DE102011116740A1

DE102011116740A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung, insbesondere Entschärfung einer beschädigten Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102011116740A1
Application number: DE201110116740
Authority: DE
Inventors: Ulrich Beck
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-10-22
Filing date: 2011-10-22
Publication date: 2012-05-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherung einer beschädigten Hochvoltbatterie (2) eines Fahrzeugs, wobei eine Verbindung der Hochvoltbatterie (2) zu einer Batterieüberwachungseinheit und/oder einem Bordnetz getrennt ist. Erfindungsgemäß wird die Hochvoltbatterie (2) in einem Behälter (1) angeordnet und mittels Wasserstrahlschneidens zerteilt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherung, insbesondere Entschärfung einer beschädigten Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs, wobei eine Verbindung der Hochvoltbatterie zu einer Batterieüberwachungseinheit und/oder einem Bordnetz getrennt ist.
In heutigen Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und Fahrzeugen, welche mit Brennstoffzellen betrieben werden, ist eine Hochvoltbatterie angeordnet. in der Hochvoltbatterie wird elektrochemische Energie gespeichert, mittels welcher ein Elektromotor des Fahrzeugs angetrieben wird. Bei einer Kollision des Fahrzeugs besteht die Gefahr, dass die Hochvoltbatterie beschädigt wird und es kann nicht sicher ausgeschlossen werden, dass sie in einen unkontrollierbaren Zustand übergeht. Wenn sich die Hochvoltbatterie in dem unkontrollierten Zustand befindet, ist es nicht möglich, die Hochvoltbatterie mit den dafür im Normalfall vorgesehenen Verfahren zu entladen. Somit geht von der Hochvoltbatterie eine Gefahr aus, die beispielsweise bei einer Lithium-Ionen-Batterie darin besteht, dass es zu einem thermischen Durchgehen – auch Thermal Runaway – kommt, bei welchem sich Elektrolyt-Dämpfe, Rauch, Rauchgas, Hitze und/oder Feuer entwickeln können und folglich eine große Gefahr für Personen im unmittelbaren Umfeld der Hochvoltbatterie bestehen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherung einer beschädigten Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem Verfahren zur Sicherung, insbesondere Entschärfung einer beschädigten Hochvoltbatterie eines Fahrzeugs ist eine Verbindung der Hochvoltbatterie zu einer Batterieüberwachungseinheit und/oder einem Bordnetz getrennt. Erfindungsgemäß wird die Hochvoltbatterie in einem Behälter angeordnet und mittels Wasserstrahlschneidens zerteilt.
Mittels des Verfahrens ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, die Hochvoltbatterie auch bei Unkenntnis über deren Aufbau und verwendete Materialien, insbesondere in Bezug auf elektrische Spannungsführung vergleichsweise sicher zu entschärfen, so dass die von der beschädigten Hochvoltbatterie ausgehende Gefahr, wie austretende Elektrolyt-Dämpfe, Rauchgase, Entflammungsgefahr, zumindest vermindert werden.
Durch den Wasserstrahl selbst als Mittel zur Zerteilung der Hochvoltbatterie wird vorteilhaft kein Kurzschluss hinsichtlich der Hochvoltbatterie und/oder ihrer einzelnen Bestandteile hervorgerufen.
Darüber hinaus ist zur Zerteilung der Hochvoltbatterie und zur Verminderung der von der Hochvoltbatterie ausgehenden Gefahr kein festes und/oder leitfähiges Hilfsmittel, wie beispielsweise ein Sägeblatt, erforderlich.
Zudem kann das Verfahren auch zur Entsorgung und zur stofflichen Verwertung einer Hochvoltbatterie eingesetzt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt die:
1 schematisch eine in einem obenseitig offenen Behälter angeordnete Hochvoltbatterie.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der einzigen Figur ist ein obenseitig offener Behälter 1, beispielsweise ein Container, dargestellt. Vorzugsweise ist der Behälter 1 transportabel, so dass der Behälter 1 ohne großen Aufwand beispielsweise zu einer Unfallstelle eines Fahrzeugs transportierbar ist. In dem Behälter 1 ist eine Hochvoltbatterie 2 angeordnet.
Die Hochvoltbatterie 2 ist eine Fahrzeugbatterie, insbesondere eine Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs, eines Hybridfahrzeugs oder eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugs.
