DE102020126302A1 - Zellmodulgehäuse zur Aufnahme eines Batteriemoduls - Google Patents

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Abstract

Zellmodulgehäuse (2) zur Aufnahme eines Batteriemoduls (4), umfassend einen Zellmodulgehäusedeckel (6) zur Abdeckung des Batteriemoduls (4), einen gegenüberliegend von dem Zellmodulgehäusedeckel (6) angeordneten Zellmodulgehäuseboden (8) zur Aufnahme des Batteriemoduls (4), einen zwischen dem Zellmodulgehäusedeckel (6) und dem Zellmodulgehäuseboden (8) angeordneten Zellmodulgehäusemantel (10) zur Verbindung des Zellmodulgehäusedeckels (6) und des Zellmodulgehäusebodens (8), wobei eine Luftentfeuchtungseinheit (12) zur Entfeuchtung der Luft aus dem Zellmodulgehäuse (2) vorgesehen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zellmodulgehäuse zur Aufnahme eines Batteriemoduls, ein Batteriesystem zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems.
  • Mit der steigenden Akzeptanz von Elektromobilität wächst auch der Anspruch an die Sicherheit von Batteriezellen als Energiequelle für die Elektromobilität. Eine große Gefahr geht hierbei von der fehlenden Stabilität von Batteriezellen bei höheren Temperaturen aus. Zwar konnte die Sicherheit von Batteriezellen in den vergangenen Jahren - beispielsweise durch die Zugabe von Additiven zum Elektrolyten oder durch den Einsatz von Festelektrolyten - deutlich verbessert werden, sodass Batteriezellen zwar grundsätzlich bis zu einer Temperatur von 200 °C stabil betrieben werden können, jedoch kann bislang nicht zuverlässig verhindert werden, dass es bereits bei geringeren Temperaturen von weniger als 200 °C zum Schmelzen bzw. zur Zersetzung von Zellmaterial und zum Austritt des Zellmaterials aus den Batteriezellen kommt.
  • So kommt es bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Zellen häufig bereits bei ca. 180 °C zum Auslaufen von geschmolzenem Lithiummetall aus dem Zellgehäuse, da die häufig als Pouchgehäuse gebildeten Zellgehäuse bei 180 °C undicht werden und öffnen können. Das auslaufende flüssige hochreaktive Lithiummetall führt nicht nur zur Korrosion von Metallteilen des Batteriesystems, sondern kann auch externe Kurzschlüsse verursachen, die zu Bränden und Explosionen innerhalb eines Batteriesystems führen können.
  • Aus dem Stand der Technik sind einzelne Ansätze bekannt, die genannten Probleme zumindest teilweise zu lösen. So schlägt die DE 101 57 272 A1 vor, das flüssige Lithiummetall bei einem Austreten aus dem Zellgehäuse, bzw. bei einer durch das Austreten bedingten Entzündung oder Explosion unmittelbar über ein geeignetes Absorptionsmittel aufzusaugen, um den entstehenden Schaden zu minimieren. Nachteiliger Weise kommt es in der Regel trotz eines sofortigen Aufsaugens des flüssigen Lithiummetalls zur Zerstörung eines gesamten Batteriemoduls, was somit nicht nur den Austausch einzelner Zellen, sondern den Ersatz des gesamten Moduls zur Folge hat.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben, insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Batteriezellen derart geschützt anzuordnen, dass selbst in einem Fall eines temperaturbedingten Auslaufens von Zellmaterial keine Zerstörung ganzer Batteriemodule erfolgt, sondern der Schaden möglichst auf die betreffende auslaufende Zelle begrenzt werden kann.
  • Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Zellmodulgehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Batteriesystem gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 11. Weitere Merkmale und Details ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Technische Merkmale, die zu dem erfindungsgemäßen Zellmodulgehäuse offenbart werden, gelten dabei auch in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
  • Das erfindungsgemäße Zellmodulgehäuse zur Aufnahme eines Batteriemoduls umfasst hierbei einen Zellmodulgehäusedeckel zur Abdeckung des Batteriemoduls, einen gegenüberliegend von dem Zellmodulgehäusedeckel angeordneten Zellmodulgehäuseboden zur Aufnahme des Batteriemoduls sowie einen zwischen dem Zellmodulgehäusedeckel und dem Zellmodulgehäuseboden angeordneten Zellgehäusemantel zur Verbindung des Zellmodulgehäusedeckels und des Zellmodulgehäusebodens. Hierbei zeichnet sich das erfindungsgemäße Zellmodulgehäuse dadurch aus, dass eine Luftentfeuchtungseinheit zur Entfeuchtung der Luft aus dem Zellmodulgehäuse vorgesehen ist.
  • Im Rahmen der Erfindung ist erkannt worden, dass die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Bränden oder Explosionen beim Auslaufen von Zellmaterial von Batteriezellen extrem gesenkt werden kann, wenn der Wassergehalt der Batteriezellenumgebung auf ein Minimum reduziert wird. Ebenfalls ist im Rahmen der Erfindung erkannt worden, dass eine entsprechende Minimierung des Wassergehalts der Batteriezellenumgebung besonders effektiv durch die Anordnung einer Luftentfeuchtungseinheit erzielt werden kann.
  • Das gegenständliche Zellmodulgehäuse ist insbesondere zur Aufnahme eines Batteriemoduls aus Lithium-Ionen-Batteriezellen gebildet, wie sie heute für den Einsatz in Smartphones, Laptops, Elektro- oder Hybridfahrzeugen vorgesehen sind. Ebenso ist es allerdings denkbar, dass das gegenständliche Zellmodulgehäuse auch für die Aufnahme eines Batteriemoduls aus Zink-, Aluminium- oder Metalloxidbatteriezellen vorgesehen ist. Hierbei kann das gegenständliche Zellmodulgehäuse insbesondere in zumindest teilweise oder vollständig elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Ebenfalls ist darüber hinaus ein Einsatz des erfindungsgemäßen Zellmodulgehäuses in Kränen, Schiffen, Flugobjekten oder stationären Objekten denkbar.
  • Die gegenständlich vorgesehenen Komponenten des Zellmodulgehäuses können lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sein und das Zellmodulgehäuse im verbundenen Zustand insbesondere luftdicht nach außen abdichten. Für eine einfache Zugänglichkeit zum Innenraum des Zellmodulgehäuses kann es insbesondere von Vorteil sein, wenn zumindest der Zellmodulgehäusedeckel lösbar mit dem restlichen Zellmodulgehäuse, insbesondere dem Zellmodulgehäusemantel verbunden ist. So kann der Zellmodulgehäusedeckel vorzugsweise einfach geöffnet oder geschlossen werden, um Zugang zu dem Zellgehäuseinneren zu erhalten.
  • Insbesondere im Rahmen eines Einsatzes in Hochvoltanwendungen kann das Zellmodulgehäuse für die Aufnahme eines Batteriemoduls aus einer Mehrzahl, vorzugsweise einer Vielzahl von zusammengeschalteten Batteriezellen gebildet sein. Die erfindungsgemäß vorgesehene Luftentfeuchtungseinheit kann gegenständlich vorzugsweise als eine Vorrichtung oder ein Mittel zur Aufnahme von Wasser aus der Luft verstanden werden, die insbesondere regelbar ausgebildet und beispielsweise ein Trockenmittel aufweisen kann. Die Luftentfeuchtungseinheit kann hierbei vorteilhafter Weise zumindest teilweise innerhalb des Zellmodulgehäuses angeordnet sein, beispielsweise teilweise außerhalb des Zellmodulgehäuses, vorzugsweise auf dem Zellmodulgehäuse und teilweise innerhalb des Zellmodulgehäuses, wobei die Luftentfeuchtungseinheit dann beispielsweise mehrteilig gebildet sein kann, wobei die innerhalb des Zellmodulgehäuses angeordneten Teile dann vorteilhafter Weise mit den außerhalb des Zellmodulgehäuses angeordneten Teilen verbunden sein können.
