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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Sicherheitsmaßnahmen bei Gasfreisetzung von einer aus einzelnen, Batteriezellen mit Entlüftungsöffnungen aufgebauten Fahrzeugbatterie, insbesondere von einem beschädigten Lithium-Ionen-Akkumulator für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, mit einer an den Batteriezellen anordbaren Ableitungseinrichtung zum Ableiten von freigesetzten Gasen, welche entlang ihrer Erstreckungsrichtung Öffnungen korrespondierend den Entlüftungsöffnungen der Batteriezellen aufweist, sodass bei Anordnung der Ableitungseinrichtung an den Batteriezellen aus einer Entlüftungsöffnung freigesetztes Gas in die Ableitungseinrichtung strömt, und welche wenigstens eine Ableitungsöffnung aufweist, durch welche das freigesetzte Gas abgeleitet wird.
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Stand der Technik
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In Elektro- und Hybridelektrokraftfahrzeugen kommen galvanische Zellen als Energiespeicher zum Einsatz. Als Fahrzeugbatterie, welche die für den Antrieb notwendige Energie bereitstellt, werden dabei insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren (auch Lithium-Ionen-Batterie genannt) eingesetzt. Diese, sowie grundsätzlich auch andere galvanische Zellen, weisen dabei diverse Probleme auf. So können Störungen, wie ein Auftreten von hohen elektrischen Strömen, ein Überladen der Fahrzeugbatterie beim Ladevorgang oder hohe Außentemperaturen, zu einem sogenannten thermischen Durchgehen (auch „thermal runaway“ genannt) und in Folge dessen zu einer Überhitzung der Batteriezellen der Fahrzeugbatterie führen. Dabei entsteht in den betroffenen Batteriezellen entflammbares Gas, wie beispielsweise Ethan, Methan und andere Kohlenwasserstoffgase, wobei diese Gasentstehung einen Druckanstieg innerhalb der Batteriezellen bewirkt.
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Im Stand der Technik sind als Vorrichtungen zur Bereitstellung von Sicherheitsmaßnahmen bei Gasfreisetzung von einer Fahrzeugbatterie Sicherheitsentlüftungen beziehungsweise Entlüftungsöffnungen bekannt, welche am oberen Ende des Gehäuses einer Batteriezelle angeordnet sind. Diese Sicherheitsentlüftungen sind derart ausgebildet, dass sie sich bei innerhalb der Batteriezelle ansteigendem Druck öffnen und somit eine Freisetzung des Gasgemisches (nachfolgend auch Freisetzung von Gas genannt) aus der Batteriezelle ermöglichen. Als weitere Vorrichtungen zur Bereitstellung von Sicherheitsmaßnahmen bei Gasfreisetzung von einer Fahrzeugbatterie sind im Stand der Technik sogenannte Entgasungskanäle als geschlossene Ableitungseinrichtung zum Ableiten von freigesetzten Gasen bekannt. Bei Zusammenschaltung mehrerer Batteriezellen zu einem Batteriemodul, also wenn eine Batterie aus einzelnen Batteriezellen aufgebaut ist, wird ein solcher Entgasungskanal über beziehungsweise an den Entlüftungsöffnungen der Batteriezellen angeordnet und ist auf diese Weise mit den einzelnen Batteriezellen verbunden. Der Entgasungskanal leitet dabei freigesetzte Gase über eine Ablassöffnung aus dem Fahrzeug an die Atmosphäre ab, wodurch insbesondere die Fahrzeuginsassen vor den freigesetzten Gasen geschützt werden.
