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Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem aufweisend ein Batteriegehäuse zur Aufnahme einer Anzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug.
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Elektrisch beziehungsweise elektromotorisch angetriebene oder antreibbare Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge, umfassen in der Regel einen Elektromotor, mit dem eine oder beide Fahrzeugachsen antreibbar sind. Zur Versorgung mit elektrischer Energie ist der Elektromotor üblicherweise an ein fahrzeuginternes (Hochvolt-)Batteriesystem als elektrischen Energiespeicher angeschlossen.
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Unter einem Batteriesystem ist insbesondere eine elektrochemischen Batterie beziehungsweise eine sogenannte sekundäre Batterie (Sekundärbatterie) des Kraftfahrzeugs zu verstehen. Bei einer solchen (sekundären) Fahrzeugbatterie ist eine verbrauchte chemische Energie mittels eines elektrischen (Auf-)Ladevorgangs wiederherstellbar. Derartige Fahrzeugbatterien sind beispielsweise als elektrochemische Akkumulatoren, insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulatoren, ausgeführt. Zur Erzeugung oder Bereitstellung einer ausreichend hohen Betriebsspannung weisen solche Fahrzeugbatterien typischerweise mindestens ein Batteriezellmodul oder Batteriemodul auf, bei welchem mehrere einzelne Batteriezellen modular verschaltet sind.
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Ein solches Batteriesystem weist vorzugsweise eine vergleichsweise hohe Energiedichte auf, so dass eine entsprechend hohe Reichweite für einen Nutzer des Kraftfahrzeugs realisiert ist. Zu diesem Zwecke sind typischerweise eine hohe Anzahl von Batteriemodulen beziehungsweise Batteriezellen dicht gepackt in einem Batteriegehäuse angeordnet. Jedoch kann bei solch hohen Energiedichten der Batterie bzw. der Batteriezellen, beispielsweise aufgrund eines internen Kurzschlusses oder eines Überladens der Batteriezelle, eine sich selbst verstärkende Kettenreaktion stattfinden, welche als thermisches Durchgehen (engl.: thermal runaway) bezeichnet wird. Beim thermischen Durchgehen wird zum einen eine entsprechend hohe Wärmeenergie freigesetzt, zum anderen entsteht hierbei in der Energiespeicherzelle zusätzlich ein Gas, insbesondere aufgrund einer Zersetzung des Elektrolyts, wodurch in der Batteriezelle ein hoher Innendruck entsteht. Aufgrund dessen kann sich die Batteriezelle verformen, brennen oder sogar explodieren. Ein derartiges thermisches Durchgehen oder Brand des Batteriesystems kann auch bei einer Beschädigung des Batteriesystems, beispielsweise im Zuge eines Fahrzeugunfalls oder Fahrzeugcrashs auftreten.
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Bei einer Verwendung als Fahrzeugbatterie ist daher eine Brandprävention und/oder Brandlöschung beziehungsweise Brandbekämpfung für das Batteriesystem hinsichtlich der Betriebssicherheit sowie zum allgemeinen Personenschutz von besonderer Bedeutung.
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Im Falle eines Brands des Batteriesystems tritt hierbei für eine Feuerwehr häufig das Problem auf, dass hinsichtlich der Brandlöschung eine gewisse Unsicherheit vorliegt, da typische Brandbekämpfungsmethoden mit Wasser oder Kohlenstoffdioxid (CO2) mit Löschzusätzen bei elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugen häufig nicht effektiv einsetzbar sind. Brände bei solchen Kraftfahrzeugen oder Batteriesystemen erfordern daher regelmäßig aufwendige Sondermaßnahmen seitens der Feuerwehr, wie beispielsweise Löschcontainer oder Löschbäder, in welche das Kraftfahrzeug im Wesentlichen vollständig versenkt wird. Derartige Sondermaßnahmen sind jedoch im Hinblick auf die zunehmende Anzahl von elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugen, zum Beispiel bei einem Auffahrunfall mehrerer Elektrofahrzeuge, nicht geeignet oder praktikabel. Daher werden von der Feuerwehr häufig intensive Wasser- oder Löschstrahlen oder eine sogenannte Löschlanze verwendet, welche von außen in die Fahrzeugbatterie eingesteckt oder eingepresst wird, und das Batteriegehäuse im Wesentlichen vollständig flutet.
