DE102008059968A1

DE102008059968A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Brandprävention und/oder -bekämpfung für eine Li-Ionen Batterie eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102008059968A1
Application number: DE200810059968
Authority: DE
Inventors: Jens Dr.-Ing. Meintschel; Dirk Dipl.-Ing. Dr. Schröter; Jürgen Dipl.-Ing. Wertenbach
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Li-Ionen-Batterie (1) eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, bei welchem zur Brandprävention und/oder -bekämpfung der Einzelzellen (2) der Batterie (2) aufweisende Innenraum (3) der Batterie (1) über eine Leitung (Notfallleitung 4) mit dem Kältemittelkreislauf (6) der Batterie fluidisch verbunden und im Bedarfsfall zumindest zeitweilig das Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf (6) in den Innenraum (3) eingeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Brandprävention und/oder -bekämpfung für eine Li-Ionen Batterie eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20, wie beides in der Automobilindustrie verwendet und hier als bekannt unterstellt wird.
Li-Ionen-Hochvolt-Batterien für Fahrzeuganwendungen bestehen aus vielen in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen, die sich mit der dazugehörenden Elektronik und Kühlung in einem gemeinsamen Gehäuse befinden. Die Li-Ion-Einzelzellen müssen gekühlt werden, um die entstehende Verlustwärme abzuführen. Eine Möglichkeit zur Kühlung der Einzelzellen ist die Verwendung eines am oder im Zellblock angeordneten Kühlers bzw. einer Kälteplatte, die über einen Wärmetauscher indirekt mit dem Kältemittel des Fahrzeug-Kältekreislaufs wärmeleitend verbunden ist.
Bei Li-Ionen-Zellen können bei Überladung oder Kurzschluss die Temperatur und der Innendruck im Gehäuse stark ansteigen. Die in den Zellen enthaltene elektrochemisch aktive Masse kann thermische Instabilität aufweisen. Insbesondere das in Li-Ionen-Zellen befindliche Nickeloxid kann sich oberhalb von 150°C irreversibel in einer exothermen Reaktion zersetzen. Dadurch kann sich die Zelle weiter erwärmen und der Druck in ihrem Inneren ansteigen bis zum definierten und bestimmungsgemäßen Öffnen der im Zellgehäuse eingebrachten Druckbegrenzungselemente, welche z. B. durch eine gezielte Schwächung des Batteriegehäuses ausgebildet sind (Sollbruchstelle). Beim Ausströmen der heißen Gase bedarf es Maßnahmen, dass sich Teile des Batterieinnenlebens nicht entzünden können. Als Auslöser von Batteriebränden werden in der Literatur vereinzelt Kurzschlüsse in deren elektrischen Teil genannt. Durch diese Phänomene könnten sich weitere Zellen überhitzen und der Zerstörungsprozess wird insbesondere selbsttätig weitergeführt.
Derzeit sind keine auf diesen speziellen Anwendungsfall konzipierten Feuerlöschsysteme bekannt. Aus der Gebäudetechnik bekannte Sprinkleranlagen sind insbesondere ungeeignet, da diese über eine im Einsatzfall berstende Glasampulle verfügen, die bei im Fahrzeug vorliegenden Vibrationen und/oder Stößen zerbrechen und dadurch das Feuerlöschsystem auslösen könnten.
Aus der DE 101 23 178 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, die zur schnellen Abkühlung einer Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Hierzu ist ein Kältespeicher vorhanden, welcher als Hochdruckspeichers ausgeführt ist und der mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllten ist. Zum Erzeugen der erforderlichen Kälteleistung wird das Fluid entspannt und die Kältre an die jeweils benötigten Orte geleitet.
