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Die
Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere zu einer Anwendung
in einem Fahrzeug, wobei die Batterie in einem Batteriegehäuse angeordnet
ist, das eine Öffnung
zum Druckausgleich und weiterhin als Montagehilfe aufweist.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Batterien, insbesondere
zur Anwendung in einem Fahrzeug, bekannt. Dabei sind die Batterien
derart ausgebildet, dass diese einerseits großvolumig in einem Sonderbauraum
oder andererseits in einem standardisierten Bauraum mit definierten
Befestigungshilfen verbaut sind.
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Weiterhin
sind Batterien, insbesondere für ein
Fahrzeug mit Hybridantrieb und/oder in einem mit Brennstoffzellen
betriebenen Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung, bekannt,
die eine Öffnung
zur Verringerung eines inneren Überdrucks
bzw. Innendrucks aufweisen, mittels derer ein Gasaustausch der Batterie
mit einer Umgebung möglich
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie,
insbesondere zu einer Anwendung in einem Fahrzeug, anzugeben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere zu einer Anwendung
in einem Fahrzeug, wobei die Batterie in einem Batteriegehäuse angeordnet
ist, das eine Öffnung
zur Verringerung eines inneren Überdrucks
aufweist. Erfindungsgemäß ist in und/oder
im Bereich der Öffnung
zur Verringerung des Innendrucks ein Rohransatz zur Abführung von Ausgasungen
angeordnet. Der Rohransatz ist besonders bevorzugt kraft-, form-
und/oder stoffschlüssig
in und/oder im Bereich der Öffnung
des Batteriegehäuses
angeordnet.
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Hierzu
weisen die Öffnung
sowie der Rohransatz beispielsweise zueinander korrespondierende
Gewinde auf, wodurch der Rohransatz in oder an die Öffnung und/oder
in den Bereich der Öffnung schraubbar
ist.
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In
einer möglichen
Ausgestaltung können das
Batteriegehäuse,
aber auch ein die Öffnung
aufweisendes Gehäuseteil,
und der Rohransatz als ein Formteil gebildet sein.
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Darüber hinaus
kann der Rohransatz in die Öffnung
geschweißt
oder geklebt sein. Möglich
ist auch, dass der Rohransatz im Bereich der Öffnung an das Batteriegehäuse, insbesondere
an das die Öffnung
aufweisende Gehäuseteil,
geschweißt
oder geklebt ist.
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Da
sich Einzelzellen von Batterien, z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen,
bei einem zu hohen Lade- und/oder Entladestrom, insbesondere aber
bei unzulässiger
Betriebsweise, wie z. B. thermische Außeneinflüsse, einem Kurzschluss oder Überladung,
sehr stark erwärmen,
baut sich im Inneren der Einzelzellen ein sehr hoher Innendruck
auf, der zu einer Zerstörung
der Einzelzellen sowie des Batteriegehäuses führen kann. Mittels der Erfindung
ist es in vorteilhafter Weise möglich,
Ausgasungen der Einzelzellen über
den Rohransatz aus dem Batteriegehäuse definiert abzuleiten und
dadurch den Innendruck zu verringern.
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Eine
zur Befestigung der Batterie angeordnete Batteriehalterung weist
in vorteilhafter Weise eine zu dem Rohransatz korrespondierende
Aussparung in Form einer Führungsöffnung auf,
in welche der Rohransatz einführbar
ist. Mittels des in der Öffnung
und/oder in dem Bereich der Öffnung
angeordneten Rohransatzes sind eine Ableitung von Ausgasungen der
Einzelzellen, eine Verringerung des Innendrucks sowie eine Positionierhilfe
der Batterie bei einem Einbau, beispielsweise auf kleinstem Bauraum,
sichergestellt.
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Besonders
bevorzugt kann an dem Rohransatz eine Gasführungsvorrichtung anordbar
sein, wodurch Gase aus dem Batteriegehäuse abkühlbar und in vorgebbare Abblasbereiche
führbar
sind. Hierzu ist an dem Rohransatz ein Dichtelement, besonders bevorzugt
in Form eines hinreichend temperaturbeständigen Dichtrings bzw. Dichtprinzips,
angeordnet, um ein Ausströmen
der Ausgasungen insbesondere an einer Verbindungsstelle zwischen
Rohransatz und Gasführungsvorrichtung
zu verhindern.
