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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Notkühlung von zumindest einer Einzelzelle für eine Batterie, wobei eine Speichereinheit für ein unter Druck stehendes Kühlmittel vorgesehen ist und die Speichereinheit mit einem ersten Ende einer Leitung gekoppelt ist, die ein Sperrelement aufweist, mittels dessen eine Strömung in der Leitung regelbar und/oder steuerbar ist.
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Aus der
WO 2008/079069 A1 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Entladung eines Energiespeichersystems für elektrische Energie, insbesondere für ein Hybridfahrzeug, bekannt. Der Entladevorgang wird mittels zumindest eines Entladewiderstandes durchgeführt, wobei ein Kühlmittel vorgesehen ist, welches in einer unter Druck stehenden Speichereinheit angeordnet ist. Das Kühlmittel dient der Kühlung des Entladewiderstandes bei der Entladung des Energiespeichersystems, wobei auch vorgesehen sein kann, dass das Kühlmittel in das Energiespeichersystem selbst eingeleitet wird.
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Darüber hinaus ist in der
EP 2 302 727 A1 ein aktives System zur Verringerung einer Gefahr eines thermischen Durchgehens zur Verwendung in einer Batterie, welche eine Mehrzahl von Einzelzellen aufweist, beschrieben. Mittels des Systems werden Effekte eines thermischen Durchgehens einer Einzelzelle verringert. Dadurch wird verhindert, dass sich das thermische Durchgehen auf benachbarte Einzelzellen der Batterie ausbreitet. Das System weist zumindest eine Fluid führende Leitung auf, welche in unmittelbarer Nähe zu den Einzelzellen innerhalb der Batterie angeordnet ist. Die Leitung weist Sollbruchstellen auf, welche unmittelbar im Bereich der Einzelzellen angeordnet sind. Die Sollbruchstellen sind derart ausgebildet, dass diese bei einer vorgegebenen Temperatur aufbrechen. Dabei ist die vorgegebene Temperatur niedriger als die Schmelztemperatur des Materials der Leitung. Ist die Sollbruchstelle geöffnet, strömt das Fluid durch die Öffnung aus der Leitung in die Batterie. Bei dem Fluid handelt es sich um eine Flüssigkeit, ein Gas oder einen expandierenden flammhemmenden Schaum. In einer Ausführungsform funktioniert das System in Verbindung mit einem separaten unabhängigen Kühlsystem der Batterie.
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Weiterhin offenbart die
US 2011/0111269 A1 ein Sofort-Kühlsystem zur Erhöhung der Sicherheit einer Batterie. Die Batterie weist eine Anzahl von Einzelzellen auf, die beispielsweise zu Modulen zusammengefasst in der Batterie verteilt angeordnet sind. Zudem ist ein Wärmeleitsystem vorgesehen, mittels dessen die Einzelzellen während eines normalen Betriebes des Ladens und Entladens kühlbar und/oder beheizbar sind, wobei ein Notfall-Kühlsystem zur Kühlung der Einzelzellen in Abhängigkeit von einem erfassten Signal, welches auf ein mögliches thermisches Durchgehen von Einzelzellen oder Modulen hinweist, vorgesehen ist. Das Kühlsystem zur Temperierung der Batterie in deren Betrieb weist ein Gebläse, eine Einheit von Heizung, Lüftung und Klimatechnik, insbesondere in Form einer Klimaanlage oder eine andere Fluid pumpende Vorrichtung auf, welche einen kontinuierlichen Kühlmittelstrom durch die Batterie leitet. Das Notfall-Kühlsystem hingegen weist eine mechanische Schnittstelle oder einen anderen geeigneten Anschluss auf, um ein unter Druck stehendes Kühlmittel der Batterie zuzuführen oder weist ein anderes Sofort-Kühlsystem auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Notkühlung zumindest einer Einzelzelle für eine Batterie anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Vorrichtung zur Notkühlung zumindest einer Einzelzelle für eine Batterie umfasst eine Speichereinheit für ein unter Druck stehendes Kühlmittel, wobei die Speichereinheit mit einem ersten Ende einer Leitung gekoppelt ist, die ein Sperrelement aufweist, mittels dessen eine Strömung in der Leitung regelbar und/oder steuerbar ist. Erfindungsgemäß ist an einem zweiten Ende der Leitung wenigstens ein Drosselelement mit zumindest einer Ausströmöffnung zur Verengung eines Strömungsquerschnitts der Leitung angeordnet, wobei das wenigstens eine Drosselelement innerhalb eines Gehäuses der Batterie und/oder innerhalb einer Einzelzelle und/oder innerhalb eines Bestandteiles der Einzelzelle angeordnet ist.
