DE102019127637A1 - Electrical energy storage with a best membrane and with a cooling device, as well as process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher (10) für Kraftfahrzeug, mit zumindest zwei Batteriezellen (12, 14, 16, 18), mit einer Kühlplatte (26) auf welcher die Batteriezellen (12, 14, 16, 18) angeordnet sind, wobei zwischen einer jeweiligen Batteriezelle (12, 14, 16, 18) und der Kühlplatte (26) zumindest bereichsweise eine jeweilige Berstmembran (28) angeordnet ist, welche bei einem thermischen Durchgehen (58) einer der Batteriezellen (12, 14, 16, 18) zum Bersten und zum Abführen eines entstandenen heißen Gases (30) zur Kühlplatte (26) ausgebildet sind, wobei auf einer der Kühlpatte (26) gegenüberliegenden Seite (32) der Batteriezellen (12, 14, 16, 18) eine Kühleinrichtung (24) ausgebildet ist, welche mit den zumindest zwei Batteriezellen (12, 14, 16, 18) gekoppelt ist, wobei die Kühleinrichtung (24) dazu ausgebildet ist, zeitlich nach dem Bersten der Berstmembran (28) ein Kühlmedium (34) in einen Innenraum (26) der Batteriezelle (12, 14, 16, 18) einzuspritzen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren.The invention relates to an electrical energy store (10) for a motor vehicle, with at least two battery cells (12, 14, 16, 18), with a cooling plate (26) on which the battery cells (12, 14, 16, 18) are arranged, with between of a respective battery cell (12, 14, 16, 18) and the cooling plate (26), a respective bursting membrane (28) is arranged at least in some areas, which in the event of a thermal runaway (58) of one of the battery cells (12, 14, 16, 18) for Bursting and designed to discharge a hot gas (30) that has arisen to the cooling plate (26), a cooling device (24) being formed on a side (32) of the battery cells (12, 14, 16, 18) opposite the cooling plate (26) , which is coupled to the at least two battery cells (12, 14, 16, 18), wherein the cooling device (24) is designed to transfer a cooling medium (34) into an interior (26) of the Inject battery cell (12, 14, 16, 18). The invention also relates to a method.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Energiespeichers.The invention relates to an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for cooling an electrical energy store.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass elektrische Energiespeicher für zumindest teilweise elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge, insbesondere für vollelektrisch betriebene Kraftfahrzeuge, bei einem thermischen Durchgehen einer Batteriezelle im elektrischen Energiespeicher schweren Schaden nehmen können. Dies kann insbesondere dazu führen, dass weitere noch funktionstüchtige elektrische Batteriezellen des elektrischen Energiespeichers beispielsweise mit beschädigt werden können, sollte eine der Batteriezellen thermisch durchgehen. Ferner kann dies dazu führen, dass es zu einer gesamten Beschädigung des elektrischen Energiespeichers kommen kann.It is known from the prior art that electrical energy storage devices for at least partially electrically operated motor vehicles, in particular for fully electrically operated motor vehicles, can be seriously damaged if a battery cell in the electrical energy storage device thermally runs through. This can in particular lead to the fact that further still functional electrical battery cells of the electrical energy store can also be damaged, for example, if one of the battery cells should thermally break down. Furthermore, this can lead to total damage to the electrical energy store.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Energiespeicher sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels welchen verbessert der elektrische Energiespeicher vor einem thermischen Durchgehen geschützt ist.The object of the present invention is to create an electrical energy store and a method by means of which the electrical energy store is protected against thermal runaway in an improved manner.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Energiespeicher sowie durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an electrical energy store and by a method according to the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, mit zumindest zwei Batteriezellen, mit einer Kühlplatte, auf welcher die zumindest zwei Batteriezellen angeordnet sind, wobei zwischen einer jeweiligen Batteriezelle und der Kühlplatte zumindest bereichsweise eine jeweilige Berstmembran angeordnet ist, welche bei einem thermischen Durchgehen einer der Batteriezellen zum Bersten bei einer vorgegebenen Temperatur und zum Abführen eines bei dem thermischen Durchgehen entstandenen heißen Gases aus dieser Batteriezelle zur Kühlplatte ausgebildet sind.One aspect of the invention relates to an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle, with at least two battery cells, with a cooling plate on which the at least two battery cells are arranged, with a respective bursting membrane being arranged at least in some areas between a respective battery cell and the cooling plate, which, in the event of a thermal runaway of one of the battery cells, are designed to burst at a predetermined temperature and to discharge a hot gas produced during the thermal runaway from this battery cell to the cooling plate.
