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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriegehäuse für ein Kraftfahrzeug, das zur Ausbildung einer Traktionsbatterie für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist, wobei das Batteriegehäuse einen Gehäuseinnenraum ausbildet, in welchem zumindest ein Batteriemodul aufgenommen werden kann.
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Stand der Technik
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Batteriesysteme für Elektro- und Hybridfahrzeuge sowie Fahrzeuge mit Brennstoffzellen sind Gegenstand aktueller Forschung und Entwicklung. Die leistungsbezogenen Parameter eines Batteriesystems, wie etwa Lebensdauer und Kapazität, hängen erheblich von der Anwendungsumgebung ab. Sowohl bei der Bereitstellung und Abgabe elektrischer Leistung als auch beim Aufladen sind die in der Batterie ablaufenden elektrochemischen Prozesse beispielsweise von der Umgebungstemperatur abhängig.
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Wichtig für einen zuverlässigen Betrieb eines Batteriesystems ist daher die Schaffung und Aufrechterhaltung einer wohldefinierten Umgebung. Zudem müssen die einzelnen Batteriemodule geschützt und verdrahtet werden. Aus diesen und anderen Gründen ist ein Batteriegehäuse vorgesehen, das zur Aufnahme von Batteriemodulen und zum Schutz derselben vor äußeren Einflüssen eingerichtet ist.
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Gleichzeitig dient das Batteriegehäuse als Sicherheitseinrichtung im Fall eines Defekts, etwa eines thermischen Durchgehens (engl. „thermal runaway“), der zum explosionsartigen Austreten von Medien wie beispielsweise heißen Gasen, Verbrennungsprodukten und Batteriezellenbestandteilen aus einer Batteriezelle führen kann. Es wird ein kontrollierter Abtransport dieser Medien aus dem Batteriegehäuse angestrebt, um die Beschädigungen am Batteriesystem so gering wie möglich zu halten.
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Aktuelle Batteriemodule entgasen weitestgehend diffus und ungeleitet in das Batteriegehäuse. Der Druckabbau aus dem Gehäuse in die Umgebung wird mittels eines Notentlüftungssystems, auch als „Ventingsystem“ bezeichnet, realisiert. Aus Kostengründen werden nur wenige Notentlüftungssysteme bereitgestellt.
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Die
DE 10 2014 207 403 A1 beschreibt eine Batterieeinheit mit mehreren elektrochemischen Zellen und einem Entgasungskollektor. Der Entgasungskollektor weist einen Entgasungskanal und einen Kühlkanal auf. Der Entgasungskollektor weist ferner Öffnungen auf, über die ein aus den elektrochemischen Zellen entweichendes, ein Sicherheitsventil passierendes Fluid in den Entgasungskanal eintreten und abgeführt werden kann. Ein ähnliches Ventingsystem ist in der
US 2012/0129024 A1 beschrieben.
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Das im Fall eines thermischen Durchgehens austretende Medium ist von so hohem Energiegehalt, vergleichbar mit einem Schweißbrenner, dass selbst bei einem installierten Ventingsystem substanzielle Beschädigungen am Batteriegehäuse möglich sind. Dabei können insbesondere steuerungsrelevante Einrichtungen im Batteriegehäuse betroffen sein. Die Wege, welche die Medien im Gehäuse zurücklegen müssen, können zu unkontrollierten Druckverlusten und/oder Stauungen führen. Es ist daher nicht einfach, ein homogenes, kontrolliertes Entlüftungsverhalten für den Notfall sicherzustellen, insbesondere wenn Batteriemodule, die sich vom Ventingsystem vergleichsweise weit entfernt befinden, von einem Defekt betroffen sind.
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Darstellung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Sicherheit eines Batteriesystems zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch ein Batteriegehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und der beigefügten Figuren.
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Entsprechend wird ein Batteriegehäuse zur Aufnahme eines Batteriemoduls in seinem Gehäuseinnenraum zur Ausbildung einer Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das einen Gehäuseabschnitt zur teilweisen Begrenzung des Gehäuseinnenraums umfasst. Erfindungsgemäß weist der Gehäuseabschnitt einen in diesem integrierten Abgaskanal zum Ableiten von Medien, die bei einem Defekt eines Batteriemoduls aus diesem austreten, an die Umgebung auf.