  • Im Rahmen einer kompakten Anordnung und einer konstruktiv einfach herstellbaren Befestigung einer Luftentfeuchtungseinheit kann erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass die Luftentfeuchtungseinheit an und/oder innerhalb des Zellmodulgehäusedeckels angeordnet ist.
  • Im Rahmen einer möglichst kontrollierbaren Regelung einer Luftentfeuchtungseinheit kann gegenständlich vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass die Luftentfeuchtungseinheit in Form eines elektrisch betriebenen Luftentfeuchters ausgebildet ist.
  • Im Hinblick auf eine möglichst benutzerfreundliche und komfortable Bedienung einer Luftentfeuchtungseinheit, die gleichzeitig einen möglichst energiesparenden Betrieb ermöglicht, ist es insbesondere vorstellbar, dass die Luftentfeuchtungseinheit aus der Ferne aktivierbar ist.
  • Dabei kann die Luftentfeuchtungseinheit beispielsweise mit einer Fernbedienung oder auf einfache Weise aus einem Fahrzeug oder dergleichen aktivierbar sein.
  • Im Hinblick auf die Gewährleistung eines sicheren und gleichzeitig energiesparenden Betriebs eines Batteriemoduls kann erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass die Luftentfeuchtungseinheit automatisch aktivierbar ist, wobei die automatische Aktivierung vorzugsweise temperaturgesteuert und/oder in Abhängigkeit der aktuellen Luftfeuchtigkeit gesteuert erfolgt. Für eine temperaturgesteuerte und/oder luftfeuchtigkeitsgesteuerte Regelung bzw. Aktivierung können insbesondere entsprechende Sensoren, wie Temperatursensoren oder Luftfeuchtigkeitssensoren an und/oder innerhalb des gegenständlichen Zellmodulgehäuses angeordnet sein. Bei der Verwendung einer luftfeuchtigkeitsgesteuerten Regelung bzw. Aktivierung kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass die Luftentfeuchtungseinheit bereits ab einer Temperatur von 100 °C, vorzugsweise ab einer Temperatur von 90 °C, insbesondere ab einer Temperatur von 80 °C aktiviert wird. Ebenso kann vorgesehen sein dass die Luftentfeuchtungseinheit bereits bei einer H2O-Konzentration von 15 ppm, vorzugsweise bereits ab einer H2O-Konzentration von 10 ppm, insbesondere bereits ab einer H2O-Konzentration von 5 ppm aktiviert wird. Alternativ oder kumulativ zu einer temperaturgesteuerten Regelung bzw. Aktivierung der Luftentfeuchtungseinheit kann auch eine druckgesteuerte Regelung oder dergleichen vorgesehen sein.
  • Um den Schaden eines Batteriemoduls bei Erreichen hoher Temperaturen zu minimieren und die Sicherheit im Umgang mit einem Batteriemodul entsprechend zu erhöhen, kann erfindungsgemäß insbesondere eine Auffangeinheit zum Auffangen von aus dem Batteriemodul austretendem Material vorgesehen sein, wobei die Auffangeinheit vorzugsweise innerhalb des Zellmodulgehäuses, insbesondere an dem Zellmodulgehäuseboden angeordnet ist.
  • Im Hinblick auf eine möglichst stabile Konstruktion des Batteriemoduls bei gleichzeitiger Gewährleistung eines möglichst großen Auffangvolumens kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass die Auffangeinheit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Auffangkanälen zum Auffangen von aus dem Batteriemodul austretendem Material aufweist. Die zwischen den einzelnen Auffangkanälen angeordneten Materialbereiche tragen hierbei insbesondere zur Verstärkung des Batteriemoduls bei.