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Ein Nachteil dieser im Stand der Technik bekannten Entgasungskanäle besteht darin, dass der Durchsatz an freigesetztem Gas oftmals unbefriedigend ist. So kann von beschädigten Batteriezellen freigesetztes Gas oftmals nicht schnell genug über den Entgasungskanal abgeführt werden, wodurch der Innendruck in dem Entgasungskanal stark ansteigt. Durch den erhöhten Innendruck werden die Entlüftungsöffnungen auch bislang nicht beschädigter Batteriezellen aufgebrochen, wodurch das freigesetzte Gas auch in diese zuvor unbeschädigten Batteriezellen eindringt und diese somit beschädigt werden können. Insbesondere kann der ansteigende Innendruck in den Batteriezellen durch das freigesetzte Gas zu einer Kaskade von Explosionen führen, die nicht nur die Fahrzeugbatterie zerstören können, sondern darüber hinaus ein Sicherheitsrisiko für das Fahrzeug und dessen Insassen darstellen. Auch besteht aufgrund der von der Fahrzeugbatterie ausgehenden Wärmeentwicklung eine reale Brandgefahr.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Meidung der oben genannten Nachteile das Abführen von von beschädigten Batteriezellen freigesetztem Gas zu verbessern und darüber hinaus zusammen mit der verbesserten Abführung von freigesetztem Gas weitere Sicherheitsmaßnahmen bereitzustellen, insbesondere Sicherheitsmaßnahmen zur Bekämpfung von einem durch die beschädigten Batteriezellen ausgelösten Brand, Sicherheitsmaßnahmen zur Kühlung der Batteriezellen und Sicherheitsmaßnahmen zur chemischen Neutralisierung zumindest eines Teils des freigesetzten Gases.
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Offenbarung der Erfindung
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Sicherheitsmaßnahmen bei Gasfreisetzung von einer aus einzelnen Batteriezellen aufgebauten Fahrzeugbatterie, insbesondere einer beschädigten Fahrzeugbatterie, insbesondere von einem beschädigten Lithium-Ionen-Akkumulator für Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, mit einer an den Batteriezellen anordbaren Ableitungseinrichtung zum Ableiten von freigesetzten Gasen vorgeschlagen, wobei die Ableitungseinrichtung entlang ihrer Erstreckungsrichtung Öffnungen korrespondierend den Entlüftungsöffnungen der Batteriezellen aufweist, sodass bei Anordnung der Ableitungseinrichtung an den Batteriezellen aus einer Entlüftungsöffnung freigesetztes Gas in die Ableitungseinrichtung strömt, die Ableitungseinrichtung wenigstens eine Ableitungsöffnung aufweist, durch welche das freigesetzte Gas abgeleitet wird, und wobei die Ableitungseinrichtung wenigstens eine weitere Öffnung aufweist, wobei vor der wenigstens einen weiteren Öffnung beabstandet wenigstens ein mit einem Füllgas befüllbares Hüllelement angeordnet ist, welches ausgebildet ist, sich durch Befüllen mit Füllgas impulsartig in Richtung der weiteren Öffnung auszudehnen, derart, dass das freigesetzte Gas aus der Ableitungsöffnung der Ableitungseinrichtung entweicht. Insbesondere ist eine rohrartige Ausgestaltung der Ableitungseinrichtung vorgesehen. Die Form des Querschnitts der Ableitungseinrichtung unterliegt keinen Beschränkungen, bevorzugt ist allerdings ein kreisförmiger oder ein rechteckiger Querschnitt vorgesehen. Zum Befüllen des Hüllelementes ist vorteilhafterweise eine Einrichtung zur Befüllung des Hüllelementes vorgesehen, welche vorzugsweise als Druckspeicher mit einem vorgespannten Gas, als Gasgenerator oder als Hybridgasgenerator ausgebildet ist. Das Hüllelement ist vorzugsweise ein Kunststoffsack, besonders bevorzugt ein Nylonsack. Besonders bevorzugt ist das Hüllelement zusammen mit der Einrichtung zur Befüllung des Hüllelementes nach Art eines für den Insassenschutz in Kraftfahrzeugen Verwendung findenden Airbags ausgestaltet.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass von einer in einem Einbauraum angeordneten Fahrzeugbatterie, insbesondere einem Lithium-Ionen Akkumulator, freigesetztes Gas besonders effizient mittels eines teilweise offen ausgestalteten Entgasungskanals in die Atmosphäre abgeführt werden kann, indem quasi unmittelbar vor dem offen ausgestalteten Bereich des Entgasungskanals bei Detektion einer Gasfreisetzung ein vorzugsweise airbagartiges Hüllelement mit Gas beziehungsweise Füllgas befüllt wird, welches sich durch die Befüllung impulsartig ausdehnt. Durch den teilweise offen ausgestalteten Bereich des Entgasungskanals wird vorteilhafterweise der durch die Gasfreisetzung entstehende Druck innerhalb des Entgasungskanals reduziert. Durch die impulsartige Ausdehnung des Hüllelementes wird freigesetztes Gas innerhalb des Entgasungskanals vorteilhafterweise beschleunigt abgeführt. Der Entgasungskanal bewirkt dabei, dass freigesetztes Gas gerichtet aus dem Einbauraum der beschädigten Fahrzeugbatterie abgeführt wird, weil der geschlossene Teil des Entgasungskanals eine unkontrollierte Ausbreitung des Gases verhindert. Freigesetztes Gas, welches aus den offenen Bereichen des Entgasungskanals austreten sollte, wird durch das sich ausdehnende Hüllelement vorteilhafterweise ebenfalls gerichtet verdrängt, wobei vorteilhafterweise eine zumindest gasdurchlässige Öffnung in dem Einbauraum der Fahrzeugbatterie vorgesehen ist, durch welche dieses Gas entweichen kann.