DE102012215736A1 - Kühleinrichtung für eine Energiespeichervorrichtung und Energiespeichervorrichtung - Google Patents

Kühleinrichtung für eine Energiespeichervorrichtung und Energiespeichervorrichtung Download PDF

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Hans-Georg Schweiger
Peter Birke
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Michael Bünnig
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für eine Energiespeichervorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug. Die Kühleinrichtung umfasst einen Kanal, durch welchen ein Kühlmittel fließen kann. Die Kühleinrichtung umfasst ferner eine Löscheinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass bei Erfüllung einer Bedingung ein Ausströmen des Kühlmittels aus dem Kanal ermöglicht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für eine Energiespeichervorrichtung, eine Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.
  • Als Hybrid- bzw. Elektrofahrzeuge bezeichnet man Kraftfahrzeuge, die teilweise bzw. ausschließlich durch elektrische Energie angetrieben werden.
  • Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb weisen beispielsweise eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine und eine elektrochemische und/oder elektrostatische Energiespeichervorrichtung auf.
  • Die elektrische Maschine des Hybridfahrzeuges fungiert in der Regel als Starter/Generator oder als elektrischer Antrieb. In der Funktion als Starter wird sie zum Anlassen der Brennkraftmaschine verwendet und ersetzt den normalerweise vorhandenen Anlasser. Bei einer Ausführung als elektrischer Antrieb wird sie zusammen mit der Brennkraftmaschine oder alleine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet. Im Generatorbetrieb ermöglicht sie eine Rekuperation von kinetischer Energie zur Versorgung des Bordnetzes mit elektrischer Energie und zum Aufladen eines Energiespeichers.
  • Beiden Fahrzeugtypen – Hybrid- und Elektrofahrzeug – ist gemein, dass große Mengen elektrischer Energie durch die Energiespeichervorrichtung bereitgestellt werden müssen. Die Energiespeichervorrichtung weist hierzu eine oder mehrere Energiespeicher (elektrochemisch und/oder elektrostatisch) auf, welche elektrische Energie speichern können. Als elektrochemische Energiespeicher werden vorzugsweise Nickel-Metallhydrid Zellen oder Lithium-Ionen Zellen verwendet. Daneben kommen auch elektrostatische Energiespeicher zum Einsatz, beispielsweise Doppelschichtkondensatoren oder Lithium-Kondensatoren.
  • Im Betrieb erzeugt die Energiespeichervorrichtung je nach Betrieb Abwärme, welche mittels einer Kühleinrichtung von der Energiespeichervorrichtung abgeführt werden muss.
  • An die Energiespeichervorrichtung wird insbesondere aufgrund der Verwendung in einem Kraftfahrzeug eine hohe Anforderung hinsichtlich ihrer Betriebssicherheit gestellt. Als besonders problematisch ist hierbei eine erhöhte Brandgefahr der Energiespeichervorrichtung anzusehen, insbesondere bedingt durch hohe gespeicherte elektrische Energiemengen (bspw. starke Erwärmung durch Kurzschluss oder Funkenbildung) und/oder einer hohen Reaktivität chemischer Inhaltstoffe (bspw. Lithium mit Sauerstoff).
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kühleinrichtung bereitzustellen, welche einen Brand oder eine zu hohe Hitzeentwicklung eindämmen kann. Ferner ist eine Energiespeichervorrichtung und ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche sich durch eine erhöhte Betriebssicherheit auszeichnen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kühleinrichtung, eine Energiespeichervorrichtung und ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Eine hier beschriebene Kühleinrichtung für eine Energiespeichereinrichtung umfasst einen Kanal, durch welchen ein Kühlmittel fließen kann. Die Kühleinrichtung umfasst ferner eine Löscheinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass bei Erfüllung einer Bedingung ein Ausströmen des Kühlmittels aus dem Kanal ermöglicht wird.
  • Die Kühleinrichtung kann die Energiespeichereinrichtung kühlen, indem das Kühlmittel Wärmeenergie aufnimmt und über den Kanal abtransportiert. Das Kühlmittel dient somit primär der Kühlung der Energiespeichereinrichtung im normalen Betrieb. Der Kanal kann bevorzugt Bestandteil eines geschlossenen Kühlmittelkreislaufs sein.
