用于机动车的高压储能器的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的高压储能器，其具有壳体，该壳体限定高压储能器的内部空间，并且在内部空间中布置有至少一个电池电芯，其中，高压储能器包括具有入口和出口的流动通道，该流动通道被设计用于将内部空间与高压储能器的周围环境以流体可穿流的方式连接并将至少一个电池电芯的排气流动从内部空间排出。

背景技术：

1、为了在机动车的电驱动装置的供电中提供电能，已知有高压储能器，其也称为驱动电池或蓄电池。这类高压储能器通常具有通过接触装置并联和串联连接的电池电芯的布置，这些电池电芯被接纳在壳体中。由于这些电池电芯在失效时可能释放相当多的能量，高压储能器、尤其是锂离子电池的电池电芯具有排气开口，其用作安全机制。排气开口能够实现排放在预定条件下、例如在过充、过热或内部短路的条件下可能形成的气体。这些高温高压气体以及液态和固态杂质必须快速且有效地排出。

2、当在高压储能器外部与空气氧混合时，该气体可能被点燃，因为气体的温度可能高于点燃温度。因此，高压储能器可具有专用的流动通道，其充当冷却段，其中，在穿流该冷却段时，能量从气流传递给流动通道，从而其可被冷却。但这类冷却段受安装空间、成本和重量限制。

技术实现思路

1、在此背景下，本发明的任务在于改进一种用于机动车的高压储能器。尤其是，应改进用于至少一个电池电芯的排气流动的冷却段，以便能够实现排气流动的充分冷却，尤其是以便改进高压储能器的安全性。

2、该任务通过一种具有权利要求1的特征的用于机动车的高压储能器以及一种具有权利要求10的特征的流动引导装置来解决。从属权利要求涉及本发明的有利改进方案。

3、根据第一方面，提出一种用于机动车的高压储能器，其具有壳体，该壳体限定高压储能器的内部空间，并且在内部空间中布置有至少一个电池电芯，其中，高压储能器包括具有入口和出口的流动通道，该流动通道被设计用于将内部空间与高压储能器的周围环境以流体可穿流的方式连接并将至少一个电池电芯的排气流动从内部空间排出，其中，流动通道具有至少一个入流开口，该入流开口被设计用于将内部空间与流动通道以流体可穿流的方式连接。

4、由此，可借助所述至少一个入流开口将来自高压储能器的空气提供到流动通道中，该空气可与排气流动混合并由此可尤其是附加地冷却该排气流动。通过这种附加的冷却作用，能够实现流动通道或冷却段的缩短。

5、高压储能器尤其是用于机动车的能量存储器或驱动蓄电池，其具有多个圆形电池电芯。这些电池电芯尤其是圆柱形电池电芯，其例如可布置成六边形封装布置或电芯封装。电池电芯例如可具有圆形的电芯横截面以及垂直于其布置的纵轴线。在此，电池电芯在纵向方向上可由两个端面限定，其中，各端面通过电芯外壳或外周面连接。当然，也可使用具有其他横截面、例如矩形、六边形或棱柱形横截面的电池电芯。在安装在机动车中的情况下，高压储能器和/或电池电芯可布置为使得电池电芯的纵轴线平行于车辆竖直方向布置。

6、在每个圆形电池电芯上设置有排气开口，其被设计用于将在过充、过热和/或内部短路时可能形成的气体作为排气流动排放。在此，排气开口被设计用于——尤其是借助至少一个集成在圆形电池电芯中的安全阀和/或预定断裂点——从预定内部压力起尤其是受控地排放排气流动，而电池电芯本身不会撕裂或爆炸。通过这种排气可防止升高的压力损坏电池电芯的内部结构，以保持电池电芯的完整性并降低短路和/或其他机械损坏的可能性。

7、排气开口可具有圆形或其他形状的横截面，和/或布置在电池电芯上、尤其是在至少一个端面上，以便在排气过程中不使另外的电池电芯直接暴露于排气流动并将其朝壳体方向释放以进行排出。在此，可在电池电芯与壳体之间设置结构装置，该结构装置可规定电池电芯或其排气开口之间的距离并因此尤其是可限定在高压储能器的内部空间中的排气空间，借助该排气空间，排气流动可流向流动通道的入口、流入其中并通过出口离开高压储能器，以被释放到高压储能器的周围环境。

8、流动通道尤其是被设计用于将排气流动从内部空间向外引导并在那里释放到周围环境。在此，流动通道包括：具有预定可穿流入口横截面的入口，排气流动可在该入口处进入流动通道；以及出口，借助该出口，排气流动可离开流动通道。在此，流动通道可被设计用于影响排气流动的至少一个流动特性、例如速度、压力和/或方向，以便能够实现期望的冷却作用。