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die wenigstens eine Ableitungsöffnung und wenigstens eine der wenigstens einen weiteren Öffnung einander gegenüberliegend angeordnet sind, zumindest aber im Wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Es hat sich herausgestellt, dass hierdurch eine beschleunigte Abführung des freigesetzten Gases besonders vorteilhaft realisierbar ist. Insbesondere wird das freigesetzte Gas durch diese Art der Ausgestaltung besonders gut von der Ableitungseinrichtung gerichtet abgeführt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich wenigstens eine der wenigstens einen weiteren Öffnung zumindest teilweise in Erstreckungsrichtung der Ableitungseinrichtung. Dieser offene Bereich der Ableitungseinrichtung reduziert vorteilhafterweise weiter den entstehenden Druck innerhalb der Ableitungseinrichtung bei einer Gasfreisetzung und mindert somit das Risiko einer Beschädigung der Entlüftungsöffnungen bislang unbeschädigter Batteriezellen. Über die Anzahl dieser weiteren Öffnungen beziehungsweise die Größe dieser weiteren Öffnungen lässt sich vorteilhafterweise abstimmen, wieweit der in der Ableitungseinrichtung entstehenden Druck abgesenkt wird. Das jeweils vor der weiteren Öffnung angeordnete wenigstens eine Hüllelement, welches sich bei einer detektierten Gasfreisetzung, vorzugsweise durch ein Auslösesignal einer Steuereinrichtung gesteuert, impulsartig in Richtung der weiteren Öffnung ausdehnt, bewirkt vorteilhafterweise, dass freigesetztes Gas trotz der Öffnungen in der Ableitungseinrichtung gerichtet aus dem Einbauraum, in dem die Fahrzeugbatterie angeordnet ist, abgeführt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung weist die Ableitungseinrichtung einen U-förmigen Querschnitt auf; zumindest aber einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Insbesondere ist diesbezüglich vorgesehen, dass die Ableitungseinrichtung zu einer Seite hin über die gesamte Erstreckungsrichtung vollständig geöffnet ist.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Hüllelement Öffnungen aufweist, welche sich beim Befüllen des Hüllelementes, insbesondere bei einsetzender elastischer Ausdehnung des Hüllelementes, derart vergrößern, dass der Inhalt des Hüllelementes durch die Öffnungen abgegeben wird. Erfindungsgemäß können sich die Öffnungen des Hüllelements derart ausdehnen, dass das ausgedehnte Hüllelement zu einem Zeitpunkt maximaler Ausdehnung instabil wird und in sich zusammenfällt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Öffnungen des Hüllelementes eine Vielzahl gekreuzter Schlitze, vorzugsweise nach Art eines „X“ und/oder „+“, welche sich bei Ausdehnung des Hüllelementes aufweiten. Der aus dem Hüllelement durch die Öffnungen entweichende Inhalt trägt vorteilhafterweise dazu bei, dass von der Fahrzeugbatterie freigesetztes Gas verbessert abgeführt wird. Darüber hinaus sind durch den aus dem Hüllelement beziehungsweise aus den Hüllelementen entweichenden Inhalt neben der Verdrängung und verbesserten Abführung von freigesetzten Gasen vorteilhafterweise weitere erfindungsgemäße Sicherheitsmaßnahmen realisiert, welche insbesondere auf einer Reaktion des abgegebenen Inhaltes mit dem freigesetztem Gas basieren. Diese weiteren Sicherheitsmaßnahmen können erfindungsgemäß auch alleine oder in Kombination eine von der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellte Sicherheitsmaßnahme bereitstellen ohne dass eine Verdrängung von freigesetztem Gas erfolgt. Im Hinblick auf die weiteren Sicherheitsmaßnahmen ist eine zumindest teilweise offen ausgestaltete Ableitungseinrichtung, insbesondere eine Ableitungseinrichtung mit einem im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, wobei der offene Bereich die weitere Öffnung im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt, besonders vorteilhaft, weil ein von dem wenigstens einen Hüllelement abgegebener Inhalt sich besonders gut mit dem freigesetzten Gas vermischen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Inhalt wenigstens eines Hüllelementes Stickstoff-Gas abgegeben. Das Stickstoff-Gas trägt dabei vorteilhafterweise zur Kühlung der Batterie bei, wodurch die Gefahr eines thermischen Durchgehens weiterer Batteriezellen und eine von den beschädigten Batteriezellen ausgehende Brand- und/oder Explosionsgefahr vorteilhafterweise verringert wird.