  • Die Löscheinrichtung kann darüber hinaus das Kühlmittel gezielt aus dem Kanal ausströmen lassen, insbesondere um einen Brand zu löschen oder eine verbesserte Kühlung durch einen direkten Kontakt des Kühlmittels mit einer Hitzequelle zu ermöglichen. Das Kühlmittel kann somit durch die Löscheinrichtung einer sekundären Verwendung zugeführt werden. Eine beschädigende Wirkung des Kühlmittels bleibt außer Betracht, da angenommen wird, dass die Hitzequelle und umliegende Teile durch die hohen Temperaturen bereits Schaden genommen haben.
  • Die sekundäre Verwendung das Kühlmittel ist besonders vorteilhaft, da sich das Kühlmittel aufgrund der Kühlfunktion in der Regel bereits in der Nähe von Hitzequellen befindet. Hierdurch kann ein Brand oder eine zu hohe Hitzeentwicklung durch die Kühleinrichtung zuverlässig und gezielt eingedämmt werden.
  • In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung verändert sich die Löscheinrichtung bei Erfüllung der Bedingung derart, dass das Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann.
  • Im normalen Betrieb (Bedingung ist nicht erfüllt) wird ein Ausströmen des Kühlmittels aus dem Kanal zuverlässig durch die Löscheinrichtung verhindert. Erst durch die Erfüllung der Bedingung (bspw. bestimmter Temperaturwert in der Batterie wird erreicht) verändert sich die Löscheinrichtung. Insbesondere kann die Löscheinrichtung durch die Veränderung mindestens eine Austrittsöffnung für das Kühlmittel freigeben, so dass das Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann.
  • Durch die Veränderung der Löscheinrichtung kann ein Ausströmen des Kühlmittels aus dem Kanal zuverlässig und kostengünstig ermöglicht werden.
  • In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung verformt sich die Löscheinrichtung bei Erfüllung der Bedingung.
  • Unter dem Verformen wird insbesondere eine plastische Verformung durch schmelzen, brechen und/oder fließförmig werden verstanden. Die Löscheinrichtung verformt sich dabei derart, dass eine Austrittsöffnung für das Kühlmittel freigegeben wird und das Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Kühleinrichtung verläuft der Kanal zumindest abschnittsweise innerhalb der Löscheinrichtung.
  • Der Kanal wird somit zumindest abschnittsweise durch die Löscheinrichtung gebildet.
  • Zudem wird eine Ausgestaltung der Kühleinrichtung beschrieben, in der der Kanal eine Austrittsöffnung aufweist, welche von der Löscheinrichtung verschlossen wird. Die Löscheinrichtung ist derart ausgebildet, dass bei Erfüllung der Bedingung die Austrittsöffnung freigegeben wird.
  • Durch eine freigegebene Austrittsöffnung kann Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen.
  • In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung weist die Löscheinrichtung einen steuerbaren Mechanismus auf. Der Mechanismus gibt bei Erfüllung der Bedingung die Austrittsöffnung für das Kühlmittel frei, so dass durch die Austrittsöffnung das Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann.
  • Ein steuerbarer Mechanismus ermöglicht die räumliche Trennung einer Bedingungserkennung und einer Kanalöffnung. Die Bedingungserkennung kann eine Elektronik und Sensoren aufweisen, und das Erfüllen einer Bedingung zum Ausströmen des Kühlmittels aus dem Kanal erkennen. Die Bedingungserkennung kann den Mechanismus derart ansteuern, dass bei Erfüllung der Bedingung der Mechanismus die Austrittsöffnung für das Kühlmittel freigibt.
  • In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung ist die Bedingung erfüllt, wenn Temperatur oder Druck innerhalb der Energiespeichervorrichtung einen jeweiligen Schwellenwert überschreiten.
  • Eine veränderte Temperatur oder Druck kann auf einen Brand oder eine starke Hitzeentwicklung innerhalb der Energiespeichervorrichtung hinweisen, so dass bei einer vorgegebenen Temperatur oder Druck die Bedingung zum Ausströmen des Kühlmittels aus dem Kanal erfüllt sein kann.
