(57)【要約】  複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置からなるバッテリーにおいて、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置の間にそれぞれ分離要素が設けられており、当該分離要素は所定の前提が存在または成立するとき、当該分離要素から難燃性の材料または消火剤が流出し得るように構成されている。
2014504785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置（２）からなるバッテリーであって、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置の間にそれぞれ分離要素（１０）が設けられているバッテリーにおいて、少なくとも一つの分離要素は、所定の前提が存在または成立するとき、当該分離要素から難燃性の材料または消火剤が流出し得るように構成されていることを特徴とするバッテリー。
【請求項２】
前記分離要素からの難燃性材料または消火剤の前記流出は、制御装置（１２）の信号によって生じさせられることを特徴とする請求項１に記載のバッテリー。
【請求項３】
前記分離要素からの難燃性材料または消火剤の前記流出は、制御装置の信号の作用なしに生じさせられることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリー。
【請求項４】
前記分離要素からの難燃性材料または消火剤の前記流出は、当該分離要素の内部、表面、あるいは環境における材料の温度の上昇によって生じさせられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリー。
【請求項５】
前記分離要素からの難燃性材料または消火剤の前記流出は、当該分離要素の内部、表面、あるいは環境における材料の濃度の上昇によって生じさせられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリー。
【請求項６】
少なくとも一つの前記分離要素から流出する難燃性材料または消火剤の温度は、当該少なくとも一つの難燃性材料または消火剤が前記分離要素から流出する際、膨張によって低減されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のバッテリー。
【請求項７】
前記分離要素は弾性的なクッション、パッドまたはバルーンとして形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のバッテリー。
【請求項８】
前記分離要素は少なくとも部分的に気体状の難燃性材料または消火剤で充填されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のバッテリー。
【請求項９】
前記分離要素は少なくとも部分的に固体または液体の材料で充填されており、当該固体または液体の材料は所定の前提が存在または成立するとき、あるいは当該固体または液体の材料が前記分離要素から流出するとき、少なくとも部分的に液体または気体の状態に移行することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリー。
【請求項１０】
少なくとも一つの固体または液体の材料が前記分離要素において、あるいは当該分離要素から流出する際に、少なくとも部分的に液体または気体の状態へ移行することは、冷却作用と結びついていることを特徴とする請求項９に記載のバッテリー。
【請求項１１】
前記バッテリーの少なくとも一つのハウジング壁と、少なくとも一つの電気化学的エネルギー貯蔵装置との間に少なくとも一つの分離要素（３，６，７，８）が設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリー。
【請求項１２】
少なくとも一つの分離要素は第一のフレームを有しており、当該第一のフレームは当該分離要素に隣接する少なくとも一つの電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも一つの第二のフレームと結合されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先出願である特許文献１の全ての内容はここに言及することにより、本出願の構成要素となる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置からなるバッテリーに関する。電気化学的エネルギー貯蔵装置は極めて多様な応用に対して必要とされ、従って極めて多様な環境に組み込まれ、応用の要求に応じて多様な種類の構成において用いられる。当該多様な種類の構成では、複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置が相互接続されてバッテリーとなり、それによって複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置を応用に応じた直列接続または並列接続することにより、応用の要求に応じた電圧または容量を提供している。