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Vorteilhafterweise wird als Inhalt wenigstens eines Hüllelementes pulvriges Silicat abgegeben, vorzugsweise zusammen mit Stickstoff-Gas. Das Silicat reagiert vorteilhafterweise mit von der Fahrzeugbatterie freigesetzten Fluorwasserstoff-Gasen. Das Silicat bindet dabei vorteilhafterweise Fluorwasserstoff-Gase. Dieses Binden der Fluorwasserstoffgase stellt eine weitere von der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellte Sicherheitsmaßnahme dar. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Hüllelement von einem Gasgenerator befüllt, wobei als zu entzündender Festtreibstoff eine Mischung aus Natriumazid, Kaliumnitrat und Siliziumdioxid vorgeschlagen wird. Durch chemische Reaktion entsteht beim Zünden des Gasgenerators vorteilhafterweise Stickstoff-Gas und pulvriges Silicat. Das Stickstoff-Gas zusammen mit dem pulvrigem Silicat wird dabei vorteilhafterweise als Inhalt des Hüllelementes über die Öffnungen des Hüllelementes abgegeben.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Inhalt wenigstens eines Hüllelementes Kohlenstoffdioxid-Gas abgegeben wird. Die Abgabe von Kohlenstoffdioxid-Gas als Inhalt des Hüllelementes bietet den Vorteil, dass als weitere Sicherheitsmaßnahme ein durch Überhitzung von Batteriezellen entfachtes Feuer mittels des entweichenden Kohlenstoffdioxid-Gases gelöscht werden kann. Darüber hinaus kühlt das entweichende Kohlenstoffdioxid-Gas als weitere Sicherheitsmaßnahme vorteilhafterweise die beschädigte Fahrzeugbatterie, wodurch ein thermisches Durchgehen weiterer Batteriezellen verhindert werden kann.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird als Inhalt wenigstens eines Hüllelementes Calciumcarbonat, Calciumoxid, Magnesiumcarbonat und/oder Magnesiumoxid einzeln oder in Kombination abgegeben, vorzugsweise zusammen mit Kohlenstoffdioxid-Gas. Das Calciumcarbonat, das Calciumoxid, das Magnesiumcarbonat und/oder das Magnesiumoxid reagiert jeweils oder in Kombination vorteilhafterweise mit von der Fahrzeugbatterie freigesetzten Fluorwasserstoff-Gasen. Das Calciumcarbonat, das Calciumoxid, das Magnesiumcarbonat und/oder das Magnesiumoxid neutralisiert dabei einzeln oder im Kombination miteinander vorteilhafterweise Fluorwasserstoff-Gase. Diese Neutralisierung der Fluorwasserstoff-Gase stellt eine weitere von der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitgestellte Sicherheitsmaßnahme dar. Damit Kohlenstoffdioxid-Gas zusammen mit Calciumcarbonat oder Calciumoxid oder Magnesiumcarbonat oder Magnesiumoxid oder einer Kombination eines oder mehrerer der vorstehend genannten Stoffe über die Öffnungen des Hüllelementes abgegeben wird, wird das Hüllelement gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung von einem Gasgenerator befüllt, wobei als zu entzündender Festtreibstoff Calciumcarbonat oder Magnesiumcarbonat vorgeschlagen wird. Durch chemische Reaktion entsteht beim Zünden des Gasgenerators vorteilhafterweise Kohlenstoffdioxid-Gas und Calciumoxid beziehungsweise Kohlenstoffdioxid-Gas und Magnesiumoxid.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung wird als Inhalt wenigstens eines Hüllelementes Luft abgegeben. Dazu wird das entsprechende Hüllelement vorzugsweise mit einem mit komprimierte Luft vorgespanntem Druckspeicher befüllt. Die als Inhalt aus dem entsprechenden Hüllelement entweichende Luft trägt vorteilhafterweise zur Kühlung der Batteriezellen bei. Darüber hinaus verbessert die abgegebene Luft die Abführung der freigesetzten Gase.