  • In einer Ausgestaltung der Kühleinrichtung weist die Kühleinrichtung ein Löschmaterial auf, welches derart angeordnet ist, dass es sich mit dem aus dem Kanal ausströmenden Kühlmittel vermischt. Das Löschmaterial weist derartige Eigenschaften auf, dass das Gemisch aus Kühlmittel und Löschmaterial brandhemmende und/oder löschende Eigenschaften besitzt.
  • Das Löschmaterial ist bevorzugt ein Pulver und bevorzugt in direkter Nähe zu der Löscheinrichtung (und hierbei insbesondere in der Nähe einer Austrittsöffnung des Kühlmittels) angeordnet.
  • Das Löschmaterial kann sich gänzlich in dem Kühlmittel auflösen oder in dem Kühlmittel in Form von kleinen Partikeln untermischen.
  • Die löschenden Eigenschaften des Gemisches sind dabei besser als die löschenden Eigenschaften des Kühlmittels alleine.
  • Es wird ferner eine Kühleinrichtung mit einer Löscheinrichtung vorgeschlagen, wobei die Löscheinrichtung einen Eingang aufweist, der zum Anschluss an einen der hier beschriebenen Sensoren eingerichtet ist. Die Löscheinrichtung ist in der Lage, die Sensorsignale entgegenzunehmen und insbesondere auszuwerten. Alternativ oder in Kombination hierzu kann der Eingang auch zum Empfang eines Steuersignals zum Auslösen der Löscheinrichtung ausgebildet sein. Die Sensorsignale für das Überschreiten der Schwellwerte für Temperatur und Druck und/oder das Steuersignal für die Löscheinrichtung aus der Elektronik werden durch die Löscheinrichtung entgegengenommen. Der Eingang der Löscheinrichtung ist hierzu ausgestaltet.
  • Ein steuerbarer Mechanismus, insbesondere ein Auslösemechanismus, der die Löscheinrichtung auslöst, kann die Signale für unzulässig veränderte Temperatur oder Druck (d.h. über einem vorgegebenen Schwellwert liegend) über die zentrale Batterieüberwachungseinheit (d.h. Elektronik und Sensoren) entgegennehmen und diese bewerten. Die Kühleinrichtung und insbesondere die Löscheinrichtung ist mit einem derartigen Mechanismus ausgestattet, der mittels einer diskreten oder softwaregesteuerte Auswerteelektronik, insbesondere einem Schwellwertschalter realisiert sein kann.
  • Alternativ kann das Signal für den steuerbaren Mechanismus zum Auslösen des Löschsystems auch direkt aus der Batterieüberwachungseinrichtung erfolgen. Der steuerbaren Mechanismus, d.h. der Auslösemechanismus bzw. dessen Eingang kann ausgestaltet sein, mit der Batterieüberwachungseinrichtung verbunden zu werden, um von dieser gesteuert werden zu können.
  • Eine hier beschriebene Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist ein Gehäuse und eine Kühleinrichtung auf, etwa die hier beschriebene Kühleinrichtung. Die Kühleinrichtung und das Gehäuse sind derart zueinander angeordnet, dass das ausströmende Kühlmittel in das Gehäuse fließt.
  • Hierdurch kann das ausströmende Kühlmittel an den Ort innerhalb des Gehäuses gelangen, an dem die kühlende, brandhemmende und/oder löschende Eigenschaft des Kühlmittels besonders effektiv eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann auf diese Weise ein Brand direkt durch das Kühlmittel gelöscht werden. Ferner kann ein überhitztes Teil innerhalb des Gehäuses durch das ausströmende Kühlmittel direkt gekühlt werden, und so ein Brand verhindert werden. Aufgrund der schnellen und zuverlässigen Eindämmung eines Brandes oder eine Hitzeentwicklung kann die Energiespeichervorrichtung vor einem sich ausbreitenden Brand geschützt werden. Dies kann die Betriebssicherheit der Energiespeichervorrichtung deutlich erhöhen.
  • Ferner kann auf ein zusätzliches Löschsystem mit einem zusätzlichen Löschmittel verzichtet werden. Dies verringert nicht nur die Kosten der Energiespeichervorrichtung, sondern auch die Komplexität und Fehleranfälligkeit. Auch hierdurch kann die Betriebssicherheit der Energiespeichervorrichtung deutlich erhöht werden kann.