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Dabei ist das Drosselelement zur Realisierung des Joule-Thomson-Effekts vorgesehen, bei welchem ein Gas oder Gasgemisch durch Drosselung, also eine isenthalpe Druckänderung, seine Temperatur ändert. Beispielsweise basiert das Prinzip eines Kühlschrankes auf dem Joule-Thomson-Effekt.
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Die Vorrichtung zur Notkühlung zumindest einer Einzelzelle einer Batterie ist insbesondere vorgesehen, das Risiko eines thermischen Durchgehens der Einzelzelle zumindest zu verringern, so dass eine Handhabung insbesondere einer beschädigten Einzelzelle oder eine Handhabung der Batterie, deren Bestandteil zumindest die eine beschädigte Einzelzelle ist, zu ermöglichen, ohne dass eine gesundheitliche Gefahr für diese Person und/oder weitere sich im Umfeld befindende Personen besteht.
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Somit ist es in vorteilhafter Weise möglich, beispielsweise Entwicklungstätigkeiten an einer Einzelzelle oder einer Anzahl von Einzelzellen durchzuführen, da die Gefahr des thermischen Durchgehens, des sogenannten thermal runaway zumindest verringert ist. Die Einzelzelle oder auch die Anzahl der Einzelzellen ist bzw. sind mittels der Vorrichtung kühlbar, wobei die Kühlung vergleichsweise nah am Entstehungsort stattfindet.
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Die Vorrichtung zur Notkühlung zumindest einer Einzelzelle ist verhältnismäßig einfach ausgebildet, so dass es in besonders vorteilhafter Weise möglich ist, die Vorrichtung bei Bedarf relativ schnell auf- und auch wieder abzubauen.
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Selbst wenn das thermische Durchgehen der zumindest einen Einzelzelle mittels der Vorrichtung zur Notkühlung nicht gestoppt werden kann, so ist es dennoch möglich, durch Kühlung der zumindest einen Einzelzelle Zeit zu gewinnen, um die betreffende Örtlichkeit zu evakuieren und/oder Löschmaßnahmen einzuleiten.
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Besonders bevorzugt ist das wenigstens eine Drosselelement plattenförmig ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Ausströmöffnungen auf, wodurch das Kühlmittel bei aktivierter Vorrichtung verteilbar ist, so dass eventuell mehrere vorherrschende Gefahrenstellen, beispielsweise in Form von Brandherden, durch das verteilt ausströmende Kühlmittel beseitigt werden können. Dabei bildet die jeweilige Ausströmöffnung unabhängig von der Anzahl eine Düse, wobei bei mehreren Ausströmöffnungen ein sogenanntes Düsenarray gebildet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das wenigstens eine Drosselelement in einen einen elektrischen Pol der Einzelzelle bildenden elektrischen Anschluss integriert, so dass das Drosselelement zumindest abschnittsweise in die Einzelzelle hineinragt und somit ein Inneres der Einzelzelle im Bedarfsfall direkt gekühlt werden kann. Denkbar ist auch, dass das Drosselelement den elektrischen Anschluss der Einzelzelle bildet. Dadurch ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, ein Ausbreiten des thermischen Durchgehens von einer Einzelzelle über den elektrischen Anschluss auf eine mit dieser Einzelzelle über den elektrischen Anschluss verschaltete weitere Einzelzelle verhindern zu können.