Es ist vorgesehen, dass auf einer der Kühlplatte gegenüberliegenden Seite der Batteriezellen eine Kühleinrichtung ausgebildet ist, welche mit den zumindest zwei Batteriezellen gekoppelt ist, wobei die Kühleinrichtung dazu ausgebildet ist, zeitlich nach dem Bersten der Berstmembran ein Kühlmedium in einen Innenraum der thermisch durchgegangenen Batteriezelle einzuspritzen.Provision is made for a cooling device to be formed on a side of the battery cells opposite the cooling plate, which is coupled to the at least two battery cells, the cooling device being designed to inject a cooling medium into an interior of the thermally broken battery cell after the bursting membrane has burst .
Dadurch ist es ermöglicht, dass insbesondere erst nach dem Entgasen der thermisch durchgegangenen Batteriezelle über die Berstmembran das Kühlmedium auf der gegenüberliegenden Seite der Berstmembarn in die Batteriezelle eingespritzt wird, wodurch es zu einer verbesserten Abkühlung der jeweils thermisch durchgegangenen Batteriezelle kommen kann. Somit kann eine schnellere und verbesserte Abkühlung der Batteriezelle realisiert werden, wodurch ein thermisches Durchgehen weiterer Batteriezellen verhindert ist. Insbesondere kann es dadurch ferner realisiert werden, dass mit weniger Druck das Kühlmedium in die thermisch durchgegangenen Batteriezelle eingespritzt werden muss, da nicht gegen den Druck des entstandenen Gases bei der Bestmembran gearbeitet werden muss.This enables the cooling medium to be injected into the battery cell on the opposite side of the bursting membrane, in particular only after the thermally broken battery cell has been degassed via the bursting membrane, which can lead to improved cooling of the thermally broken battery cell. A faster and improved cooling of the battery cell can thus be realized, whereby thermal runaway of further battery cells is prevented. In particular, it can also be realized in this way that the cooling medium has to be injected into the thermally broken battery cell with less pressure, since it is not necessary to work against the pressure of the resulting gas in the case of the best membrane.
Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass zusätzliche Ventile innerhalb der Kühlplatte vermieden werden können, die das Risiko einer Leckage dieser Ventile erhöhen. Ferner kann der Betriebsdruck innerhalb des Kühlsystems mit der Kühlplatte reduziert werden. Insbesondere beim Gegenstromprinzip, wie es im Stand der Technik durchgeführt wird, muss das Kühlmittel gegen das ausströmende Gas in die Zelle eingespritzt werden. Durch die erfindungsgemäße zeitverzögerte Einspritzung des Kühlmediums, nachdem die Zelle bereits Druck abgebaut hat, ist es dadurch vereinfacht ermöglicht, das Kühlmedium in die beschädigte Batteriezelle einzuspritzen. Dies ist insbesondere verbessert dadurch ermöglicht, dass das Kühlmedium von der der Berstmembran gegenüberliegenden Seite eingespritzt wird.In particular, this makes it possible to avoid additional valves within the cooling plate, which increase the risk of these valves leaking. Furthermore, the operating pressure within the cooling system can be reduced with the cooling plate. In the case of the countercurrent principle in particular, as carried out in the prior art, the coolant must be injected into the cell against the outflowing gas. The time-delayed injection of the cooling medium according to the invention after the cell has already reduced pressure makes it possible, in a simplified manner, to inject the cooling medium into the damaged battery cell. This is made possible, in particular, in an improved manner, in that the cooling medium is injected from the side opposite the bursting membrane.