In einer weiteren Ausgestaltung dieser Erfindung sind die Druckspeicher mit pyrotechnisch betätigbaren Notventilen versehen, wobei es sich beidem Fluid um ein nichtbrennbares und Sauerstoff verdrängen Gas, insbesondere CO₂, handelt. Dadurch kann das Fluid bei einem Unfall zu brandgefährdeten Bereichen geleitet und in günstiger Weise zur Brandbekämpfung verwendet werden. Ein derartiges Verfahren ist trotz seiner Vorzüge aufwendig und teuer.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit dem auf einfache und günstige Weise ein praktikabler Brandschutz bei brandgefährdeten Einzelzellen aufweisenden Batterien gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 1 bzw. mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 20 gelöst. Durch die zumindest zeitweilig fluidische Verbindung des die Einzelzellen der Batterie aufweisenden Innenraums der Batterie mit einem löschwirksamen Kältemittel des Kältemittelkreislaufs der Batterie kann im Bedarfsfall dieser Innenraum zur Brandprävention und/oder zur Brandbekämpfung mit dem Kälte-/bzw. Löschmittel beaufschlagt werden, wobei hierzu nur ein geringer baulicher und kostengünstiger Aufwand notwendig ist.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung endet die Leitung im Randbereich des Innenraums, wodurch der die Einzelzellen aufweisende Innenraum fluidisch in das Leitungssystem des Kältemittels des Kältemittelkreislaufes des Fahrzeuges integriert ist.
Hierbei wird als Kältemittel des Kältemittelkreislaufs ein nichtbrennbares flüssiges oder gasförmiges Fluid gewählt. Damit ist der Innenraum der Batterie dauerhaft mit dem Kältemittel befüllt.
In einer Weiterführung der Erfindung wird das Kältemittel aus einer Stoffgruppe gewählt, deren Stoffe Oxidationsmittel, insbesondere Sauerstoff verdrängend und/oder – adsorbierend und/oder -absorbierend sind und/oder die gegenüber den Substanzen oder Bestandteilen der funktionellen Bestandteile der Einzelzellen der Batterie mit dem Oxidationsmittel energetisch stabilere chemische Bindung aufweisen und/oder mit den vorgenannten Substanzen oder Bestandteilen der Einzelzellen chemisch schneller reagieren und ihnen so den potentiellen Reaktionspartner entziehen.
In einer Weiterführung der Erfindung wird das Kältemittel aus einer Stoffgruppe gewählt, deren Stoffe Wasserstoff und/oder Wasser verdrängend und/oder -adsorbierend und/oder – absorbierend sind und/oder die gegenüber den elektrochemischen Substanzen oder Bestandteilen der funktionellen Bestandteile der Einzelzellen der Batterie mit Wasserstoff und/oder Wasser energetisch stabilere chemische Bindung aufweisen und/oder mit den vorgenannten Substanzen oder Bestandteilen der Einzelzellen chemisch schneller reagieren und ihnen so den potentiellen Reaktionspartner entziehen. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund von Vorteil, wenn ein Bestandteil der Batterie ein Element der ersten beiden Hauptgruppen des Periodensystems, bevorzugt der ersten Hauptgruppe, insbesondere Li gewählt wird.
In einer Weiterführung der Erfindung wird Kältemittelkreislauf für die Batterie der Kühlmittelkreislauf einer im Fahrzeug befindlichen Klimaanlage gewählt. Insbesondere kommt hierbei als Kältemittel für die Klimaanlage ein nichtbrennbares flüssiges oder gasförmiges Fluid, vorzugsweise C0₂ in Betracht. Auf diese Weisen ist der konstruktive und finanzielle Aufwand für die Brandbekämpfung weiter verringert.
In einer Weiterführung der Erfindung wird eine das Kältemittelmittel im Innenraum der Batterie führende und im Normalfall geschlossene Leitung, im folgenden vereinfachend Notfallleitung genannt, mit einer Notfallöffnung versehen, die im Bedarfsfall in sinnvoller Weise gegenüber dem Innenraum der Batterie gesteuert geöffnet werden kann. Als Öffnungskriterium kann in bevorzugter Weise die im Innenraum herrschenden Temperatur und/oder die außerhalb des Innenraums herrschenden Temperatur herangezogen werden.
Die innere Temperatur kann hierbei zur Prävention als auch zum Löschen dienen, wobei die äußere Temperatur vorzugsweise der Prävention dient. Bei der Prävention wird der Innenraum in zweckmäßiger Weise noch vor der Entstehung eines Brandes mit dem Löschmittel beaufschlagt, bevorzugt geflutet und/oder gespült.