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Wasser- oder Löschstrahlen, Löschlanzen sowie Löschcontainer oder Löschbäder benötigen eine große Menge an Wasser oder Löschmittel, so dass derartige Brandlöschmethoden vergleichsweise aufwendig und kostenintensiv sind. Des Weiteren ist es möglich, dass derartige Brandlöschmethoden die Entzündungsreaktion innerhalb einer dicht gepackten Fahrzeugbatterie nicht sicher oder zuverlässig unterbrechen können. Dadurch ist es unter Umständen notwendig abzuwarten, bis alle Batteriemodule beziehungsweise Batteriezellen des Batteriesystems abgebrannt sind. Das Einpressen oder Einstecken einer Löschlanze erfordert weiterhin einen vergleichsweise hohen Kraftaufwand. Des Weiteren ist es notwendig, die Löschlanze direkt in ein brennendes oder qualmendes Kraftfahrzeug einzustecken, so dass ein vergleichsweise hohes gesundheitliches Risiko für die Feuerwehr besteht. Weiterhin kann das Einstecken der Löschlanze aufgrund von Crashverformungen des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Karosserie erschwert oder unmöglich gemacht werden.
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Fahrzeugbatterien sind daher beispielsweise mit integrierten Löschvorrichtungen oder Löschsystemen zur Brandprävention und/oder Brandlöschung ausgestattet. Beispielsweise sind integrierte, mit Löschmittel gefüllte, Löschkapseln vorgesehen, welche im Brandfall das Löschmittel freisetzen. Ebenso denkbar sind beispielsweise automatische Löschsysteme, welche im Brandfall das gesamte Batteriegehäuse vollständig fluten. Als Löschmittel sind hierbei beispielsweise Brandschutzschäume möglich, welche im Brandfall eine Abschottung oder Einkapselung des Batteriesystems bewirken.
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Derartige automatische Löschsysteme für Fahrzeugbatterien ermöglichen eine effektive Brandprävention und/oder Brandlöschung in elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugen. Typischerweise wird das Batteriegehäuse im Brandfall vollständig mit Löschmittel oder Wasser geflutet, so dass ein vergleichsweise hoher Bedarf an mitzuführenden Löschmittel gegeben ist. Dadurch bedingt ist ein zusätzliches Mehrgewicht des Kraftfahrzeugs beziehungsweise der Fahrzeugbatterie, welches sich nachteilig auf die Reichweite des Kraftfahrzeugs auswirkt. Des Weiteren kommt es bei einer vollständigen Flutung des Batteriegehäuses häufig korrosionsbeding auch zu Beschädigungen, also zu Funktions- oder Wertreduzierungen, oder zu einer vollständigen Zerstörung von Batteriemodulen, welche nicht vom Brand betroffen waren.
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Aus der
CN 109985335 A ist ein Batteriesystem bekannt, bei welchem das Batteriegehäuse in eine Anzahl von Abteilungen oder Fächer unterteilt ist, wobei in jeder Abteilung ein einziges Batteriemodul angeordnet ist. Die Abteilungen sind mit einem Löschsystem gekoppelt, und weisen einen Brandsensor auf, welcher das Löschsystem abteilungsselektiv auslösen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Batteriesystem anzugeben. Insbesondere soll ein Batteriesystem angegeben werden, welches hinsichtlich einer Brandprävention und/oder Brandlöschung verbessert ist, wobei vorzugsweise die Menge an mitzuführenden Löschmittel reduziert ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug mit einem solchen Batteriesystem anzugeben.
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Hinsichtlich des Batteriesystems wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Die im Hinblick auf das Batteriesystem angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Kraftfahrzeug übertragbar und umgekehrt.
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Das erfindungsgemäße Batteriesystem weist ein im Wesentlichen geschlossenes Batteriegehäuse zur Aufnahme einer Anzahl von miteinander verschalteten Batteriemodulen auf.
