(57)【要約】  ハウジング（６）と、該ハウジング（６）内に配置された少なくとも１つのバッテリー（２）と、ガスまたは蒸気を少なくとも１つのバッテリー（２）から排出するための少なくとも１つの装置（７）を有する、とりわけ自動車用のバッテリモジュール（１）であって、該少なくとも１つの装置（７）には、少なくとも１種の有害物質および／または環境汚染物質を前記ガスまたは蒸気から除去するための少なくとも１つの手段（８）が設けられている。
2012517080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とりわけ自動車（５）用のバッテリモジュール（１）であって、
・ハウジング（６）と、
・該ハウジング（６）内に配置された少なくとも１つのバッテリー（２）と、
・ガスまたは蒸気を少なくとも１つのバッテリー（２）から排出するための少なくとも１つの装置（７）とを有するバッテリーモジュールにおいて、
該少なくとも１つの装置（７）には、少なくとも１種の有害物質および／または環境汚染物質を前記ガスまたは蒸気から除去するための少なくとも１つの手段（８）が設けられている、ことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記少なくとも１つの手段（８）は、少なくとも１種の吸着物質（１９）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記少なくとも１種の吸着物質（１９）は、活性炭および／または少なくとも１種の無機吸着物質、たとえばゼオライト、リン酸アルミニウム、またはγ−酸化アルミニウム（γ−Ａｌ２Ｏ３）である、ことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
少なくとも１種の吸着物質（１９）の比表面積は５０ｍ２／ｇ超、とりわけ１００ｍ２／ｇ超である、ことを特徴とする請求項２または３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
前記少なくとも１種の吸着物質には、極性原子結合の化合物または物質、たとえばアンミンが設けられている、ことを特徴とする請求項２から４までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
前記少なくとも１つの装置（７）は、少なくとも１つの排ガス管路（２０）と過圧弁（２２）を、それぞれ少なくとも１つのバッテリー（２）に有する、ことを特徴とする請求項２から５までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
少なくとも１つの排ガス管路（２０）の内側に少なくとも１種の吸着物質（１９）が設けられている、ことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
少なくとも１つの排ガス管路（２０）は、ガスまたは蒸気を導くためのチャンバ（２３）に開口し、該チャンバ（２３）には吸着物質（１９）が配置されており、好ましくは、チャンバの長さ単位辺りの容積は、少なくとも１つの排ガス管路より大きい、ことを特徴とする請求項６または７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
少なくとも１つの排ガス管路（２０）は螺旋状に構成されている、ことを特徴とする請求項６から８までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
少なくとも１つのバッテリー（２）が液密にハウジング（６）内に配置され、および／またはバッテリー（２）はリチウムイオンバッテリー（３）である、ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
とりわけ自動車（５）用のバッテリモジュール（１）であって、
・ハウジング（６）と、
・該ハウジング（６）内に配置された少なくとも１つのバッテリー（２）と、
・ガスまたは蒸気を少なくとも１つのバッテリー（２）から排出するための少なくとも１つの装置（７）とを有するバッテリーモジュールにおいて、
該少なくとも１つの装置（７）には、ガスまたは蒸気を蓄積するための収集容器（２４）が設けられている、ことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項１２】
収集容器（２４）は、ガスまたは蒸気を蓄積するために使用前に真空にされる、ことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１３】
ガスまたは蒸気を蓄積するための収集容器（２４）は、少なくとも１ｂａｒ以下の圧力下でコンプレッサ（２５）によって使用可能である、ことを特徴とする請求項１１または１２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール（１）を少なくとも１つ含む、ことを特徴とする複数のバッテリーモジュール（１）を備えるバッテリーモジュールシステム（４）。
