DE102019007737A1 - Storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, as well as a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung (10) zum Speichern von elektrischer Energie, mit einem Gehäuse (12), in dessen Aufnahmeraum (14) eine Speicherzelle (16) aufgenommen ist, welche ein Zellgehäuse (18) aufweist, und mit einer Kühleinrichtung (20), welche einen Einlass (22), über welchen mittels der Kühleinrichtung (20) in einen Kühlbereich (24) des Aufnahmeraums (14) ein Kühlmittel (26) einleitbar ist, mittels welchem die außenumfangsseitig direkt von dem Kühlmittel (26) umströmbare Speicherzelle (16) zu kühlen ist, und einen Auslass (30) aufweist, über welchen das Kühlmittel (26) aus dem Kühlbereich (24) abführbar ist, wobei das Zellgehäuses (18) einen mit einem Entlüftungselement (32) zum Ablassen von Gas (34) aus dem Zellgehäuse (18) versehenen und in dem Kühlbereich (24) angeordneten Bereich (B) aufweist, wodurch das über das Entlüftungselement (32) aus dem Zellgehäuse (18) ausströmende Gas (34) von dem Kühlmittel (26) aufnehmbar und mit dem Kühlmittel (26) in demselben über den Auslass (30) aus dem Kühlbereich (24) abführbar ist.The invention relates to a storage device (10) for storing electrical energy, with a housing (12), in the receiving space (14) of which a storage cell (16) is accommodated, which has a cell housing (18), and with a cooling device (20) which has an inlet (22) through which a coolant (26) can be introduced into a cooling area (24) of the receiving space (14) by means of the cooling device (20), by means of which the coolant (26) can flow around the storage cell (16) directly on the outer circumference ) is to be cooled, and has an outlet (30) via which the coolant (26) can be discharged from the cooling area (24), the cell housing (18) having a venting element (32) for discharging gas (34) the cell housing (18) provided and in the cooling area (24) arranged area (B), whereby the gas (34) flowing out of the cell housing (18) via the ventilation element (32) can be absorbed by the coolant (26) and with the coolant (26) in the same can be removed from the cooling area (24) via the outlet (30).
Description
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen.The invention relates to a storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speichereinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, sodass ein besonders sicherer Betrieb realisiert werden kann.The object of the present invention is to create a memory device for a motor vehicle and a motor vehicle so that particularly safe operation can be implemented.
Diese Aufgabe wird durch eine Speichereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a memory device with the features of claim 1 and by a motor vehicle with the features of claim 9. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die Speichereinrichtung aufweist. Außerdem weist das Kraftfahrzeug beispielsweise wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Somit ist das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybrid- oder aber als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug, ausgebildet. Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch anzutreiben, wird die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben. Hierzu wird die elektrische Maschine mit elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom versorgt, welche beziehungsweise welcher in der Speichereinrichtung gespeichert ist.A first aspect of the invention relates to a storage device for storing electrical energy or electrical current for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle designed, for example, as a passenger vehicle. This means that the motor vehicle has the memory device in its completely manufactured state. In addition, the motor vehicle has, for example, at least one electrical machine by means of which the motor vehicle can be driven electrically, in particular purely. The motor vehicle is thus designed, for example, as a hybrid or as an electric vehicle, in particular as a battery-electric vehicle. In order to drive the motor vehicle electrically, in particular purely, by means of the electric machine, the electric machine is operated in a motor mode and thus as an electric motor. For this purpose, the electrical machine is supplied with electrical energy or electrical current which is stored in the storage device.
Da das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann, wird die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet. Da die elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs mit in der Speichereinrichtung gespeicherter elektrischer Energie versorgbar ist, wird die Speichereinrichtung auch als Traktionsspeicher bezeichnet.Since the motor vehicle can be driven electrically, in particular purely, by means of the electric machine, the electric machine is also referred to as a traction machine. Since the electrical machine for driving the motor vehicle can be supplied with electrical energy stored in the storage device, the storage device is also referred to as a traction storage device.
Die Speichereinrichtung ist beispielsweise eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, größer als 50 Volt, vorzugsweise als 60 Volt ist und vorzugsweise mehrere hundert Volt beträgt. Dadurch können besonders große elektrische Leistungen, zum insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisiert werden. Insbesondere kann die Speichereinrichtung als Akkumulator oder Batterie, insbesondere Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass die Speichereinrichtung als eine Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet ist. Selbstverständlich können die vorherigen und folgenden Ausführungen jedoch auch auf andere Zellchemien übertragen werden. Die Speichereinrichtung ist beispielsweise ein elektrischer Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie, oder die Speichereinrichtung ist beispielsweise ein Bestandteil, insbesondere ein Modul, eines solchen Energiespeichers. Der Energiespeicher weist beispielsweise mehrere solcher Module auf, welche elektrisch miteinander verbunden sein können.The storage device is, for example, a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or nominal voltage, is greater than 50 volts, preferably than 60 volts, and is preferably several hundred volts. In this way, particularly large electrical powers, in particular for purely electrical driving of the motor vehicle, can be achieved. In particular, the storage device can be designed as an accumulator or battery, in particular a high-voltage battery (HV battery). In particular, it is conceivable that the storage device is designed as a lithium-ion battery. Of course, the previous and following explanations can also be applied to other cell chemistries. The storage device is, for example, an electrical energy store for storing electrical energy, or the storage device is, for example, a component, in particular a module, of such an energy store. The energy store has, for example, several such modules, which can be electrically connected to one another.
Die Speichereinrichtung umfasst wenigstens ein Gehäuse, welches wenigstens einen Aufnahmeraum aufweist beziehungsweise begrenzt. Außerdem umfasst die Speichereinrichtung wenigstens eine auch als Zelle oder Einzelzelle bezeichnete Speicherzelle, welche in dem Aufnahmeraum, insbesondere zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen und zum Speichern der elektrischen Energie ausgebildete ist. Die Speicherzelle ist beispielsweise als eine Batteriezelle, insbesondere als eine Lithium-Ionen-Zelle, ausgebildet. Die Speicherzelle umfasst ein Zellgehäuse. In dem Zellgehäuse ist beispielsweise wenigstens eine Elektrode der Speicherzelle angeordnet. Außerdem ist in dem Zellgehäuse beispielsweise ein, insbesondere flüssiger, Elektrolyt angeordnet, in welchen die Elektrode beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, eingetaucht ist. Dabei weist die Speicherzelle beispielsweise wenigstens oder genau zwei auch als Zellverbinder, Terminals oder Stromabgriffe bezeichnete Kontaktelemente auf, wobei die Elektrode beispielsweise mit zumindest einem der Kontaktelemente elektrisch verbunden ist. Über die Kontaktelemente mit wenigstens einem weiteren Bauelement der Speichereinrichtung wie beispielsweise mit einer weiteren Speicherzelle elektrisch verbunden sein. Insbesondere kann die Speicherzelle die in ihr gespeicherte elektrische Energie über die Kontaktelemente bereitstellen, wodurch die elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt werden kann.The storage device comprises at least one housing which has or delimits at least one receiving space. In addition, the storage device comprises at least one storage cell, also referred to as a cell or individual cell, which is received in the receiving space, in particular at least partially, in particular at least predominantly or completely, and is designed to store the electrical energy. The storage cell is designed, for example, as a battery cell, in particular as a lithium-ion cell. The storage cell comprises a cell housing. For example, at least one electrode of the storage cell is arranged in the cell housing. In addition, an, in particular liquid, electrolyte is arranged in the cell housing, in which the electrode is immersed, for example, at least partially, in particular at least predominantly or completely. In this case, the memory cell has, for example, at least or exactly two contact elements also referred to as cell connectors, terminals or current taps, the electrode being electrically connected to at least one of the contact elements, for example. Be electrically connected via the contact elements to at least one further component of the memory device, such as, for example, to a further memory cell. In particular, the storage cell can provide the electrical energy stored in it via the contact elements, whereby the electrical machine can be supplied with electrical energy.