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Unter der Bezeichnung „Medien“ sind hierin hauptsächlich heiße Gase, Verbrennungsprodukte und Batteriezellenbestandteile zu verstehen, die etwa beim thermischen Durchgehen einer Batteriezelle des Batteriemoduls entstehen und/oder freigesetzt werden können. Beispielsweise treten im Fall eines thermischen Durchgehens Heißgase quasi explosionsartig aus der betroffenen Batteriezelle aus. Der Heißgasstrom kann damit auch Flüssigkeiten und Feststoffe, wie etwa durch die Explosion verursachte Partikel oder Fragmente, enthalten. Die Bezeichnungen „Medien“ und „Abgas“ werden synonym verwendet.
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Durch die Integration des Abgaskanals in den Gehäuseabschnitt kann eine kontrollierte Abgasabführung im Defektfall unabhängig vom betroffenen Batteriemodul und dessen Position im Gehäuseinnenraum sichergestellt werden. Der Transportweg im Gehäuseinnenraum wird minimiert, da ein Großteil des Abgaswegs in dem im Gehäuseabschnitt integrierten Abgaskanal, d.h. innerhalb der Gehäusewand, erfolgt.
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Damit erhöht sich die funktionale Sicherheit des Batteriegehäuses, da mögliche Druckverluste und/oder Stauungen minimiert werden und die Abgasführung funktional notwendige Einrichtungen und Sicherheitsbauteile im Gehäuseinnenraum umgeht und damit schont. Zudem lassen sich die aus dem Batteriemodul austretenden energiedichten Medien von anderen Batteriemodulen gezielt weggeleitet, wodurch ein etwaiges Anzünden benachbarter Batteriemodule vermieden oder zumindest verlangsamt wird.
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Ferner kann der Abgaskanal einfach, bauraumsparend und kostengünstig im Gehäuseabschnitt integriert werden. Die Integration des Abgaskanals in den Gehäuseabschnitt bietet zudem zusätzliche Sicherheit, da der Abgaskanal besonders geschützt ist, so dass er beispielsweise durch ein Zerbersten einer Batteriezelle eines Batteriemoduls kaum beschädigt werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass die obigen technischen Wirkungen und Vorteile gleichermaßen im Fall mehrerer integrierter Abgaskanäle realisiert werden.
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Das Batteriegehäuse kann aus Kunststoff, Metall, einem anderen Material oder einer Kombination verschiedener Materialien gefertigt sein und dient dem Schutz der in dem Gehäuseinnenraum aufgenommenen Batteriemodule vor äußeren Einflüssen. Das Batteriegehäuse ist vorzugsweise zur Verwendung in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug oder Fahrzeug mit Brennstoffzelle ausgelegt.
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Vorzugsweise ist der Gehäuseinnenraum im regulären Betrieb gegenüber der Umgebung so abgedichtet, dass im Wesentlichen kein Gas- und/oder Flüssigkeitsaustausch mit der Umgebung stattfindet, wobei bevorzugt eine Zwangsentlüftung vorgesehen ist, mittels derer ein Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung stattfinden kann.
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Das Gehäuse dient dem Schutz der darin aufgenommenen Batteriemodule und Einrichtungen, etwa Steuereinrichtungen und Verdrahtungen, vor äußeren Einflüssen und der Schaffung und Aufrechterhaltung einer für den Betrieb der Batteriemodule günstigen Atmosphäre. Aus diesem Grund dichtet das Gehäuse im Normalzustand den Innenraum vorzugsweise vollständig, beispielsweise hermetisch, ab. Nur durch die Zwangsentlüftung kann ein Druckausgleich bereitgestellt werden. Die Zwangsentlüftung ist dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass nur ein Gasaustausch mit einem niedrigen Volumenstrom möglich ist, so dass ein Eintrag von Schmutz oder Wasser in den Gehäuseinnenraum nicht zu beklagen ist.
