輸送架上，在其上電池10被輸送給機(jī)動車；或者保持在安裝到機(jī)動車中的狀態(tài)下。

由于設(shè)有由塑料制成的壓力補(bǔ)償元件22，矛34可以特別簡單地撞入電池10的殼體12中，其中，在壓力補(bǔ)償元件22的區(qū)域中穿透殼體12的壁部20并且在此在壁部20中制造通孔。這借助于矛34的硬尖端38發(fā)生。硬尖端38優(yōu)選由金屬制成，從而如果壓力補(bǔ)償元件22都不能容易地進(jìn)入，那么在懷疑情況下也可以穿透電池10的由塑料或鋁合金制成的殼體12。

在矛34的區(qū)域中存在輸入通道40或入口，通過該矛提供滅火設(shè)備32的端部區(qū)域。通過該輸入通道40可以將滅火劑——例如水——引入到電池10的殼體12的內(nèi)部中。在矛34的硬尖端38的區(qū)域中此外優(yōu)選設(shè)有倒鉤42。倒鉤42用于使得矛34在穿透殼體12的壁部20之后特別是在壓力補(bǔ)償元件22的區(qū)域中在此卡住并且不再能從借助于矛34制造的通孔中滑出。

在矛34的、與尖端38對置的端部44上，在矛34上連接有軟管36，該軟管的長度用于實(shí)現(xiàn)，可以從安全距離打開用于電池10的滅火的水。此外優(yōu)選地設(shè)有例如閥46形式的關(guān)斷設(shè)備，借助于該關(guān)斷設(shè)備可以將滅火劑的入口后置并且與電池10隔開空間距離地導(dǎo)入。通過經(jīng)由軟管36并且繼續(xù)經(jīng)由輸入通道40引入電池10的殼體12中的滅火劑——特別是水——在閥46打開之后具體地在內(nèi)部完全涌入殼體12。

那么如果電池10的殼體12被灌滿水，那么在通過矛34制造的刺入位置輸送的水還可以還受限制地流出。為此在矛34內(nèi)優(yōu)選構(gòu)成回流通道48或溢流口?；亓魍ǖ?8通過閥50關(guān)閉，該閥構(gòu)成為過壓閥。如果在電池10的殼體12內(nèi)并因此還有在回流通道48內(nèi)的壓力超過預(yù)定閾值，那么閥50相應(yīng)地打開。例如閥50可以如此設(shè)計，使得該閥在大約0.1巴的過壓時打開。這能實(shí)現(xiàn)，在電池10的從下方滲入的殼體12中水可以提高直至完全灌滿殼體12，而電池的殼體12不會爆炸。

一旦水經(jīng)由回流通道48在隨后打開的閥50的情況下排出到周圍環(huán)境中，則操作滅火設(shè)備32的人員感知到，電池10的殼體12被完全灌滿水。如果電池10的殼體12始終是密封的并且殼體12內(nèi)的溫度不再繼續(xù)上升，而是下降，那么足夠的水位于電池10中，以便現(xiàn)在有目的地將電池單體放電。水特別是在從各個電池單體中排出的電解質(zhì)的參與下用于使得電池單體短路。如此矛34也用于中和，亦即用于電池單體的有目的的放電，該電池單體位于電池10的殼體12內(nèi)。

如果相比之下電池10的殼體12是不密封的并且水在另外的位置作為借助于矛34制造的入口位置從殼體12中排出，那么可以通過另外的水流入維持在電池10的殼體12內(nèi)的水位并且如此進(jìn)一步降低溫度。同樣適用于如下情況，即電池10的殼體12是密封的并且殼體12內(nèi)的溫度繼續(xù)上升。

在矛34的端部44的區(qū)域中——在該端部上連接有軟管36——優(yōu)選地設(shè)有把手件52，該把手件由電氣絕緣的、包裹一部分構(gòu)成為矛34的端部區(qū)域的材料形成。該把手件52那么優(yōu)選在與尖端38對置的子區(qū)域中包裹矛34。如此可以通過如下方式和方法操縱矛34，使得該矛對于進(jìn)行電池10的滅火、冷卻或中和的人員是無危險的。

作為滅火劑或冷卻介質(zhì)除了水之外也可以應(yīng)用粉末或氣體如例如二氧化碳或氬。為了實(shí)現(xiàn)電池12的電池單體的有目的放電并且因此為了實(shí)現(xiàn)電池12的中和然而水是特別適合的。然而也可以引導(dǎo)不同滅火劑或介質(zhì)經(jīng)過矛34。