DE102010044715A1

DE102010044715A1 - Hochvolt-Batterie mit einer Anzahl von parallelen und/oder seriell miteinander verschalteten und in einem Gehäuse angeordneten Einzelzellen

Info

Publication number: DE102010044715A1
Application number: DE102010044715A
Authority: DE
Inventors: Rainer Dipl.-Ing. Justen (Fh)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochvolt-Batterie (1) mit einer Anzahl von parallel und/oder seriell verschalteter und in einem Gehäuse (1.1) angeordneter Einzelzellen, wobei das Gehäuse (1.1) eine Druckausgleichsmembran (2) und eine Bersteinrichtung aufweist. Erfindungsgemäß ist die Druckausgleichsmembran (2) in die Bersteinrichtung integriert, wobei die Bersteinrichtung mit einer Abführleitung verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochvolt-Batterie mit einer Anzahl von parallel und/oder seriell verschalteter und in einem Gehäuse angeordneter Einzelzellen, wobei das Gehäuse eine Druckausgleichsmembran und eine Entgasungvorrichtung mit Bersteinrichtung aufweist.
Hochvolt-Batterien für Fahrzeuge sind in der Regel mit verschiedenen Sicherheitseinrichtungen ausgestattet. Zu den Sicherheitseinrichtungen zählt z. B. eine Druckausgleichsmembran, die in einem Gehäuse der Hochvolt-Batterie angeordnet ist und bei Druckunterschieden zwischen einem Inneren und einem Äußeren des Gehäuses, beispielsweise durch Temperaturunterschiede, einen Druckausgleich sicherstellt. Die Druckausgleichsmembran ist luftdurchlässig und kann z. B. in einer Bohrung in einer Entgasungsvorrichtung mit einem so genannten Ventingdeckel als Bersteinrichtung auf. Der Ventingdeckel öffnet sich bei einem zu hohen Innendruck der Hochvolt-Batterie, um eine Entgasung zu ermöglichen und somit eine Explosion der Hochvolt-Batterie zu vermeiden. Ein unzulässig hoher Innendruck innerhalb der Hochvolt-Batterie kann aus einer Temperaturerhöhung von in dem Gehäuse angeordneten Batteriezellen, z. B. infolge eines kollisionsbedingten Kurzschlusses und/oder eines anderen Defektes der Hochvolt-Batterie resultieren. Ist die Hochvolt-Batterie im Innenraum des Fahrzeugs angeordnet, kann ein aus dem Gehäuse ausströmendes Gas mittels eines Ventingrohres gezielt in einen Außenbereich des Fahrzeugs abgeleitet werden. Um eine ausreichend schnelle Entgasung der Hochvolt-Batterie bei zu hohem Innendruck zu erreichen, sind die Abmessungen des Ventingdeckels üblicherweise größer gewählt als die Abmessungen der Druckausgleichsmembran.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Hochvolt-Batterie mit mindestens einer Sicherheitseinrichtung zur gezielten Entgasung der Hochvolt-Batterie anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Hochvolt-Batterie umfasst eine Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten und in einem Gehäuse angeordneten Einzelzellen, wobei das Gehäuse eine Druckausgleichsmembran und eine Bersteinrichtung für eine Entgasungsvorrichtung aufweist. Erfindungsgemäß ist die Druckausgleichsmembran in die Bersteinrichtung integriert, wobei die Bersteinrichtung mit einer Abführleitung verbunden ist.
Bei der Hochvolt-Batterie handelt es sich insbesondere um eine Traktionsbatterie eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug ist.
Dadurch, dass die Druckausgleichsmembran in die Bersteinrichtung integriert ist, ist ein über die Druckausgleichsmembran entweichendes Gas mittels der Abführleitung in den Außenbereich des Fahrzeugs abführbar. Das über die Druckausgleichsmembran entweichende Gas verbleibt in besonders vorteilhafter Weise nicht im Innenraum des Fahrzeugs und stellt somit keine Gefährdung für die Fahrzeuginsassen dar. Das Gas wird gezielt in den Außenbereich des Fahrzeugs abgeleitet. Sofern kollisionsbedingt die Druckausgleichsmembran zuerst versagt, ist anders als bei herkömmlichen Hochvolt-Batterien auf einfache Weise eine gezielte Ableitung des Gases in den Außenbereich des Fahrzeugs ermöglicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine Hochvolt-Batterie mit einer an einem Gehäuse angeordneten Druckausgleichsmembran und einer Bersteinrichtung nach dem Stand der Technik,
2 schematisch die Hochvolt-Batterie mit einer mit der Bersteinrichtung gekoppelten Abführleitung nach dem Stand der Technik, und
3 schematisch eine erfindungsgemäße Hochvolt-Batterie.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Hochvolt-Batterie 1 für ein nicht gezeigtes Fahrzeug nach dem Stand der Technik dargestellt.
Die Hochvolt-Batterie 1 weist ein Gehäuse 1.1 auf, in welchem eine Anzahl parallel und/oder seriell miteinander verschalteter Einzelzellen angeordnet sind.
Bei der Hochvolt-Batterie 1 handelt es sich um eine Traktionsbatterie, die in einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder einem mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug angeordnet ist.