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Bevorzugt weist der Abgaskanal eine Innenöffnung auf, über die der Abgaskanal mit dem Gehäuseinnenraum kommuniziert. Damit kann erreicht werden, dass im Falle eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle die dabei aus der Batteriezelle austretenden Medien über den Abgaskanal aus dem Gehäuseinnenraum des Batteriegehäuses in die Umgebung abgeleitet werden. Auf diese Weise lassen sich die Abdicht- und Sicherheitsfunktion des Batteriegehäuses zuverlässig und auf baulich einfache und kompakte Weise realisieren.
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Dabei ist bevorzugt in dem Gehäuseinnenraum ein Batteriemodul aufgenommen, das einen modulinternen Abgaskanal aufweist, welcher mit der Innenöffnung kommuniziert, wobei der modulinterne Abgaskanal bevorzugt direkt an die Innenöffnung angebunden ist. Durch eine direkte Anbindung des modulinternen Abgaswegs an die Innenöffnung kann der Abgasweg im Gehäuseinnenraum weiter verkürzt werden. Die Medien treten damit schnellstmöglich in den im Gehäuseabschnitt integrierten Abgaskanal ein. Damit erhöht sich die funktionale Sicherheit des Batteriegehäuses weiter, da mögliche Druckverluste und/oder Stauungen minimiert werden und die Abgasführung funktional notwendige Einrichtungen und Sicherheitsbauteile im Gehäuseinnenraum optimal umgeht und damit schont.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind in dem Gehäuseinnenraum mehrere Batteriemodule mit jeweils zumindest einem modulinternen Abgaskanal aufgenommen und der integrierte Abgaskanal weist mehrere Innenöffnungen auf, wobei jeder modulinterne Abgaskanal mit je einer Innenöffnung kommuniziert, wobei bevorzugt jeder modulinterne Abgaskanal direkt an die entsprechende Innenöffnung angebunden ist. Je Batteriemodul ist somit zumindest ein direkter Zugang zum Abgaskanal gegeben, wodurch die Abgase im Defektfall besonders schnell und direkt in die äußere Umgebung abgegeben werden können, ohne unnötige Umwege über das Gehäuseinnere. Um mehrere Batteriemodule an einen Abgaskanal anzubinden, umfasst der Abgaskanal vorzugsweise zumindest einen Abschnitt, der in der Ebene des Gehäuseabschnitts verläuft, d.h. parallel zur äußeren und inneren Oberfläche des Gehäuseabschnitts.
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Bevorzugt kommuniziert der Abgaskanal über ein Sicherheitsventil mit dem Gehäuseinnenraum, wobei das Sicherheitsventil dazu eingerichtet ist, den Abgaskanal im regulären Betrieb zu verschließen und den Abgaskanal beim Auftreten von Medien bei einem Defekt eines Batteriemoduls zu öffnen. Das Sicherheitsventil ist vorzugsweise im Abgaskanal vorgesehen, kann aber beispielsweise auch in einem modulinternen Abgaskanal oder als separates Bauteil vorgesehen sein. Auf diese Weise lassen sich die oben beschriebenen Abdicht- und Sicherheitsfunktionen des Batteriegehäuses zuverlässig realisieren. Insbesondere kann das Batteriegehäuse durch das Bereitstellen des Sicherheitsventils im normalen Betrieb weiterhin hermetisch abgedichtet bleiben.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die hierin beschriebenen Merkmale, technischen Wirkungen und Vorteile gleichermaßen für den Fall mehrerer Abgaskanäle, Batteriemodule, Sicherheitsventile usw. gelten, auch wenn der sprachlichen Einfachheit halber zumeist der Singular gewählt wird.
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Vorzugsweise öffnet das Sicherheitsventil den Abgaskanal, wenn der Betrag einer Druckdifferenz zwischen dem Gehäuseinnenraum und der äußeren Umgebung einen Schwellwert übersteigt. Der Auslösefall des Sicherheitsventils wird in diesem Fall auf einfache und zuverlässige Weise über die Druckdifferenz bestimmt.
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Eine besonders kompakte, betriebs- und montagesichere Ausbildung des Sicherheitsventils kann dadurch erreicht werden, dass das Sicherheitsventil an der Innenöffnung vorgesehen ist und bevorzugt in den Gehäuseabschnitt integriert ist.