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In
dem Rohransatz ist vorzugsweise eine Membran angeordnet, mittels
derer ein Batterieinnenraum u. a. vor Wasser und/oder Staub geschützt ist.
Die Membran ist besonders vorteilhaft selektiv permeabel. Beispielsweise
ist die Membran Wasserdampf durchlässig. Darüber hinaus dient die Membran
vorteilhaft insbesondere einem durch Höhenänderung und/oder durch thermische
Volumenänderung
erforderlichen Druckausgleich.
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Der
Rohransatz ist in Austrittsrichtung der Ausgasung der Membran nachgeordnet
und labyrinthartig ausgeformt, wodurch zusätzlich ein Schutz gegenüber einem
Eintritt größerer Teile,
wie z. B. Steinen, sichergestellt ist. Ferner dient die labyrinthartige
Ausformung einer Verringerung einer Austrittsgeschwindigkeit der
Ausgasungen, wodurch die Ausgasungen in vorteilhafter Weise kühlbar sind.
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Alternativ
zu der labyrinthartigen Ausformung kann ein labyrinthartig ausgeformtes
Element im Rohrinneren des Rohransatzes anordbar sein.
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Ferner
können
die Einzelzellen beispielsweise mit einer Vorrichtung zur Verringerung
eines Zellinnendrucks, insbesondere in Form einer Berstscheibe bzw.
geschwächten
Gehäusebereichen
zur Gewährleistung
einer Sollbruchstelle, versehen sein.
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Die
Batterie ist insbesondere in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und/oder
in einem mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug, insbesondere
in einem Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung, einsetzbar.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei
zeigen:
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1 schematisch
in perspektivischer Ansicht ein Batteriegehäuse mit einem in einer Öffnung und/oder
im Bereich der Öffnung
zur Verringerung eines Innendrucks angeordneten Rohransatzes sowie eine
Batteriehalterung,
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2 schematisch
in perspektivischer Ansicht ein Batteriegehäuse mit einem in einer Öffnung und/oder
im Bereich der Öffnung
zur Verringerung eines Innendrucks angeordnetem Rohransatz sowie einer
Batteriehalterung im montierten Zustand,
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3 schematisch
eine Schnittdarstellung eines Batteriegehäuses mit angeordnetem Rohransatz,
und
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4 schematisch
eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines Gehäusebodens
mit in einem Rohransatz angeordneten Einbauelementen.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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In 1 ist
ein Batteriegehäuse 1 einer
Batterie B, insbesondere zur Anwendung in einem nicht dargestellten
Fahrzeug gezeigt. Die Batterie B ist beispielsweise für ein Fahrzeug
mit Hybridantrieb und/oder für
ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
zur Personenbeförderung,
vorgesehen.
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Das
Batteriegehäuse 1 weist
Gehäuseseitenwände auf,
wobei eine Gehäuseboden 1.1 und eine
schmale Gehäuseseitenwand
beispielsweise als ein Formteil gebildet sind.
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In
dem Batteriegehäuse 1 sind
beispielsweise nicht näher
dargestellte Einzelzellen, z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen, angeordnet.
Da sich beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen bei einem zu hohen Lade-
und/oder Entladestrom, (z. B. bei einem Kurzschluss) sehr stark
erwärmen,
baut sich im Inneren der Einzelzellen ein sehr hoher Innendruck auf,
der zu einer Zerstörung
der Einzelzellen und des Batteriegehäuses 1 führen kann.
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Um
insbesondere einen Innendruck in dem Batteriegehäuse 1 zu verringern,
ist beispielsweise an dem Gehäuseboden 1.1 eine Öffnung 1.2 angeordnet.
Dabei kann die Öffnung 1.2 auch
an einer anderen geeigneten Stelle an dem Batteriegehäuse 1 angeordnet
sein. Mit Hilfe dieser Öffnung 1.2 ist
der im Batteriegehäuse 1 vorherrschende
Innendruck verringerbar.