【０００３】
このようなエネルギー貯蔵装置に関連して、防火および／または消火は特に重要である。特にこのようなエネルギー貯蔵装置を、人間を搬送するための車両に対して用いるとき、防火または消火はこのようなエネルギー貯蔵装置の安全性を高めるための特に重要な手段である。
【０００４】
特許文献２は、車両、特に自動車のリチウムイオンバッテリーのための防火および／または消火を行うための方法および装置を開示している。当該バッテリーにおいて、バッテリーの単セルを有する当該バッテリーの内部空間は、非常線を介して消火剤貯蔵装置と接続されており、前記バッテリーにおいて、バッテリーの内部空間と消火剤貯蔵装置は、非常用開口部を介して少なくとも一時的に流体的に接続されている。
【０００５】
特許文献３は、冷却剤回路と消火装置を有する車両における防火および／または消火のための方法および装置を開示している。消火装置は非常用開口部を有しており、当該非常用開口部は消火および／または防火のために開かれ得るとともに、当該非常用開口部を介して消火剤が取り出され得る。
【０００６】
特許文献４は、車両のリチウムイオンバッテリーを動作させるための方法および装置を開示している。当該車両において防火および／または消火のために、バッテリーの単セルを有する当該バッテリーの内部空間は、導線を介してバッテリーの冷却剤回路と流体的に接続され、必要な場合、冷却剤は少なくとも一時的に、冷却剤回路から内部空間内に導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１１００８７９２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００８０５９９４８号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００８０５９９４２号明細書
【特許文献４】独国特許出願公開第１０２００８０５９９６８号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】インターネット（URL：http://de.wikipedia.org/wiki/Inergen）
【非特許文献２】インターネット（URL：http://www.totalwalther.de/inergen_loeschanlagen.htm）
【非特許文献３】インターネット（URL：http://de.wikipedia.org/wiki/Argon）
【非特許文献４】インターネット（URL：http://de.wikipedia.org/wiki/Stickstoff）
【非特許文献５】インターネット（URL：http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstoffdioxid）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は電気化学的エネルギー貯蔵装置に関する防火および／または消火のための技術的な教示を記載するとともに、その際、可能な限り、既知の解決の制限または不利点を克服することを課題とする。当該課題は、独立請求項のうちの一つに記載の製造物もしくは方法によって解決される。従属請求項によって、本発明の有利なさらなる構成を保護すべきものとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置からなるバッテリーが設けられており、当該電気化学的エネルギー貯蔵装置の間にはそれぞれ分離要素が配置され、所定の前提が存在または成立するとき、当該分離要素から難燃性の材料または消火剤が流出し得るように構成されている。
【００１１】
これに関連して電気化学的エネルギー貯蔵装置とは、エネルギーを化学的な形で貯蔵するとともに、当該エネルギーを電気的な形で外部の消費部に放出できる装置と理解すべきである。このようなエネルギー貯蔵装置の重要な例は燃料セルおよびガルバニセルおよび多数のこのようなセルから成る集合体である。このときセルは好ましくは二次セル、すなわち、化学的な形で貯蔵されたエネルギーを電気的な形で消費部に放出できるだけでなく、電気エネルギーを使用可能とする際に、当該電気エネルギーを化学的な形で貯蔵することもできる、すなわち充電され得る電気化学的エネルギー貯蔵装置である。
【００１２】