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Dabei kann das Sicherheitsventil eine Berstscheibe aufweisen oder als eine solche ausgebildet sein, die im Fall des Öffnens zerbricht. Das oben dargelegte, durch die Druckdifferenz bestimmte Sicherheitsverhalten lässt sich auf diese Weise baulich besonders einfach und gleichzeitig zuverlässig realisieren.
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Besonders bevorzugt ist die Berstscheibe dabei durch eine lokale Verdünnung der Wandung des Gehäuseabschnitts im Bereich des Abgaskanals ausgebildet. Eine solche Reduktion der Wandstärke ist auf einfache Weise herstellbar, beispielsweise durch Ausfräsen. Die Restwandstärke der Berstscheibe ist hierbei so gewählt, dass im Fall eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle die darauf auftreffenden heißen Medien beziehungsweis der durch diese erzeugte Druck die Berstscheibe zerbrechen lassen und so den Weg zum Abgaskanal öffnen. Indem die Berstscheibe durch eine Wanddickenreduktion realisiert wird, lässt sich die Position und Beschaffenheit des Sicherheitsventils zudem flexibel an geänderte Geometrien oder Ausstattungen des Batteriegehäuses anpassen und ist gleichzeitig betriebs- und montagesicher.
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Bevorzugt weist der Gehäuseabschnitt ein Extrusionsprofil auf oder ist durch Extrusion hergestellt. Das bedeutet, dass der Gehäuseabschnitt durch Extrusion herstellbar oder hergestellt ist. Auf diese Weise lässt sich der Abgaskanal auf konstruktiv und fertigungstechnisch einfache Weise in den Gehäuseabschnitt integrieren.
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Bevorzugt bildet der Gehäuseabschnitt einen Boden des Batteriegehäuses oder ein Teil dessen aus. Die Gehäusewandung bildet hierin die äußere Gestalt beziehungsweise Schalung, die den Gehäuseinnenraum begrenzt und definiert. In anderen Worten, der Gehäuseabschnitt ist vorzugsweise keine Einrichtung, die sich im Gehäuseinnenraum befindet, wodurch die funktionale Sicherheit des Batteriegehäuses im Defektfall optimiert wird.
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Bevorzugt ist der Gehäuseabschnitt der Boden des Gehäuses oder ein Teil des Bodens, da dieser gewöhnlich zur Anbindung der Batteriemodule genutzt wird. Die oben beschriebenen technischen Wirkungen, welche die Verkürzung des Abgaswegs im Gehäuseinnenraum betreffen, werden gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform optimiert.
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Bevorzugt ist der Gehäuseabschnitt einstückig ausgebildet und der Abgaskanal darin eingebettet, wodurch der Abgaskanal besonders geschützt ist und die funktionale Sicherheit des Batteriegehäuses im Defektfall optimiert wird.
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Bevorzugt weist das Batteriemodul mehrere zylindrische Batteriezellen auf, die mechanisch zusammengehalten werden. Zu diesem Zweck weist das Batteriemodul vorzugsweise einen oder mehrere Zellenhalter auf, in denen die Batteriezellen zumindest teilweise aufgenommen sind, wodurch die Batteriezellen an vorgegebenen Positionen und in vorgegebenen Lagen gehalten werden.
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Im Fall eines Defekts einer Batteriezelle, der zu einem thermischen Durchgehen führt, werden die Medien über den modulinternen Abgaskanal zum integrierten Abgaskanal geleitet und sicher und kontrolliert nach außen abgegeben.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
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Figurenliste
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Bevorzugte weitere Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 auf perspektivische und teilweise transparente Weise einen Ausschnitt eines Batteriegehäuses, das einen Gehäuseboden mit integriertem Abgaskanal und ein darauf angebrachtes Batteriemodul aufweist,
- 2 den Strömungsweg, den Abgase im Fall eines Defekts des Batteriemoduls gemäß der 1 nehmen;
- 3 auf perspektivische Weise einen Ausschnitt des Gehäusebodens mit integriertem Abgaskanal gemäß der 1, jedoch ohne Batteriemodul, wodurch das Sicherheitsventil zum Abgaskanal sichtbar ist; und
- 4 auf perspektivische und geschnittene Weise die Positionierung und Anbindung des modulinternen Abgaskanals an den integrierten Abgaskanal.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den unterschiedlichen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines Batteriegehäuses 1.