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Vorzugsweise sind bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere Hüllelemente vor der wenigstens einen weiteren Öffnung der Ableitungseinrichtung angeordnet. Dabei entweicht nach dem Befüllen der Hüllelemente vorteilhafterweise aus wenigstens einem Hüllelement Luft als Inhalt des Hüllelementes, aus wenigstens einen Hüllelement Kohlenstoffdioxid-Gas zusammen mit Calciumcarbonat, Calciumoxid, Magnesiumcarbonat und/oder Magnesiumoxid als Inhalt des Hüllelementes und/oder aus wenigstens einem Hüllelement Stickstoff-Gas zusammen mit pulvrigen Silicaten als Inhalt des Hüllelementes. Hierdurch lassen sich vorteilhafterweise die erzielbaren Sicherheitsmaßnahmen in Kombination nutzen.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird des Weiteren eine Fahrzeugbatterie, insbesondere ein Lithium-Ionen-Akkumulator, welche aus einzelnen Batteriezellen mit Entlüftungsöffnungen aufweisenden Gehäusen aufgebaut ist, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, wobei die Ableitungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den korrespondierend zu den Entlüftungsöffnungen der Batteriezellen ausgebildeten Öffnungen an den Entlüftungsöffnungen angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Ableitungseinrichtung dabei mit einem die Batteriezellen umgebenden Gehäuse oder mit den Gehäusen der Batteriezellen kraft- oder formschlüssig verbunden, besonders bevorzugt verschweißt.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten, Merkmale und Ausgestaltungsdetails der Erfindung werden im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 in einer schematischen Darstellung eine im Stand der Technik bekannte Ableitungseinrichtung (Entgasungskanal) mit einer Batterie;
- 2 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Ableitungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 3. in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Ableitungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 4 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
- 5 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung; und
- 6 in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist ein im Stand der Technik bekannter Entgasungskanal 3 dargestellt. Der Entgasungskanal 3 erfüllt dabei die Funktion einer Ableitungseinrichtung. Dazu ist der Entgasungskanal 3 auf einer aus einzelnen Batteriezellen 1 aufgebauten Fahrzeugbatterie 2 angeordnet und fest mit diesen verbunden, wie es auch für die Ableitungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt vorgesehen ist. Die einzelnen Batteriezellen 1 weisen dabei Entlüftungsöffnungen 5 auf, welche ausgebildet sind, sich bei ansteigendem Druck innerhalb der Batteriezelle 1 zu öffnen. Auf diese Weise kann Gas, welches sich in der Batteriezelle 1 beispielsweise bei einem thermischen Durchgehen der Batteriezelle 1 gebildet hat, durch die Entlüftungsöffnungen 5 freigesetzt werden. Der Entgasungskanal 3 weist entlang seiner Erstreckungsrichtung Öffnungen 4 auf, welche korrespondierend zu den Entlüftungsöffnungen 5 der Batteriezellen 1 ausgebildet sind. Dadurch strömt von den Batteriezellen 1 freigesetztes Gas in den Entgasungskanal 3. Zur Ableitung von freigesetztem Gas weist der Entgasungskanal 3 zwei Ableitungsöffnungen 6 auf. Ansonsten ist der Entgasungskanal 3 geschlossen, d.h. der Entgasungskanal weist außer den Ableitungsöffnungen 6 und den korrespondierend zu den Entlüftungsöffnungen 5 ausgebildeten Öffnungen 4 keine weiteren Öffnungen auf.