Die elektrische Maschine ist beispielsweise auch in einem Generatorbetrieb und somit als Generator betreibbar. Der Generator wird beispielsweise von dem sich bewegenden Kraftfahrzeug und somit mittels kinetischer Energie des sich bewegenden Kraftfahrzeugs angetrieben, sodass der Generator die kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt, die von dem Generator bereitgestellt wird. Die von dem Generator bereitgestellte Energie kann beispielsweise über die Kontaktelemente in die Speicherzelle eingespeichert und somit in der Speicherzelle und in der Speichereinrichtung insgesamt gespeichert werden.The electrical machine can, for example, also be operated in a generator mode and thus as a generator. The generator is driven, for example, by the moving motor vehicle and thus by means of kinetic energy of the moving motor vehicle, so that the generator converts the kinetic energy into electrical energy that is provided by the generator. The energy provided by the generator can, for example, be stored in the storage cell via the contact elements and thus be stored as a whole in the storage cell and in the storage device.
Die Speichereinrichtung umfasst außerdem eine Kühleinrichtung, welche wenigstens einen Einlass aufweist, über den mittels der Kühleinrichtung zumindest in einen Kühlbereich des Aufnahmeraums ein Kühlmittel einleitbar ist. Der Kühlbereich ist beispielsweise der gesamte Aufnahmeraum oder der Kühlbereich ist nur ein Teil des Aufnahmeraums, welcher beispielsweise von einem weiteren Teil des Aufnahmeraums, insbesondere mittels einer Abdichteinrichtung, getrennt und insbesondere gegen den weiteren Teil abgedichtet ist. Mittels des Kühlmittels ist die außenumfangsseitig direkt von dem Kühlmittel umströmbare Speicherzelle zu kühlen. Mit anderen Worten ist eine Direktkühlung vorgesehen beziehungsweise die Kühleinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Direktkühlung vorzusehen. Bei der Direktkühlung wird das vorzugsweise als Fluid ausgebildete und somit vorzugsweise gasförmige oder flüssige Kühlmittel über den Einlass in den Kühlbereich eingeleitet, sodass das Kühlmittel in der Folge den Kühlbereich durchströmt und dabei die Speicherzelle außenumfangsseitig direkt an- und umströmt und somit direkt berührt beziehungsweise kontaktiert. Hierdurch kann ein zumindest im Wesentlichen direkter Wärmeübergang von der Speicherzelle an das die Speicherzelle direkt an- und umströmende Kühlmittel erfolgen, wodurch in kurzer Zeit eine besonders hohe Wärmemenge von der Speicherzelle abtransportiert werden kann. Vorzugsweise ist das Kühlmittel ein dielektrisches Kühlmittel und/oder eine Flüssigkeit, insbesondere eine dielektrische Flüssigkeit wie beispielsweise ein Öl. Dadurch können Kurzschlüsse verhindert werden. Insbesondere ist unter der Direktkühlung zu verstehen, dass das den Kühlbereich durchströmende und die Speicherzelle direkt umströmende Kühlmittel eine außenumfangsseitige Mantelfläche des Zellgehäuses direkt anströmt und direkt umströmt, das heißt direkt kontaktiert beziehungsweise berührt.The storage device also comprises a cooling device which has at least one inlet via which a coolant can be introduced by means of the cooling device into at least one cooling region of the receiving space. The cooling area is, for example, the entire receiving space or the cooling area is only a part of the receiving space, which is for example separated from a further part of the receiving space, in particular by means of a sealing device, and in particular sealed against the further part. The storage cell around which the coolant can flow is to be cooled by means of the coolant. In other words, direct cooling is provided or the cooling device is designed to provide direct cooling. In the case of direct cooling, the coolant, which is preferably designed as a fluid and is therefore preferably gaseous or liquid, is introduced into the cooling area via the inlet, so that the coolant subsequently flows through the cooling area and thereby flows directly up to and around the outer circumference of the storage cell and thus directly touches or comes into contact. In this way, an at least essentially direct heat transfer from the storage cell to the coolant flowing directly onto and around the storage cell can take place, as a result of which a particularly large amount of heat can be transported away from the storage cell in a short time. The coolant is preferably a dielectric coolant and / or a liquid, in particular a dielectric liquid such as an oil. This can prevent short circuits. In particular, direct cooling is to be understood as meaning that the coolant flowing through the cooling area and flowing directly around the storage cell flows directly onto an outer peripheral surface of the cell housing and flows directly around it, that is, makes direct contact with or touches it.
Die Kühleinrichtung weist außerdem wenigstens einen Auslass auf, über welchen das Kühlmittel, insbesondere nach dem es die Speicherzelle außenumfangsseitig direkt berührt und dadurch gekühlt hat, aus dem Kühlbereich abführbar beziehungsweise ausleitbar ist. Dies bedeutet, dass im Rahmen der Direktkühlung das Kühlmittel von dem Einlass zu dem Auslass strömt und dabei den Kühlbereich durchströmt und die Speicherzelle, insbesondere das Zellgehäuse, außenumfangsseitig direkt umströmt und somit berührt. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt berührt das Kühlmittel auf seinem Weg von dem Einlass zu dem Auslass die Speicherzelle, insbesondere das Zellgehäuse, außenumfangsseitig direkt, wodurch die zuvor genannte Direktkühlung realisiert ist.The cooling device also has at least one outlet, via which the coolant, in particular after it has directly touched the storage cell on the outside circumference and thereby cooled, can be removed from the cooling area or can be discharged. This means that in the context of direct cooling, the coolant flows from the inlet to the outlet, flowing through the cooling area and directly flowing around the outer circumference of the storage cell, in particular the cell housing, and thus touching it. In other words, the coolant touches the storage cell, in particular the cell housing, directly on the outer circumference on its way from the inlet to the outlet, as a result of which the aforementioned direct cooling is implemented.