Das Fahrzeug, in welchem die Hochvoltbatterie 2 angeordnet war, war an einer Kollision beteiligt, wobei ein Kollisionsobjekt derart mit dem Fahrzeug kollidiert ist, dass die Hochvoltbatterie 2 beschädigt wurde.
Denkbar ist aber auch, dass die Hochvoltbatterie 2 außerhalb des Fahrzeugs z. B. im Servicefall beschädigt wurde, beispielsweise durch Herabfallen aus einer Montage-, Reparatur- oder Lagervorrichtung.
Die Hochvoltbatterie 2 ist also beschädigt, wobei eine Verbindung der Hochvoltbatterie 2 zu einer Batterieüberwachungseinheit und/oder einem Bordnetz getrennt ist, so dass die Hochvoltbatterie 2 nicht mehr mit den dafür im Normalfall vorgesehenen Verfahren entladen werden kann. Dadurch befindet sich die Hochvoltbatterie 2 möglicherweise in einem unkontrollierbaren Zustand.
Um eine von der beschädigten Hochvoltbatterie 2 ausgehende Gefahr zumindest zu vermindern, wird die Hochvoltbatterie 2 in einem Behälter 1 angeordnet und dafür ggf. aus einem Fahrzeug ausgebaut.
In einem weiteren Schritt zur Verminderung einer Gefahr hinsichtlich der Hochvoltbatterie 2 wird diese in dem Behälter 1 mittels eines Wasserstrahlschneiders 3 zerteilt, wodurch die Hochvoltbatterie 2 in mehrere Teile zerlegt wird.
Beim Wasserstrahlschneiden wird die Hochvoltbatterie 2 mittels eines Hochdruckwasserstrahls 4 zerteilt. Beispielsweise weist der Hochdruckwasserstrahl 4 einen Druck von bis zu 4000 bar auf, wobei eine Austrittsgeschwindigkeit des Hochdruckwasserstrahls 4 aus einer Düse 3.1 des Wasserstrahlschneiders 3 bis zu 1000 m/s betragen kann.
Um ein Entladen der Hochvoltbatterie 2 zu bewirken, kann der Behälter 1 mit Wasser befüllt sein, so dass das Zerteilen der Hochvoltbatterie 2 unter Wasser durchgeführt wird.
Ist der Behälter 1 mit Wasser gefüllt, so reagieren die elektrochemischen Substanzen der Hochvoltbatterie 2 mit dem Wasser, so dass Batteriefragmente mit teilweise geladenen Einzelzellen, an denen noch Spannung anliegt, durch das Wasser entladen werden.
Denkbar ist auch, dass die Hochvoltbatterie 2 während des Zerteilens mit Wasser berieselt wird, wodurch ein thermisches Durchgehen der Hochvoltbatterie 2 selbst oder der Einzelzellen abgeschwächt wird.
Darüber hinaus werden mittels der Wasserberieselung Emissionen der Einzelzellen und/oder der Hochvoltbatterie 2 reduziert.
Zur Erhöhung einer Schneidleistung des Wasserstrahlschneiders 3 kann dem Hochdruckwasserstrahl 4 ein Schneidmittel, welches auch als Abrasiv bezeichnet wird, zugesetzt werden. Dadurch ist es möglich, vergleichsweise hartes Material der Hochvoltbatterie 2 zu zerschneiden.
Um dem Hochdruckwasserstrahl 4 ein Abrasiv, beispielsweise Granat und/oder Korund zusetzen zu können, weist ein Schneidkopf des Wasserstrahlschneiders 3 eine Reinwasserdüse, eine Abrasiv-Mischkammer und eine Abrasivfokussierdüse oder ein Fokussierrohr auf.
Das Abrasiv wird in der Abrasiv-Mischkammer mit dem Hochdruckwasserstrahl 4 vermischt und anschließend tritt der mit dem Abrasiv versetzte Hochdruckwasserstrahl 4 aus der Abrasivfokussierdüse oder dem Fokusierrohr aus, wodurch die Hochvoltbatterie 2 zerteilt wird.
Die Hochvoltbatterie 2 wird mittels des Hochdruckwasserstrahls 4 in kleinere Teile zerteilt, die vergleichsweise einfach abtransportierbar sind.
Alternativ können die ein oder mehreren Teile der zerteilten Hochvoltbatterie 2 im mit Wasser gefüllten Behälter belassen werden, bis das Reaktionsvermögen dieser Teile weitgehend abgeklungen ist.