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Das Batteriegehäuse 1 weist einen Gehäuseabschnitt 10 auf, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Gehäuseboden ist. Der Gehäuseabschnitt 10 bildet zumindest einen Teil einer Gehäusewandung des Batteriegehäuses 1 aus. Mit anderen Worten bildet die Gehäusewandung die äußere Gestalt beziehungsweise Schalung des Batteriegehäuses 1 aus, d.h. der Gehäuseabschnitt 10 ist keine Einrichtung, die sich im Innern des Batteriegehäuses 1 befindet.
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Die Gehäusewandung begrenzt und definiert den Gehäuseinnenraum, in dem dann schließlich Batteriemodule und andere Einrichtungen aufgenommen werden, mittels derer ein Batteriesystem zur Ausbildung einer Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug ausgebildet wird.
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In dem Gehäuseabschnitt 10 ist ein Abgaskanal 11 integriert.
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Der Gehäuseabschnitt 10 wird vorzugsweise durch Extrusion hergestellt, wodurch sich der Abgaskanal 11 konstruktiv und fertigungstechnisch einfach in den Gehäuseabschnitt 10 integrieren lässt. Der Gehäuseabschnitt 10 weist damit vorzugsweise ein Extrusionsprofil auf, aus dem der Gehäuseabschnitt 10 in Form des Gehäusebodens ausgebildet werden kann. Der Gehäuseabschnitt 10 ist beispielsweise aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, gefertigt.
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Der Gehäuseabschnitt 10, beispielsweise der Gehäuseboden des Batteriegehäuses 1, kann aus mehreren Extrusionsprofilen aufgebaut sein, die nebeneinander angeordnet werden und dann miteinander verbunden werden. In einem oder mehreren dieser Extrusionsprofile kann dann der hierin beschriebene Abgaskanal 11 vorgesehen sein, um ein kontrolliertes Abführen von Medien bei einem thermischen Durchgehen einer Batteriezelle zu erreichen.
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Sind mehrere Extrusionsprofile zur Ausbildung des Gehäuseabschnitts 10 - beispielsweise des Gehäusebodens des Batteriegehäuses 1 - nebeneinander angeordnet, so können auch mehrere Abgaskanäle 11 nebeneinander und im Wesentlichen parallel zueinander vorgesehen sein.
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Das Batteriegehäuse 1, insbesondere der Gehäuseabschnitt 10, kann jedoch auch auf andere Weise, beispielsweise durch Spritzguss, und/oder aus einem anderen Material gefertigt sein.
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Der Abgaskanal 11 weist zumindest eine Innenöffnung 12 auf, deren Lage, Form und Beschaffenheit aus den 3 und 4 hervorgeht. Die Innenöffnung 12 verbindet den Abgaskanal 11 mit dem Gehäuseinnenraum - genauer gesagt, mit einem im Gehäuseinnenraum vorgesehenen Batteriemodul 20, wie es weiter unten im Detail beschrieben ist. Der Abgaskanal 11 weist ferner eine oder mehrere Außenöffnungen (in den Figuren nicht gezeigt) auf, über welche die im Fall eines Defekts austretenden Medien nach außen abgegeben werden. Auf diese Weise kommuniziert im Notfall das Gehäuseinnere über den Abgaskanal 11 mit der äußeren Umgebung, so dass die Medien weitgehend an die Umgebung abgegeben werden können und nicht im Innenraum des Batteriegehäuses 1 verbleiben.
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Vorzugsweise umfasst der Abgaskanal 11 zumindest einen Abschnitt, der in der Ebene des Gehäuseabschnitts 10 verläuft, d.h. parallel zur äußeren und inneren Oberfläche des Gehäuseabschnitts 10. Auf diese Weise lassen sich mehrere Batteriemodule 20 an den Abgaskanal 11 anbinden. Zudem ist der Gehäuseabschnitt 10 mit integriertem beziehungsweise eingebettetem Abgaskanal 11 auf diese Weise besonders einfach als Extrusionsprofil fertigbar.