  • Es wird ferner ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das eine wie hier beschriebene Energiespeichervorrichtung aufweist.
  • Bezüglich der Vorteile wird auf die Ausführungen zu dem hier beschriebenen Löschsystem verwiesen, welche in analoger Weise gelten.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
  • In den Figuren sind gezeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung; mit einer länglichen Löscheinrichtung;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung mit Ausflussstutzen;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung mit einem Ventil;
  • 5 eine schematische Darstellung einer Energiespeichervorrichtung mit einer Kühleinrichtung und einer passiven Löscheinrichtung;
  • 6 eine schematische Darstellung einer Energiespeichervorrichtung mit einer Kühleinrichtung und einer aktiven Löscheinrichtung;
  • 7 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Energiespeichervorrichtung.
  • Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Kühleinrichtung 10 für eine Energiespeichervorrichtung 1.
  • Die Kühleinrichtung 10 weist zwei Rohre 12 auf, welche über eine Löscheinrichtung 11 miteinander gekoppelt sind.
  • Die Rohre 12 weisen in ihrem Inneren einen Kanal auf, durch den ein Kühlmittel hindurch strömen kann.
  • Die Rohre 12 bestehen bevorzugt aus einem formstabilen und hitzebeständigen Material (beispielsweise Aluminium, Stahl).
  • Die Löscheinrichtung 11 weist in ihrem Inneren ebenfalls einen Kanal auf, durch den das Kühlmittel strömen kann.
  • Die Löscheinrichtung 11 ist zwischen den beiden Rohren 12 angeordnet und derart mit den Rohren 12 verbunden, dass ein durchgängiger und in sich dichter Kanal gebildet wird, durch den das Kühlmittel von einem Zufluss Z zu einem Abfluss A fließen kann. Über den Zufluss Z kann das Kühlmittel in den Kanal einströmen und über den Abfluss A wieder aus dem Kanal herausströmen. Über den Zufluss Z und den Abfluss A kann die Kühleinrichtung 10 an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen werden.
  • Die Löscheinrichtung 11 besteht aus einem Material, welches sich bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur derart verformt, dass das Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann. Die Löscheinrichtung 11 kann auch aus einem Material bestehen, welches beim Erreichen einer bestimmten Temperatur spröde wird. Im spröden Zustand kann die Löscheinrichtung 11 aufreißen (bspw. durch einen Druck des Kühlmittels), so dass das Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann. Die Löscheinrichtung 11 kann auch aus einem brennbaren Material bestehen. Als Material für die Löscheinrichtung 11 kommen daher insbesondere Kunststoff (PVC), Bitumen, Paraffin oder Kautschuk in Betracht.
  • Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur ermöglicht das erste Ausführungsbeispiel einen definierten Austrittsort L des Kühlmittels aus dem Kanal insbesondere zu Löschzwecken.
  • Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer Kühleinrichtung 10.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel ist ähnlich aufgebaut wie das erste Ausführungsbeispiel. Jedoch bildet die Löscheinrichtung 11 einen wesentlich größeren Anteil des Kanals, so dass das Kühlmittel bei Erfüllung einer Bedingung (insbesondere bei Überschreitung einer bestimmten Temperatur) über einen größeren Bereich L ausströmen kann. Aufgrund der größeren Ausdehnung der Löscheinrichtung 11 ist ein Ausströmen des Kühlmittels aus dem Kanal über einen größeren Bereich der Kühleinrichtung 10 möglich. Dies hat den Vorteil, dass das Kühlmittel dort aus dem Kanal ausströmen kann, an dem die Bedingung zuerst erfüllt ist (beispielsweise in der Nähe eines Feuers).
  • Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer Kühleinrichtung 10.
  • Im Gegensatz zu den beiden ersten Ausführungsbeispielen weist die Kühleinrichtung 10 ein durchgängiges Rohr 12 auf. Das Rohr 12 weist im Inneren einen Kanal auf, durch welchen ein Kühlmittel von dem Zufluss Z zum Abfluss A fließen kann.
  • Das Rohr 12 weist ferner zwei Abflussstutzen 14 auf. Das Rohr 12 kann auch einen oder mehrere Abflussstutzen 14 aufweisen.