In einer Weiterführung der Erfindung wird die Notfallöffnung elektronisch gesteuert geöffnet, wodurch für eine Auslösung des Löschmittels auf einfache Weise eine Vielzahl von Einflussfaktoren, wie bspw. Daten der Außentemperatur, des Gefährdungspotential der Umgebung, usw. berücksichtigt werden können.
In einer Weiterführung der Erfindung wird auf einfache und kostengünstige Weise die Notfallöffnung durch Bimetall eine thermische Ausdehnung und/oder einen Schmelzverschluss oder Berstscheibe verschlossen. Hierdurch kann die Notfallöffnung durch das Anheben eines Bimetallstreifens, das Schmelzen des Schmelzverschlusses, bspw. aus PP mit einem Schmelzpunkt bei 110C und/oder das Bersten/Aufbrechen eines Betätigungselementes geöffnet werden.
Weitere sinnvolle Ausgestaltungen sind den in nachfolgend dargestellten und die Erfindung näher erläuternden Ausführungsbeispielen entnehmbar. Dabei zeigt
1 einen Querschnitt durch eine Batterie mit im Innenraum auf einer Kühlplatte aufgestellten Einzelzellen,
2 einen schematischen Aufbau einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung mit polseitig und oben angeordneter Kühlplatte und
3 einen Querschnitt durch eine mit einem Schmelzpfropfen verschlossene Notfallöffnung.
In 1 ist ein schematischer Querschnitt durch eine insbesondere Li-Ionen Batterie 1 eines Fahrzeuges dargestellt. Die Batterie 1 weist ein geschlossenes Batteriegehäuse auf. Im Innenraum 3 der Batterie 1 sind mehrere Einzelzellen 2 angeordnet, die zu einem Zellenstapel 9 zusammengefasst sind. Die Einzelzellen 2 dieses Zellenstapels 9 sind thermisch leitend auf einer Kühlplatte 10 aufgestellt. Die Kühlplatte 10 ist Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs 6 der Batterie und dient insbesondere zur Abfuhr der von den Einzelzellen 3 erzeugten Wärme.
Aus dem Innenraum 3 der Batterie 1 sind verschiedene Leitung und Kabel herausgeführt. Die abgedichtet aus dem Innenraum 3 herausgeführten Leitungen und Kabel dienen bspw. zur Stromab- und -zuleitung, zur vorzugsweise elektronischen Überwachung von im Innenraum 3 angeordneten Bauteilen 14 oder der Einzelzellen 2 der Batterie 1, zur Temperierung des Innenraums 3 und der Einzelzellen 2 usw.. Ansonst ist der Innenraum 3 aus den bekannten Sicherheitsgründen dichtend verschlossen.
Der Kältemittelkreislauf 6, der insbesondere Bestandteil eines Kühlmittelkreislaufs einer ohnehin schon vorhandene Klimaanlage eines Fahrzeuges ist, wird vorzugsweise mit unter Überdruck stehendem CO₂ betrieben, das gleichzeitig als Kältemittel sowie als Löschmittel vorgesehen ist. In sinnvoller Weise wird eine Leitung des Kältemittelkreislaufs 6 gleichzeitig als Notfallleitung 4 verwendet, welche eine Notfallöffnung 7 aufweist, die fluidisch mit dem Innenraum 3 der Batterie 1 verbindbar ist. Hiermit ist u. a. eine Bauteile- und Bauraumverringerung verbunden. Des Weiteren bildet der Kältemittelkreislauf 6 auf diese Weise gleichzeitig einen Löschmittelspeicher für die Brandbekämpfung zumindest im Innenraum 3 der Batterie 1.
Die Notfallöffnung 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel in demjenigen Teil der Zuleitung (Notfallleitung 4) angeordnet, der sich – im Hinblick auf das strömende Kältemittel – zuströmseitig vor der Kühlplatte 10 und innerhalb des Innenraums 3 befindet. Auf diese Weise ist die Notfallöffnung 7 in dem Innenraum 3 angeordnet und die Notfallleitung 4 ohnehin schon dichtend durch das Batteriegehäuse hindurch geführt.