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Ist das Drosselelement plattenförmig ausgebildet, sind die Ausströmöffnungen vorzugsweise an zumindest einer Flachseite des Drosselelementes ausgebildet, wodurch es möglich ist, dass das Drosselelement eine Vielzahl solcher Ausströmöffnungen aufweist. Somit kann das Kühlmittel in einer Notsituation verteilt aus dem Drosselelement ausströmen, um entsprechende Komponenten der Einzelzelle zu kühlen, so dass das thermische Durchgehen weitestgehend verhindert werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Einzelzellen zur Bildung einer Batterie zu einem Zellblock zusammengefasst, wobei zwischen den Einzelzellen jeweils ein Drosselelement der Vorrichtung zur Notkühlung angeordnet ist. Dadurch kann die Sicherheit der Batterie, insbesondere im Betrieb derselben, wesentlich erhöht werden, da die Gefahr des Ausbreitens des thermischen Durchgehens, beispielsweise von einer Einzelzelle innerhalb des Gehäuses zumindest verringert ist. Über das jeweilige Drosselelement ist das Kühlmittel in dem Gehäuse der Batterie verteilbar, so dass die Einzelzellen vergleichsweise schnell abkühlen und dadurch ein thermisches Durchgehen der gesamten Batterie weitestgehend ausgeschlossen werden kann.
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Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kühlmittel um ein inertes Gas, insbesondere Kohlenstoffdioxid, mittels dessen die Einzelzelle oder die Einzelzellen in einer Notsituation kühlbar ist bzw. sind. Kohlenstoffdioxid ist ein unbrennbares Gas, so dass eine Explosionsgefahr der Batterie aufgrund des ausströmenden Gases vermindert ist. Zudem fungiert das Kohlenstoffdioxid ebenfalls als Feuerlöscher, da dieses Gas Sauerstoff verdrängt, wodurch eine Brandgefahr innerhalb der Batterie eingeschränkt werden kann.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine jeweilige Ausströmöffnung mit einer Berstscheibe verschlossen ist, wobei die Berstscheibe zumindest bei Überschreiten eines vorgegebenen Temperaturschwellwertes birst und die jeweilige Ausströmöffnung freigegeben ist. Dadurch ist es möglich, dass zumindest die Einzelzelle, in der das Drosselelement angeordnet ist, in deren normalen Betrieb hermetisch dicht ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sperrelement zur Regelung und/oder Steuerung der Strömung des Kühlmittels als ein Ventil ausgebildet, welches aktiv und/oder passiv betätigbar ist. Vorzugsweise ist das Ventil mit einer Steuereinheit verbunden, welche in einer Notsituation ein Steuersignal erzeugt, mittels dessen das Ventil geöffnet wird, so dass das Kühlmittel durch das Drosselelement ausströmen kann und somit besonders vorteilhaft das Risiko eines thermischen Durchgehens zumindest einer Einzelzelle verringert werden kann.
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In einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist die Batterie mit einer Mehrzahl von Einzelzellen in einem Fahrzeug angeordnet, so dass das Ventil mit einer Steuereinheit einer Kollisionserkennungseinheit und/oder mit einem Airbagsteuergerät eines Fahrzeuges verbunden ist.
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Dabei handelt es sich bei der Batterie insbesondere um eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, wobei mittels der Vorrichtung die Sicherheit im Betrieb des Fahrzeuges und somit im Betrieb der Batterie wesentlich erhöht ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine nicht erfindungsgemäße Einzelzelle für eine Batterie,
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2 schematisch eine Schnittdarstellung der Einzelzelle,
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3 schematisch einen aus einer Mehrzahl von Einzelzellen gebildeten Zellblock,
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4 schematisch eine Vorrichtung zur Notkühlung einer Einzelzelle und/oder Batterie,
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5 schematisch einen Zellblock mit einer zwischen den Einzelzellen angeordneten Vorrichtung zur Notkühlung und
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6 schematisch eine Schnittdarstellung einer Einzelzelle mit integrierter Vorrichtung zur Notkühlung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Vorder- oder Rückansicht einer Einzelzelle 1, die als sogenannte Pouchzelle oder sogenannte Coffee-Bag-Zelle ausgebildet ist.