  • Die Abflussstutzen 14 bilden eine Austrittsöffnung für den Kanal, so dass Kühlmittel aus dem Kanal durch die Austrittsöffnung ausströmen kann.
  • An den Ausflussstutzen 14 ist jeweils eine Löscheinrichtung 11 angeordnet.
  • Die Löscheinrichtung 11 verschließt die Austrittsöffnung des Abflussstutzens 14.
  • Die Löscheinrichtung 10 ist derart ausgebildet, dass bei Erfüllung der Bedingung die Austrittsöffnung freigegeben werden kann. Bei Erfüllung der Bedingung (beispielsweise eine bestimmte Temperatur) kann somit Kühlmittel aus dem Kanal durch die Ausflussstutzen 14 ausströmen (Ausflussrichtung mit einem L gekennzeichnet).
  • Die 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel mit einer Kühleinrichtung 10, welche eine ähnliche Ausgestaltung wie das dritte Ausführungsbeispiel aufweist.
  • Im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel weist die Kühleinrichtung 10 jedoch nur einen Ausflussstutzen 14 auf. Die Kühleinrichtung 10 kann jedoch auch mehrere Ausflussstutzen 14 an verschiedenen Stellen des Rohres 12 aufweisen.
  • Die Austrittsöffnung des Ausflussstutzens 12 ist durch eine Löscheinrichtung 11 verschlossen.
  • Die Löscheinrichtung 11 weist ein mechanisches oder elektrisches Ventil auf.
  • Ds Ventil kann über einen mechanischen Mechanismus bzw. über ein elektrisches Signal geöffnet werden kann. Im geschlossen Zustand des Ventils ist die Austrittsöffnung des Kanals verschlossen. Im geöffneten Zustand des Ventils ist die Austrittsöffnung des Kanals freigegeben, so dass Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann.
  • Die Kühleinrichtung 10 weist ferner ein Löschmaterial 13 auf.
  • Das Löschmaterial 13 ist derart angeordnet, dass sich das ausströmende Kühlmittel mit dem Löschmaterial 13 vermischen kann.
  • Das Löschmaterial 13 ist derart ausgebildet, dass es sich mit dem Kühlmittel zu einem Gemisch vermischen kann und das Gemisch aus Kühlmittel und Löschmaterial 13 eine brandhemmende und/oder löschende Eigenschaft besitzt. Die brandhemmenden und/oder löschenden Eigenschaften des Gemisches sind dabei besser als die brandhemmenden und/oder löschenden Eigenschaften des Kühlmittels alleine.
  • Die 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel mit einer Energiespeichervorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug 30.
  • Die Energiespeichervorrichtung 1 weist eine Kühleinrichtung 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf. Die Energiespeichervorrichtung 1 kann auch eine Kühleinrichtung 10 gemäß dem ersten, dritten oder vierten Ausführungsbeispiel aufweisen. Die Energiespeichervorrichtung 1 weist ferner ein Gehäuse 2, einen Energiespeicher 21, und eine Elektronik 22 (bspw. Batterieüberwachungselektronik oder Leistungselektronik eines DC/DC- oder DC/AC-Wandlers) auf.
  • Die Kühleinrichtung 10 ist im Gehäuse 2 angeordnet und kann das Innere des Gehäuses 2 kühlen.
  • Die Kühleinrichtung 10 kann über den Abfluss A und den Zufluss Z an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen werden.
  • Der Energiespeicher 21 ist derart innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet, dass er von der Kühleinrichtung 10 gekühlt werden kann. Der Energiespeicher 21 kann dabei auch im direkten Kontakt mit der Kühleinrichtung 10 stehen.
  • Der Energiespeicher 21 ist über eine elektrische Leitung mit einer Elektronik 22 verbunden.
  • Der Energiespeicher 21 weist eine oder mehrere elektrochemische und/oder elektrostatische Energiespeicherzellen auf, beispielsweise Lithium-Ionen Zellen, Nickelmetallhydrid-Zellen, Blei-Säure-Zellen oder Doppelschichtkondensatoren.
  • Die Elektronik 22 ist ebenfalls bevorzugt innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet. Die Elektronik 22 kann ferner derart angeordnet sein, dass sie von der Kühleinrichtung 10 gekühlt werden kann.