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Dabei
ist die Öffnung 1.2 im
Bezug auf eine Fläche
A des Gehäusebodens 1.1 insbesondere
in der Mitte liegend angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist in
der Öffnung 1.2 und/oder
in einem Bereich der Öffnung 1.2 ein
Rohransatz 2 zur Abführung
der Ausgasungen der Einzelzellen angeordnet. Dabei ist der Rohransatz 2 derart in
der Öffnung 1.2 und/oder
im Bereich der Öffnung 1.2 angeordnet,
dass dieser an einen Batterieinnenraum 1.3 gekoppelt ist,
um einen Gasaustausch zwischen Batteriegehäuse 1 und Rohransatz 2 sicherzustellen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Rohransatz 2 und der Gehäuseboden 1.1 als ein Formteil,
insbesondere als ein Blechformteil oder ein Kunststoffformteil,
ausgeführt.
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Alternativ
kann der Rohransatz 2 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig in
der Öffnung 1.2 und/oder im
Bereich der Öffnung 1.2 des
Batteriegehäuses 1, insbesondere
des Gehäusebodens 1.1,
befestigt sein. Hierzu können
beispielsweise eine die Öffnung 1.2 umgebende
Umrandung sowie der Rohransatz 2 zueinander korrespondierende
Gewinde aufweisen. Dadurch kann der Rohransatz 2 vorteilhaft
in die Öffnung 1.2 und/oder
in den Bereich der Öffnung 1.2 geschraubt
werden. Vorzugsweise weist der Rohransatz 2 hierzu ein
Innengewinde auf. Zusätzlich
kann auf die Umrandung, um ein unkontrolliertes Ausströmen der
Ausgasungen zu vermeiden, eine nicht gezeigte Dichtung, beispielsweise
in Form eines Dichtringes, aufgesetzt sein.
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Alternativ
dazu kann der Rohransatz 2 in die Öffnung 1.2 geschweißt oder
geklebt sein.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann der Rohransatz 2 auch im Bereich der Öffnung 1.2 an das
die Öffnung 1.2 aufweisende
Gehäuseteil,
insbesondere den Gehäuseboden 1.1,
geschweißt
oder geklebt sein.
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Der
Rohransatz 2 ist beispielsweise konisch ausgeführt, wobei
sich dieser in Austrittsrichtung R der Ausgasungen verjüngt.
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Besonders
bevorzugt ist eine nicht näher dargestellte
Gasführungsvorrichtung,
insbesondere eine schlauchartige Leitung, an dem Rohransatz 2 anschließbar. Mittels
derer sind Ausgasungen aus dem Batterieinnenraum 1.3 in
vorgegebene Abblasbereiche definiert abführbar.
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Der
konisch geformte Rohransatz 2 ist z. B. aus einem wärmebeständigen Kunststoff
oder einem anderen geeigneten Material ausgeführt.
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Für einen
Einbau der Batterie B in einem hierzu vorgesehenen nicht gezeigten
Bauraum, insbesondere in einem Fahrzeug, ist eine Batteriehalterung 3 angeordnet.
Die Batteriehalterung 3 ist insbesondere als eine Platte,
beispielsweise aus Metall, insbesondere in einem Motorraum des Fahrzeuges angeordnet
und befestigt. Dabei entsprechen Abmessungen einer Fläche C der
Batteriehalterung 3 bevorzugt Abmessungen der Fläche A des
Gehäusebodens 1.1 weitgehend.
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Die
Batteriehalterung 3 weist besonders bevorzugt entsprechend
der in der Mitte liegenden Anordnung der Öffnung 1.2 bzw. des
in der Öffnung 1.2 und/oder
im Bereich der Öffnung 1.2 angeordneten Rohransatzes 2 eine
Aussparung 3.1 auf. Dabei entsprechen Abmessungen der Aussparung 3.1 vorteilhaft
den Abmessungen des Rohransatzes 2.
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Die
Aussparung 3.1 ist vorzugsweise derart ausgeformt, dass
diese in einem Randbereich 3.1.1 leicht vertieft ausgebildet
ist. Dadurch ist bei Einbau und Montage der Batterie B eine Vorpositionierung dieser
möglich.
Die Batterie B, d. h. der Rohransatz 2, ist vorzugsweise
durch den vertieften oder eingesenkten Randbereich 3.1.1 in
die Aussparung 3.1 führbar.
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Ferner
weist die Batteriehalterung 3 an sich gegenüberliegenden
schmalen Seiten 3.2 jeweils einen abgewinkelten Bereich 3.2.1 auf.