Vorzugsweise kann dem Wasser in dem Behälter 1 Salz zugesetzt werden, um die Leitfähigkeit des Wassers zu erhöhen und dadurch die Teile zu entladen. Dabei findet die Entladung der elektrochemisch aktiven und/oder Spannung führenden Teile besonders bevorzugt unter Beachtung von Sicherheitsmaßnahmen statt, da bei einer derartigen Entladung Reaktionsgase, wie z. B. Wasserstoff und Sauerstoff entstehen.
Alternativ zur Zerteilung der Hochvoltbatterie 2 kann die Hochvoltbatterie 2 selbst ohne Zerteilung in den mit Wasser gefüllten Behälter 1 angeordnet werden, so dass sich die Hochvoltbatterie 2 mittels entlädt. Zusätzlich kann das Wasser mit Salz versetzt sein, um eine Salzlösung zu bilden, die eine erhöhte Leitfähigkeit aufweist.
Alternativ zur Verwendung von Wasser und/oder Salzlösung kann zusätzlich oder alternativ auch eine andere Flüssigkeit, vorzugsweise eine Wärme abführende Flüssigkeit in den Behälter 1 eingefüllt werden. Als so eine Flüssigkeit eignet sich insbesondere ein Brandschutzgel.
Bei Anordnung der Hochvoltbatterie 2 in den mit Wasser, mit einer Salzlösung und/oder mit einer anderen Flüssigkeit befüllten Behälter 1 ist die Hochvoltbatterie 2 besonders bevorzugt vollständig von dem Wasser, der Salzlösung und/oder der anderen Flüssigkeit umgeben.
Besonders bevorzugt werden hinsichtlich der Entladung mittels Wassers oder mittels Salzlösung Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet, da aus der Reaktion elektrochemischer Substanzen mit Wasser oder Salzlösung Reaktionsgase, wie beispielsweise Wasserstoff und Sauerstoff entstehen.
Mittels des Wasserstrahlschneidens kann die Hochvoltbatterie 2 auch ohne Kenntnis über deren Aufbau und verwendete Materialien zerteilt werden, um eine mögliche von der Hochvoltbatterie 2 ausgehende Gefahr zumindest zu verringern.
Das Wasserstrahlschneiden kann vergleichsweise sicher durchgeführt werden, wobei die Teile der Hochvoltbatterie 2 nach der Zerteilung und der Entladung ohne großen Aufwand abtransportiert werden können.
Sollte die Hochvoltbatterie 2 oder Teile der Hochvoltbatterie 2 noch nach dem Zerteilen thermisch durchgehen, wird dieses Durchgehen mittels des in den Behälter 1 eingefüllten Wassers und/oder mittels der Wasserberieselung abgeschwächt, wobei Emissionen beispielsweise der Einzelzellen durch die Wasserberieselung vorteilhaft minimiert werden.
Das Zerteilen der Hochvoltbatterie 2 mittels Wasserstrahlschneidens kann besonders bevorzugt auch zur Entsorgung und zur stofflichen Verwertung einer Hochvoltbatterie 2 eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Behälter
2: Hochvoltbatterie
3: Wasserstrahlschneider
3.1: Düse
4: Hochdruckwasserstrahl

Claims

Verfahren zur Sicherung einer beschädigten Hochvoltbatterie (2) eines Fahrzeugs, wobei eine Verbindung der Hochvoltbatterie (2) zu einer Batterieüberwachungseinheit und/oder einem Bordnetz getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltbatterie (2) in einem Behälter (1) angeordnet wird und mittels Wasserstrahlschneidens zerteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltbatterie (2) unter Wasser zerteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltbatterie (2) mittels Abrasivschneidens zerteilt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Einzelzellen und/oder Spannung führende Teile der Hochvoltbatterie (2) in Wasser getaucht werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasser ein Salz zugesetzt wird.
Vorrichtung zur Sicherung einer beschädigten Hochvoltbatterie (2) eines Fahrzeuges, wobei eine Verbindung der Hochvoltbatterie (2) zu einer Batterieüberwachungseinheit und/oder einem Bordnetz des Fahrzeugs getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltbatterie (2) in einem Behälter (1) anordbar ist und die Hochvoltbatterie (2) mittels eines Wasserstrahlschneiders (3) zerteilbar ist.