【請求項１５】
請求項１から１３までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール（１）および／または請求項１４に記載のバッテリーモジュールシステム（４）を有することを特徴とする自動車（５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１および１１の上位概念によるバッテリーモジュール、請求項１４の上位概念によるバッテリーモジュールシステム、および自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリー、たとえばリチウム電池またはゼブラ電池は種々の装置、たとえば自動車、病院またはボーリングマシンに電流を供給する。一般的に複数のバッテリーが１つのハウジングに組み込まれ、これにより１つのバッテリーモジュールを形成する。バッテリーモジュールには、これを容易に冷却液により冷却することができ、比較的大きな電力を、複数のバッテリーモジュールを１つのバッテリーモジュールシステムに組み合わせることにより簡単に実現できるという利点がある。
【０００３】
たとえばリチウムイオン電池のようなバッテリーでは、たとえば燃焼またはいわゆる熱暴走のような障害の際に、バッテリーのガス密なハウジング内で過圧を引き起こし得るガスまたは蒸気が発生する。バッテリーの爆発を阻止するために、過圧弁によってガスまたは蒸気が排ガス管路を通ってバッテリーの環境に導かれる。発生するガスおよび蒸気は通例、非常に有毒であり、したがってこれらは環境汚染の原因となり得る。とりわけこれにより、ヒトの健康も損なわれるので欠点である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の、とりわけ自動車用のバッテリーモジュールは、ハウジングと、該ハウジング内に配置された少なくとも１つのバッテリーと、ガスまたは蒸気を少なくとも１つのバッテリーから排気するための少なくとも１つの装置とを有し、該少なくとも１つの装置には、有毒物質および／または環境汚染物質をガスまたは蒸気から除去するための少なくとも１つの手段が設けられている。
【０００５】
これにより、有毒物質または環境汚染物質が、とりわけヒトを脅かす環境には達しない。なぜならこれらの物質が排気の前に除去または分離されるからである。バッテリーモジュールは、ガスまたは蒸気を少なくとも１つのバッテリーから排出するための少なくとも１つの装置を備えるバッテリーであって良い。とりわけ有毒物質および／または環境汚染物質はガスまたは蒸気である。
【０００６】
別の実施形態では、少なくとも１つの手段が、少なくとも１つの吸着物質を有する。吸着物質は、有毒物質または環境汚染物質を容易に吸着することができ、したがって除去のための簡単な手段が得られる。
【０００７】
変形実施形態では、少なくとも１つの吸着物質が、活性炭および／または少なくとも１種の無機吸着物質、たとえばゼオライト、リン酸アルミニウム、またはγ−酸化アルミニウム（γ−Ａｌ２Ｏ３）である。
【０００８】
付加的な実施形態では、少なくとも１種の吸着物質の比表面積は、５０ｍ２／ｇ超、とりわけ１００ｍ２／ｇ超である。
【０００９】
好ましくは、少なくとも１種の吸着物質には、極性原子結合の化合物または物質、たとえばアンミンが設けられている。これにより、極性ガス状化合物に対する吸着能力が向上する。
【００１０】
補充的構成では、少なくとも１つの装置が、少なくとも１つの排ガス管路と過圧弁を、少なくとも１つの各バッテリーに対して、または１つの排ガス管路と１つの過圧弁をバッテリーモジュール全体に対して有する。
【００１１】
別の実施形態では、少なくとも１つの排ガス管路の内側に少なくとも１種の吸着物質が設けられている。したがって吸着物質を収容するための付加的に構成部材は必要ない。なぜなら吸着物質が、いずれにしろ存在する排ガス管路の内側に取り付けられているからである。
【００１２】
変形実施形態では、少なくとも１つの排ガス管路がガスまたは蒸気を導くためのチャンバに開口し、このチャンバに吸着物質が配置されている。ここでは好ましくは、チャンバの長さ単位辺りの容積は、少なくとも１つの排ガス管路より大きい。チャンバが吸着物質により完全に満たされている場合には、ガスまたは蒸気全体が吸着物質を通って通流しなければならず、したがって有害物質または環境汚染物質をとりわけ良好に、とくに完全にまたはほぼ完全に除去することができる。
【００１３】
補充的構成では、少なくとも１つの排ガス管路が螺旋状に構成されている。これにより排ガス管路の長さは長くなり、ひいては吸着能力が向上する。
【００１４】