これに関連してバッテリーとは、電気化学的エネルギー貯蔵装置の空間的な集合体であり、好ましくは同時に当該電気化学的エネルギー貯蔵装置が電気的に相互接続されている状態の集合体であると理解すべきである。このとき電気化学的エネルギー貯蔵装置は好ましくはバッテリーハウジングに設けられており、当該バッテリーハウジングにおいて特に角柱型に形成された電気化学的エネルギー貯蔵装置が好ましくはフレームを用いて固定されており、当該フレームは好ましくは箔パッケージを装備された、個々の電気化学的エネルギー貯蔵装置、あるいはガルバニセルに対して、機械的安定性を与えている。個々の電気化学的エネルギー貯蔵装置の間には好ましくは分離要素が設けられており、当該分離要素は取り分け、個々の電気化学的エネルギー貯蔵装置の空間的集合体を、振動、揺れまたは潜在的に有害である機械的、熱的または他の影響から保護し、個々の電気化学的エネルギー貯蔵装置を調整、特に冷却し、かつ好ましくは難燃性の作用を展開するために用いられる。
【００１３】
これに関連して火災とは、エネルギー貯蔵装置またはエネルギー貯蔵装置の部分または当該エネルギー貯蔵装置の環境が、望ましくない化学反応において変換または分解されるあらゆる過程のことである。この意味で火災とは特に、エネルギー貯蔵装置の構成要素または成分、あるいは当該エネルギー貯蔵装置の環境の発熱化学反応である。当該発熱化学反応は、エネルギー貯蔵装置または当該エネルギー貯蔵装置の成分の過熱の結果、生じる場合が多い。
【００１４】
これに関連して消火剤とは、火災に対して消火作用、すなわち好ましくは阻害作用を及ぼす、および／または、火災の発生を防ぐか、困難にする物質または物質の混合物と理解すべきである。本発明との関連において消火作用とは好ましくは、火災に抵抗するように作用する、すなわち、火災の結果または発生を防止するか、緩和することができる作用と理解すべきである。消火剤または当該消火剤の好適な内容物質の重要な例は、火元から、化学的反応体であってそれなしでは火災が維持され得ない化学的反応体を取り去るか、あるいは、火災の開始または維持に有利に働く化学反応を抑制する物質である。消火剤は好ましくは、消火剤添加物を溶媒または担体物質と混合することによって製造される。
【００１５】
本発明との関連において好適な消火剤添加物はいわゆるゲル化剤であって、好ましくは水のような他の物質、溶媒または担体物質と関連して好ましくは粘着性を有するとともに、好ましくは粘性を有するゲルまたは粘弾性を有する流体を形成するゲル化剤であり、当該粘着性を有するとともに粘性を有するゲルまたは粘弾性を有する流体は、好ましくは燃焼する物体および当該物体の表面に対して、当該粘着性を有するとともに粘性を有するゲルまたは粘弾性を有する流体が高度な粘着性を有することを特徴とする。ゲル化剤は、好ましくはいわゆる超吸収体をベースとし、好ましくは粉末または固体物質として、あるいはエマルジョンとしても備蓄される消火剤添加物の好適な例である。超吸収体は多くの場合、自身の重量または容量の何倍もの水または他の担体物質を受容することができる。相応の超吸収体を水と混合することによって形成される、水をベースとするゲルは、従来の泡カーペットに対して、気密な遮蔽層が形成されるという有利点を有する。当該遮蔽層は従来の泡カーペットの場合に比べて長持ちするとともに、燃焼物質に対して放出する水がはるかに少ない。
【００１６】
本発明の詳細な説明との関連において粘弾性の流体とは、粘弾性の特性を有する流体と理解すべきである。（理想的な）流体とは、任意の緩慢なせん断に対して（近似的に）抵抗しない物質のことである。圧縮性の流体（気体）と非圧縮性の流体（液体）が区別される。「流体」という上位概念が用いられるのは、ほとんどの物理法則が気体と液体に対して（近似的に）同様に当てはまるとともに、気体と液体の特性の多くは量的に相違するのみであり、質的には互いに基本的な相違がないためである。現実の流体は当該流体の挙動に基づいて、流体力学で説明される「ニュートン流体」と、流動学で説明される非ニュートン流体とに分類される。この場合の相違点は、接線応力もしくはせん断応力と変形速度もしくはせん断速度との関数関係によって表される媒体の流動挙動にある。
【００１７】
粘弾性とは、例えばポリマー溶融物のような流体、または例えばプラスチックのような固体の、時間、温度、および／または振動数に依存する弾性のことである。粘弾性は部分的に弾性かつ、部分的に粘性である挙動によって特徴づけられる。物質は外部から作用する力が除去された後、不完全にしか初期状態に戻らない。残りのエネルギーは流動プロセスの形で消失する。
【００１８】
本発明の詳細な説明との関連においてゲルは、少なくとも一つの、多くの場合、固相の第一の相と、少なくとも一つの、多くの場合、液相の第二の相から成る微細分散系と理解すべきである。ゲルは多くの場合、コロイドを表す。このとき固相はスポンジ状の三次元網状構造を形成しており、当該三次元網状構造の孔は液体により、あるいは気体によっても充填されている。このとき二つの相は多くの場合、完全に浸透し合っている。他の媒質（固体、気体または液体）、すなわち分散媒質において微細に分散されている粒子または液滴をコロイドと称する。
【００１９】