Somit gehört zur Erfindung vorzugsweise auch ein Verfahren zum Betreiben der Speichereinrichtung. Bei dem Verfahren wird die Speicherzelle durch die zuvor beschriebene Direktkühlung gekühlt.The invention thus preferably also includes a method for operating the memory device. In the method, the storage cell is cooled by the direct cooling described above.
Um nun einen besonders sicheren Betrieb der Speichereinrichtung realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Zellgehäuses, insbesondere genau, einen mit einem Entlüftungselement zum gezielten Ablassen von Gas aus dem Zellgehäuse versehenen und in dem Kühlbereich angeordneten Bereich aufweist, wodurch das über das Entlüftungselement aus dem Zellgehäuse abgelassene und somit ausströmende Gas von dem Kühlmittel aufnehmbar und mit dem Kühlmittel in demselben über den Auslass aus dem Kühlbereich abführbar ist.In order to be able to realize a particularly safe operation of the storage device, it is provided according to the invention that the cell housing, in particular precisely, has an area provided with a ventilation element for the targeted release of gas from the cell housing and arranged in the cooling area, whereby the above the ventilation element Gas discharged from the cell housing and thus flowing out can be absorbed by the coolant and can be discharged with the coolant in the same via the outlet from the cooling region.
Beispielsweise bei einer insbesondere unfallbedingten Beschädigung der Speicherzelle kann aus dem Elektrolyten ein Gas entstehen, welches sich zunächst beispielsweise in dem Zellgehäuse sammeln kann. Mit zunehmender Menge des in dem Zellgehäuse aufgenommenen Gases steigt ein in dem Zellgehäuse herrschender Druck. Überschreitet der Druck eine Druckschwelle, so gibt das Entlüftungselement das Zellgehäuse gezielt frei beziehungsweise das Entlüftungselement öffnet das Zellgehäuse gezielt, sodass das Gas aus dem Zellgehäuse entweichen kann. Hierdurch kann eine Explosion der Speicherzelle vermieden werden. Unter dem Merkmal, dass das Zellgehäuse mittels des Entlüftungselements gezielt entlüftet beziehungsweise dass mittels des Entlüftungselements das Gas gezielt aus dem Zellgehäuse abgelassen werden kann, ist insbesondere zu verstehen, dass dann, wenn der in dem Zellgehäuse herrschende Druck die Druckschwelle überschreitet, das Zellgehäuse zuerst und/oder ausschließlich durch das Entlüftungselement beziehungsweise an einer Stelle, an welcher das Entlüftungselement angeordnet ist, und nicht etwa unkontrolliert an einer anderen Stelle öffnet, sodass das Gas gezielt an der Stelle, an welcher das Entlüftungselement angeordnet ist, und nicht etwa unkontrolliert an einer anderen Stelle aus dem Zellgehäuse ausströmen kann. Hierzu umfasst das Entlüftungselement beispielsweise wenigstens oder genau eine auch als Entlüftungsöffnung oder Auslassöffnung bezeichnete Öffnung und ein beispielsweise als Berstscheibe ausgebildetes Berstelement, durch welches die Öffnung dann, wenn der in dem Zellgehäuse herrschende Druck geringer als die Druckschwelle ist, verschlossen wird. Überschreitet der Druck die Druckschwelle, so birst das Berstelement, wodurch das Berstelement die Öffnung freigibt. In der Folge kann das Gas über die freigegebene Öffnung aus dem Zellgehäuse ausströmen, sodass das Zellgehäuse gezielt entlüftet werden kann. Das Berstelement ist dabei derart ausgestaltet, dass es mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit birst beziehungsweise das Zellgehäuse öffnet, bevor an einer anderen Stelle unkontrolliert eine Öffnung des Zellgehäuses entsteht, über die das Gas aus dem Zellgehäuse entweichen könnte. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, dass das Berstelement beispielsweise eine geringere Wanddicke beziehungsweise eine geringere Stabilität oder Festigkeit als das übrige Zellgehäuse aufweist.For example, if the storage cell is damaged in particular as a result of an accident, a gas can arise from the electrolyte, which can initially collect in the cell housing, for example. As the amount of gas taken up in the cell housing increases, the pressure prevailing in the cell housing increases. If the pressure exceeds a pressure threshold, the venting element specifically releases the cell housing or the venting element selectively opens the cell housing so that the gas can escape from the cell housing. This can prevent the storage cell from exploding. The feature that the cell housing is purposefully vented by means of the venting element or that the gas can be purposefully vented from the cell housing by means of the venting element is to be understood in particular that when the pressure prevailing in the cell housing exceeds the pressure threshold, the cell housing first and / or exclusively through the venting element or at a point at which the venting element is arranged and not in an uncontrolled manner at another point, so that the gas opens specifically at the point at which the venting element is arranged and not in an uncontrolled manner at another Body can flow out of the cell housing. For this purpose, the venting element comprises, for example, at least or precisely one also known as a vent or outlet opening and a bursting element, for example designed as a rupture disk, through which the opening is closed when the pressure prevailing in the cell housing is less than the pressure threshold. If the pressure exceeds the pressure threshold, the bursting element bursts, whereby the bursting element releases the opening. As a result, the gas can flow out of the cell housing through the opened opening, so that the cell housing can be specifically vented. The bursting element is designed in such a way that there is a very high probability that it will burst or the cell housing will open before an uncontrolled opening of the cell housing occurs at another point through which the gas could escape from the cell housing. For this purpose it is provided in particular that the bursting element has, for example, a smaller wall thickness or a lower stability or strength than the rest of the cell housing.
Über das Entlüftungselement können das Gas sowie beispielsweise zumindest ein Teil des Elektrolyten aus dem Zellgehäuse abgelassen werden. Beispielsweise bilden das Gas und der Elektrolyt ein auch als Gemisch bezeichneten Elektrolyt-Gas-Gemisch, welches über das Entlüftungselement aus dem Zellgehäuse abgelassen kann. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Gas ist, so kann darunter auch das Gemisch verstanden werden.The gas and, for example, at least part of the electrolyte can be drained from the cell housing via the ventilation element. For example, the gas and the electrolyte form an electrolyte-gas mixture, also referred to as a mixture, which can be drained from the cell housing via the ventilation element. When the gas is mentioned above and below, this can also be understood to mean the mixture.