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In 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Ableitungseinrichtung 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Ableitungseinrichtung 3 hat einen rechteckigen Querschnitt. Entlang ihrer Erstreckungsrichtung weist die Ableitungseinrichtung 3 Öffnungen korrespondierend zu Entlüftungsöffnungen von Batteriezellen auf, an denen die Ableitungseinrichtung 3 anordbar ist und bei erfindungsgemäßer Verwendung angeordnet ist. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ableitungseinrichtung 3 nicht nur auf den Batteriezellen einer Fahrzeugbatterie anordbar ist, wie in 1 dargestellt, sondern auch seitlich an einer Fahrzeugbatterie zur erfindungsgemäßen Verwendung angeordnet wird, wobei die Entlüftungsöffnungen der Batteriezellen dann seitlich am Batteriezellengehäuse eingebracht sind. Die dargestellte Ableitungseinrichtung 3 weist eine Ableitungsöffnung 6 auf, durch welche freigesetztes Gas abgeleitet wird. Ferner weist die Ableitungseinrichtung 3 eine weitere Öffnung 7 auf. Die Ableitungsöffnung 6 und die weitere Öffnung 7 sind dabei einander gegenüberliegend angeordnet. Vor der weiteren Öffnung 7 ist erfindungsgemäß ein mit einem Gas befüllbares Hüllelement (in 2 nicht explizit dargestellt) anordbar, welches ausgebildet ist, sich durch Befüllen mit Gas impulsartig in Richtung der weiteren Öffnung 7 auszudehnen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das wenigstens eine Hüllelement bis zu dessen Befüllung bei einer detektierten Gasfreisetzung in den Innenwänden des Einbauraums für eine Fahrzeugbatterie gefaltet eingelassen beziehungsweise angeordnet ist, vorzugsweise nach Art eines aus dem Insassenschutz in Kraftfahrzeugen bekannten Airbags. Befüllt wird das wenigstens eine Hüllelement vorzugsweise durch einen Gasgenerator oder einen Druckspeicher mit komprimierter Luft.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Ableitungseinrichtung 3 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Öffnungen 4, welche korrespondierend zu den Entlüftungsöffnungen von Batteriezellen (in 3 nicht explizit dargestellt) ausgebildet sind. Die Ableitungseinrichtung 3 hat einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Dadurch weist die Ableitungseinrichtung 3 neben der der Ableitungsöffnung 6 (in 3 am rechten Ende der Ableitungseinrichtung 3 dargestellt) gegenüberliegenden weiteren Öffnung 7 (in 3 am linken Ende der Ableitungseinrichtung 3 dargestellt) eine weitere Öffnung 7 auf, welche sich in Erstreckungsrichtung der Ableitungsrichtung 3 erstreckt und den Öffnungen 4 somit quasi gegenüberliegt.
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In 4 bis 6 sind Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Vorrichtungen einige Millisekunden, beispielsweise 10 bis 100 Millisekunden, nach der Detektion einer Gasfreisetzung und einer damit verbundenen Auslösung der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Von einer Darstellung der Fahrzeugbatterie, an welcher die Ableitungseinrichtung 3 erfindungsgemäß bei Verwendung fest angeordnet ist, wurde dabei aus Gründen der besseren Übersicht abgesehen. Die Gasfreisetzung wird erfindungsgemäß durch Sensoren, insbesondere Gassensoren oder Sensoren, die ein Öffnen der Entlüftungsöffnungen der Batteriezellen registrieren, detektiert (in den Figuren nicht explizit dargestellt). Die Detektion einer Gasfreisetzung bewirkt, dass ein Auslösesignal an die jeweiligen Einrichtungen (in den Figuren nicht explizit dargestellt) zur Befüllung der Hüllelemente 8 übertragen wird, woraufhin die Hüllelemente 8 innerhalb einiger Millisekunden mit einem Füllmittel, insbesondere einem Füllgas, befüllt werden und sich dadurch impulsartig ausdehnen. Als Einrichtungen zur Befüllung der Hüllelemente 8 werden vorliegend Gasgeneratoren mit Calciumcarbonat als Festtreibstoff und Gasgeneratoren mit einer Mischung aus Natriumazid, Kaliumnitrat und Siliziumdioxid als Festtreibstoff eingesetzt, sowie Druckspeicher mit vorgespannter Luft. Die Hüllelemente 8 sind in den Figuren zum Zeitpunkt ihrer maximalen Ausdehnung dargestellt, bei der sich die Öffnungen 10 (in 4 und 5 nicht explizit dargestellt) der Hüllelemente 8 derart vergrößert haben, dass der Inhalt der Hüllelemente 8 durch die Öffnungen 10 abgegeben wird. Die Vergrößerung der Öffnungen der Hüllelemente wird dabei insbesondere durch elastische Ausdehnung der Hüllelemente 8 bewirkt.