Mit anderen Worten ist insbesondere vorgesehen, dass die Kühlplatte mit Durchgangsöffnungen für den Gasdurchlass aus der jeweiligen Batteriezelle genutzt wird. Beim thermischen Durchgehen können die Batteriezellen ihren Überdruck durch die Durchführungen in der Kühlplatte abbauen. Die Kühlplatte enthält dazu keine Ventile. Zusätzlich wird die Kühleinrichtung mit dem Kühlmedium verwendet, welche alle Zellen miteinander verbindet und sich auf der gegenüberliegenden Zellseite in Bezug auf die Berstmembran befindet, um so einen Druckausgleich durchführen zu können. Bei einem thermischen Durchgehen wird nun die thermisch durchgegangene Batteriezelle mit dem Kühlmedium abgekühlt, wodurch verhindert ist, dass sich die Wärme auf Nachbarzellen ausbreitet und diese ebenfalls zum thermischen Durchgehen veranlasst werden. Als Kühlmedium kann beispielsweise ein wasserbasiertes fluidisches Medien angesehen werden beziehungsweise CO2, NH3 oder weitere kühlende beziehungsweise löschende Medien. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass die Fehleranfälligkeit, wie beispielsweise eine Leckageanfälligkeit, des Systems reduziert wird. Des Weiteren kann durch die Anwendung des Gleichstromprinzips die Kühlfunktion effizienter durchgeführt werden. Somit können beispielsweise auch größere Batteriezellen gekühlt werden. Des Weiteren werden die Kosten, die Lebensdauer und das Gewicht verbessert.In other words, it is provided in particular that the cooling plate with passage openings is used for the passage of gas from the respective battery cell. During thermal runaway, the battery cells can reduce their overpressure through the feedthroughs in the cooling plate. The cooling plate does not contain any valves for this purpose. In addition, the cooling device is used with the cooling medium, which connects all cells to one another and relates to the opposite cell side is located on the bursting membrane in order to be able to carry out a pressure equalization. In the event of a thermal runaway, the thermally runaway battery cell is now cooled with the cooling medium, which prevents the heat from spreading to neighboring cells and these also being caused to thermally runaway. For example, a water-based fluidic media or CO 2 , NH 3 or other cooling or extinguishing media can be regarded as the cooling medium. In particular, this enables the susceptibility to errors, such as, for example, susceptibility to leakage, of the system to be reduced. Furthermore, the use of the direct current principle enables the cooling function to be carried out more efficiently. This means that larger battery cells can also be cooled, for example. Furthermore, the cost, the service life and the weight are improved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Kühleinrichtung eine jeweilige der Batteriezelle zugeordnete Zündkapsel auf, welche zwischen dem Kühlmedium und der jeweiligen Batteriezelle angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, bei einer vorgegebenen Temperatur und/oder nach einer vorgegebenen Zeit zu zünden und so eine Verbindung, insbesondere eine räumliche Verbindung, zwischen dem Kühlmedium und dem Innenraum herzustellen. Mit anderen Worten ist insbesondere vorgesehen, dass in die Batteriezelle oder an die Batteriezelle die Zündkapsel angebaut beziehungsweise angeordnet ist. Die Zündkapsel enthält ein Zündmittel und ist mit mindestens einer Metallmembran nach außen hin verschlossen. Das Gehäuse der Zündkapsel ist insbesondere aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, Nickel oder aus Edelstahl ausgebildet und schirmt das Innere der Kapsel gegen den Innenraum der Batteriezelle hermetisch ab. Die Zündkapsel ist insbesondere ein eigenes, mit anderen Worten separates, Bauteil und kann mit demselben Verfahren wie die Berstmembran in den Batteriezellendeckel eingebaut werden. Die Zündkapsel wird insbesondere zeitverzögert durch die Aufnahme von Wärme ausgelöst, wenn die Batteriezelle thermisch außer Kontrolle gerät. Durch die Aufwärmverzögerung, welche insbesondere einstellbar ist, öffnet sich die Zündkapsel erst, wenn die Berstmembran am Boden der Batteriezelle bereits ausgelöst hat und der Überdruck in der Batteriezelle abgebaut ist. Wenn sich die Berstmembran der Zündkapsel dann öffnet, wird durch den Überdruck in der Zündkapsel auch die sich darüber befindliche Membran zur Kühlmittelzufuhr durchstoßen. Das insbesondere unter Druck stehende Kühlmedium, welches insbesondere 1 bis 3 Bar aufweist, strömt in die Batteriezelle und verdampft dort, wodurch die Batteriezelle gekühlt wird. Somit ist eine verbesserte Kühlung des elektrischen Energiespeichers ermöglicht.According to an advantageous embodiment, the cooling device has a respective ignition capsule assigned to the battery cell, which is arranged between the cooling medium and the respective battery cell and is designed to ignite at a predetermined temperature and / or after a predetermined time and thus establish a connection, in particular a spatial connection between the cooling medium and the interior. In other words, it is provided in particular that the ignition capsule is installed or arranged in the battery cell or on the battery cell. The ignition capsule contains an ignition means and is closed to the outside with at least one metal membrane. The housing of the ignition capsule is made in particular of metal, for example