本発明に関連する他の好適な消火剤または難燃材料は不活性ガスまたは不活性ガスから成る混合物である。これに関連して不活性ガスとは、好ましくは当該不活性ガスが、火災の発生または持続のために有利に働くか、不可欠である化学的反応相手を火災領域から除外または除去することによって、火災を回避する、あるいは消火を行うために好適である気体または気体の混合物のことである。このような不活性ガスのための好適な例は気体であるアルゴン、窒素、二酸化炭素またはこれらの気体のうちのいくつかの混合物、例えばＩｎｅｒｇｅｎ（登録商標）またはＡｒｇｏｎｉｔｅ（登録商標）などである。
【００２０】
これに関連して、燃焼物と化学的に反応せず、かつ当該燃焼物の可能な反応相手を火災領域から除外することができる不活性ガスとしての全ての気体は、基本的に好適である。Ｉｎｅｒｇｅｎ（登録商標）は窒素、アルゴンおよび二酸化炭素の混合物であって、消火のための消火剤として、あるいは能動型防火のための保護ガスとして用いられる混合物のための商標名である。Ｉｎｅｒｇｅｎ（登録商標）は５２容量パーセントが窒素から、４０容量パーセントがアルゴンから、８容量パーセントが二酸化炭素から成る。（非特許文献１）
【００２１】
ＩＮＥＲＧＥＮ（登録商標）の全ての構成要素、すなわちアルゴン、窒素および二酸化炭素は天然起源のものである。アルゴンと窒素は大気から得られ、二酸化炭素は天然のガス源から得られる。消火の後、当該構成要素は変わることなく再び大気内に到達し、環境に負荷をかけない。ＩＮＥＲＧＥＮ（登録商標）は酸素を除去することによって消火すると同時に、二酸化炭素成分によって人体に酸素を供給することを確実にする。
【００２２】
消火剤における８容量パーセントの二酸化炭素の比率は、一杯になった空間では火災の危険と消火剤の量に応じて２．５容量パーセントから５．０容量パーセントの濃度となる。このようにわずかなパーセンテージは、人体における呼吸制御に影響を及ぼし、それによって消火領域において、消火を行うために１４容量パーセントから１０容量パーセントに低減されている酸素の過小供給は、呼吸サイクル（容量）を自動的に増大させることによって補償される。重要な肉体の機能を確保するために人間の脳細胞に到達する酸素量は実際には不変であり続け、意識を失った人間の場合も同様である。すなわちＩＮＥＲＧＥＮ（登録商標）は、人間の生命体に害を及ぼさない気体消火剤である。ＩＮＥＲＧＥＮ（登録商標）は全く残留物を有さず、かつ完全に環境的に中立に消火を行う。（非特許文献２）
【００２３】
希ガスであるアルゴンは０℃で１０１３ｈＰａにおいて１．７８４ｋｇ／ｃｍ３の密度を有して、空気より重い。アルゴンは化学的に非常に反応が緩慢（不活性）であり、希ガスのうちで最も廉価であるとともに、大量に入手可能である。それにより、アルゴンは多くの分野で工業的に使用されている。アルゴンは、窒素が保護ガスとして用いられ得ない場合、例えば高温で窒素と化学反応する金属を用いる工程において、保護ガスとして好適に用いられる。アルゴンは非毒性であり、食品添加物（Ｅ９３８）として好ましくは食品の包装時およびワインの製造時に、発泡ガスおよび保護ガスとして用いられるほどである。アルゴンはその消火作用ゆえに気体消火剤として用いられ得、主に施設保護、特に電気的設備および電子データ処理設備における施設保護のために用いられる。（非特許文献３）
【００２４】
窒素は無色で非毒性の気体であり、０℃において１．２５０ｋｇ／ｃｍ３の密度を有して空気より重く、７７．３６ケルビンにおいて沸騰する。窒素分子は７８％という割合で、天然の呼吸用空気の主成分である。窒素はアルゴンのように食品添加物として、例えば発泡ガス、充填ガス、あるいはクリームを泡立てるためのガスとしてＥ９４１という番号で認可されている。窒素は取り分け溶接の際の保護ガスとして、および電球用充填ガスとして用いられる。この場合、窒素の不活性な特性が有利に作用する。（非特許文献４）
【００２５】
二酸化炭素は不燃性であり、２０００℃を超えて初めて一酸化炭素と酸素に分解される、無色無臭の気体であって、水に良く溶ける。二酸化炭素は塩基性の金属酸化物または金属水酸化物とともに二種類の塩を形成し、当該塩は炭酸塩もしくは炭酸水素塩と称される。（非特許文献５）二酸化炭素は呼吸用空気の天然の成分であり、当該呼吸用空気において二酸化炭素は０．０３８％の平均濃度で存在する。二酸化炭素は酸素を置換する特性ゆえに、消火の目的で、取り分け携帯型消火器および自動消火設備において用いられる。
【００２６】
不活性ガスであるＩｎｅｒｇｅｎ（登録商標）の成分として二酸化炭素があることにより、Ｉｎｅｒｇｅｎは人間が滞在する空間においても消火および防火のために用いられ得ることになる。このとき二酸化炭素は酸素が不足した状態における人間の呼吸頻度に対する作用を増大させ、それによって人間は、Ｉｎｅｒｇｅｎで満たされた空間内で、１０容量パーセントをわずかに超えるばかりの酸素濃度であっても生き延びることができる。このようにわずかな酸素濃度では多くの火災がすでに消失するか、あるいはそもそも火災が全く発生しないので、Ｉｎｅｒｇｅｎに基づく防火または消火は、他の保護ガスを用いる消火に対して優先される場合が多い。それによって関わる人間に対する危険が低減され得るからである。