Da der Bereich in dem Kühlbereich angeordnet ist, kann dann, wenn das Entlüftungselement das Zellgehäuse in Folge des in dem Zellgehäuse herrschenden Drucks gezielt geöffnet hat und in der Folge das Gas sowie beispielsweise ein Teil des Elektrolyten über die freigegebene Öffnung aus dem Zellgehäuse ausströmen, das in dem Kühlbereich aufgenommene beziehungsweise den Kühlbereich durchströmende Kühlmittel den Bereich und somit beispielsweise das Entlüftungselement direkt an- und/oder umströmen. Hierdurch kann beispielsweise das aus dem Zellgehäuse über das Entlüftungselement ausströmende Gas beziehungsweise ein das Gas und den Elektrolyten aus dem Zellgehäuse umfassendes und auch als Gas-Elektrolyt-Gemisch bezeichnetes Gemisch zumindest im Wesentlichen direkt in das Kühlmittel einströmen und somit von dem Kühlmittel aufgenommen werden. Da das Kühlmittel beispielsweise in Richtung des Auslasses beziehungsweise zu dem Auslass strömt, nimmt das Kühlmittel das in ihm aufgenommene Gas beziehungsweise Gemisch mit, sodass das Gas beziehungsweise das Gemisch gezielt von dem Entlüftungselement zu dem Auslass und insbesondere durch den Auslass hindurch und somit aus dem Gehäuse beziehungsweise Aufnahmeraum heraustransportiert wird. Dadurch kann eine gezielte und vorteilhafte Abführung des Gases beziehungsweise des Gemisches aus dem Kühlbereich und aus dem Aufnahmeraum, insbesondere aus dem Gehäuse, realisiert werden.Since the area is arranged in the cooling area, if the ventilation element has opened the cell housing in a targeted manner as a result of the pressure prevailing in the cell housing and as a result the gas and, for example, part of the electrolyte can flow out of the cell housing via the released opening Coolants received in the cooling area or flowing through the cooling area flow directly onto and / or around the area and thus, for example, the venting element. In this way, for example, the gas flowing out of the cell housing via the ventilation element or a mixture comprising the gas and the electrolyte from the cell housing and also referred to as a gas-electrolyte mixture can flow at least essentially directly into the coolant and thus be absorbed by the coolant. Since the coolant flows, for example, in the direction of the outlet or to the outlet, the coolant takes the gas or mixture contained in it with it, so that the gas or mixture is targeted from the venting element to the outlet and in particular through the outlet and thus out of the housing or the recording room is transported out. As a result, a targeted and advantageous discharge of the gas or the mixture from the cooling area and from the receiving space, in particular from the housing, can be realized.
Durch die Erfindung kann beispielsweise dann, wenn die Speichereinrichtung mehrere Speicherzellen aufweist, ein Übergriff eines bei einer der Speicherzellen auftretenden thermischen Ereignisses auf eine andere der Speicherzellen vermieden werden. Ein solches thermisches Ereignis, welches beispielsweise bei einer der Speicherzellen auftritt, resultiert beispielsweise aus einer insbesondere unfallbedingten Kraftbeaufschlagung beziehungsweise aus einer beispielsweise unfallbedingten Beschädigung der einen Speicherzelle und führt beispielsweise zu der zuvor beschriebenen Entstehung des Gases in dem Zellgehäuse der einen Speicherzelle. Grundsätzlich beziehungsweise technisch bedingt kann das thermische Ereignis, welches auch als thermisches Event oder thermal event bezeichnet wird und bei der einen Speicherzelle auftritt, auch ein thermisches Ereignis bei einer anderen der Speicherzellen bewirken, obwohl es bei der anderen Speicherzelle für sich alleine betrachtet nicht zu einer Beschädigung beziehungsweise nicht zu einem thermischen Ereignis kommen würde. Somit kann es zu einer Verbreitung des thermischen Ereignisses beziehungsweise zu einem Übergriff des thermischen Ereignisses von der einen Speicherzelle auf die andere Speicherzelle oder auf andere Speicherzellen kommen, wobei diese Verbreitung beziehungsweise dieser Übergriff auch als Durchgehen oder thermal propagation bezeichnet wird.The invention makes it possible, for example, when the memory device has a plurality of memory cells, to prevent a thermal event occurring in one of the memory cells from spreading to another of the memory cells. Such a thermal event, which occurs, for example, in one of the storage cells, results, for example, from a particularly accident-related application of force or from, for example, accident-related damage to one storage cell and leads, for example, to the above-described formation of the gas in the cell housing of the one storage cell. Basically or for technical reasons, the thermal event, which is also referred to as a thermal event or thermal event and occurs in one memory cell, can also cause a thermal event in another of the memory cells, although it does not result in a thermal event in the other memory cell on its own Damage or a thermal event would not occur. Thus, the thermal event can spread or the thermal event can spread from the one memory cell to the other storage cell or to other storage cells, this spread or this spread also being referred to as runaway or thermal propagation.
Da das Gas sowie der Elektrolyt aus dem Zellgehäuse insbesondere bei dem thermischen Ereignis der Speicherzelle besonders schnell, gezielt und effektiv von der Speicherzelle weggeleitet und insbesondere aus dem Aufnahmeraum beziehungsweise dem Gehäuse herausgeleitet werden kann, kann beispielsweise ein thermisches Durchgehen verhindert oder zumindest lange herausgezögert werden. Mit anderen Worten kann dadurch verhindert werden, dass das an der Speicherzelle aufgetretene thermische Ereignis auch ein thermisches Ereignis einer anderen Speicherzelle der Speichereinrichtung bewirkt.Since the gas as well as the electrolyte from the cell housing, especially in the event of a thermal event in the storage cell, can be conducted away from the storage cell particularly quickly, specifically and effectively and, in particular, can be conducted out of the receiving space or the housing, thermal runaway can be prevented or at least delayed for a long time. In other words, this can prevent the thermal event that has occurred in the memory cell from also causing a thermal event in another memory cell of the memory device.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Ereignisse zugrunde: Batterien beziehungsweise Akkumulatorensysteme, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatorensysteme, weisen üblicherweise mehrere, zusammengeschaltete Module auf, welche selbst mehrere, zusammengeschaltete und beispielsweise aus Lithium-Ionen-Zellen ausgebildete Speicherzellen aufweisen. Üblicherweise ist das jeweilige Modul indirekt gekühlt, sodass das jeweilige Modul auf Modulebene nicht abgedichtet werden muss. Bei einer Direktkühlung kann dabei jedoch auf Modul- oder Systemebene eine komplette Abdichtung vorgesehen sein. Die Erfindung ermöglicht es, eine besonders kompakte Bauweise der Speichereinrichtung und dabei gleichzeitig einen sicheren Betrieb zu realisieren, da insbesondere bei einem thermischen Ereignis der Speicherzelle das etwaig in dem Zellgehäuse entstehende Gas effektiv, effizient und gezielt weggeleitet und beispielsweise von anderen Speicherzellen der Speichereinrichtung fern gehalten werden kann. Insbesondere kann eine übermäßige, direkte Beaufschlagung der anderen Speicherzellen mit dem Gas und dem Elektrolyten aus der einen Speicherzelle vermieden werden, sodass ein thermisches Durchgehen vermieden werden kann.The invention is based in particular on the following events: Batteries or accumulator systems, in particular lithium-ion accumulator systems, usually have several interconnected modules which themselves have several interconnected storage cells formed, for example, from lithium-ion cells. Usually the respective module is cooled indirectly, so that the respective module does not have to be sealed at module level. In the case of direct cooling, however, a complete seal can be provided at the module or system level. The invention enables It is important to realize a particularly compact design of the storage device and, at the same time, safe operation, since, in particular in the event of a thermal event in the storage cell, any gas that may arise in the cell housing can be effectively, efficiently and specifically directed away and, for example, kept away from other storage cells in the storage device. In particular, an excessive, direct exposure to the other storage cells with the gas and the electrolyte from the one storage cell can be avoided, so that thermal runaway can be avoided.