9、本发明现在尤其基于以下构思：利用冷却段或流动通道内的排气流动的流动速度从高压储能器的其中存在相对于排气流动较冷的空气的区域吸入空气。为此，现在提出在流动通道上设置至少一个入流开口，以利用由排气流动或其流动速度产生的负压从高压储能器的内部空间吸入空气并用于二次空气混合，以冷却排气流动。在此，流动通道可具有至少一个转向装置，以分离排气流动中存在的颗粒，从而可避免或甚至防止其成为附加点火源。为此，流动通道可在入口与出口之间具有预定长度，以能够实现排气流动的预定冷却。

10、通过设置所述至少一个入流开口，可沿冷却段产生压力损失，这可有助于进一步冷却排气流动。由此，可将排气流动的温度降低到使其可低于其自燃温度，其中，通过借助所述至少一个入流开口可实现的附加冷却作用，能够实现冷却段或流动通道的缩短。由此可减少所需的安装空间，从而可节省高压储能器的成本和/或重量。

11、在一种实施方式中，所述至少一个入流开口具有比流动通道的入口更小的横截面。在此，流动通道的入口可具有预定尺寸，该尺寸被设计用于能够接纳穿流或在热事件中通常可预期的质量流，以便能够尤其是在相应冷却后借助出口将其释放到周围环境。所述至少一个入流开口在此具有可穿流横截面，该横截面小于入口开口的穿流横截面，使得可在流动通道的入口与出口之间在流动通道中产生负压，由此可通过入流开口吸入来自高压储能器的空气。在此可设置，入流开口的横截面约为流动通道的入口的横截面的1/8、1/10或1/12。

12、在一种实施方式中，流动通道沿其流动方向具有预定数量的入流开口。穿流方向在此尤其是从入口延伸到出口，其中，入口朝向高压储能器的内部空间，出口朝向高压储能器的周围环境。在此，穿流方向例如可沿壳体壁和/或平行于此延伸。入流开口的数量在此可沿轴线分布地和/或不规则分布地布置在流动通道上，以便能够实现预定地吸入二次空气或来自高压储能器的内部空间的空气，从而实现期望的冷却作用。该数量在此例如可为2、3、4、5、6或更多。

13、在一种实施方式中，入流开口的尺寸沿穿流方向变化。在此，入流开口的尺寸或可穿流横截面可沿穿流方向增大或减小，以能够实现预定的二次空气流入。在此可设置，入流开口的尺寸沿流动方向以预定比例变化，和/或入流开口例如相对于电池电芯的纵轴线布置在不同的高度，以便能够例如通过距电池电芯的排气开口更大的距离吸入来自高压储能器的更冷的空气，从而能够实现与排气流动的混合和改善的冷却作用。

14、在一种实施方式中，所述至少一个入流开口被构造为缝隙开口。缝隙开口尤其是细长构造的和/或窄的开口，其可被设计用于能够实现二次空气的均匀混合。在其他实施方式中可设置，所述至少一个排气开口具有圆形、椭圆形、六边形或其他方式构造的横截面，以便能够以期望的方式实现空气的混合。在此，例如圆形开口可节省成本地制造。

15、在一种实施方式中，缝隙开口横向于穿流方向布置。在此，细长缝隙开口的纵轴线垂直于穿流方向定向，以便能够实现二次空气在排气流动或流动通道的预定高度上的流入，从而能够实现改善的冷却作用。

16、在一种实施方式中，流动通道沿高压储能器的壳体布置。在此，流动通道的入口或其入口横截面可垂直于穿流方向或壳体布置，和/或可朝向排气开口的平面定向，以便能够实现排气流动的转向并因此实现颗粒分离。在其他实施方式中，入口或其入口横截面可与壳体成一定角度。出口在此布置在壳体中或壳体的一个平面中，由此能够实现将排气流动释放到周围环境。

17、在一种实施方式中，流动通道通过布置在高压储能器的壳体上的流动引导装置构成。在此，流动通道例如可通过至少一个成形的金属板和/或尤其是耐温构造的塑料件构成，其可借助合适的固定件布置在壳体上、壳体侧壁上或相对于在壳体中构成的出口进行布置，以便能够实现排气流动的流出。

18、在一种实施方式中，流动引导装置构成所述至少一个入流开口。在此可设置，流动引导装置具有至少一个通孔或朝向内部空间的开口或凹部，其构成所述至少一个入流开口并可按本文所述方式构造。尤其是设置，所述至少一个入流开口与入口保持预定距离，该入口尤其是可连同壳体一起通过流动引导装置构成，以便能够提供排气流动与附加高压储能器空气之间的预定温度差。

19、根据另一方面，提出一种用于高压储能器的流动引导装置，其中，该流动引导装置被设计用于在本文所述的高压储能器中使用。在此，流动引导装置尤其是被设计用于构成流动通道，尤其是与壳体一起构成流动通道，以便混入来自高压储能器的空气以冷却排气流动，并由此能够改善地冷却该排气流动。