aluminum, nickel or stainless steel, and hermetically shields the interior of the capsule from the interior of the battery cell. The primer is in particular a separate component, in other words a separate component, and can be installed in the battery cell cover using the same method as the bursting membrane. The ignition capsule is triggered in particular with a time delay by the absorption of heat when the battery cell gets out of control. As a result of the warm-up delay, which is adjustable in particular, the primer only opens when the bursting membrane at the bottom of the battery cell has already triggered and the overpressure in the battery cell has been reduced. When the bursting membrane of the primer then opens, the overpressure in the primer also punctures the coolant supply membrane above it. The cooling medium, which is in particular pressurized and which has in particular 1 to 3 bar, flows into the battery cell and evaporates there, whereby the battery cell is cooled. This enables improved cooling of the electrical energy store.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Zündkapsel an einer dem Kühlmedium zugewandten Seite einen Dorn auf, mittels welchem eine Wandung zum Kühlmedium durchstoßbar ist. Insbesondere ist dies somit ein Vorteil, dass mittels des Dorns vereinfacht die Wandung zum Kühlmedium durchstoßen werden kann. Mit anderen Worten wird mittels der Zündkapsel, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls als Berstmembran ausgebildet sein kann, der Dorn entsprechend beschleunigt und kann die Wandung zum Kühlmedium innerhalb der Kühleinrichtung durchstoßen. Dadurch ist ein zuverlässiges Einspritzen des Kühlmediums in den Innenraum der Batteriezelle realisiert.In a further advantageous embodiment, the ignition capsule has a mandrel on a side facing the cooling medium, by means of which a wall to the cooling medium can be pierced. In particular, this is therefore an advantage that the wall to the cooling medium can be pierced in a simplified manner by means of the mandrel. In other words, by means of the primer, which in the present exemplary embodiment can also be designed as a bursting membrane, the mandrel is correspondingly accelerated and can pierce the wall to the cooling medium within the cooling device. Reliable injection of the cooling medium into the interior of the battery cell is thereby achieved.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen einer jeweiligen Batteriezelle und der Kühleinrichtung ein elektrisches Isolationselement und/oder ein Dichtelement ausgebildet sind. Insbesondere durch die Abdichtung zwischen den Batteriezellen und der Kühlmittelzufuhr wird das verdampfende Kühlmittel, mit anderen Worten das Kühlmedium, dazu gezwungen, sich durch das bereits geöffnete Berstventil, also in den Innenraum der geschädigten Batteriezelle, und der Berstmembran am Zellboden einen Weg aus der Batteriezelle zu bahnen. Somit wird die Batteriezelle von der Seite der Kühleinrichtung hin zur Seite der Berstmembran gekühlt. Dadurch ist ein verbessertes Abkühlen der beschädigten Batteriezelle ermöglicht. Durch das elektrische Isolationselement kann insbesondere verhindert werden, dass beispielsweise ein Kurzschluss zwischen der Kühleinrichtung und einer Batteriezellengehäusewand entsteht. Somit kann ein zuverlässiger Betrieb des elektrischen Energiespeichers realisiert werden.Furthermore, it has proven to be advantageous if an electrical insulation element and / or a sealing element are formed between a respective battery cell and the cooling device. In particular, due to the seal between the battery cells and the coolant supply, the evaporating coolant, in other words the cooling medium, is forced to find its way out of the battery cell through the already open burst valve, i.e. into the interior of the damaged battery cell, and the bursting membrane on the cell bottom tracks. The battery cell is thus cooled from the side of the cooling device to the side of the bursting membrane. This enables the damaged battery cell to cool down more effectively. The electrical insulation element can in particular prevent a short circuit from occurring between the cooling device and a battery cell housing wall, for example. Reliable operation of the electrical energy store can thus be achieved.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kühleinrichtung als geschlossener Kühlkreislauf ausgebildet ist. Mit anderen Worten weist die Kühleinrichtung ein eigens für die Kühleinrichtung vorgesehenes Kühlmedium auf. Dieses ist unabhängig von einem Kühlkreislauf des elektrischen Energiespeichers oder des Kraftfahrzeugs. Damit kann beispielsweise neben einem reinen Kühlmedium auch ein Löschmedium eingesetzt werden, welches zum Löschen der Batteriezelle ausgebildet ist. Dadurch ist ein verbesserter Betrieb des elektrischen Energiespeichers ermöglicht.It has also proven to be advantageous if the cooling device is designed as a closed cooling circuit. In other words, the cooling device has a cooling medium provided specifically for the cooling device. This is independent of a cooling circuit of the electrical energy store or of the motor vehicle. In this way, for example, in addition to a pure cooling medium, an extinguishing medium can also be used which is designed to extinguish the battery cell. This enables improved operation of the electrical energy store.