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Bei der Herstellung des Gehäuseabschnitts 10 durch ein Extrusionsprofil liegt der Abgaskanal 11 typischer Weise in der Extrusionsrichtung und erstreckt sich daher entlang des gesamten Extrusionsprofils parallel zu den die äußere und die innere Oberfläche des Batteriegehäuses 1 beziehungsweise des Gehäuseabschnitts 10 ausbildenden Flächen.
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Das Batteriegehäuse 1 und damit der Gehäuseinnenraum ist für den regulären Betrieb im Wesentlichen gegenüber der Umgebung abgedichtet, so dass die in dem Batteriegehäuse 1 aufgenommenen Komponenten, insbesondere die Batteriemodule 20, gegenüber der Umgebung und deren Einflüssen abgeschirmt sind.
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Bevorzugt weist das Batteriegehäuse 1 eine Zwangsbelüftung auf, mittels derer ein Druckausgleich zwischen dem Inneren des Batteriegehäuses 1 und der Umgebung erreicht werden kann, um den Aufbau eines Über- oder Unterdrucks im Batteriegehäuse 1 zu vermeiden. Die Zwangsbelüftung ist dabei sehr gering dimensioniert und kann bei einem thermischen Durchgehen einer Batteriezelle nicht zur Abgabe der Medien an die Umgebung verwendet werden.
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Um im regulären Betrieb zu gewährleisten, dass das Gehäuse einen Schutz für die Batteriemodule 20 und etwaige weitere Einrichtungen vor äußeren Einflüssen bietet, ist im Abgaskanal 11, vorzugsweise im Bereich der Innenöffnung 12, ein Sicherheitsventil 13 vorgesehen.
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Das Sicherheitsventil 13 öffnet beziehungsweise löst aus, wenn eine zu hohe Druckdifferenz zwischen dem Gehäuseinnenraum und dem mit der äußeren Umgebung verbundenen Abgaskanal 11 auftritt. So öffnet das Sicherheitsventil 13, wenn die Druckdifferenz einen Schwellwert, beispielsweise ungefähr 1 bar, übersteigt.
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Das Sicherheitsventil 13 wird vorzugsweise durch eine sogenannte Berstscheibe 14 realisiert, die im Auslösefall zerbricht. Gemäß einem besonders bevorzugten, baulich einfachen und dennoch zuverlässigen Ausführungsbeispiel wird die Berstscheibe 14 durch Ausfräsen oder anderweitiges Verdünnen der Wandung des Gehäuseabschnitts 10 im Bereich des Abgaskanals 11 hergestellt.
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Der Abgaskanal 11 ist so dimensioniert, dass er einen Volumenfluss ermöglicht, der ein Ausleiten der Medien im Havariefall ermöglicht, ohne dass es zu einem übermäßigen Druckanstieg im Inneren des Batteriegehäuses 1 kommt.
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Dies geht besonders deutlich aus der geschnittenen Ansicht der 4 hervor. Die Restwandstärke der Berstscheibe 14 ist hierbei so gewählt, dass im Fall einer thermischen Propagation das darauf auftreffende Heißgas die Berstscheibe 14 zerbricht und so den Weg zum Abgaskanal 11 öffnet.
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Das Batteriegehäuse 1 weist ferner zumindest ein, vorzugsweise mehrere, Batteriemodule 20 auf, die sich im Innern des Batteriegehäuses 1 befinden. In den 1 und 2 ist beispielhaft ein Batteriemodul 20 teilweise transparent gezeigt, um durch die Pfeile schematisch den Strömungsweg der Medien sowie die Anbindung an den Abgaskanal 11 zu zeigen.