Die Notfallöffnung 7 ist außerhalb des Einsatzfalls durch ein Betätigungselement 8 dichtend verschlossen, das als Bimetall und/oder als Schmelzenkörper und/oder als Berstscheibe und/oder als Dünnstelle ausgebildet ist. Bei diesen Ausführungen wird die Notfallöffnung 7 im Einsatzfall temperaturbedingt durch das sich thermisch unterschiedlich ausdehnende (Bimetall) freigegeben oder der Schmelzkörper in einer die Notfallöffnung 7 freigebenden Weise geschmolzen oder die Berstscheibe bzw. die Dünnstelle fluidströmfähig aufgebrochen.
In den Innenraum 3 eingebrachtes CO₂ verdrängt in günstiger Weise brandbekämpfend bzw. brandschützend den Sauerstoff. Weiterhin kann es aufgrund einer zumindest u. U. auftretenden adiabatischen Entspannung in idealer Weise zusätzlich noch das Gasvolumen im Innenraum 3 kühlen und dadurch möglicherweise die Innentemperatur unter die eine kritische Zündtemperatur absenken.
In 2 ist ein weiterer schematischer Querschnitt einer Batterie 1 eines Fahrzeuges dargestellt. Die Batterie 1 gemäß 2 weist gleichfalls ein geschlossenes Batteriegehäuse auf. Ferner sind im Innenraum 3 dieser Batterie 1 auch mehrere Einzelzellen 2 angeordnet, die zu einem Zellenstapel 9 zusammengefasst sind. Allerdings sind die Einzelzellen 2 dieses Zellenstapels 9 mit ihren Polen 5 thermisch leitend an einer Kühlplatte 10 befestigt, welche oberhalb der Einzelzellen 2 angeordnet ist. Die Kühlplatte 10 ist Bestandteil des Kältemittelkreislauf 6 der Batterie und dient insbesondere zur Abfuhr der von den Einzelzellen 3 erzeugten Wärme.
Aus dem Innenraum 3 der Batterie 1 sind gleichfalls wie im Ausführungsbeispiel nach 1 verschiedene Leitung und Kabel herausgeführt, die ebenfalls bspw. zur Stromab- und -zuleitung, zur vorzugsweise elektronischen Überwachung von im Innenraum 3 angeordneten Bauteilen 14 oder der Einzelzellen 2 der Batterie 1 dienen.
Der Kältemittelkreislauf 6, der insbesondere Bestandteil eines Kühlmittelkreislaufs einer ohnehin schon vorhandene Klimaanlage eines Fahrzeuges ist, kann mit unter Überdruck stehendem CO₂ betrieben werden, das gleichzeitig als Kältemittel sowie als Löschmittel vorgesehen ist. Auf diese Weise bildet der Kältemittelkreislauf 6 gleichzeitig einen Löschmittelspeicher. In sinnvoller Weise wird hierbei die Zuleitung des Kältemittelkreislaufs 6 gleichzeitig als Notfallleitung 4 verwendet, womit eine Bauteile- und Bauraumverringerung verbunden ist.
Die Notfallöffnung 7 ist in demjenigen Teil der Zuleitung (Notfallleitung 4) angeordnet, der sich – im Hinblick auf das strömende Kältemittel – zuströmseitig vor der Kühlplatte 10 und innerhalb des Innenraums 3 befindet. Auf diese Weise ist die Notfallöffnung 7 in dem Innenraum angeordnet und die Notfallleitung 4 ohnehin schon dichtend durch das Batteriegehäuse hindurch geführt.
Die Notfallöffnung 7 kann vorteilhafterweise durch ein elektronisch steuerbares Ventil ausgebildetes Betätigungselement 8 geöffnet bzw. verschlossen werden. Durch diese konstruktive Gestaltung kann der Innenraum 3 der Batterie im Bedarfsfall, also bei einem Brand und/oder zur Verhinderung eines Brandes gezielt mit dem Kälte- bzw. Löschmittel beaufschlagt bzw. geflutet werden. Ferner kommen auch die bereits genannten weiteren Verschlussarten in Betracht.