In einer alternativen verbesserten Ausgestaltungsform kann die Kühleinrichtung als offener Kühlkreislauf ausgebildet sein. Insbesondere kann beispielsweise die Kühleinrichtung dann an einem Kühlkreislauf des elektrischen Energiespeichers mit angeschlossen sein. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass ein bereits existentes Kühlmedium innerhalb des elektrischen Energiespeichers dazu genutzt wird, auch die Kühleinrichtung mit dem Kühlmedium zu versorgen. Dadurch kann bauteilreduziert und gewichtsreduziert die Kühleinrichtung mit dem Kühlmedium versorgt werden.In an alternative, improved embodiment, the cooling device can be designed as an open cooling circuit. In particular, for example, the cooling device can then also be connected to a cooling circuit of the electrical energy store. In other words, it can be provided that an already existing cooling medium within the electrical energy store is used to also supply the cooling device with the cooling medium. This means that the number of components can be reduced and the cooling device can be supplied with the cooling medium in a weight-reduced manner.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Kühlmedium zusätzlich als Löschmedium ausgebildet. Dadurch ist es ermöglicht, dass neben der reinen Kühlfunktion auch eine Löschfunktion innerhalb der Batteriezelle ermöglicht ist. Dadurch ist ein sicherer Betrieb des elektrischen Energiespeichers ermöglicht.In a further advantageous embodiment, the cooling medium is also designed as an extinguishing medium. This makes it possible that, in addition to the pure cooling function, an extinguishing function is also made possible within the battery cell. This enables safe operation of the electrical energy store.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Kühleinrichtung zwischen jeweiligen elektrischen Ableiterelementen der Batteriezelle angeordnet ist. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass bauraumreduziert die Kühleinrichtung an dem elektrischen Energiespeicher angeordnet werden kann. Insbesondere sind die elektrischen Ableiterelemente erhaben von einem Batteriezellengehäuse ausgebildet. Zwischen diesen erhabenen Ableiterelementen kann dann die Kühleinrichtung bauraumsparend angeordnet werden. Als Ableiterelement kann insbesondere ein Plus-Pol und ein MinusPol der jeweiligen Batteriezelle angesehen werden.It is also advantageous if the cooling device is arranged between respective electrical conductor elements of the battery cell. In particular, it is thereby made possible that the cooling device can be arranged on the electrical energy store in a space-reduced manner. In particular, the electrical conductor elements are raised from a battery cell housing. The cooling device can then be arranged in a space-saving manner between these raised diverter elements. In particular, a plus pole and a minus pole of the respective battery cell can be viewed as the arrester element.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die Kühleinrichtung zumindest einen metallischen Flansch auf, welcher zum Anschweißen an einem Batteriezellengehäuse einer jeweiligen Batteriezelle ausgebildet ist. Dadurch ist eine vereinfachte Montage der Kühleinrichtung ermöglicht. Insbesondere kann dadurch auch auf bereits bestehende elektrische Energiespeicher die erfindungsgemäße Kühleinrichtung angeordnet werden.According to a further advantageous embodiment, the cooling device has at least one metallic flange which is designed to be welded to a battery cell housing of a respective battery cell. This enables simplified assembly of the cooling device. In particular, the cooling device according to the invention can thereby also be arranged on already existing electrical energy stores.