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In dem Batteriegehäuse ist ein Schottsystem, also ein System von Schotts oder Trennwänden, integriert, welches den Gehäuseinnenraum in eine Anzahl fluiddichter, also gas- und flüssigkeitsdichter, Abteilungen unterteilt. Mit anderen Worten wird der Gehäuseinnenraum des Batteriegehäuses mittels des Schottsystems in mehrere einzelne oder separate Abteilungen aufgeteilt, also partitioniert oder segmentiert. Die Abteilungen sind hierbei als abgeschlossene, fluiddichte Gehäuseteilbereiche oder Fächer des Batteriegehäuses ausgeführt, in welchen jeweils mindestens ein Batteriemodul angeordnet ist.
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Mit den Abteilungen ist ein Löschsystem zur Prävention und/oder Löschung eines Brands der Batteriemodule gekoppelt. Das Löschsystem weist einen Löschmittelkreislauf zur Führung eines Löschmittels auf. Jede einzelne Abteilung ist hierbei mit einer zugeordneten Auslösevorrichtung zur abteilungsselektiven Auslösung oder Betätigung des Löschsystems ausgestattet.
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Das Batteriesystem weist weiterhin eine Kühlvorrichtung mit einem in einem Kühlmittelkreislauf geführten Kühlmittel zur Temperierung oder Kühlung der Batteriemodule auf. Das Löschsystem ist hierbei derart mit der Kühlvorrichtung gekoppelt, dass zur Brandprävention und/oder Brandlöschung eine Menge oder ein Volumen von Löschmittel und/oder Kühlmittel in die oder jede Abteilung zugeführt oder zuführbar ist. Dadurch ist ein besonders geeignetes Batteriesystem realisiert.
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Durch das erfindungsgemäße Batteriesystem wird eine bedarfsgerechte und gezielte Brandprävention und/oder Brandlöschung realisiert, wobei die zusätzliche Abschottung oder Unterteilung des Batteriegehäuses in Abteilungen sicherstellt, dass nicht betroffene Batteriemodule zuverlässig vor dem Löschmittel und/oder Kühlmittel geschützt sind. Es werden also lediglich diejenigen Abteilungen mit einer Menge von Löschmittel und/oder Kühlmittel versorgt, bei welchen ein Eingriff zum Zwecke einer Brandprävention und/oder Brandlöschung notwendig ist. Dadurch ist die Menge an mitzuführenden Löschmittel des Löschsystems vorteilhaft reduziert.
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Insbesondere wird durch die beispielsweise zusätzliche oder bedarfsweise Zuführung von Kühlmittel die mitzuführende Löschmittelmasse weiter reduziert. Das Kühlmittel wird somit erfindungsgemäß als zusätzliches Löschmittel verwendet. Mit anderen Worten ist erfindungsgemäß eine Zweckentfremdung des Kühlmittels als Löschmittel vorgesehen. Dadurch ist es möglich, die mitzuführende Löschmittelmenge weiter zu reduzieren, so dass ein besonders gewichtsreduziertes Batteriesystem realisiert ist. Insbesondere wird somit die Größe eines Löschmitteltanks oder Löschmittelreservoirs reduziert, so dass das Batteriesystem besonders bauraumkompakt ist. Dadurch werden zusätzliche Freiheiten beispielsweise in einer Anwendung als Fahrzeugbatterie geschaffen.
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In einer denkbaren Ausführungsform ist es beispielsweise möglich, auf das mitgeführte Löschmittel vollständig zu verzichten, und lediglich das aus der Kühlvorrichtung abgezweigte oder entnommene Kühlmittel zur Brandprävention und/oder Brandlöschung einzusetzen. Dadurch ist ein besonders bauraumkompaktes und gewichtreduziertes Batteriesystem realisiert. Mit anderen Worten wird das für die Kühlung der Batteriemodule vorgesehene Kühlmittel als Löschmittel zur Brandprävention und/oder Brandlöschung verwendet.