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Bei einer solchen Einzelzelle 1 handelt es sich um ein flaches weitestgehend rechteckförmiges Speicherelement für Elektroenergie, welches eine in 2 näher dargestellte Elektrodenfolienanordnung 2, beispielsweise in Form eines Elektrodenfolienwickels oder eines Elektrodenfolienstapels umfasst, die von einer folienartigen Hülle 1.1, insbesondere einer Kunststofffolie, umgeben ist. Aus der folienartigen Hülle 1.1 sind blechförmige Ableiter als elektrische Anschlüsse 3 des Einzelzelle 1 angeordnet.
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Die Elektrodenfolienanordnung 2, die die Form eines Wickels, eines Stapels oder eine andere geeignete Form aufweist, umfasst Lagen aus Kathodenfolien 2.1 und Anodenfolien 2.2, bei denen es sich um beschichtete Aluminium- und Kupferfolien handelt. Diese Kathodenfolien 2.1 und Anodenfolien 2.2 sind jeweils mittels eines sogenannten Separators 2.3 räumlich getrennt und somit voneinander elektrisch isoliert.
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Beispielsweise kann die Elektrodenfolienanordnung 2 gebildet werden, indem die einzelnen Kathodenfolien 2.1 und Anodenfolien 2.2 sowie die Separatoren 2.3, die ebenfalls folienartig ausgebildet sind, in einer vorgegebenen Reihenfolge aufeinander gestapelt werden, Bänder aus den einzelnen Folien 2.1 bis 2.3 flach gewickelt werden oder ein bandförmiger Separator 2.3 in Z-Form gefaltet wird und die Kathodenfolien 2.1 und Anodenfolien 2.2 jeweils seitlich in die somit gebildeten Taschen eingeschoben werden.
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Zumindest in einem Randbereich sind die Kathodenfolien 2.1 und Anodenfolien 2.2 unbeschichtet und aus der Elektrodenfolienanordnung 2 herausgeführt, wobei diese unbeschichteten Bereiche von Folien 2.1, 2.2 einer Polarität miteinander verbunden werden. Diese miteinander verbundenen Bereiche werden mit den blechförmigen Ableitern verbunden, die die elektrischen Anschlüsse 3 der elektrochemischen Einzelzelle 1 bilden. D. h. über die elektrischen Anschlüsse 3 wird Strom in die Einzelzelle 1 ein- und ausgeleitet.
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Die Elektrodenfolienanordnung 2 wird mit der folienartigen Hülle 1.1 umhüllt und es wird ein Elektrolyt eingefüllt. Anschließend wird die folienartige Hülle 1.1, die an einer Innenseite mit einem Thermoplast beschichtet ist, bei wirkendem Unterdruck, z. B. mittels eines Heißpressvorgangs, welcher als Siegelung bezeichnet wird, verschlossen, wodurch eine Siegelnaht gebildet ist.
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Insbesondere ist eine solche Einzelzelle 1 zum Einsatz in einer in 3 näher dargestellten Batterie 4, vorzugsweise einer Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeuges, eines Hybridfahrzeuges oder eines mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeuges geeignet.
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2 zeigt die Einzelzelle 1 in einer Schnittdarstellung, wobei die Kathodenfolien 2.1, die Anodenfolien 2.2 und die Separatoren 2.3 dargestellt sind.