Die Erkennung eines Notfalls sowie die Brandbekämpfung bzw. -prävention erfolgt analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel.
Des Weiteren kann es noch von Vorteil sein, die oder eine weitere Notfallöffnung 7 in der Kühlplatte 10 anzuordnen, da hier insbesondere eine größere Auswahlmöglichkeit des Anbringungsortes vorliegt. Ferner ist dies noch insbesondere bei oben, also polseitig angeordneter Kühlplatte 10 günstig, da das CO₂ schwerer als Luft ist und von daher alleine den Innenraum 3 vollständig ausfüllend nach unten strömt.
In 3 ist ein Querschnitt durch Notfallöffnung 7 dargestellt, die mit einem Schmelzpfropfen 13 verschlossen ist. In diesem Fall ist um eine Notfallöffnung 7 eine Pfropfenhalterung 11 angeordnet, deren Austrittskanal 12 fluidisch mit der in der Leitung der Klimaanlage angebrachten Notfallöffnung 7 verbunden und auf den gefährdeten Bereich hin ausgerichtet ist. Der Austrittskanal 12 weist einen sich nach ausströmungsseitig außen hin konisch verjüngenden Querschnitt auf, in dem der entsprechend ausgeformte Schmelzpfropfen 13 die Notfallöffnung 7 dichtend verschließend angeordnet ist. Durch die konische Ausformung des Austrittskanals 12 und des Schmelzpfropfens 13 ist die Dichtheit der Anordnung während des Normalfalls zumindest verbessert. Tritt der Bedarfsfall ein, schmilzt der Schmelzpfropfen 13 vorzugsweise durch die Wärme der Umgebung und die Notfallöffnung 7 wird freigegeben, wodurch das Lösch- bzw. Kältemittel austreten kann.
Als Material für den Schmelzpfropfen 13 haben sich vorzugsweise ein Woodsches Metall, insbesondere eine Legierung aus Wismut, Blei, Cadmium, Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 70°C und/oder ein Roses Metall, vorzugsweise eine Legierung aus Wismut, Blei und Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 98°C und/oder reines Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 232°C bewährt.

1: (Li-Ionen) Batterie
2: Einzelzellen
3: Innenraum der Batterie
4: Notfallleitung
5: Pol
6: Kühlkreislauf der Batterie
7: Notfallöffnung
8: Betätigungselementes
9: Zellenstapel
10: Kühlplatte
11: Pfropfenhalterung
12: Austrittskanal
13: Schmelzpfropfen
14: Bauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10123178 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Li-Ionen Batterie (1) eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass zur Brandprävention und/oder -bekämpfung, im folgenden vereinfachend Bedarfsfall genannt, der Einzelzellen (2) der Batterie (2) aufweisende Innenraum (3) der Batterie (1) über eine Leitung (Notfallleitung 4) mit dem Kältemittelkreislauf (6) der Batterie fluidisch verbunden wird, und dass im Bedarfsfall zumindest zeitweilig das Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf (6) in den Innenraum (3) eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Einzelzellen (2) der Batterie (1) aufweisende Innenraum (3) der Batterie (1) fluidisch in das Leitungssystem des Kältemittels des Klimakreislaufes des Fahrzeuges integriert wird, dass als Kältemittel des Klimakreislaufes ein nichtbrennbares flüssiges oder gasförmiges Fluid gewählt wird und dass der Innenraum der Batterie zumindest im Brandfall mit dem Kältemittel befüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalfall das Kältemittel im Innenraum der Batterie innerhalb eines geschlossenen Leitungssystems geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem des Kältemittels mit einer Kühlplatte (10) fluidisch verbunden ist, wobei die Kühlplatte (10) im Innenraum (3) der Batterie (1) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel im Innenraum (3) der Batterie (1) eingeleitet, die Einzelzellen (2) frei umspülend hindurchgeleitet und anschließend wieder abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Kältemittel führende geschlossene Leitung, im Folgenden vereinfachen Notfallleitung (4) genannt, mit dem die Einzelzellen (2) der Batterie (1) aufweisenden Innenraum (3) zumindest im Bedarfsfall zeitweilig über eine Notfallöffnung (7) fluidisch verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Notfallöffnung (7) aufweisende Notfallleitung (4) zumindest bereichsweise im Innenraum (3) der Batterie verlegt (1) wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) der Notfallleitung (4) mit dem Innenraum (3) fluidisch verbunden wird und dass die Notfallleitung (4) zumindest den Innenraum (3) berührend geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) im Bedarfsfall gegenüber dem Innenraum (3) gesteuert geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) gegenüber dem Innenraum (3) in Abhängigkeit der im Innenraum (3) herrschenden Temperatur gesteuert geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (6) elektronisch gesteuert geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) durch eine thermische Ausdehnung eines Betätigungselementes (8), insbesondere ein Bimetall und/oder eine Wachspatrone geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) durch einen in ihr und oder der Notfallleitung (4) angeordneten Schmelzpfropfen (13) verschlossen wird, und dass der Schmelzpfropfen (13) bei er im Bedarfsfall auftretenden Temperatur die Notfallöffnung (7) freigebend geschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) durch einen in ihr angeordneten Schmelzpfropfen (13) verschlossen wird, dass die Notfallöffnung (7) sich ausströmseitig insbesondere konisch schließend ausgeformt wird und dass der Schmelzpfropfen (13) bei der im Bedarfsfall auftretenden Temperatur die Notfallöffnung (7) freigebend geschmolzen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass für den Schmelzpfropfen (13) ein Metall mit niedrigem Schmelzpunkt gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für den Schmelzpfropfen (13) ein Woodsche Metall, insbesondere eine Legierung aus Wismut, Blei, Cadmium, Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 70°C und/oder ein Roses Metall, vorzugsweise eine Legierung aus Wismut, Blei und Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 98°C und/oder reines Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 232°C gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel aus einer Stoffgruppe gewählt wird, die Oxidationsmittel, insbesondere Sauerstoff verdrängend und/oder -adsorbierend und/oder – absorbierend sind und/oder die gegenüber den Substanzen oder Bestandteilen der funktionellen Bestandteile der Einzelzellen (2) der Batterie (1) mit dem Oxidationsmittel energetisch stabilere chemische Bindung aufweisen und/oder mit den vorgenannten Substanzen oder Bestandteilen der Einzelzellen (2) chemisch schneller reagieren und ihnen so den potentiellen Reaktionspartner entziehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel aus der Stoffgruppe gewählt wird, die Wasserstoff und/oder Wasser verdrängend und/oder -adsorbierend und/oder – absorbierend sind und/oder die gegenüber den elektrochemischen Substanzen oder Bestandteilen der funktionellen Bestandteile der Einzelzellen (2) der Batterie (1) mit Wasserstoff und/oder Wasser energetisch stabilere chemische Bindung aufweisen und/oder mit den vorgenannten Substanzen oder Bestandteilen der Einzelzellen (2) chemisch schneller reagieren und ihnen so den potentiellen Reaktionspartner entziehen, und dass als ein Bestandteil der Batterie (1) ein Element der ersten beiden Hauptgruppen des Periodensystems, bevorzugt der ersten Hauptgruppe, insbesondere Li gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel C02 gewählt wird.