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Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
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Unter einem Brand ist hier und im Folgenden insbesondere ein Vorgang zu verstehen, bei welchem sich die Batteriemodule oder deren Batteriezellen in einer unerwünschten chemischen Reaktion unter Wärmeentwicklung zersetzen. Brände in diesem Sinne sind insbesondere exotherme chemische Reaktionen der Batteriezellen, wie beispielsweise eine sich selbst verstärkende Kettenreaktion oder ein thermisches Durchgehen.
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Unter einem Löschmittel ist hier und im Folgenden insbesondere ein Fluid zu verstehen, welches eine Löschwirkung, also eine brandhemmende oder brandverlöschende Wirkung ausübt, und somit Brände verlöscht und/oder die Entstehung von Bränden verhindert oder zumindest reduziert.
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Unter einem Kühlmittel ist hier und im Folgenden insbesondere ein Fluid zum konvektionsbedingten Wärme- oder Kältetransport zu verstehen. Geeigneterweise wird hierbei ein Kühlmittel verwendet, welches zumindest auch eine gewisse Löschwirkung aufweist. Vorzugsweise wird (Kühl-)Wasser als Kühlmittel verwendet.
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Beispielsweise ist es hierbei denkbar, dass sowohl das Löschmittel als auch das Kühlmittel als (Kühl-)Wasser ausgeführt sind.
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In einer vorteilhaften Ausführung weist das Löschsystem einen Controller, also ein Steuergerät, auf, mittels welchem die zugeführte Menge von Löschmittel und/oder Kühlmittel im Zuge einer Brandprävention und/oder Brandlöschung gesteuert und/oder geregelt ist. Dadurch ist eine besonders sichere und zuverlässige Brandprävention und/oder Brandlöschung gewährleistet. Der Controller ist beispielsweise in einer Batterieelektronik, insbesondere in einem Batteriemanagementsystem (BMS), des Batteriesystems integriert. Der Controller ist hierbei allgemein - programm- und/oder schaltungstechnisch - zur Auslösung oder Betätigung des Löschsystems eingerichtet. Der Controller ist somit konkret dazu eingerichtet, Maßnahmen oder Vorgänge zur Brandprävention und/oder Brandlöschung innerhalb des Batteriegehäuses auszulösen oder zu bewirken.
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In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist der Controller zumindest im Kern durch einen Mikrocontroller mit einem Prozessor und einem Datenspeicher gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung der Brandprävention und/oder Brandlöschung in Form einer Betriebssoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist, so dass die Brandprävention und/oder Brandlöschung - gegebenenfalls in Interaktion mit einem Nutzer - bei Ausführung der Betriebssoftware in dem Mikrocontroller automatisch durchgeführt wird. Der Controller kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch durch ein nicht-programmierbares elektronisches Bauteil, wie zum Beispiel einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung der Brandprävention und/oder Brandlöschung mit schaltungstechnischen Mitteln implementiert ist.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist jede Abteilung mit einem gesteuerten oder steuerbaren Einlassventil an das Löschsystem angeschlossen. Die Einlassventile sind hierbei geeigneterweise signaltechnisch mit dem Controller gekoppelt und von diesem gesteuert. Durch die einzeln angesteuerten oder ansteuerbaren Einlassventile wird sichergestellt, dass lediglich das betroffene Abteil mit dem Löschmittel und/oder Kühlmittel versorgt wird.
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Vorzugsweise ist hierbei auch ein steuerbares und/oder regelbares Abflussventil vorgesehen zum kontrollierten Abführen oder Abfließen des Löschmittels und/oder Kühlmittels aus der Abteilung vorgesehen.
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In einer geeigneten Ausbildung entspricht die zur Prävention und/oder Löschung eines Brands vorgesehene Menge an Löschmittel und/oder Kühlmittel mindestens einem Volumen einer Abteilung. Dies bedeutet, dass zumindest eine Abteilung im Zuge der Brandprävention und/oder Brandlöschung im Wesentlichen vollständig mit dem Löschmittel und/oder Kühlmittel geflutet wird oder geflutet werden kann. Mit anderen Worten entspricht das mindestens vorhandene Gesamtvolumen von Löschmittel und/oder Kühlmittel zumindest dem Volumen der Abteilung, nachfolgend auch als Abteilungsvolumen bezeichnet.