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Typischerweise werden mehrere zylindrische Batteriezellen zu einem Batteriemodul 20 zusammengefasst. Zu diesem Zweck weist das Batteriemodul 20 einen oder mehrere Zellenhalter auf, in denen die Batteriezellen zumindest teilweise aufgenommen sind, wodurch die Batteriezellen an vorgegebenen Positionen und in vorgegebenen Lagen mechanisch zusammengehalten werden. Die Batteriezellen, die Zellenhalter und Kontaktierungen derselben sind der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt.
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Das Batteriemodul 20 weist einen modulinternen Abgaskanal 21 auf, der im Fall eines Defekts einer Batteriezelle die aus der Batteriezelle austretenden Medien zum Abgaskanal 11 leitet. Zu diesem Zweck kommuniziert der modulinterne Abgaskanal 21 mit der Innenöffnung 12. Die Anbindung des modulinternen Abgaskanals 21 an den Abgaskanal 11 geht besonders deutlich aus der 4 hervor.
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Die Batteriezellen weisen vorzugsweise Sollbruchstellen auf, wodurch der Austrittsort der Medien weitgehend definiert ist. Die Lage und Form des modulinternen Abgaskanals 21 können entsprechend festgelegt werden, wodurch ein unkontrolliertes, diffuses Entgasen reduziert oder unterbunden wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das Sicherheitsventil 13 zwar aus Fertigungsgründen vorzugsweise Bestandteil des Gehäuseabschnitts 10 ist, jedoch alternativ auch im modulinternen Abgaskanal 21 vorgesehen sein kann.
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Vorzugsweise ist jedes Batteriemodul 20 individuell über einen eigenen modulinternen Abgaskanal 21 und ein zugehöriges Sicherheitsventil 13 an einen Abgaskanal 11 angebunden, auch wenn in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nur ein Batteriemodul 20 und ein Abgaskanal 11 gezeigt ist.
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Durch die Implementierung der oben dargelegten Abgasführung im Gehäuseabschnitt 10, vorzugsweise im Gehäuseboden, mittels des Abgaskanals 11 kann eine kontrollierte Abgasabführung im Defektfall unabhängig von dem betroffenen Batteriemodul 20 und dessen Position im Gehäuse sichergestellt werden.
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Der Transportweg für die Medien im Innern des Batteriegehäuses 1wird minimiert. Damit erhöht sich die funktionale Sicherheit des Batteriegehäuses 1, da die Abgasführung funktional notwendige Einrichtungen und Sicherheitsbauteile im Gehäuseinnenraum schont und kurze Entgasungswege realisiert. Mögliche Druckverluste und/oder Stauungen werden dadurch minimiert, wodurch das Abgas kontrolliert in die äußere Umgebung abgegeben wird.
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Zudem ist der Abgaskanal 11 beziehungsweise sind die mehreren Abgaskanäle 11 einfach, bauraumsparend und kostengünstig im Gehäuse zu integrieren. Die Einbettung der Abgaskanäle 11 in der Gehäusewandung bietet zudem zusätzliche Sicherheit, da die Abgaskanäle 11 geschützt sind und durch ein Zerbersten einer Batteriezelle im Inneren eines Batteriemoduls 20 kaum beschädigt werden können.
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Pro Batteriemodul 20 ist vorzugsweise zumindest ein direkter Zugang zu einem Abgaskanal 11 gegeben, wodurch die Abgase im Defektfall besonders schnell in die äußere Umgebung abgegeben werden können, ohne Umwege über das Gehäuseinnere.
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Das Sicherheitsventil 13 beziehungsweise die mehreren Sicherheitsventile 13 sind etwa als Berstscheibe 14, vorzugsweise als Ausfräsung oder Verjüngung der Wandung im Bereich des Abgaskanals 11, realisiert. Dadurch lassen sich die Sicherheitsventile 13 auf einfache und flexible Weise an geänderte Geometrien oder Ausstattungen des Batteriegehäuses 1 anpassen.
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Soweit anwendbar können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Batteriegehäuse
- 10
- Gehäuseabschnitt
- 11
- Abgaskanal
- 12
- Innenöffnung
- 13
- Sicherheitsventil
- 14
- Berstscheibe
- 20
- Batteriemodul
- 21
- modulinterner Abgaskanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014207403 A1 [0006]
- US 2012/0129024 A1 [0006]