別の実施形態では、少なくとも１つのバッテリーが液密にハウジング内に配置され、および／またはバッテリーはリチウムイオンバッテリーである。
【００１５】
とりわけ自動車用の本発明のバッテリーモジュールは、ハウジングと、該ハウジング内に配置された少なくとも１つのバッテリーと、ガスまたは蒸気を少なくとも１つのバッテリーから排気するための少なくとも１つの装置とを有し、該少なくとも１つの装置には、ガスまたは蒸気を蓄積するための収集容器が設けられている。
【００１６】
好ましくは収集容器は、ガスまたは蒸気を蓄積するために使用前に真空にされる。とりわけ収集容器は、遮断機構、たとえばダイヤフラムまたは弁、排ガス管路と流体的に接続可能である。
【００１７】
付加的な構成では、ガスまたは蒸気を蓄積するための収集容器が、少なくとも１ｂａｒ以下の圧力下でコンプレッサによって使用可能である。
【００１８】
別の構成では、少なくとも１つのバッテリーが正に荷電可能な電極と負に荷電可能な電極を有する。
【００１９】
変形実施形態では、手段が、有毒物質または環境汚染物質を除去または分離するための方法技術的設備である。
【００２０】
本発明のバッテリーモジュールシステムは、本明細書に記載された少なくとも１つのバッテリーモジュールを有する。
【００２１】
本発明の自動車は、本明細書に記載されたバッテリーモジュールおよび／または本明細書に記載されたバッテリーモジュールシステムを有する。
【００２２】
以下に本発明の実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態のバッテリーモジュールの概略的断面図である。
【図２】第２実施形態の図１によるバッテリーモジュールの概略的断面図である。
【図３】第３実施形態の図１によるバッテリーモジュールの概略的断面図である。
【図４】バッテリーモジュールシステムの概略的縦断面図である。
【図５】自動車の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１には、リチウムイオン電池３として構成された８つのバッテリー２を収容するための本発明のバッテリーモジュールが概略的断面図で示されている。内壁９によって形成されたハウジング６は、４つの側壁１２、底部１０およびカバー１１を有する（図１から３）。バッテリーモジュールの長さは１２ｃｍ、幅は７ｃｍ、高さは１０ｃｍである。カバー１１にある入口管路１６の入口開口部１５を通って、冷却剤として空気がハウジング６の内室２７に導かれる。同様に出口開口部１７を備える出口管路１８が、底部１０に形成されている。ハウジング６は金属製またはプラスチック製である。空気が送風機またはベンチレータ（図示せず）によって入口管路１６の入口開口部１５に導入され、入口管路１６の端部から内室２７に流入する。ハウジング６内に導入された空気は、出口管路１８の端部まで流れ、再びハウジングから流出する。
【００２５】
リチウムイオン電池３には、障害の際、とりわけ燃焼の際にガスまたは蒸気が発生することがある。リチウムイオン電池３の爆発またはリーケージを回避するため、バッテリー２内が所定の圧力になると、バッテリー２にある過圧弁２２からガスまたは蒸気が集合室２１に導かれる。集合室２１は、カバー１３、側壁１２の一部、およびカバー壁１１から形成され、排ガス管路２０である。集合室２１を通してガスおよび蒸気を排出することができる（図１から３）。底部１０とカバー１１には円形の凹部が設けられており、この凹部に８つのリチウムイオン電池３が配置されている（図示せず）。底部１０の下方には下側底部壁１４が配置されている。ここで冷却剤が導かれる内室２７は、集合室２１から液密に分離されている。集合室２１は、ガスまたは蒸気を環境または周囲に排出するための排ガス管路２０に合流している。したがって排ガス管路２０、集合室２１、および過圧弁２２ｂは、バッテリー２からガスまたは蒸気を排出するための装置７である。
【００２６】
図１には、有毒物質または環境汚染物質をガスまたは蒸気から除去するための手段８に対する第１実施形態が示されている。排ガス管路２０の内側には、活性炭が吸着物質１９として設けられている。活性炭は、環境に排出する前に、有毒物質または環境汚染物質をバッテリー２から漏出したガスから吸着し、したがってこの有毒物質が環境を脅かすことはない。少なくとも１つのバッテリー２内に過圧が生じると、少なくとも１つの過圧弁２２が開放する。ガスまたは蒸気は、過圧弁２２を通って少なくとも１つのバッテリー２から集合室２１へ、そして集合室２１から排ガス管路２０を通って環境へ流れる。吸着物質１９は、排ガス管路２０を通流する差に有毒物質を吸着し、したがって環境へ有毒物質は達しないか、またはほとんど達しない。
【００２７】
