DE102010039327A1

DE102010039327A1 - Batteriegehäuse mit beschleunigungssensitiven Elementen, Batterie sowie Kraftfahrzeug mit Batterie

Info

Publication number: DE102010039327A1
Application number: DE102010039327A
Authority: DE
Inventors: Martin Moehle; Hans-Peter Seebich; Günter Schnepel; Romuald Fries; Alexander Reitzle; Ulrich Zimmermann; Udo Jauernig; Stephan Leuthner; Rainer Kern
Original assignee: Robert Bosch GmbH; SB LiMotive Germany GmbH; SB LiMotive Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2012-02-16
Also published as: WO2012019972A1; EP2603942A1

Abstract

Es wird ein Batteriegehäuse (10) für eine Batterie (11), bei dem auf der Außenseite mindestens ein beschleunigungssensitives Element (12) angeordnet ist, eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie beschrieben. Das mindestens eine beschleunigungssensitive Element (12) wechselt seinen Zustand in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Grenzwert für eine Beschleunigung, wobei der Wechsel optisch wahrnehmbar ist. Die Batterie (11) weist vorzugsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse, eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug mit Batterie.
Stand der Technik
Bei Transport oder Handhabung einer Batterie, beispielsweise beim Einbau in ein Fahrzeug, kann es zu Beschädigungen der Batterie kommen, wenn diese zu hohen Beschleunigungen ausgesetzt wird. Dies kann durch einen Aufprall beim Fallenlassen der Batterie geschehen. Derartige Beschädigungen können die Funktion der Batterie und damit die Sicherheit bei deren Benutzung beeinträchtigen. Den beschädigten Batterien ist der Schaden von außen nicht immer anzusehen, sofern nicht das Gehäuse in Mitleidenschaft gezogen wurde, so dass die Möglichkeit besteht, beschädigte Batterien in Fahrzeuge einzubauen.
Aus der US 2008/0084180 A1 ist ein Batteriepack für insbesondere elektronische Geräte bekannt, das mit Mitteln zur Erfassung von Stößen, vorzugsweise Beschleunigungssensoren versehen ist. Die Beschleunigungssensoren sind Teil einer Schaltung, die bei Überschreitung eines für eine Beschleunigung vorgegebenen Grenzwertes die Stromversorgung des elektronischen Geräts durch den Batteriepack unterbricht. Zudem können Mittel zur Aufzeichnung der Beschleunigungswerte vorhanden sein, so dass die ermittelten Werte zusätzlich in Relation zur Zeit gesetzt werden können, wobei kumulierte Grenzwerte für die Außerbetriebnahme des Batteriepacks vorgebbar sind. Diese Maßnahmen sind für mobil verwendbare elektronische Geräte vorgesehen, die aufgrund ihrer Verwendungsart starken Belastungen ausgesetzt sein können. Um also während der gesamten Nutzungsdauer Schäden am Batteriepack rechtzeitig, also vor einer eventuellen Schädigung des elektronischen Geräts zu erkennen und eine Unterbrechung der Stromversorgung herbeiführen zu können, wird ein relativ hoher schaltungstechnischer Aufwand betrieben, der mit zusätzlichen Kosten verbunden ist und zudem selber eine Fehlerquelle darstellen kann.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Batteriegehäuse, vorzugsweise für eine Batterie mit Lithium-Ionen-Batteriezellen zur Verfügung gestellt, das auf seiner Außenseite mit mindestens einem beschleunigungssensitiven Element versehen ist. Das beschleunigungssensitive Element verändert beim Einwirken einer definierten Auslösebeschleunigung seinen Zustand, wobei diese Zustandsänderung optisch wahrgenommen werden kann.
Vorzugsweise weist das Batteriegehäuse mehr als ein beschleunigungssensitives Element auf, die jeweils an kritischen Stellen des Batteriegehäuses angeordnet sind, um vorteilhafterweise alle möglichen Varianten einer Beschädigung sicher erfassen zu können.
Bevorzugte Bereiche zur Erfassung der Beschleunigung sind die Unterseite, Kanten, Ecken und Anschlüsse des Batteriegehäuses.
Der Bereich des Batteriegehäuses, der von einem beschleunigungssensitiven Element bedeckt wird, kann beliebig ausgestaltet werde, so können neben runden oder im Wesentlichen runden Ausgestaltungen auch langgestreckte Formen ausgewählt werden, um beispielsweise Kanten optimal zu sichern.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Batteriegehäuses bzw. einer Batterie mit mindestens einem beschleunigungssensitiven Element kann sicher und kostengünstig vermieden werden, dass beispielsweise durch einen Sturz beschädigte Batterien in Kraftfahrzeugen oder auch in anderen Bereichen zum Einsatz kommen. Die Batterie kann durch einfache Sichtkontrolle auf ihre Unversehrtheit überprüft werden.
Diese Zustandsänderung des beschleunigungssensitiven Elements ist vorzugsweise irreversibel, so dass die Schädigung dauerhaft sichtbar gemacht wird und somit spätere Irrtümer ausgeschlossen werden können.
Als beschleunigungssensitive Elemente können übliche Beschleunigungsaufzeichner verwendet werden, die entweder auf dem Batteriegehäuse aufgeklebt oder in sonstiger geeigneter Weise mit diesem dauerhaft verbunden sind. Diese können aber auch durch das Batteriegehäuse selber ausgebildet sein. Beide Ausführungsformen lassen sich auch in Abhängigkeit von den jeweiligen Sicherheitsanforderungen kombinieren.