Insbesondere ist es möglich, das Gas aus dem Zellgehäuse von kritischen, ungünstigen Bereichen wegzuführen und zu einem günstigen Bereich zu führen, in welchem beispielsweise das Gas besonders günstig an eine Umgebung des Kraftfahrzeugs geführt werden kann. Insbesondere kann ein auch als Entgasen bezeichnetes Ablassen des Gases an die Umgebung des Kraftfahrzeugs unterhalb des Kraftfahrzeugs vermieden werden. Die Kühleinrichtung weist beispielsweise einen von dem Kühlmittel durchströmbaren Kühlpfad auf, wobei beispielsweise der Kühlbereich, der Einlass und der Auslass in dem Kühlpfad angeordnet sind. Somit ist es bei der Erfindung möglich, das GAs sowie gegebenenfalls den Elektrolyten aus dem Zellgehäuse über den Kühlpfad abzutransportieren und somit wegzuleiten. Durch Nutzen des Kühlmittels, insbesondere über den Kühlpfad, wird das üblicherweise sehr heiße und somit auch als Heißgas bezeichnete oder als Heißgas ausgebildete Gas beziehungsweise Gemisch aus dem Zellgehäuse der durchgehenden Speicherzelle über das beziehungsweise in dem Kühlmittel verteilt. Insbesondere wird das Gas beziehungsweise Gemisch mittels des Kühlmittels und in demselben an der Speicherzelle benachbarten Zellen vorbeigeleitet, dabei jedoch über den Kühlpfad verteilt und insbesondere mittels des Kühlmittels gekühlt. In particular, it is possible to lead the gas away from the cell housing from critical, unfavorable areas and to lead it to a favorable area in which, for example, the gas can be led particularly favorably to the surroundings of the motor vehicle. In particular, releasing the gas into the surroundings of the motor vehicle underneath the motor vehicle, also referred to as degassing, can be avoided. The cooling device has, for example, a cooling path through which the coolant can flow, the cooling region, the inlet and the outlet, for example, being arranged in the cooling path. It is thus possible with the invention to transport the GAs and, if necessary, the electrolyte out of the cell housing via the cooling path and thus to divert it away. By using the coolant, in particular via the cooling path, the gas or mixture from the cell housing of the continuous storage cell, which is usually very hot and thus also referred to as hot gas or formed as hot gas, is distributed via or in the coolant. In particular, the gas or mixture is bypassed by means of the coolant and cells adjacent to the storage cell in the same, but distributed over the cooling path and in particular cooled by means of the coolant.
Dadurch können eine übermäßige Erwärmung der anderen Speicherzellen und ein Durchgehen der anderen Speicherzellen vermieden werden.As a result, excessive heating of the other memory cells and runaway of the other memory cells can be avoided.
Um eine besonders hohe Sicherheit zu realisieren, ist es bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Speichereinrichtung wenigstens ein außerhalb des Aufnahmeraums, insbesondere außerhalb des Gehäuses, angeordnetes Bauelement aufweist, in welchem das über den Auslass aus dem Kühlbereich abgeführte und das Gas enthaltene Kühlmittel zumindest vorübergehend aufnehmbar ist. Beispielsweise ist das Bauelement von dem über den Auslass aus dem Kühlbereich abgeführte und das Gas enthaltene Kühlmittel durchströmbar. Vorzugsweise ist das Bauelement separat von dem Gehäuse und separat von der Speicherzelle ausgebildet und zusätzlich zu dem Gehäuse und zusätzlich zu der Speicherzelle vorgesehen. Durch Verwendung des Bauelements können das Kühlmittel und das in dem Kühlmittel enthaltene Gas beziehungsweise Gemisch besonders definiert und gezielt geleitet und beispielsweise an die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgelassen werden.In order to achieve a particularly high level of security, it is provided in a particularly advantageous embodiment of the invention that the storage device has at least one component arranged outside the receiving space, in particular outside the housing, in which the gas discharged from the cooling area via the outlet and the gas contained coolant is at least temporarily absorbed. For example, the component can be flowed through by the coolant discharged from the cooling region via the outlet and containing the gas. The component is preferably formed separately from the housing and separately from the storage cell and is provided in addition to the housing and in addition to the storage cell. By using the component, the coolant and the gas or mixture contained in the coolant can be guided in a particularly defined and targeted manner and, for example, discharged to the surroundings of the motor vehicle.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Bauelement ein weiteres Entlüftungselement aufweist. Die vorherigen und folgenden Ausführungen zur ersten Entlüftungselement können ohne weiteres auch auf die weitere Entlüftungselement übertragen werden und umgekehrt. Mittels der weiteren Entlüftungselement ist zum gezielten Entlüften des Bauelements das in dem Bauelement aus dem zumindest vorübergehend in dem Bauelement aufgenommenen Kühlmittel austretende Gas beziehungsweise Gemisch aus dem Bauelement an dessen Umgebung, gezielt, abführbar. Mit anderen Worten, das in dem Kühlmittel aufgenommene Gas beziehungsweise Gemisch kann dadurch, dass es mittels des Kühlmittels in das Bauelement geführt wurde, in dem Bauelement aus dem Kühlmittel austreten, das heißt beispielsweise entgasen. Hierzu weist das Bauelement, insbesondere dessen Inneres, beispielsweise einen ersten Teilbereich auf, in welchem das Kühlmittel zumindest vorübergehend aufnehmbar oder aufgenommen ist. Außerdem weist das Bauelement, insbesondere dessen Inneres, beispielsweise einen sich an den ersten Teilbereich anschließenden beziehungsweise an den ersten Teilbereich angrenzenden zweiten Teilbereich auf, welcher frei von dem Kühlmittel ist. Das Gas beziehungsweise Gemisch kann nun beispielsweise von dem in dem ersten Teilbereich aufgenommenen Kühlmittel austreten und in den zweiten Teilbereich strömen. Mit zunehmender Menge des in dem Bauelement aus dem Kühlmittel austretenden Gas steigt beispielsweise ein in dem Kühlmittel herrschender Druck. Überschreitet der Druck eine Druckgrenze, so öffnet das weitere Entlüftungselement das Bauelement gezielt, sodass beispielsweise das Gas beziehungsweise Gemisch aus dem zweiten Teilbereich und somit aus dem Bauelement an dessen Umgebung strömen kann.It has been shown to be particularly advantageous if the component has a further ventilation element. The previous and following statements on the first ventilation element can easily be transferred to the further ventilation element and vice versa. By means of the further venting element, for targeted venting of the component, the gas or mixture emerging in the component from the coolant contained at least temporarily in the component can be purposefully discharged from the component to its surroundings. In other words, the gas or mixture taken up in the coolant can escape from the coolant in the component, that is to say, for example, degas, because it was guided into the component by means of the coolant. For this purpose, the component, in particular its interior, has, for example, a first partial area in which the coolant can be or is at least temporarily received. In addition, the component, in particular its interior, has, for example, a second partial area adjoining the first partial area or adjoining the first partial area, which is free of the coolant. The gas or mixture can now exit, for example, from the coolant accommodated in the first sub-area and flow into the second sub-area. As the amount of gas emerging from the coolant in the component increases, for example, a pressure prevailing in the coolant rises. If the pressure exceeds a pressure limit, the further venting element opens the component in a targeted manner so that, for example, the gas or mixture can flow from the second partial area and thus from the component to its surroundings.