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher gemäß dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Ferner ist das Kraftfahrzeug insbesondere als zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere als vollelektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, ausgebildet.Another aspect of the invention relates to a motor vehicle with an electrical energy store according to the preceding aspect. The motor vehicle is designed in particular as a passenger vehicle. Furthermore, the motor vehicle is designed in particular as an at least partially electrically operated motor vehicle, in particular as a fully electrically operated motor vehicle.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Energiespeichers für ein zumindest teilweise elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug während eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle des elektrischen Energiespeichers, bei welchem auf einer Kühlplatte des elektrischen Energiespeichers zumindest zwei Batteriezellen angeordnet sind, wobei beim thermischen Durchgehen einer der Batteriezellen diese Batteriezelle mittels der Kühlplatte gekühlt wird, wobei eine dieser Batteriezelle zugeordnete Berstmembran, welche zwischen dieser Batteriezelle und der Kühlplatte angeordnet ist, zum Bersten gebracht wird und dadurch ein bei dem thermischen Durchgehen entstandenes heißes Gas aus dieser Batteriezelle zur Kühlplatte abgeführt wird.Yet another aspect of the invention relates to a method for cooling an electrical energy store for an at least partially electrically operated motor vehicle during a thermal runaway of a battery cell of the electrical energy store, in which at least two battery cells are arranged on a cooling plate of the electrical energy store, with one during thermal runaway of the battery cells, this battery cell is cooled by means of the cooling plate, whereby a bursting membrane assigned to this battery cell, which is arranged between this battery cell and the cooling plate, is ruptured and a hot gas produced during the thermal runaway is discharged from this battery cell to the cooling plate.
Es ist vorgesehen, dass mittels einer auf der Kühlplatte gegenüberliegenden Seite der Batteriezellen ausgebildeten Kühleinrichtung, welche mit den zumindest zwei Batteriezellen gekoppelt ist, zeitlich nach dem Bersten der Berstmembran ein Kühlmedium in den Innenraum der thermisch durchgegangenen Batteriezelle eingespritzt wird.It is provided that a cooling device formed on the cooling plate opposite side of the battery cells, which is coupled to the at least two battery cells, is used to inject a cooling medium into the interior of the thermally broken battery cell after the bursting membrane has burst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des elektrischen Energiespeichers sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Kraftfahrzeugs sowie des Verfahrens anzusehen. Der elektrische Energiespeicher sowie das Kraftfahrzeug weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens oder eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.Advantageous embodiments of the electrical energy store are to be regarded as advantageous embodiments of the motor vehicle and of the method. For this purpose, the electrical energy store and the motor vehicle have objective features which enable the method or an advantageous embodiment thereof to be carried out.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. 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.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. 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 on their own.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers; -
2 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Batteriezelle; -
3 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Kühleinrichtung; und -
4 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens.
-
1 a schematic plan view of an embodiment of an electrical energy store; -
2 a schematic side view of an embodiment of a battery cell; -
3 a schematic sectional view of an embodiment of a cooling device; and -
4th a schematic flow diagram of an embodiment of a method.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.