【００２７】
Ａｒｇｏｎｉｔｅ（登録商標）はおよそ５０％のアルゴンと５０％の窒素から成る混合物のための商標名である。Ｉｎｅｒｇｅｎとは異なり、Ａｒｇｏｎｉｔｅは二酸化炭素の混合を含んでおらず、その結果、Ｉｎｅｒｇｅｎにおいて生命を維持する可能性を有する二酸化炭素混合剤の作用は、Ａｒｇｏｎｉｔｅを用いる場合は現れないが、それは場合によって有利な結果をもたらす。すなわちＡｒｇｏｎｉｔｅを用いる場合、生物に対する望ましくない作用や二酸化炭素混和剤との化学反応は想定されない。
【００２８】
アルゴンまたは窒素のような上記の不活性ガスまたはこれらの気体から成るＩｎｅｒｇｅｎまたはＡｒｇｏｎｉｔｅのような混合物であって、部分的に好ましくは二酸化炭素から成る混和剤を含み得る混合物のほかに、本発明の意味における不活性ガスとして、通常の条件下で多くの場合は気体状のさらなる化合物であって、防火作用または消火作用を有する化合物が考慮される。
【００２９】
上記の化合物に属するのは例えばフルオロホルム、あるいはフルオロホルムに類似したハロホルムである。当該ハロホルムにおいてはフッ素成分が他のハロゲンに置き換えられている。フルオロホルムは化学式ＣＨＦ３を有しており、様々な応用において消火剤として用いられる。フルオロホルムは一般的に毒性が小さく、化学反応性が小さく、密度が大きいために消火剤に対して好適となっている。フルオロホルムはＤｕＰｏｎｔ社のＦＥ−１３という商品名で市販されている。
【００３０】
さらに本発明に関連して、不活性ガスである１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパンも考慮される。当該不活性ガスはＨＦＣ−２０７２０またはＨＦＣ−２２７ｅａという商品名でも知られている。これは無臭かつ無色の気体状のハロカーボンである。この化合物は気体状の消火剤として一般に用いられている。当該消火剤は好ましくはデータ処理設備および通信設備の分野における火災の消火に適している。当該消火剤の消火効果は、好ましくは６．２５容量パーセントと９容量パーセントの間の濃度において生じる。
【００３１】
合衆国環境保護庁は９容量パーセントの濃度を下回る場合に、当該ガスを人間のいる空間においても使用することを許可している。しかしながらヘプタフルオロプロパンは非常に高い温度では、フッ化水素を形成しながら分解される。
【００３２】
本発明に関連して不活性ガスとして用いられ得るさらなる化合物はブロモトリフルオロメタンである。ブロモトリフルオロメタンはすでに６％の濃度で燃焼を消す。
【００３３】
本発明に関連して不活性ガスとして、さらにブロモクロロジフルオロメタンも考慮される。ブロモクロロジフルオロメタンはＨａｌｏｎ１２１１としても知られている。
【００３４】
上記のハロゲン含有化合物のいくつかは、それらの環境に有害な作用に鑑みて疑問の余地があるとともに、法律的な規制によってそれらの応用は部分的に制限されていたため、ここでＮｏｖｅｃ１２３０の商品名で知られているさらなる化合物が挙げられるべきである。これは３Ｍ社の製品である。Ｎｏｖｅｃ１２３０の密度は１．７２３ｇ／ｃｍ３であり、これにより当該気体は空気より重い。当該化合物は通常の条件において液体として存在するので、当該化合物は液体の形で火災領域に投入されてもよい。
【００３５】
紙面の都合で最終的に列挙され得ないさらなる気体状または液体状の化合物が、本発明に関連する不活性ガスまたは不活性ガス混合物の成分として好適である。
【００３６】
本発明の好適な実施の形態によれば、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出は、制御装置の信号によって生じさせられる。このような制御装置は好ましくはバッテリーマネジメントシステムであり、当該バッテリーマネジメントシステムは好ましくは火災または当該火災が発生する可能性を示し得る測定値を検出するためのセンサを有している。このような測定値の好適な例は、バッテリー構成要素の温度またはバッテリー構成要素同士の間の空間内の気体の温度、圧力、部分圧力、あるいは化学物質であって、当該化学物質が一定濃度で存在することが火災または当該火災の発生可能性を示し得る化学物質の濃度である。
【００３７】
このような制御装置はセンサによって検出された測定値を好ましくはプログラミングされたアルゴリズムあるいは電子的に表された論理に従って処理し、好ましくは少なくとも一つのプロセッサを用いて、好ましくは少なくとも一つの信号にする。当該信号は、難燃性材料または消火剤の分離要素からの流出を生じさせる。そのために好ましくは電子的に制御可能な弁、点火装置、または他のアクチュエータが用いられ、これらを用いて電子的信号が機械的作用、空気圧作用、水圧作用、熱作用、または他の作用に変換され得る。