Vorrichtung zum Betreiben einer brandgefährdeten Batterie innerhalb eines klimatisierten Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass zur Brandprävention und/oder -bekämpfung, im folgenden vereinfachend Bedarfsfall genannt, der Einzelzellen (2) der Batterie (2) aufweisende Innenraum (3) der Batterie (1) über eine Leitung (Notfallleitung 4) mit dem Kältemittelkreislauf (6) der Batterie fluidisch verbunden ist, und dass im Bedarfsfall der Innenraum (3) zumindest zeitweilig mit dem Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf (6) beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der die Einzelzellen (2) der Batterie (1) aufweisende Innenraum (3) der Batterie (1) fluidisch in das Leitungssystem des Kältemittels des Klimakreislaufes des Fahrzeuges integriert ist, dass als Kältemittel des Klimakreislaufes ein nichtbrennbares flüssiges oder gasförmiges Fluid ist und dass der Innenraum der Batterie zumindest im Brandfall mit dem Kältemittel beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Normalfall das Kältemittel im Innenraum der Batterie innerhalb eines geschlossenen Leitungssystems geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem des Kältemittels mit einer Kühlplatte (10) fluidisch verbunden ist, wobei die Kühlplatte (10) im Innenraum (3) der Batterie (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (3) der Batterie (1) einen Teil des Leitungssystems des Kältemittel ausbildet und dass die Einzelzellen (2) von dem Kältemittel frei umspült sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Kältemittel führende geschlossene Leitung, im Folgenden vereinfachen Notfallleitung (4) genannt, mit dem die Einzelzellen (2) der Batterie (1) aufweisenden Innenraum (3) zumindest im Bedarfsfall zeitweilig über eine Notfallöffnung (7) fluidisch verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die die Notfallöffnung (7) aufweisende Notfallleitung (4) zumindest bereichsweise im Innenraum (3) der Batterie verlegt (1) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) der Notfallleitung (4) mit dem Innenraum (3) fluidisch verbunden ist und dass die Notfallleitung (4) zumindest den Innenraum (3) berührt.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) im Bedarfsfall gegenüber dem Innenraum (3) gesteuert öffenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (6) elektronisch gesteuert öffenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) durch eine thermische Ausdehnung eines Betätigungselementes (8), insbesondere ein Bimetall und/oder eine Wachspatrone öffenbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) einen in ihr und oder der Notfallleitung (4) angeordneten Schmelzpfropfen (13) aufweist, dessen Schmelztemperatur kleiner als die im Bedarfsfall auftretende Temperatur ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Notfallöffnung (7) einen in ihr angeordneten Schmelzpfropfen (13) aufweist, dass die Notfallöffnung (7) sich ausströmseitig insbesondere konisch schließend geformt ist und dass die Schmelztemperatur des Materials des Schmelzpfropfens (13) kleiner als die im Bedarfsfall auftretende Temperatur ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpfropfen (13) aus einem Woodschen Metall, insbesondere eine Legierung aus Wismut, Blei, Cadmium, Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 70°C und/oder ein Roses Metall, vorzugsweise eine Legierung aus Wismut, Blei und Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 98°C und/oder reines Zinn mit einem Schmelzpunkt von etwa 232°C hergestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel ein Stoff einer Stoffgruppe ist, deren Mitglieder Oxidationsmittel, insbesondere Sauerstoff verdrängend und/oder -adsorbierend und/oder – absorbierend sind und/oder die gegenüber den Substanzen oder Bestandteilen der funktionellen Bestandteile der Einzelzellen (2) der Batterie (1) mit dem Oxidationsmittel energetisch stabilere chemische Bindung aufweisen und/oder mit den vorgenannten Substanzen oder Bestandteilen der Einzelzellen (2) chemisch schneller reagieren und ihnen den potentiellen Reaktionspartner entziehen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel ein Stoff einer Stoffgruppe ist, deren Mitglieder Wasserstoff und/oder Wasser verdrängend und/oder -adsorbierend und/oder – absorbierend sind und/oder die gegenüber den elektrochemischen Substanzen oder Bestandteilen der funktionellen Bestandteile der Einzelzellen (2) der Batterie (1) mit Wasserstoff und/oder Wasser energetisch stabilere chemische Bindung aufweisen und/oder mit den vorgenannten Substanzen oder Bestandteilen der Einzelzellen (2) chemisch schneller reagieren und ihnen so den potentiellen Reaktionspartner entziehen, und dass ein Bestandteil der Batterie (1) ein Element der ersten beiden Hauptgruppen des Periodensystems, bevorzugt der ersten Hauptgruppe, insbesondere Li ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel C0₂ ist.