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Unter dem Abteilungsvolumen ist hierbei insbesondere das Volumen des durch das Schottsystem eingeschlossenen oder abgeschotteten Gehäuseteilbereichs abzüglich des Bauvolumens der darin angeordneten Batteriemodule und sonstigen Bauteile. Sofern die Abteilungen unterschiedliche Abteilungsvolumen aufweisen, wird das mindestens vorhandene Gesamtvolumen von Löschmittel und/oder Kühlmittel, also das Mindestvolumen, hinsichtlich des größten Abteilungsvolumens dimensioniert.
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Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass jede Abteilung mindestens einen Temperatursensor aufweist. Der Temperatursensor ist hierbei zweckmäßigerweise mit der jeweiligen Auslösevorrichtung gekoppelt. Dadurch ist eine besonders sichere und zuverlässige Auslösung oder Betätigung des Löschsystems sichergestellt.
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In einer bevorzugten Ausführung ist die zur Brandprävention und/oder Brandlöschung zugeführte Menge an Löschmittel und/oder Kühlmittel, nachfolgend auch als Löschvolumen bezeichnet, in Abhängigkeit des mindestens einen Temperatursensors der jeweiligen Abteilung gesteuert und/oder geregelt. Die Steuerung und/oder Regelung erfolgt hierbei zweckmäßigerweise mittels des Controllers. Mit anderen Worten richtet das zugeführte Löschvolumen nach dem durch den Temperatursensor beziehungsweise den Controller überwachten Kühlungsbedarf der betroffenen Batteriemodule, wobei das benötigte Löschvolumen beispielsweise bei einem infolge eines Unfalls auftretenden Kurzschlussbrand höher ausfallen kann, als das Abteilungsvolumen der beschädigten Abteilung.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung weist das Löschsystem eine Pumpe zur Zirkulation einer zur Brandprävention und/oder Brandlöschung zugeführten Menge von Löschmittel und/oder Kühlmittel in einer betroffenen Abteilung auf. Mit anderen Worten dient die Pumpe dazu, eine zusätzliche Zirkulation des Löschvolumens innerhalb der abgeschotteten, fluiddichten Abteilung(en) zu erzeugen. Dadurch werden heiße Bereiche der Batteriemodule zuverlässig und effektiv gekühlt.
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Das vorstehend beschriebene Batteriesystem ist beispielsweise Teil einer elektrisch betriebenen Anlage, wie beispielsweise einem stationären oder mobilen Zwischenspeicher oder einer stationären oder mobilen Ladestation. In einer geeigneten Anwendung ist das Batteriesystem Teil eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise einem Motorrad oder einem Schiff. Vorzugsweise ist das Batteriesystem insbesondere Teil eines elektrisch angetriebenen oder antreibbaren Personenkraftwagens oder Nutzfahrzeugs.
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Das erfindungsgemäße elektrisch angetriebene oder antreibbare Kraftfahrzeug ist beispielsweise als ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgeführt, und weist eine Fahrzeugbatterie als Traktionsbatterie auf. Die Fahrzeugbatterie ist als ein vorstehend beschriebenes Batteriesystem ausgeführt. Das erfindungsgemäße Batteriesystem weist ein besonders niedriges Baugewicht auf, was der Reichweite des Kraftfahrzeugs zuträglich ist. Weiterhin werden durch die reduzierte Baugröße zusätzliche Freiheiten im Kraftfahrzeug erzeugt. Dadurch ist ein besonders geeignetes Kraftfahrzeug realisiert.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Löschsystem des Batteriesystems beziehungsweise dessen Controller signaltechnisch an einen Unfall- oder Crashsensor des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Geeigneterweise ist das Löschsystem somit in Abhängigkeit eines Unfalls oder Crashs des Kraftfahrzeugs auslösbar, so dass eine besonders effektive Brandprävention realisierbar ist.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug mit einem als Fahrzeugbatterie ausgeführten Batteriesystem.