第２実施形態では、有毒物質または環境汚染物質をガスまたは蒸気から除去するための手段８としてチャンバ２３が使用される（図２）。チャンバ２３は排ガス管路２０の構成部分であり、ガスまたは蒸気はチャンバ２３を通って流れる。チャンバ２３はこのために、ガスまたは蒸気を排ガス管路２０からチャンバ２３に導入するための第１の開口部と、ガスまたは蒸気をチャンバ２３から排ガス管路２０へ排出するための第２の開口部を有する。チャンバ２３には好ましくは、吸着物質１９が完全に満たされている。吸着物質１９として、たとえばゼオライトおよび／または活性炭が使用され、極性のあるガス状化合物または物質に対する吸着能力を高めるために、吸着物質には極性原子結合した化合物または物質、たとえばアンミンが備えられている。通流方向でチャンバ２３の下流にある排ガス管路２０の逆止弁２６は、気体、液体、または固体が外部から排ガス管路２０へ、そしてバッテリーモジュール１へ達するのを阻止する。逆止弁２６は、排ガス管路２０内が環境に対して少なくとも３５０ｍｂａｒの過圧の際に開放する。これは、２０℃の出発温度を基準にしてバッテリーモジュール１内で１００Ｋの温度上昇が生じた場合の過圧に相当する。逆止弁２６は好ましくは、通常の温度変化または気圧変化による圧力変動の際には開放しない。
【００２８】
図３は第３実施形態を示す。排ガス管路２０を通って導かれたガスまたは蒸気が収集容器２４によって吸収または蓄積され、これによりガスまたは蒸気は環境に達することができない。コンプレッサ２５が収集容器２４内の圧力を、２から２０ｂａｒの範囲に高め、単位容積当たりで大量のガスまたは蒸気を収集容器２４に吸収または蓄積できるようにする。ガスまたは蒸気を収集容器２４に導入した後、図示しないセンサにより、収集容器２４内のガスまたは蒸気を検出し、引き続き制御ユニット（図示せず）によって対応の通報を出力することができる。これに続いてガスまたは蒸気を、環境を汚染することなく収集容器２４から排出することができる。収集容器２４を膨張可能な風船として構成することも考えられる。
【００２９】
第４の図示しない実施形態では、収集容器２４が、ガスまたは蒸気を蓄積する前に真空下にある。ガスまたは蒸気を集合室２１から収集容器２４に導く排ガス管路２０には、ダイヤフラムが配置されている。過圧弁２２には、過圧弁２２の開放を識別するセンサが装備されている。過圧弁２２が開放すると、この開放が制御ユニットに通知され、制御ユニットは、たとえば機械的に、またはダイヤフラムに電流を流すことによるダイヤフラムの加熱と溶解によってダイヤフラムを切断する。収集容器２４内は真空であるので、ガスまたは蒸気が集合室２１から吸引される。
【００３０】
複数のバッテリーモジュール１を、本発明の１つのバッテリーモジュールシステム４に結合することができる（図４）。個々のバッテリーモジュール１の入口開口部１５および出口開口部１７は、中央の空気供給部、たとえばベンチレータに平行に配置される（図示されていない）。たとえば自動車５用のバッテリーモジュールシステムには、それぞれ８つのリチウムイオン電池３を備える６つのバッテリーモジュール１があり、したがって４８のリチウムイオン電池３が存在する。したがいモジュール構造によって良好なスケーラビリティが達成される。なぜなら同じバッテリーモジュール１により、種々異なる適用に対して異なる電力を簡単に実現できるからである。
【００３１】
種々の実施形態の詳細は、矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
【００３２】
全体として本発明のバッテリーモジュール１により格段の利点が得られる。バッテリー２の障害の際に発生する有毒物質または環境汚染物質を含むガスまたは蒸気は環境に達することはできず、したがってヒトがこれにより脅かされることがない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月28日(2011.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車（５）用のバッテリモジュール（１）であって、
・ハウジング（６）と、
・該ハウジング（６）内に配置された少なくとも１つのバッテリー（２）と、
・ガスまたは蒸気を少なくとも１つのバッテリー（２）から排出するための少なくとも１つの装置（７）とを有するバッテリーモジュールにおいて、
該少なくとも１つの装置（７）には、少なくとも１種の有害物質および／または環境汚染物質を前記ガスまたは蒸気から除去するための少なくとも１つの手段（８）が設けられている、ことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項２】
前記少なくとも１つの手段（８）は、少なくとも１種の吸着物質（１９）を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項３】