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung entspricht die Ableitungseinrichtung 3 der im Zusammenhang mit 2 erläuterten Ableitungseinrichtung 3. Drei Hüllelemente 8 sind dabei vor der weiteren Öffnung 7 angeordnet und verdrängen durch ihr Ausdehnen in Richtung der Öffnung 7 freigesetzte Gase in die durch den Pfeil 9 symbolisch dargestellte Verdrängungsrichtung, wobei die freigesetzten Gase durch die Ableitungsöffnung 6 abgeleitet werden. Das aus den jeweiligen Hüllelementen 8 jeweils ausströmende Gas, insbesondere Stickstoff-Gas, Kohlenstoffdioxid-Gas und Luft, verbessert dabei das Ableiten des freigesetzten Gases. Darüber hinaus kühlt das Gas die Batteriezellen. Als weitere bereitgestellte Sicherheitsmaßnahmen wird von einem der Hüllelemente 8 pulvriges Silicat abgegeben, welches zumindest einen Teil des freigesetzten Gases bindet. Von einem anderen Hüllelement 8 abgegebenes Calciumoxid neutralisiert als weitere Sicherungsmaßnahme freigesetzte gasförmige Fluorwasserstoffe.
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Das in 5 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist die im Zusammenhang mit 3 erläuterte Ableitungseinrichtung 3 auf. Aufgrund der zusätzlichen weiteren Öffnung 7, welche sich in Erstreckungsrichtung der Ableitungseinrichtung 3 erstreckt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel gegenüber dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ein weiteres Hüllelement 8 dieser weiteren Öffnung 7 gegenüberliegend angeordnet. Dieses weitere Hüllelement 8 ist ausgebildet, Kohlenstoffdioxid-Gas und pulvriges Magnesiumoxid über sich bei Ausdehnung des Hüllelementes 8 weitenden Öffnungen abzugeben beziehungsweise entweichen zu lassen. Von diesem weiteren Hüllelement 8 abgegebenes pulvriges Magnesiumoxid kann aufgrund der weiteren, sich in Erstreckungsrichtung der Ableitungseinrichtung 3 erstreckenden Öffnung 7 besonders gut freigesetzte Fluorwasserstoffgase neutralisieren. Durch das aus dem weiteren Hüllelement 8 ebenfalls abgegebene Kohlenstoffdioxid-Gas und das von den anderen Hüllelementen 8 abgegebene Gas wird das freigesetzte Gas durch die Ableitungsöffnung 6 der Ableitungseinrichtung 3 gerichtet abgeführt, und eine Ausbreitung des freigesetzten Gases in den Einbauraum, in dem die Fahrzeugbatterie angeordnet ist, verhindert.
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Das in 6 schematisch dargestellte weitere Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Ableitungseinrichtung 3 mit einer weiteren Öffnung 7 auf, welche sich in Erstreckungsrichtung der Ableitungseinrichtung 3 erstreckt. Unmittelbar vor dieser Öffnung 7 ist ein sich über die Länge der Öffnung 7 erstreckendes, bereits mit Gas befülltes Hüllelement 8 beabstandet angeordnet. Über die vergrößerten Öffnungen 10 dieses Hüllelementes 8 wird Kohlenstoffdioxid-Gas und Calciumoxid abgegeben. Durch die Ausdehnung des Hüllelementes 8 und das aus dem Hüllelement 8 über die Öffnungen 10 entweichende Kohlenstoffdioxid-Gas wird von Batteriezellen freigesetztes Gas durch die Ableitungseinrichtung 3 gerichtet abgeführt, wobei das freigesetzte Gas über die Ableitungsöffnung 6 der Ableitungseinrichtung 3 entweicht.
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Die in den Figuren dargestellten und in Zusammenhang mit diesen erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