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In 3 ist die Batterie 4 mit einer Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen 1 dargestellt. Die Einzelzellen 1 sind zu einem Zellblock zusammengefasst, wobei die Einzelzellen 1 dazu nebeneinander angeordnet oder gestapelt werden. Der Zellblock ist in einem Gehäuse 4.1 der Batterie 4 angeordnet, wobei weitere Bestandteile der Batterie 4, wie z. B. eine Zellüberwachungseinheit und/oder ein Batteriemanagementsystem nicht gezeigt sind.
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Eine solche Einzelzelle 1 kann bei falscher Handhabung und/oder einer Beschädigung, beispielsweise auch bei Entwicklungstätigkeiten, z. B. im Labor, überhitzen, und in einer stattfindenden Kettenreaktion, einem sogenannten thermischen Durchgehen, abbrennen und/oder explodieren. Das thermische Durchgehen, auch als thermal runaway bekannt, kann sich, sofern die Einzelzelle 1 in einem Zellblock angeordnet ist, auf weitere Einzelzellen 1 übertragen, wodurch insbesondere eine gesundheitliche Gefahr für Personen in unmittelbarer Umgebung zu der oder den Einzelzellen 1 um ein Vielfaches erhöht ist. Insbesondere zersetzt sich ein Kathodenmaterial in der Einzelzelle 1 bei Vorherrschen einer zu hohen lokalen Temperatur. Der Elektrolyt, welcher von den Folien 2.1 bis 2.3 aufgesaugt ist, zerfällt, wobei Gase, die entzündlich und gesundheitsschädlich sind, freigesetzt werden.
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Um ein thermisches Durchgehen zumindest einer Einzelzelle 1 im Wesentlichen ausschließen zu können, ist eine in 4 näher dargestellte Vorrichtung zur Notkühlung der zumindest einen Einzelzelle 1 vorgesehen.
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Die Vorrichtung zur Notkühlung weist eine Speichereinheit 5 in Form eines Druckgasbehälters auf, in welchem Kohlenstoffdioxid als inertes Gas unter Druck gespeichert ist. Das gespeicherte inerte Gas wird als Kühlmittel eingesetzt, wobei auch ein anderes Fluid als Kühlmittel eingesetzt werden kann.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Leitung 6 auf, deren erstes Ende 6.1 mit der Speichereinheit 5 und deren zweites Ende 6.2 mit einem Drosselelement 7 strömungstechnisch gekoppelt ist. In die Leitung 6 ist ein Sperrelement 8 integriert, wobei es sich bei dem Sperrelement 8 um ein Ventil handelt, mittels dessen eine Strömung in der Leitung 6 regelbar und/oder steuerbar ist.
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Das Drosselelement 7 ist plattenförmig ausgebildet und weist einen nicht näher gezeigten Hohlraum auf, der sich vorzugsweise vollständig über die Ausdehnung des Drosselelementes 7 erstreckt. An Flachseiten 7.1 des Drosselelementes 7 sind Ausströmöffnungen 7.2 als Düsenarrays ausgebildet, die strömungstechnisch mit dem Hohlraum verbunden sind und über die das Kühlmittel in die Umgebung des Drosselelementes 7 abströmbar ist. Dabei ist mittels des Drosselelementes 7 der Joule-Thomson-Effekt erzeugbar, bei welchem ein Gas oder Gasgemisch durch Drosselung, also durch eine isenthalpe Druckänderung, seine Temperatur ändert.
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5 zeigt eine Batterie 4, wobei zwischen den Einzelzellen 1 jeweils ein Drosselelement 7 angeordnet ist. Dabei ist das jeweilige Drosselelement 7 mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse der Einzelzellen 1 angeordnet, wobei die Drosselelemente 7 mit einer oder mehreren Speichereinheiten 5, in denen sich das Kühlmittel befindet, gekoppelt ist bzw. gekoppelt sind. Die Ausströmöffnungen 7.2 der Drosselelemente 7 sind jeweils in Richtung der Flachseiten 1.2 der Einzelzellen 1 gerichtet, so dass die Einzelzellen 1 bei ausströmendem Kühlmittel über die Flachseiten 1.2 kühlbar sind. Das Drosselelement 7 ist besonders bevorzugt aus einem Material gebildet, welches insbesondere gegenüber Hitzeentwicklung und/oder Feuchtigkeit weitestgehend resistent ist, so dass das Drosselelement 7 im Betrieb der Batterie 4 nicht beschädigt werden kann.