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Die Figur zeigt in schematischer und vereinfachter Darstellung ein elektrisch angetriebenes oder antreibbares Kraftfahrzeug 2, beispielsweise ein Elektro- oder Hybridfahrzeug. Das Kraftfahrzeug 2 weist ein Batteriesystem 4 als Fahrzeugbatterie auf.
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Das Batteriesystem 4 weist ein Batteriegehäuse 6 auf, in welchem eine Batterieelektronik 8 und zwölf elektrochemische Batteriemodule 10 aufgenommen sind. Die Batteriemodule 10 sind in der Figur lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. In dem Batteriegehäuse 6 ist ein Schottsystem 12 integriert, welche den Gehäuseinnenraum in fünf Abteilungen 14a, 14b, 14c, 14d und 14e unterteilt. Die Abteilungen 14a bis 14e sind hierbei fluiddicht ausgeführt, mit anderen Worten sind die Abteilungen 14a bis 14e gegeneinander fluiddicht abgedichtet.
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In der Abteilung 14a ist die Batterieelektronik 8 aufgenommen, so dass die Abteilung 14a nachfolgend auch als Elektronikabteilung bezeichnet ist. In den nachfolgend auch als Batterieabteilungen bezeichneten Abteilungen 14b bis 14e sind jeweils drei Batteriemodule 10 angeordnet.
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Die Abteilungen 14a bis 14e sind jeweils mit einem zentralen Löschsystem 16 zur Brandprävention und/oder Brandlöschung gekoppelt. Das insbesondere automatische Löschsystem 16 weist einen Controller 18 als Steuergerät auf, welcher in die Batterieelektronik 8 integriert ist. Das Löschsystem 16 weist weiterhin einen Löschmittelkreislauf 20 zur Führung eines fluiden Löschmittels 22 auf. Der Löschmittelkreislauf 20 ist mit einem Löschmitteltank oder Löschmittelreservoir 24 zur Aufbewahrung des Löschmittels 22 versehen.
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Der Löschmittelkreislauf 20 ist mittels jeweils eines steuerbaren Einlassventils 26 an die Batterieabteilungen 14b bis 14e gekoppelt, wobei zwei Einlassventile 26 für die Elektronikabteilung 14a vorgesehen sind. Die Einlassventile 26 sind in der Figur lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
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In den Abteilungen 14a bis 14e sind jeweils zwei räumlich getrennte Temperatursensoren 28 vorgesehen, welche mit einer Auslösevorrichtung 30 der jeweiligen Abteilung 14a bis 14e, sowie mit dem Controller 18 gekoppelt sind. Die Auslösevorrichtungen 30 sind zur abteilungsselektiven Auslösung des Löschsystems 16 vorgesehen sowie dafür geeignet und ausgestaltet. Die Temperatursensoren 28 sind in der Figur lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. In der Figur sind die Bezugszeichen der Auslösevorrichtungen 30 beispielhaft an den Einlassventilen 26 eingezeichnet.
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Das Batteriesystem 4 weist eine Kühlvorrichtung 32 zur Kühlung der Batteriemodule 10 auf. Die Kühlvorrichtung 32 weist einen lediglich ausschnittsweise gezeigten Kühlmittelkreislauf 34 zur Führung eines fluiden Kühlmittels 36 auf. Die Kühlvorrichtung 32 ist hierbei mit dem Löschsystem 16 gekoppelt. Hierzu ist der Kühlmittelkreislauf 34 beispielsweise mittels eines vom Controller 18 gesteuerten Ventils 38 an den Löschmittelkreislauf 20 angeschlossen, so dass bedarfsweise Kühlmittel 36 von dem Kühlmittelkreislauf 34 in den Löschmittelkreislauf 20 umgeleitet oder zugeführt wird.
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Nachfolgend ist die Brandprävention und/oder Brandlöschung des Batteriesystems 4 beispielhaft anhand eines Brandfalls in der Batterieabteilung 14c erläutert. Die Abteilungen 14a bis 14e sind zum Zeitpunkt des Brandfalls fluiddicht.