  • Die Elektronik 22 kann den Energiespeicher 21 über die elektrische Leitung steuern.
  • Im Folgenden wird die Funktion der Energiespeichereinrichtung 1 erläutert:
    Die Kühleinrichtung 10 kann von einem Kühlmittel vom Zufluss Z zum Abfluss A durchflossen werden. Das Kühlmittel kann beim Durchfließen der Rohre 12 und der Löscheinrichtung 11 Wärme von den Rohren 12 und der Löscheinrichtung 11 aufnehmen und abführen. Hierdurch kann das Innere des Gehäuses 2 gekühlt werden, insbesondere der Energiespeicher 21 und die Elektronik 22.
  • Bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur innerhalb des Gehäuses 2 schmilzt die Löscheinrichtung 11 bevorzugt in der Nähe der höchsten Temperatur. Durch das Schmelzen der Löscheinrichtung 11 wird eine Austrittsöffnung freigegeben, durch die das Kühlmittel aus dem Kanal in das Gehäuse 2 ausströmen kann. Beispielsweise wird bei einem Brand des Energiespeichers 21 das Kühlmittel bevorzugt im Bereich L1 über die Löscheinrichtung 11 aus dem Kanal austreten. Analog wird bei einem Brand der Elektronik 22 das Kühlmittel bevorzugt im Bereich L2 austreten.
  • Das Kühlmittel kann beispielsweise einen Brand löschen und/oder eindämmen, indem das Kühlmittel gezielt in Richtung des Brandes ausströmt. Das Kühlmittel kann jedoch auch das Gehäuse 2 fluten.
  • Die 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel mit einer Energiespeichervorrichtung 1, welches Ähnlichkeit zu dem fünften Ausführungsbeispiel aufweist.
  • Das sechste Ausführungsbeispiel weist jedoch eine Kühleinrichtung 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel auf.
  • Ein Löschmaterial 13 ist innerhalb des Gehäuses 2 in der Nähe der Löscheinrichtung 11 angeordnet, so dass sich das Löschmaterial 13 mit dem ausströmenden Kühlmittel vermischen kann.
  • Die Elektronik 22 ist zusätzlich über eine elektrische Verbindung mit einem Temperatursensor 23 und der Löscheinrichtung 11 verbunden.
  • Die Elektronik 22 kann den Energiespeicher 21 steuern und einen Temperaturwert aus dem Temperatursensor 23 auslesen. Die Elektronik 22 kann ferner den Temperaturwert mit einem Grenzwert vergleichen, und bei Überschreiten des Grenzwerts das Ventil der Löscheinrichtung 11 öffnen.
  • Anstelle eine Temperatursensors 23 kann die Elektronik 22 auch mit einem anderen Sensor, beispielsweise einem Drucksensor, elektrisch verbunden sein. In analoger Weise kann die Elektronik 22 einen Messwert aus dem Sensor auslesen, den Messwert mit einem Grenzwert vergleichen und bei Überschreiten des Grenzwerts das Ventil der Löscheinrichtung 11 öffnen.
  • Der Temperatursensor 23 ist bevorzugt in der Nähe des Energiespeichers 21 angeordnet und kann die Temperatur in unmittelbarer Nähe des Energiespeichers messen. Der Temperatursensor 23 kann auch in der Nähe einer anderen Einrichtung angeordnet sein, deren Temperatur überwacht werden soll. Bevorzugt handelt es sich um eine Einrichtung, welche in der Nähe der Löscheinrichtung 11 angeordnet ist.
  • Die 7 zeigt ein Kraftfahrzeug 30 mit einer Energiespeichervorrichtung 1.
  • Die Energiespeichervorrichtung 1 ist an einen Kühlmittelkreislauf 31 derart angeschlossen, dass ein Kühlmittel durch den Kühlmittelkreislauf 31 und die Kühleinrichtung 10 strömen kann.
  • Das Kühlmittel kann somit Wärmeenergie aus der Energiespeichervorrichtung 1 über den Kühlmittelkreislauf 31 abführen.