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Bevorzugt weist das Drosselelement 7 des vorliegenden Ausführungsbeispiels gemäß 5 Abmessungen auf, die weitestgehend den Abmessungen einer Flachseite 1.2 der Einzelzellen 1 entsprechen.
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Ist die Batterie 4 als Fahrzeugbatterie mit der Vorrichtung zur Notkühlung in einem nicht näher dargestellten Fahrzeug angeordnet, kann vorgesehen sein, dass das Sperrelement 8 die Leitung 6 sowohl aktiv als auch passiv freigibt.
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Vorzugsweise ist das Sperrelement 8 mit einer Steuereinheit einer Kollisionserkennungseinheit des Fahrzeuges verbunden, die bevorzugt Drucksensoren zur Erfassung von Deformationen der Fahrzeugkarosserie aufweist. Dabei ist zumindest ein Drucksensor oder eine andere geeignete Erfassungseinheit in unmittelbarer Nähe zu der Batterie 4 angeordnet. Denkbar ist auch, dass zumindest eine Erfassungseinheit direkt in dem Gehäuse 4.1 der Batterie 4 angeordnet ist, um eine Beschädigung, insbesondere eine Deformation, der Batterie 4 zu erfassen. Dabei ist die Erfassungseinheit mit einer Steuereinheit, die auch die Steuereinheit der Kollisionserkennungseinheit sein kann, verbunden.
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Wird erfasst, dass das Gehäuse der Batterie 4 beschädigt ist, erzeugt die Steuereinheit ein Steuersignal, welches dem Sperrelement 8 in Form des Ventils zugeführt wird. Das Sperrelement 8 wird somit angesteuert, dass die Leitung 6 zur Durchströmung des Kühlmittels freigegeben wird. Das Kühlmittel strömt durch die Leitung 6 in das Drosselelement 7 und durch dessen Ausströmöffnungen 7.2 in das Gehäuse 4.1 der Batterie 4. Die Einzelzellen 1 werden gekühlt, so dass das Risiko des thermischen Durchgehens einer oder mehrerer Einzelzellen 1 zumindest verringert ist.
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Möglich ist auch, dass mittels einer oder mehreren Erfassungseinheiten in dem Gehäuse 4.1 der Batterie 4 erfasst wird, welche der Einzelzellen 1 beispielsweise aufgrund der Deformation beschädigt ist und ein thermisches Durchgehen auftreten kann. Dadurch kann die Vorrichtung zur Notkühlung derart gesteuert werden, dass das Kühlmittel nur über die Drosselelemente 7 ausströmt, die sich in unmittelbarer Nähe zu der beschädigten Einzelzelle 1 befinden.
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Da vorzugsweise Kohlenstoffdioxid als Kühlmittel verwendet wird, wird neben der Kühlung der Einzelzellen 1 die Gefahr einer Entzündung innerhalb der Batterie 4 vermindert.
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Neben der Ansteuerung des Sperrelementes 8 zur Freigabe der Leitung 6, also zur aktiven Öffnung, kann vorgesehen sein, dass sich das Sperrelement 8 insbesondere in Form des Ventils passiv öffnet. Hierzu ist das Sperrelement 8 derart ausgebildet, dass in Bezug auf eine Parameteränderung, beispielsweise der Temperatur und/oder eines vorherrschenden Drucks, öffnet, die Leitung 6 freigegeben wird, so dass das Kühlmittel über das Drosselelement 7 verteilt in dem Gehäuse 4.1 ausströmt.