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Das Kraftfahrzeug 2 weist einen Unfall- oder Crashsensor 40 auf, welcher signaltechnisch mit dem Controller 18 gekoppelt ist. Bei einem Unfall wird in Abhängigkeit einer von den Temperatursensoren 28 der Abteilung 14c beziehungsweise des Controller 18 überwachten Temperatur in der Abteilung 14c automatisch das Löschsystem 16 mittels der Auslösevorrichtung 30 ausgelöst. Hierbei wird das zugeordnete Einlassventil 26 betätigt, so dass ein Löschvolumen, also eine Menge von Löschmittel 22 und/oder Kühlmittel 36 in die Abteilung 14c eingestrahlt wird. Das Löschvolumen ist in der Figur als Schraffur der Abteilung 14c gezeigt. Hierbei löst lediglich die Auslösevorrichtung 30 der betroffenen Abteilung 14c aus, so dass die Batteriemodule 10 der übrigen Batterieabteilungen 14b, 14d und 14e sowie die Batterieelektronik in der Elektronikabteilung 14a sicher vor dem Löschmittel 22 und/oder dem Kühlmittel 36 geschützt sind.
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Vorzugsweise wird das zur Kühlung der Batteriemodule 10 vorhandene Kühlmittel 36 verwendet und/oder durch das Löschmittel 22 aus dem Löschmittelreservoir 24 ergänzt oder vollständig ersetzt. Die Gesamtmenge des Kühlmittels 36 und/oder Löschmittels 22 entspricht hierbei mindestens dem Volumen einer beschädigten, abgeschotteten Abteilung 14b bis 14e, abzüglich des Bauvolumens der darin aufgenommenen Batteriemodule 10 und sonstigen Bauteile. Das im Brandfall zugeführte Löschvolumen ist hierbei mittels des Controllers 18 überwachten Kühlungsbedarfs, also anhand der Temperatursensoren 28, mittels des jeweiligen Einlassventils 26 gesteuert und/oder geregelt. Vorzugsweise ist hierbei ein nicht näher gezeigtes Abflussventil zum kontrollierten Abfluss des Löschvolumens vorgesehen. Das abgeführte Löschvolumen wird hierbei beispielsweise zurück in den Löschmittelkreislauf 20 geführt.
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In dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Abteilung 14c im Zuge der Brandlöschung im Wesentlichen vollständig mit Löschmittel 22 und/oder Kühlmittel 36 gefüllt. Mit anderen Worten ist die Abteilung 14c vollständig mit Löschmittel 22 und/oder Kühlmittel 36 geflutet. Um sicherzustellen, dass auch Falle einer dicht gepackten Fahrzeugbatterie eine sichere und zuverlässige Unterdrückung einer Entzündungsreaktion der Batteriemodule 10 ermöglicht ist, ist eine Pumpe 42 des Löschsystems 16 vorgesehen. Durch die Pumpe 42 ist eine zusätzliche Zirkulation des Löschmittels 22 und/oder Kühlmittels 36 innerhalb der abgeschotteten, fluiddichten Abteilung 14c bewirkbar, so dass eine verbesserte Kühlung der heißen Batteriemodule 10 realisiert ist. Dadurch sind auch dichte Anordnungen von Batteriemodulen 10 zuverlässig innerhalb der Abteilungen 14b bis 14e löschbar.
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Das Löschsystem 16 weist vorzugsweise einen Anschluss 44 auf, mittels welchem weiteres Löschmittel 22 extern vom Kraftfahrzeug 2 zugeführt werden kann.
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Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Batteriesystem
- 6
- Batteriegehäuse
- 8
- Batterieelektronik
- 10
- Batteriemodul
- 12
- Schottsystem
- 14a, 14b, 14c, 14d, 14e
- Abteilung
- 16
- Löschsystem
- 18
- Controller
- 20
- Löschmittelkreislauf
- 22
- Löschmittel
- 24
- Löschmittelreservoir
- 26
- Einlassventil
- 28
- Temperatursensor
- 30
- Auslösevorrichtung
- 32
- Kühlvorrichtung
- 34
- Kühlmittelkreislauf
- 36
- Kühlmittel
- 38
- Ventil
- 40
- Unfall-/Crashsensor
- 42
- Pumpe
- 44
- Anschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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