In der
Die
Es ist vorgesehen, dass auf einer der Kühlplatte
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist insbesondere die zweite Batteriezelle
Alternativ kann die Kühleinrichtung
Ferner zeigt die
Des Weiteren kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Kühlmedium
Die
Insbesondere ist das Zündmittel
Ferner zeigt die
Ferner zeigt die
Ferner zeigt die
Insgesamt zeigt somit die
Es ist vorgesehen, dass mittels der auf der Kühlplatte
Insgesamt zeigt die Erfindung eine Notkühlung des elektrischen Energiespeichers
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 1212th
- erste Batteriezellefirst battery cell
- 1414th
- zweite Batteriezellesecond battery cell
- 1616
- dritte Batteriezellethird battery cell
- 1818th
- vierte Batteriezellefourth battery cell
- 2020th
- PluspolPositive pole
- 2222nd
- MinuspolNegative pole
- 2424
- KühleinrichtungCooling device
- 2626th
- KühlplatteCooling plate
- 2828
- BerstmembranBursting membrane
- 3030th
- heißes Gashot gas
- 3232
- gegenüberliegende Seiteopposite side
- 3434
- KühlmediumCooling medium
- 3636
- Innenrauminner space
- 3838
- BatteriezellengehäuseBattery cell housing
- 4040
- IsolationselementIsolation element
- 4242
- DichtelementSealing element
- 4444
- ZündkapselPrimer
- 4646
- ZündmittelIgnition means
- 4848
- Dornmandrel
- 5050
- WandungWall
- 5252
- Flanschflange
- 5454
- BerstscheibeRupture disc
- 5656
- thermische Auskleidungthermal lining
- 5858
- thermisches Durchgehenthermal runaway
- TT
- vorgegebene Temperaturspecified temperature
- S1S1
- erster Schrittfirst step
- S2S2
- zweiter Schrittsecond step
- S3S3
- dritter SchrittThird step
- S4S4
- vierter Schrittfourth step
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102017212223 A1 [0003]DE 102017212223 A1 [0003]
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113791354A (en) * | 2021-08-11 | 2021-12-14 | 岚图汽车科技有限公司 | Power battery testing system and method |
DE102020125651A1 (en) | 2020-10-01 | 2022-04-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cooling device for a battery cell arrangement |
DE102021127623A1 (en) | 2021-10-25 | 2023-04-27 | Audi Aktiengesellschaft | Battery fire prevention system and method for preventing battery fire resulting from thermal runaway of a battery cell |
DE102022103877A1 (en) | 2022-02-18 | 2023-08-24 | Audi Aktiengesellschaft | Battery housing arrangement, energy storage and method for counteracting a battery fire |
WO2023174659A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Battery cell having a rupture membrane |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011112688A1 (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-07 | Audi Ag | Battery for a vehicle and vehicle |
DE102013200739A1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Robert Bosch Gmbh | Battery system installed in motor vehicle, has degassing unit that is coupled with fan such that fan increases degassing of degassing unit in case of damage |
DE102014215036A1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | Robert Bosch Gmbh | Neutralization of battery modules or battery packs with multiple battery cells |
US20160043368A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-02-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery and battery module including secondary battery |
US9806325B2 (en) * | 2011-05-05 | 2017-10-31 | Robert Bosch Gmbh | Battery housing for lithium-ion cells |
-
2019
- 2019-10-14 DE DE102019127637.3A patent/DE102019127637A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9806325B2 (en) * | 2011-05-05 | 2017-10-31 | Robert Bosch Gmbh | Battery housing for lithium-ion cells |
DE102011112688A1 (en) * | 2011-09-05 | 2013-03-07 | Audi Ag | Battery for a vehicle and vehicle |
DE102013200739A1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Robert Bosch Gmbh | Battery system installed in motor vehicle, has degassing unit that is coupled with fan such that fan increases degassing of degassing unit in case of damage |
DE102014215036A1 (en) * | 2014-07-31 | 2016-02-04 | Robert Bosch Gmbh | Neutralization of battery modules or battery packs with multiple battery cells |
US20160043368A1 (en) * | 2014-08-11 | 2016-02-11 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery and battery module including secondary battery |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020125651A1 (en) | 2020-10-01 | 2022-04-07 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cooling device for a battery cell arrangement |
CN113791354A (en) * | 2021-08-11 | 2021-12-14 | 岚图汽车科技有限公司 | Power battery testing system and method |
CN113791354B (en) * | 2021-08-11 | 2023-05-02 | 岚图汽车科技有限公司 | Power battery testing system and method |
DE102021127623A1 (en) | 2021-10-25 | 2023-04-27 | Audi Aktiengesellschaft | Battery fire prevention system and method for preventing battery fire resulting from thermal runaway of a battery cell |
DE102022103877A1 (en) | 2022-02-18 | 2023-08-24 | Audi Aktiengesellschaft | Battery housing arrangement, energy storage and method for counteracting a battery fire |
WO2023174659A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Battery cell having a rupture membrane |
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