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In Bezug auf die Ausströmöffnungen 7.2 kann vorgesehen sein, dass diese im normalen Betrieb der Batterie 4 mittels Berstscheiben verschlossen sind, so dass das Risiko eines Entweichens des Kühlmittels verringert ist und somit das Kühlmittel bei einer Notsituation zur Verfügung steht.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung einer Einzelzelle 1 mit in derselben angeordneten Drosselelement 7. Dabei sind die Ausströmöffnungen 7.2 des Drosselelementes 7 innerhalb der Einzelzelle 1 angeordnet, wobei das Drosselelement 7 in die Einzelzelle 1 eingesiegelt und/oder eingeschweißt ist. Bevorzugt sind die Ausströmöffnungen 7.2 mit Berstscheiben verschlossen, so dass die Einzelzelle 1 im normalen Betrieb derselben hermetisch dicht ist.
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In einer möglichen Alternative kann das Drosselelement 7 Bestandteil der Einzelzelle 1 sein, indem ein Drosselelement 7 in einen elektrischen Anschluss 3 integriert ist, wobei der elektrische Anschluss 3 hohl ausgebildet ist. Alternativ dazu kann das Drosselelement 7 selbst den elektrischen Anschluss 3 bilden.
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Mittels der Vorrichtung zur Notkühlung einer Einzelzelle 1 oder mehrerer Einzelzellen 1 im Gehäuse 4.1 einer Batterie 4 kann die Gefahr eines thermischen Durchgehens beispielsweise bei kritischen Testversuchen und/oder im Laborbetrieb zum Schutz von Personal und Inventar zumindest vermindert werden. Dabei findet die Kühlung vergleichsweise nah am Entstehungsort statt.
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Die Vorrichtung ist verhältnismäßig einfach ausgebildet, so dass die Vorrichtung ohne großen Aufwand aufgestellt und auch wieder abgebaut werden kann.
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Zudem kann die Vorrichtung unabhängig von der Ausführungsform der Einzelzelle 1 eingesetzt werden, wobei die Einzelzelle 1 auch eine Rundzelle mit Metallgehäuse oder eine Flachzelle oder eine prismatisch ausgebildete Einzelzelle 1 ausgebildet sein kann. Dabei weist das Drosselelement 7 jeweils eine in Abhängigkeit der Form der Einzelzelle 1 geeignete Form auf. Ist die Einzelzelle 1 z. B. als Rundzelle ausgebildet, so kann das Drosselelement 7 eine gewölbte Form aufweisen.
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Das Kühlmittel ist gasförmig, so dass bei Auslösen der Vorrichtung zur Notkühlung kein Wasser freigesetzt wird, wodurch Wasserschäden an den Einzelzellen 1, der Batterie 4, am Fahrzeug oder am Inventar, beispielsweise im Labor, vermieden sind.
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Selbst wenn es nicht möglich ist, dass thermische Durchgehen mittels der Notkühlung zu stoppen oder zu vermeiden, kann durch die Kühlung wertvolle Zeit gewonnen werden, um Evakuierungs- und/oder Löschmaßnahmen durchzuführen, um zumindest die Gesundheit von sich in der Umgebung der Einzelzelle 1 und/oder Batterie 4 befindenden Personen nicht zu gefährden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einzelzelle
- 1.1
- Hülle
- 1.2
- Flachseite
- 2
- Elektrodenfolienanordnung
- 2.1
- Kathodenfolie
- 2.2
- Anodenfolie
- 2.3
- Separator
- 3
- elektrischer Anschluss
- 4
- Batterie
- 4.1
- Gehäuse
- 5
- Speichereinheit
- 6
- Leitung
- 6.1
- erstes Ende
- 6.2
- zweites Ende
- 7
- Drosselelement
- 7.1
- Flachseite
- 7.2
- Ausströmöffnung
- 8
- Sperrelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/079069 A1 [0002]
- EP 2302727 A1 [0003]
- US 2011/0111269 A1 [0004]