Das mindestens eine beschleunigungssensitive Element ist bei der definierten Auslösebeschleunigung farblich veränderbar und/oder plastisch verformbar. Die möglichen optischen Änderungen werden durch konstruktive Merkmale des beschleunigungssensitiven Elements vorgegeben.
Zur Farbänderung ist es beispielsweise möglich, in dem beschleunigungssensitiven Element Hohlräume mit Farbstoffen vorzusehen, die bei Überschreiten des Grenzwertes für die Beschleunigung zerstört werden und das Material des beschleunigungssensitiven Elements verfärben. Eine andere Möglichkeit ist bei einem transparenten Material gegeben, bei dem zwei in unterschiedlichen Hohlräumen befindliche Komponenten bei Zerstörung der Hohlräume miteinander reagieren und einen von außen sichtbaren Farbstoff bilden.
Das mindestens eine beschleunigungssensitive Element kann nach einer anderen Ausführungsform zur Sichtkontrolle auch plastisch verformt werden, dazu ragt das beschleunigungssensitive Element über das Batteriegehäuse hinaus, vorzugsweise in der Form von Noppen oder dergleichen. Bei einem Sturz der Batterie werden beispielsweise die Noppen eingedrückt und signalisieren damit eine Beschädigung der Batterie. Diese Elemente können einfach hohl ausgestaltet sein oder im Inneren eine Wabenstruktur oder dergleichen aufweisen.
Um eine bestimme Auslösebeschleunigung einzustellen, wählt der Fachmann geeignete konstruktive Merkmale, wie oben beispielhaft beschrieben, und ein Material mit entsprechenden Eigenschaften zur Ausgestaltung der beschleunigungssensitiven Elemente aus.
Als Material werden geeignete, plastisch verformbare Kunststoffe oder Metalle eingesetzt.
Die Ausführungsformen der beschleunigungssensitiven Elemente lassen sich beliebig miteinander kombinieren, wobei nicht alle beschleunigungssensitiven Elemente durch die identische Auslösebeschleunigung aktivierbar sein müssen, so dass besonders sensible Bereiche des Batteriegehäuses besonders überwacht werden können.
Eine Batterie mit einem erfindungsgemäßen Batteriegehäuse weist in der Regel eine Anzahl von zwischen einem positiven Batterieterminal und einem negativen Batterieterminal in Serie geschalteten Batteriezellen auf, die vorzugsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Batterie, die ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Batteriegehäuse aufweist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine geschnittene Detailansicht eines Batteriegehäuses mit einem beschleunigungssensitiven Element im Zustand vor Erreichen einer definierten Auslösebeschleunigung,
2 eine geschnittene Detailansicht des Batteriegehäuses der Ausführungsform gemäß 1 mit einem beschleunigungssensitiven Element im Zustand nach Erreichen einer definierten Auslösebeschleunigung,
3 eine geschnittene Detailansicht eines Batteriegehäuses mit einem beschleunigungssensitiven Element nach einer zweiten Ausführungsform im Zustand vor Erreichen einer definierten Auslösebeschleunigung, und
4 eine geschnittene Detailansicht eines Batteriegehäuses mit einem beschleunigungssensitiven Element nach der zweiten Ausführungsform gemäß 3 im Zustand nach Erreichen einer definierten Auslösebeschleunigung.
In 1 ist ein Batteriegehäuse 10 einer Batterie 11 in einer Detailansicht gezeigt, wobei ein beschleunigungssensitives Element 12 im Bereich einer Kante 13 des Batteriegehäuses 10 befindlich ist. Es wird der Zustand vor Überschreiten eines Grenzwertes für die Beschleunigung dargestellt. Das bewegungssensitive Element 12 ist halbkugelförmig ausgestaltet, wobei die gewölbte Seite 14 des bewegungssensitiven Elements 12 vom Batteriegehäuse 10 wegweist. Im Inneren des bewegungssensitiven Elements 12 befinden sich Hohlräume 15, die je nach Ausführungsform auch mit einem hier nicht dargestellten Farbstoff gefüllt sein können.
Der Zustand nach Überschreiten einer Auslösebeschleunigung ist in 2 dargestellt. Das beschleunigungssensitive Element 12 ist beispielsweise durch einen Sturz der Batterie 11 plastisch verformt und zeigt damit eine Schädigung des Batteriegehäuses 10 und/oder der Batterie 11 an. Durch die plastische Verformung des beschleunigungssensitiven Elements 12 sind die Hohlräume 15 in dessen Inneren aufgeplatzt, wobei gegebenenfalls ein Farbstoff freigesetzt wird. Dieses beschleunigungssensitive Element 12 kann beispielsweise durch einen geschäumten Kunststoff hergestellt worden sein.
Eine zweite Ausführungsform des Batteriegehäuses mit einem beschleunigungssensitiven Element 12 wird in 3 und 4 gezeigt, wobei 3 den Zustand vor und 4 den Zustand nach Überschreiten eines Grenzwertes für die Beschleunigung zeigt. Das beschleunigungssensitive Element 12 ist als Hohlkörper ausgestaltet, der durch einen Sturz entsprechend plastisch verformt wird, wobei das beschleunigungssensitive Element 12 aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2008/0084180 A1 [0003]