Die weitere Entlüftungselement umfasst beispielsweise wenigstens oder genau eine weitere Öffnung und wenigstens oder genau ein weiteres, beispielsweise als weitere Berstscheibe ausgebildetes Berstelement, sodass die vorherigen und folgenden Ausführungen zur dem Entlüftungselement der Speicherzelle ohne weiteres auch auf die weitere Entlüftungselement des Bauelements übertragen werden können und umgekehrt. Ferner ist es denkbar, dass das weitere Entlüftungselement ein Ventil aufweist, welches sich beispielsweise dann, wenn der in dem Bauelement herrschende Druck die Druckgrenze überschreitet, öffnet, und somit das Bauelement gezielt freigibt, derart, dass das Gas beziehungsweise Gemisch aus dem zweiten Teilbereich beziehungsweise aus dem Bauelement über das Ventil an die Umgebung des Bauelements strömen kann.The further ventilation element comprises, for example, at least or exactly one further opening and at least or exactly one further bursting element, for example designed as a further bursting disc, so that the previous and following statements on the ventilation element of the storage cell can easily be transferred to the further ventilation element of the component and vice versa . Furthermore, it is conceivable that the further venting element has a valve which opens, for example, when the pressure prevailing in the component exceeds the pressure limit, and thus releases the component in a targeted manner, such that the gas or mixture from the second sub-area or can flow out of the component via the valve to the environment of the component.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühleinrichtung einen Kühlkreislauf aufweist, welcher in einem Normalbetrieb der Speichereinrichtung, in deren Normalbetrieb ein Ablassen von Gas aus dem Zellgehäuse über das Entlüftungselement unterbleibt, von dem Kühlmittel durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird.Another embodiment is characterized in that the cooling device has a cooling circuit through which the coolant can or is flowed through in normal operation of the storage device, during which gas is not released from the cell housing via the ventilation element.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Bauelement fluidisch mit dem Auslass über ein außerhalb des Aufnahmeraums, insbesondere außerhalb des Gehäuses, verlaufendes, von dem über den Auslass aus dem Kühlbereich abgeführten Kühlmittel durchströmbares und in dem Kühlkreislauf angeordnetes Leitungselement verbunden ist, welches auch bei dem Normalbetrieb der Speichereinrichtung von dem den Kühlbereich und den Auslass durchströmenden Kühlmittel durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird. Vorzugsweise ist das Leitungselement separat von dem Gehäuse und separat von der Speicherzelle und separat von dem Bauelement ausgebildet und zusätzlich zu dem Gehäuse, zusätzlich zu der Speicherzelle und zusätzlich zu dem Bauelement vorgesehen.It has been shown to be particularly advantageous if the component is fluidically connected to the outlet via a conduit element which runs outside the receiving space, in particular outside the housing, through which the coolant discharged from the cooling area via the outlet can flow and which is arranged in the cooling circuit even during normal operation of the storage device, through which the coolant flowing through the cooling region and the outlet can or is flowed through. The line element is preferably formed separately from the housing and separately from the storage cell and separately from the component and is provided in addition to the housing, in addition to the storage cell and in addition to the component.
Dem Leitungselement kommt somit vorzugsweise eine Doppelfunktion zu. Zum einen wird das Leitungselement bei dem oder während des Normalbetriebs genutzt, um das während des Normalbetriebs den Kühlkreislauf durchströmende Kühlmittel von dem Auslass und somit über den Auslass aus dem Kühlbereich abzuführen. Dadurch kann beispielsweise das über den Auslass aus dem Kühlbereich ausströmende Kühlmittel mittels des Leitungselements wieder zurück zu dem Einlass geführt werden.The line element thus preferably has a dual function. On the one hand, the line element is used during or during normal operation in order to discharge the coolant flowing through the cooling circuit during normal operation from the outlet and thus from the cooling region via the outlet. In this way, for example, the coolant flowing out of the cooling region via the outlet can be guided back to the inlet again by means of the line element.
Vorzugsweise kommt auch dem Bauelement eine Doppelfunktion zu. Hierzu ist das Bauelement beispielsweise auch bei dem Normalbetrieb der Speichereinrichtung von dem den Kühlbereich und den Auslass durchströmenden Kühlmittel durchströmbar. Somit wird das Bauelement zum einen während des Normalbetriebs genutzt, um das Kühlmittel beispielsweise zu führen. Zum anderen wird das Bauelement beispielsweise genutzt, um das Kühlmittel zu entgasen, das heißt, um das in dem Kühlmittel aufgenommene Gas beziehungsweise Gemisch zu einer vorteilhaften Stelle zu führen und aus dem Kühlmittel abzuführen und beispielsweise an die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu leiten. Hierdurch kann eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden.The component also preferably has a dual function. For this purpose, the component can be flowed through by the coolant flowing through the cooling region and the outlet, for example, even during normal operation of the storage device. Thus, on the one hand, the component is used during normal operation, for example, to guide the coolant. On the other hand, the component is used, for example, to degas the coolant, that is, to guide the gas or mixture contained in the coolant to an advantageous location and to discharge it from the coolant and, for example, to lead it to the surroundings of the motor vehicle. This enables a particularly high level of security to be achieved.
Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass das Bauelement fluidisch mit dem Auslass über ein außerhalb des Aufnahmeraums verlaufendes und von dem über den Auslass aus dem Kühlbereich abgeführten Kühlmittel durchströmbares Führungselement verbunden ist, welches beispielsweise außerhalb des GS verläuft. Das Führungselement ist ausschließlich bei dem über das Entlüftungselement erfolgenden Ablassen des Gases aus dem Zellgehäuse von dem den Kühlbereich und den Auslass durchströmenden Kühlmittel durchströmbar. Dies bedeutet, dass das Führungselement während des Normalbetriebs nicht genutzt wird, um das Kühlmittel zu führen. Somit wird beispielsweise das Führungselement während des Normalbetriebs nicht von dem Kühlmittel durchströmt. Das Führungselement wird jedoch dann, wenn das Gas beziehungsweise Gemisch über das Entlüftungselement gezielt aus dem Zellgehäuse abgelassen wird, genutzt, um das das Gas beziehungsweise das Gemisch enthaltende Kühlmittel, insbesondere auf besonders kurzem Weg, über den Auslass aus dem Kühlbereich abzuführen und zu dem, insbesondere in das, Bauelement zu führen. Hierdurch kann beispielsweise eine gezielte und somit schnelle Führung des Gases von dem Kühlbereich und somit von der Speicherzelle weg realisiert werden. Insbesondere ermöglicht es das Führungselement, das Gas auf besonders kurzem Weg von dem Kühlbereich zu dem Bauelement zu führen. Dadurch kann eine besonders hohe Sicherheit realisiert werden.As an alternative or in addition, it is provided that the component is fluidically connected to the outlet via a guide element that runs outside the receiving space and through which the coolant discharged from the cooling area via the outlet can flow, which for example runs outside the GS. The guide element can only be flowed through by the coolant flowing through the cooling region and the outlet when the gas is discharged from the cell housing via the venting element. This means that the guide element is not used to guide the coolant during normal operation. Thus, for example, the guide element is not flowed through by the coolant during normal operation. However, when the gas or mixture is specifically discharged from the cell housing via the ventilation element, the guide element is used to discharge the coolant containing the gas or the mixture, in particular over a particularly short route, from the cooling area via the outlet and to in particular to lead into the component. In this way, for example, a targeted and thus rapid guidance of the gas away from the cooling area and thus away from the storage cell can be realized. In particular, the guide element makes it possible to guide the gas from the cooling area to the component over a particularly short route. This enables a particularly high level of security to be achieved.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bauelement ein in dem Kühlkreislauf angeordneter Ausgleichsbehälter, insbesondere zum Kompensieren von Volumen und/oder Mengenschwankungen des Kühlmittels, ist. Der Ausgleichsbehälter weist ein besonders vorteilhaftes Volumen auf, sodass mittels des Ausgleichsbehälters beziehungsweise in dem Ausgleichsbehälter das Gas beziehungsweise Gemisch besonders gut aus dem Kühlmittel abgeführt werden kann. In dem Ausgleichsbehälter hat das heiße Gas beziehungsweise Gemisch, insbesondere aufgrund eines vorteilhaft großen Volumens des Ausgleichsbehälters, die besonders vorteilhafte Möglichkeit, sich auszudehnen und somit aus dem Kühlmittel zu entgasen und schließlich, beispielsweise über das weitere Entlüftungselement, an die Umgebung des Ausgleichsbehälters zu gelangen.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the component is an expansion tank arranged in the cooling circuit, in particular to compensate for volume and / or quantity fluctuations of the coolant. The expansion tank has a particularly advantageous volume, so that by means of the expansion tank or in the expansion tank, the gas or mixture can be removed particularly well from the coolant. In the expansion tank, the hot gas or mixture, in particular due to the advantageously large volume of the expansion tank, has the particularly advantageous possibility of expanding and thus degassing from the coolant and finally reaching the area around the expansion tank, for example via the further venting element.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Kühleinrichtung eine Pumpe aufweist, welche dazu ausgebildet ist, sowohl bei einem Normalbetrieb der Speichereinrichtung als auch bei dem Ablassen des Gases aus dem Zellgehäuse über das Entlüftungselement das Kühlmittel in den Kühlbereich hinein und zu dem Auslass und durch den Auslass hindurch zu fördern. Dadurch kann beispielsweise das über das Entlüftungselement aus dem Zellgehäuse ausströmende Gas beziehungsweise Gemisch besonders effektiv und effizient aus dem Kühlbereich abtransportiert und zu dem Auslass hin transportiert werden.Finally, it has been shown to be particularly advantageous if the cooling device has a pump which is designed to transfer the coolant into the cooling area and to the outlet both during normal operation of the storage device and when the gas is discharged from the cell housing via the ventilation element and to convey through the outlet. In this way, for example, the gas or mixture flowing out of the cell housing via the ventilation element can escape particularly effectively and efficiently transported away from the cooling area and transported to the outlet.
Die Erfindung ermöglicht es insbesondere, auf Modulebene und somit beispielsweise an dem Gehäuse kostenintensive Entlüftungselemente zum gezielten Ablassen des Gases aus dem Aufnahmeraum zu vermeiden. Gleichzeitig kann ein besonders sicherer Betrieb realisiert werden, da das Gas und somit bei dem thermischen Ereignis entstehende Wärme direkt in das auch als Kühlmittel bezeichnete Kühlmittel übertragen wird. Insbesondere kann dadurch die Anzahl an beispielsweise als Berstscheibensystemen ausgebildeten Entlüftungselementen, insbesondere auf Modulebene, besonders gering gehalten werden.The invention makes it possible, in particular, to avoid costly ventilation elements for the targeted discharge of the gas from the receiving space at the module level and thus, for example, on the housing. At the same time, particularly safe operation can be implemented, since the gas and thus the heat generated during the thermal event is transferred directly into the coolant, which is also referred to as the coolant. In particular, the number of venting elements embodied, for example, as rupture disk systems, in particular at module level, can thereby be kept particularly low.
Beispielsweise wird ein Volumenstrom des Kühlmittels, dessen Volumenstrom beispielsweise bei dem gezielten Ablassen des Gases aus dem Zellgehäuse über die Entlüftungselement über den Einlass in den Kühlbereich strömt, den Kühlbereich durchströmt und dabei an dem Bereich vorbeiströmt beziehungsweise den Bereich direkt umströmt, insbesondere mittels der Pumpe und/oder mittels wenigstens einer Ventileinrichtung eingestellt. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Pumpe bei dem gezielten Ablassen des Gases über das Entlüftungselement aus dem Zellgehäuse aktiv läuft und somit das Kühlmittel aktiv über den Einlass in den Kühlbereich, durch den Kühlbereich hindurch und zu dem Auslass fördert. Dadurch kann ein Nachströmen des vorzugsweise dielektrischen Kühlmittels realisiert werden. Dies bedeutet, dass das Kühlmittel nicht nur von dem Bereich der Speicherzelle zu dem Auslass strömt, sondern es strömt auch neues Kühlmittel von dem Einlass zu dem Bereich, sodass auch besonders große Mengen des Gases beziehungsweise Gemisches von der Speicherzelle effektiv und effizient abtransportiert werden können.For example, a volume flow of the coolant, the volume flow of which flows into the cooling area, for example when the gas is specifically released from the cell housing via the ventilation element via the inlet, flows through the cooling area and thereby flows past the area or flows around the area directly, in particular by means of the pump and / or adjusted by means of at least one valve device. In particular, it is provided that the pump runs actively when the gas is specifically released from the cell housing via the venting element and thus actively conveys the coolant via the inlet into the cooling area, through the cooling area and to the outlet. As a result, the preferably dielectric coolant can flow afterwards. This means that the coolant not only flows from the area of the storage cell to the outlet, but new coolant also flows from the inlet to the area, so that particularly large amounts of the gas or mixture can also be effectively and efficiently transported away from the storage cell.