In eine Seitenwand des Gehäuses 1.1 ist eine Bohrung eingebracht, in welcher eine Druckausgleichsmembran 2 angeordnet ist. Die Druckausgleichsmembran 2 ist zumindest luftdurchlässig ausgeführt, wobei die Druckausgleichsmembran 2 einem Druckausgleich zwischen einem Inneren des Gehäuses 1.1 und einem Außenbereich der Hochvolt-Batterie 1 dient.
Darüber hinaus ist eine Öffnung in die Seitenwand eingebracht, die mittels eines so genannten Ventingdeckels 3 als Bersteinrichtung verschlossen ist.
Die Druckausgleichsmembran 2 und der Ventingdeckel 3 als Bersteinrichtung sind Sicherheitseinrichtungen der Hochvolt-Batterie 1, mittels denen ein Druckausgleich sowie ein gezielter Druckabbau in Bezug auf einen im Gehäuse 1.1 vorherrschenden Druck sowohl im üblichen Betrieb als auch im Falle eines Berstens der Hochvolt-Batterie 1 durchführbar sind.
Mittels der Druckausgleichsmembran 2 sind Druckunterschiede zwischen dem Inneren des Gehäuses 1.1 und dem Außenbereich ausgleichbar. Entsprechend des in dem Inneren des Gehäuses 1.1 vorherrschenden Druckes wölbt sich die Druckausgleichsmembran 2 zum Druckausgleich nach außen oder nach innen, wobei durch die Luftdurchlässigkeit der Druckausgleichsmembran 2 ein sich in dem Gehäuse 1.1 befindendes Gas bei überhöhtem Druck im Gehäuse 1.1 über die Druckausgleichsmembran 2 ausströmen kann. Der Druckunterschied kann aus Temperaturschwankungen des Außenbereiches resultieren.
Der Ventingdeckel 3 als Bersteinrichtung verschließt die in das Gehäuse 1.1, d. h. die Seitenwand, eingebrachte Öffnung, wobei sich der Ventingdeckel 3 von selbst öffnet, wenn ein Grenzwert einer unzulässigen Druckerhöhung im Inneren des Gehäuses 1.1 überschritten ist. Der Ventingdeckel 3 sprengt auf, so dass die Hochvolt-Batterie 1 entgasen kann und einer Explosion der Hochvolt-Batterie 1 entgegengewirkt ist.
In dem Bereich, in welchem der Ventingdeckel 3 die Öffnung verschließt, ist eine Abführleitung, d. h. ein Ventingrohr 4, angeordnet, wie in 2 gezeigt ist. Ein erstes Ende 4.1 des Ventingrohres 4 ist an der Öffnung angeordnet, wobei ein zweites Ende 4.2 derart angeordnet ist, dass das Ventingrohr 4 mit einem Außenbereich des Fahrzeugs verbunden ist.
Bei Öffnen des Ventingdeckels 3 durch eine unzulässig hohe Druckerhöhung im Inneren des Gehäuses 1.1 werden aus der Öffnung strömende Gase mittels des Ventingrohres 4 in den Außenbereich des Fahrzeugs geleitet.
Um zu vermeiden, dass das Gas, welches über die Druckausgleichsmembran 2 ausströmt, in den Innenraum des Fahrzeugs gelangt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Druckausgleichsmembran 2 in den Ventingdeckel 3 zu integrieren, wie in 3 dargestellt ist. Dadurch wird das über die Druckausgleichsmembran 2 entweichende Gas ebenfalls mittels des Ventingrohres 4, welches in 3 nicht dargestellt ist, in den Außenbereich geleitet. Das Gas wird somit gezielt abgeführt und stellt keine Gefährdung für Fahrzeuginsassen dar.
Dabei ist die Druckausgleichsmembran 2 mittig in den Ventingdeckel 3 integriert. Der Druckausgleich zwischen dem Inneren und dem Außenbereich des Gehäuses 1.1 erfolgt weiterhin mittels der Druckausgleichsmembran 2, wobei sich der Ventingdeckel 3 bei Überschreiten des Grenzwertes in Bezug auf die zulässige Druckerhöhung im Gehäuse 1.1 öffnet.
Der Entgasungsvorgang der Hochvolt-Batterie 1 ist über die Druckausgleichsmembran 2 kontrolliert realisierbar, wobei gleichzeitig eine Entlüftungsfunktion mittels des Ventingdeckels 3 sichergestellt ist, und zwar sowohl im üblichen Betrieb der Hochvolt-Batterie 1 als auch im Falle deren Berstens.
Sofern kollisionsbedingt die Druckausgleichsmembran 2 zuerst versagt, ist auf einfache Weise eine gezielte Ableitung des Gases in den Außenbereich des Fahrzeugs ermöglicht.
Es ist zur vereinfachten Herstellung des Gehäuses 1.1 auch möglich, die Druckausgleichsmembran 2 in die Bersteinrichtung, insbesondere in den Ventingdeckel 3 zu integrieren, ohne dass dieser mit der Abführleitung, insbesondere dem Ventingrohr 4, verbunden ist.

Claims

Hochvolt-Batterie (1) mit einer Anzahl von parallel und/oder seriell miteinander verschalteten und in einem Gehäuse (1.1) angeordneten Einzelzellen, wobei das Gehäuse (1.1) eine Druckausgleichsmembran (2) und eine Bersteinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsmembran (2) in die Bersteinrichtung integriert ist, wobei die Bersteinrichtung mit einer Abführleitung verbunden ist.
Hochvolt-Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bersteinrichtung als ein sich bei überhöhtem Innendruck in dem Gehäuse (1.1) öffnender Ventingdeckel (3) ausgebildet ist.
Hochvolt-Batterie (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittels des Ventingdeckels (3) verschließbare Öffnung des Gehäuses (1.1) mit einem Ventingrohr (4) als Abführleitung verbunden ist.
Hochvolt-Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsmembran (2) zumindest luftdurchlässig ist.
Fahrzeug mit einer Hochvolt-Batterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug ist.