Dabei dienen die abgewinkelten Bereiche 3.2.1 bei Einbau
ebenfalls einer Führung
der Batterie B. Weiterhin ist durch die abgewinkelten Bereiche 3.2.1 nach
dem Einführen
des Rohransatzes 2 in die Aussparung 3.1 bzw. nach
Absetzen der Batterie B auf der Batteriehalterung 3 eine
Verdrehung in dieser Ebene vorzugsweise nicht möglich.
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In
einer möglichen
Ausgestaltung können
die Einzelzellen um eine Zerstörung
zu vermeiden, zusätzlich
beispielsweise mit einer nicht näher
dargestellten Vorrichtung zu einem kontrollierten Druckabbau, z.
B. Berstscheiben, ausgeführt
sein. Bei Bersten einer Einzelzelle ist der in dem Batteriegehäuse 1 herrschende
Innendruck sowie die Ausgasungen vorteilhaft mittels den in der Öffnung 1.2 angeordneten
Rohransatz 2 verringerbar.
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2 zeigt
das Batteriegehäuse 1,
welches auf der Batteriehalterung 3 angeordnet ist. Hierzu
ist der Rohransatz 2 in die Aussparung 3.1 der
Batteriehalterung 3 eingeführt. Die abgewinkelten Bereiche 3.2.1 der
schmalen Seiten 3.2 positionieren die Batterie B in vorteilhafter
Weise zusätzlich.
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In 3 ist
eine Schnittdarstellung des Batteriegehäuses 1 mit an diesem
angeordneten sowie befestigten Rohransatz 2 dargestellt.
Die Batterie B ist auf der Batteriehalterung 3 angeordnet.
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Der
Rohransatz 2 ist dabei an das Batteriegehäuse 1 bzw.
den Batterieinnenraum 1.3 derart gekoppelt, dass ein beispielsweise
in die Öffnung 1.2 hineinreichender
Bereich 2.1 mit einer Ebene des Gehäusebodens 1.1 abschließt.
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4 zeigt
einen Ausschnitt des Gehäusebodens 1.1 des
Batteriegehäuses 1 mit
in der Öffnung 1.2 und/oder
im Bereich der Öffnung 1.2 angeordnetem
sowie befestigtem Rohransatz 2.
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Um
den Batterieinnenraum 1.3 vor Wasser, Staub u. ä. zu schützen, ist
in dem Rohransatz 2 eine Membran 4 angeordnet.
Die Membran 4 ist selektiv permeabel ausgeführt und
mittels eines als Befestigungselement ausgeführten Halterings 4.1 an
dem Rohransatz 2 befestigt. Die Membran 4 ist
insbesondere gegenüber
Wasserdampf durchlässig.
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Weiterhin
gleicht die Membran 4 in vorteilhafter Weise einen aus
Höhenänderungen
und/oder thermischen Volumenänderungen
resultierenden Druckunterschied aus. Um die Membran 4 vor
Einflüssen,
wie beispielsweise größeren Steinen und/oder
Wasserstrahlen zu schützen,
ist dieser in Austrittsrichtung R eine labyrinthartige Ausformung 2.2 des
Rohransatzes 2 nachgeordnet.
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Durch
die labyrinthartige Ausformung 2.2 ist in vorteilhafter
Weise eine Austrittsgeschwindigkeit der Ausgasung verringerbar,
wodurch das Gas vorzugsweise zusätzlich
abkühlt.
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Alternativ
kann in einer möglichen
Ausführungsform
auch ein labyrinthartiges Bauteil in dem Rohransatz 2 angeordnet
sein.
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Zusätzlich kann
an dem Rohransatz 2, den labyrinthartigen Ausformungen
nachgeordnet 2.2, ein Dichtelement 5, beispielsweise
in Form eines Dichtrings oder einer Dichtfläche, angeordnet sein. Durch
die Anordnung des Dichtelementes 5 kann eine dichte Verbindung
zu der die Ausgasungen weiterleitenden Gasführungsvorrichtung sichergestellt werden.
Mittels der Gasführungsvorrichtung
sind die Ausgasungen an die vorgebbaren Abblasbereiche führbar. Dabei
kühlen
sich die Ausgasungen vorzugsweise ab.
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Weiterhin
ist es möglich,
einen Wärmeübergang
der von den Einzelzellen abgegebenen Ausgasungen an die Umgebung
zu optimieren. Hierzu können
an den Rohransatz 2 zusätzlich
beispielsweise Kühlelemente,
in Form von Kühlrippen
angeordnet oder angeformt sein.