  • Das Kühlmittel weist bevorzugt eine inhärent brandhemmende oder brandbekämpfende Wirkung auf. Als besonders geeignetes Kühlmittel gilt CO2, sowie eine Gemisch aus Wasser und Glykol (Verhältnis 1:10 bis 1:90). Darüber hinaus können dem Kühlmittel Additive mit brandhemmender Wirkung (bspw. Bromidverbindungen) zugesetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Energiespeichervorrichtung
    2
    Gehäuse
    10
    Kühleinrichtung
    11
    Löscheinrichtung
    12
    Kühlmittelleitung
    13
    Löschmaterial
    14
    Ablussstutzen
    21
    Energiespeicher
    22
    Elektronik
    23
    Temperatursensor
    30
    Kraftfahrzeug
    31
    Kühlmittelkreislauf
    Z
    Zufluss
    A
    Abfluss

Claims (11)

  1. Kühleinrichtung (10) für eine Energiespeichervorrichtung (1), mit – mindestens einem Kanal, durch welchen ein Kühlmittel fließen kann, und – mindestens einer Löscheinrichtung (11), welche derart ausgebildet ist, dass bei Erfüllung einer Bedingung ein Ausströmen des Kühlmittels aus dem Kanal ermöglicht wird.
  2. Kühleinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei sich die Löscheinrichtung (11) bei Erfüllung der Bedingung derart verändert, dass das Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann.
  3. Kühleinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei sich die Löscheinrichtung (11) bei Erfüllung der Bedingung verformt.
  4. Kühleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kanal zumindest abschnittsweise innerhalb der Löscheinrichtung (11) verläuft.
  5. Kühleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kanal eine Austrittsöffnung aufweist, welche von der Löscheinrichtung (11) verschlossen wird, wobei die Löscheinrichtung (11) derart ausgebildet ist, dass bei Erfüllung der Bedingung die Austrittsöffnung freigegeben wird.
  6. Kühleinrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die Löscheinrichtung (11) einen steuerbaren Mechanismus aufweist, welcher bei Erfüllung der Bedingung die Austrittsöffnung für das Kühlmittel freigibt, so dass durch die Austrittsöffnung das Kühlmittel aus dem Kanal ausströmen kann.
  7. Kühleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bedingung erfüllt ist, wenn Temperatur oder Druck einen jeweiligen Schwellenwert überschreiten.
  8. Kühleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Löschmaterial (13), welches – derart angeordnet ist, dass es sich bei aus dem Kanal ausströmenden Kühlmittel mit diesem vermischt, und – derartige Eigenschaften aufweist, dass das Gemisch aus Kühlmittel und Löschmaterial (13) brandhemmende und/oder löschende Eigenschaften besitzt.
  9. Kühleinrichtung (10) mit Löscheinrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Kühleinrichtung einen Eingang aufweist, der eingerichtet ist, die Sensorsignale für das Überschreiten der Schwellwerte für Temperatur und Druck und/oder das Steuersignal für die Löscheinrichtung (11) aus einer Elektronik (22) entgegen zu nehmen, wobei insbesondere die Löscheinrichtung (11) einen derartigen Eingang aufweist und die Kühleinrichtung (10) vorzugsweise eine Auswerteelektronik zur Auswertung des am Eingang anliegenden Signals umfasst.
  10. Energiespeichervorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit – einem Gehäuse, und – einer Kühleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Kühleinrichtung (10) und das Gehäuse (2) derart zueinander angeordnet sind, dass das ausströmende Kühlmittel in das Gehäuse (2) ausströmt.
  11. Kraftfahrzeug mit einer Energiespeichervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 10.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014204263A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-10 Magna Steyr Battery Systems Gmbh & Co Og Batteriekühlsystem
DE102018221942A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Zellgehäuse mit Löschwirkung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009038065A1 (de) * 2009-08-19 2011-02-24 Li-Tec Battery Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009038065A1 (de) * 2009-08-19 2011-02-24 Li-Tec Battery Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines elektrochemischen Energiespeichers

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014204263A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-10 Magna Steyr Battery Systems Gmbh & Co Og Batteriekühlsystem
DE102014204263B4 (de) 2014-03-07 2021-07-08 Samsung Sdi Co., Ltd. Batteriekühlsystem
DE102018221942A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-18 Robert Bosch Gmbh Zellgehäuse mit Löschwirkung

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