前記少なくとも１種の吸着物質（１９）は、活性炭および／または少なくとも１種の無機吸着物質である、ことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュール。
【請求項４】
前記少なくとも１種の無機吸着物質は、ゼオライト、リン酸アルミニウム、またはγ−酸化アルミニウム（γ−Ａｌ２Ｏ３）である、ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリーモジュール。
【請求項５】
少なくとも１種の吸着物質（１９）の比表面積は５０ｍ２／ｇ超である、ことを特徴とする請求項２から４までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項６】
少なくとも１種の吸着物質（１９）の比表面積は１００ｍ２／ｇ超である、ことを特徴とする請求項５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項７】
前記少なくとも１種の吸着物質には、極性原子結合の化合物または物質が含まれている、ことを特徴とする請求項２から６までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項８】
前記少なくとも１種の吸着物質（１９）はアンミンを含む、ことを特徴とする請求項７に記載のバッテリーモジュール。
【請求項９】
前記少なくとも１つの装置（７）は、少なくとも１つの排ガス管路（２０）と過圧弁（２２）を、それぞれ少なくとも１つのバッテリー（２）に有する、ことを特徴とする請求項２から８までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１０】
少なくとも１つの排ガス管路（２０）の内側に少なくとも１種の吸着物質（１９）が設けられている、ことを特徴とする請求項９に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１１】
少なくとも１つの排ガス管路（２０）は、ガスまたは蒸気を導くためのチャンバ（２３）に開口し、該チャンバ（２３）には吸着物質（１９）が配置されている、ことを特徴とする請求項９または１０に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１２】
チャンバの長さ単位辺りの容積は、少なくとも１つの排ガス管路より大きい、ことを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１３】
少なくとも１つの排ガス管路（２０）は螺旋状に構成されている、ことを特徴とする請求項９から１２までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１４】
少なくとも１つのバッテリー（２）が液密にハウジング（６）内に配置され、および／またはバッテリー（２）はリチウムイオンバッテリー（３）である、ことを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１５】
とりわけ自動車（５）用のバッテリモジュール（１）であって、
・ハウジング（６）と、
・該ハウジング（６）内に配置された少なくとも１つのバッテリー（２）と、
・ガスまたは蒸気を少なくとも１つのバッテリー（２）から排出するための少なくとも１つの装置（７）とを有するバッテリーモジュールにおいて、
該少なくとも１つの装置（７）には、ガスまたは蒸気を蓄積するための収集容器（２４）が設けられている、ことを特徴とするバッテリーモジュール。
【請求項１６】
収集容器（２４）は、ガスまたは蒸気を蓄積するために使用前に真空にされる、ことを特徴とする請求項１５に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１７】
ガスまたは蒸気を蓄積するための収集容器（２４）は、少なくとも１ｂａｒ以下の圧力下でコンプレッサ（２５）によって使用可能である、ことを特徴とする請求項１５または１６に記載のバッテリーモジュール。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール（１）を少なくとも１つ含む、ことを特徴とする複数のバッテリーモジュール（１）を備えるバッテリーモジュールシステム（４）。
【請求項１９】
請求項１から１７までのいずれか一項に記載のバッテリーモジュール（１）および／または請求項１８に記載のバッテリーモジュールシステム（４）を有することを特徴とする自動車（５）。
【国際調査報告】
2012517080.tif 000008
2012517080.tif 000009
2012517080.tif 000010
2012517080.tif 000011
2012517080.tif 000012
2012517080.tif 000013
2012517080.tif 000014
2012517080.tif 000015