Durch Nutzung des Führungselements muss das Gas aus dem Zellgehäuse nicht den kompletten Kühlpfad vorbei an anderen Speicherzellen strömen, sondern kann beispielsweise - bevor das Gas in dem Kühlmittel andere Speicherzellen erreicht - über das Führungselement aus dem Aufnahmeraum beziehungsweise Kühlbereich abgeleitet werden. Das Führungselement kann somit als Zwangsentlüftungssystem fungieren, welches dann und vorzugsweise nur dann zum Einsatz kommt, wenn das Gas aus dem Zellgehäuse über das Entlüftungselement abgelassen wird. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass das in dem Kühlmittel aufgenommene Gas beziehungsweise Gemisch aus der Speicherzelle zur anderen Speicherzelle der Speichereinrichtung mittels des Kühlmittels geführt wird. Dadurch kann die Wahrscheinlichkeit eines Durchgehens der Speichereinrichtung besonders gering gehalten werden.By using the guide element, the gas from the cell housing does not have to flow the entire cooling path past other storage cells, but can for example - before the gas in the coolant reaches other storage cells - be diverted from the receiving space or cooling area via the guide element. The guide element can thus function as a forced ventilation system, which is then and preferably only used when the gas is released from the cell housing via the ventilation element. In this way, it can be avoided, for example, that the gas or mixture taken up in the coolant is conducted from the storage cell to the other storage cell of the storage device by means of the coolant. As a result, the probability of the memory device running through can be kept particularly low.
Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, das Gas beziehungsweise Gemisch aus dem Kühlmittel an einer besonders vorteilhaften Stelle aus dem Kühlmittel wieder abzuführen und an die Umgebung des Kraftfahrzeugs zu leiten. Hierzu wird beispielsweise das Bauelement an einer vorteilhaften Stelle an oder im Kraftfahrzeug positioniert. Insbesondere wird das Bauelement so, insbesondere an oder im Kraftfahrzeug, positioniert, dass eine definierte Entgasungsrichtung gewählt werden kann beziehungsweise realisiert ist. Ferner ist es möglich, dass das Gas beziehungsweise Gemisch auf seinem Weg von dem Bereich zum Bauelement so stark abgekühlt wird oder ist, dass beispielsweise dann, wenn das Gas beziehungsweise Gemisch an die Umgebung des Kraftfahrzeugs abgelassen wird, eine Expansion des Gases beziehungsweise Gemisches besonders gering gehalten werden kann.In particular, the invention makes it possible to discharge the gas or mixture from the coolant again from the coolant at a particularly advantageous point and to conduct it to the surroundings of the motor vehicle. For this purpose, for example, the component is positioned at an advantageous location on or in the motor vehicle. In particular, the component is positioned, in particular on or in the motor vehicle, such that a defined degassing direction can be selected or implemented. Furthermore, it is possible that the gas or mixture is or is cooled so much on its way from the area to the component that, for example, when the gas or mixture is released to the surroundings of the motor vehicle, expansion of the gas or mixture is particularly low can be held.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Speichereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a motor vehicle, preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle, which has at least one storage device according to the invention according to the first aspect of the invention. Advantages and advantageous configurations of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the second aspect of the invention and vice versa.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and on the basis of the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without the scope of the Invention to leave.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug; -
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Speichereinrichtung; und -
3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Speichereinrichtung.
-
1 a schematic representation of a first embodiment of a storage device according to the invention for storing electrical energy for a motor vehicle; -
2 a schematic representation of a second embodiment of the memory device; and -
3rd a schematic representation of a third embodiment of the memory device.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.
Des Weiteren umfasst die Speichereinrichtung
Die Kühleinrichtung
Um nun einen besonders sicheren Betrieb der Speichereinrichtung
Hierzu umfasst das Entlüftungselement
Das über das Entlüftungselement
Dadurch, dass der Bereich
Die Speichereinrichtung
Die Kühleinrichtung
Dabei ist in Strömungsrichtung des Kühlmittels
In dem Kühlkreislauf
In dem Kühlkreislauf
Aus
Mittels der Pumpe
Der Ausgleichsbehälter
Schließlich zeigt
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- SpeichereinrichtungStorage facility
- 1212th
- Gehäusecasing
- 1414th
- AufnahmeraumRecording room
- 1616
- SpeicherzelleStorage cell
- 1818th
- ZellgehäuseCell housing
- 2020th
- KühleinrichtungCooling device
- 2222nd
- Einlassinlet
- 2424
- KühlbereichCooling area
- 2626th
- KühlmittelCoolant
- 2727
- Pfeilarrow
- 2828
- außenumfangsseitige Mantelflächeouter circumferential lateral surface
- 3030th
- AuslassOutlet
- 3232
- EntlüftungselementVentilation element
- 3434
- Gasgas
- 3636
- Ausgleichsbehältersurge tank
- 3838
- weiteres Entlüftungselementanother ventilation element
- 4040
- Öffnungopening
- 4242
- BerstelementBursting element
- 4444
- InneresInterior
- 4646
- UmgebungSurroundings
- 4848
- KühlkreislaufCooling circuit
- 5050
- KühlelementCooling element
- 5252
- Pumpepump
- 5454
- LeitungselementLine element
- 5656
- LeitungselementLine element
- 5858
- AuslassOutlet
- 6060
- LeitungselementLine element
- 6262
- Modulmodule
- 6464
- Pfeilarrow
- BB.
- BereichArea
- T1T1
- erster Teilbereichfirst part
- T2T2
- zweiter Teilbereichsecond sub-area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102018003174 A2 [0002]DE 102018003174 A2 [0002]
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
DE102021203945A1 (en) | 2021-04-21 | 2022-10-27 | Mahle International Gmbh | Temperature control device for an energy store |
DE102022108830A1 (en) | 2022-04-12 | 2023-10-12 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Automotive traction battery assembly |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005017648A1 (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Daimlerchrysler Ag | Liquid cooled battery and method of operating such |
US20190097282A1 (en) * | 2017-08-11 | 2019-03-28 | Kitty Hawk Corporation | Aircraft hybrid cooling system |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006216303A (en) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Denso Corp | Cooling structure of heat radiating unit |
DE102015221264A1 (en) * | 2015-10-30 | 2017-05-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | A storage device for storing electrical energy for a motor vehicle and method for operating such a storage device |
DE102018003174A1 (en) | 2018-04-18 | 2018-10-04 | Daimler Ag | Storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
DE102018009566A1 (en) * | 2018-12-05 | 2019-06-27 | Daimler Ag | Storage device for storing electrical energy for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005017648A1 (en) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Daimlerchrysler Ag | Liquid cooled battery and method of operating such |
US20190097282A1 (en) * | 2017-08-11 | 2019-03-28 | Kitty Hawk Corporation | Aircraft hybrid cooling system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021203945A1 (en) | 2021-04-21 | 2022-10-27 | Mahle International Gmbh | Temperature control device for an energy store |
US11993156B2 (en) | 2021-04-21 | 2024-05-28 | Mahle International Gmbh | Temperature-control device for an energy store |
DE102022108830A1 (en) | 2022-04-12 | 2023-10-12 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Automotive traction battery assembly |
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