【００３８】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出は、制御装置の信号の作用なしに生じさせられる。これらの場合、分離要素は好ましくは、火災または当該火災が発生する可能性を示す特定の物理的または化学的パラメータの変化が、分離要素または当該分離要素の構成要素の少なくとも一つの物理的または化学的反応を生じさせ、当該物理的または化学的反応が制御装置の信号の作用なしに分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出を生じさせるように形成されている。これは好ましくは所定破断点の損傷、または好ましくは発熱性の化学反応の点火、または分離要素または当該分離要素の構成要素の少なくとも一つの同様の物理的または化学的反応であってよい。本発明の当該実施の形態は以下の有利点と結びついている。すなわち、本発明の他の実施の形態において設けられている制御装置が消失または故障しているような場合も、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出が生じ得ることである。
【００３９】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出は、当該分離要素の内部、表面、あるいは環境における材料の温度の上昇によって生じさせられる。好ましくは温度センサが分離要素の内部、表面、あるいは環境に設けられており、当該温度センサの信号は好ましくは例えばバッテリーマネジメントシステムのような制御装置によって評価され、それによって火災が発生するとき、あるいは火災が成立しているときに、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出を生じさせる。本発明の他の好適な実施の形態では、分離要素の内部、表面、あるいは環境における材料の温度の上昇が物理的または化学的反応、好ましくは発熱反応の点火を生じさせ、当該発熱反応のエネルギーはこれらの場合、少なくとも部分的に、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出を生じさせるプロセスを開始するために用いられる。
【００４０】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出は、当該分離要素の内部、表面、あるいは環境における材料の濃度の上昇によって生じさせられる。好ましくは化学的センサが分離要素の内部、表面、あるいは環境に設けられており、当該化学的センサの信号は好ましくは例えばバッテリーマネジメントシステムのような制御装置によって評価され、それによって火災が発生するとき、あるいは火災が成立しているときに、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出を生じさせる。本発明の他の好適な実施の形態では、分離要素の内部、表面、あるいは環境における材料の濃度の上昇が物理的または化学的反応、好ましくは発熱反応の点火を生じさせ、当該発熱反応のエネルギーはこれらの場合、少なくとも部分的に、分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出を生じさせるプロセスを開始するために用いられる。
【００４１】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、分離要素から流出する少なくとも一つの難燃性材料または消火剤の温度は、当該少なくとも一つの難燃性材料または消火剤が分離要素から流出する際、膨張によって低減される。好ましくはこれに関連して断熱膨張または等エンタルピー膨張が用いられる。等エンタルピー膨張はジュール・トムソン効果という名称でも知られている。
【００４２】
断熱膨張において好ましくは気体状の材料、あるいは少なくとも一つの気体と固体または液体、好ましくは微細に分散された難燃性の材料または消火剤との混合物の容積は、環境との熱交換に対して少なくとも近似的に遮断された状態で、増大または膨張させられる。このとき膨張させられる材料の温度は、温度および圧力のような熱力学的な状態変数、および材料の化学的組成、特に材料における分子間力に依存する一定の条件の下で低減される。これらの関連は当業者にとって技術的な熱力学からよく知られているため、ここで説明する必要はない。
【００４３】
絞りを介した現実の気体の等エンタルピー膨張であって、当業者にとって技術的な熱力学からジュール・トムソン効果としても知られている等エンタルピー膨張において、
膨張させられる材料の温度は、温度および圧力のような熱力学的な状態変数、および材料の化学的組成、特に材料における分子間力に依存する一定の条件の下で低減される。これらの関連は当業者にとって技術的な熱力学から同様によく知られているため、ここで説明する必要はない。
【００４４】
本発明のこれらの実施の形態または他の実施の形態において分離要素は好ましくは少なくとも一つの好適なノズルまたは絞りを有しており、当該ノズルまたは絞りを介して断熱膨張または等エンタルピー膨張によって膨張すべき材料は分離要素から流出することができる。