Claims

Ein Batteriegehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (10) auf seiner Außenseite mit mindestens einem beschleunigungssensitiven Element (12) versehen ist, das bei einer definierten Auslösebeschleunigung von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand übergeht, der sich optisch wahrnehmbar vom ersten Zustand unterscheidet.
Das Batteriegehäuse nach Anspruch 1, bei dem der Übergang des mindestens einen beschleunigungssensitiven Elements (12) von einem ersten in einen zweiten Zustand irreversibel ist.
Das Batteriegehäuse nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das mindestens eine beschleunigungssensitive Element (12) bei der definierten Auslösebeschleunigung farblich veränderbar und/oder plastisch verformbar ist.
Das Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das mindestens eine beschleunigungssensitive Element (12) sich von der Außenseite des Batteriegehäuses (10) weg erstreckt.
Das Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das mindestens eine beschleunigungssensitive Element (12) Teil des Batteriegehäuses (10) ist und/oder gegebenenfalls mindestens ein weiteres beschleunigungssensitives Element (12) mit dem Batteriegehäuse (10) verbunden ist.
Das Batteriegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das mindestens eine beschleunigungssensitive Element (12) im Bereich einer Unterseite und/oder von Kanten (13) und/oder von Ecken des Batteriegehäuses (10) angeordnet ist.
Eine Batterie mit einem Batteriegehäuse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Die Batterie gemäß Anspruch 7, bei der die Batterie (11) Lithium-Ionen-Batteriezellen aufweist.
Ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und einer mit dem elektrischen Antriebsmotor verbundenen oder verbindbaren Batterie (11) gemäß Anspruch 7 oder 8.