【００４５】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、分離要素は少なくとも領域的に弾性的なクッション、パッドまたはバルーンとして形成されている。
【００４６】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、分離要素は少なくとも部分的に気体状の難燃材料または消火剤で充填されている。
【００４７】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、分離要素は少なくとも部分的に固体または液体の材料で充填されており、当該固体または液体の材料は所定の前提が存在または成立するとき、あるいは分離要素から当該固体または液体の材料が流出するとき、少なくとも部分的に液体または気体の状態に移行する。好ましくは集合体状態のこのような変化は例えば、少なくとも領域的にクッション、パッドまたはバルーンとして形成されている分離要素において、特に気体であって、当該気体でこのようなクッション、パッドまたはこのようなバルーンが少なくとも部分的に充填されている気体の断熱膨張または等エンタルピー膨張によって所定破断点が破裂する際の圧力低下の結果として生じる。
【００４８】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、少なくとも一つの固体または液体の材料が分離要素において、あるいは当該分離要素から流出する際に、少なくとも部分的に液体または気体の状態へ移行することは、冷却作用と結びついている。このとき当該冷却作用は好ましくは断熱膨張または等エンタルピー膨張の結果として、特に好ましくは続いて生じる、当該断熱膨張または等エンタルピー膨張によって液化された気体の蒸発過程と結びついて生じる。当該蒸発過程において蒸発または気化する液体は、当該液体の環境から熱を除去し、それによって当該蒸発または気化する液体は当該液体の環境を冷却する。
【００４９】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、バッテリーの少なくとも一つのハウジング壁と少なくとも一つの電気化学的エネルギー貯蔵装置との間に少なくとも一つの分離要素が設けられている。
【００５０】
本発明のさらなる好適な実施の形態であって、当該実施の形態の特徴が本発明の他の実施の形態の特徴と組み合わせられ得る実施の形態によれば、少なくとも一つの分離要素は第一のフレームを有しており、当該第一のフレームは当該分離要素に隣接する少なくとも一つの電気化学的エネルギー貯蔵装置の少なくとも一つの第二のフレームと結合されている。
【００５１】
好適な実施の形態に基づくとともに図面を用いて、本発明を以下により詳しく説明する。図面に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係るバッテリーの好適な実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】本発明に係るバッテリーのさらなる好適な実施の形態を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
二つの図において表される実施の形態は複数の電気化学的エネルギー貯蔵装置２からなるバッテリーを示している。当該電気化学的エネルギー貯蔵装置の間にそれぞれ分離要素１０が設けられている。電気化学的エネルギー貯蔵装置は電気的導体要素９および１１を介して直列に接続されており、導体４もしくは５を介して端部側のエネルギー貯蔵装置の電気的接続部は外部にガイドされる。バッテリーハウジング１の壁、カバープレートもしくは底部プレートと、エネルギー貯蔵装置２との間に分離要素３，６，７および８が設けられている。これらの分離要素またはいくつかの分離要素は好ましくは弾性的なクッション、パッドまたはバルーンとして形成されている。これによりエネルギー貯蔵装置２は、振動または揺れの有害な影響または破壊的な影響に対して保護され得る。分離要素はこのように当該分離要素の防火作用または消火作用のほかに、エネルギー貯蔵装置に対する機械的保護作用も提供する。
【００５４】
図２に示される実施の形態は、付加的に制御装置１２を有しており、当該制御装置は好ましくはセンサに制御されて信号を発生させ、分離要素に送信１３することができる。当該信号は当該分離要素からの難燃性材料または消火剤の流出を生じさせ得る。
【符号の説明】
【００５５】
１  バッテリーハウジング
２  エネルギー貯蔵装置
３  分離要素
４  導体
５  導体
６  分離要素
７  分離要素
８  分離要素
９  導体要素
１０  分離要素
１１  導体要素
１２  制御装置
１３  信号の送信
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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