  • Um den Schaden eines Batteriemoduls bei Erreichen hoher Temperaturen weiter zu minimieren und die Sicherheit im Umgang mit einem Batteriemodul entsprechend weiter zu erhöhen, kann erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass die Auffangeinheit eine zumindest teilweise auf der Oberfläche der Auffangeinheit angeordnete Beschichtung zur Senkung der Reaktivität des aus dem Batteriemodul austretenden Materials aufweist. Die Beschichtung kann hierbei insbesondere aus einem Material gebildet sein, das die Reaktivität des aus den Batteriezellen austretenden Materials effektiv senkt, wie beispielsweise granulares Messing und/oder Graphit und/oder Pyren-Pulver, vorzugsweise ein Gemisch aus Silikon und Graphit und/oder Trimethoxyboroxin und/oder Celogen, insbesondere ternäre eutektische Salzgemische aus BaCI, NaCI und KCI und/oder Gemische aus ternären eutektischen Salzen und Celogen.
  • Um den Schaden eines Batteriemoduls bei Erreichen hoher Temperaturen noch weiter zu minimieren und die Sicherheit im Umgang mit einem Batteriemodul entsprechend noch weiter zu erhöhen, kann erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass eine Kühleinheit zur Kühlung der Auffangeinheit vorgesehen ist, wobei die Kühleinheit vorzugsweise unterhalb des Zellmodulgehäusebodens angeordnet ist. Die Kühleinheit kann hierbei insbesondere unmittelbar unterhalb des Zellmodulgehäusebodens angeordnet sein und eine möglichst große direkte Kontaktfläche zu der Auffangeinheit aufweisen, um das aus den Batteriezellen austretende geschmolzene Material möglichst effektiv herunterkühlen zu können. Ebenso kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kühleinheit über eine Wärmeleitschicht mit der Auffangeinheit verbunden ist. Die Kühleinheit kann hierbei mit Luft oder Wasser als Kühlmittel betrieben werden. Ebenso können andere Kühlmittel, wie Öl, Glykol, Wasser-Glykol-Gemische oder andere Alkohole verwendet werden. Bei einem Einsatz des gegenständlichen Zellmodulgehäuses in einem Kraftfahrzeug kann ferner vorgesehen sein, den Kühlkreislauf der Kühleinheit mit dem Kühlkreislauf des Fahrzeugs zu koppeln.
  • Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Batteriesystem zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Hierbei umfasst das Batteriesystem ein Batteriemodul mit einer Mehrzahl von zusammengeschalteten Batteriezellen sowie ein Zellmodulgehäuse zur Aufnahme des Batteriemoduls, insbesondere ein voranstehend beschriebenes Zellmodulgehäuse, wobei das Zellmodulgehäuse eine Luftentfeuchtungseinheit zur Entfeuchtung der Luft innerhalb des Zellmodulgehäuses aufweist. Damit weist das erfindungsgemäße Batteriesystem die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Zellmodulgehäuse beschrieben worden sind.
  • Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Kraftfahrzeug, umfassend ein voranstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Zellmodulgehäuse, insbesondere umfassend ein voranstehend beschriebenes erfindungsgemäßes Batteriesystem.
  • Im Hinblick auf die Gewährleistung eines sicheren und gleichzeitig energiesparenden Betriebs eines Batteriemoduls und der Implementierung einer automatischen Aktivierung der gegenständlichen Luftentfeuchtungseinheit kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, dass eine Detektionseinheit zur Erfassung von Daten für die Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit und/oder eine Verarbeitungseinheit zur Bestimmung des Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit auf Basis der erfassten Daten und/oder eine Steuereinheit zur Aktivierung der Luftentfeuchtungseinheit auf Basis des bestimmten Aktivierungszeitpunktes vorgesehen ist. Die Detektionseinheit kann hierbei vorzugsweise eine Mehrzahl von Sensoren zur Erfassung von Daten für die Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes umfassen, die beispielsweise als Temperatursensoren und/oder Luftfeuchtigkeitssensoren und/oder Drucksensoren oder dergleichen ausgebildet sein können. Auf Basis der erfassten Daten kann dann mittels der Verarbeitungseinheit ein Aktivierungszeitpunkt zur Aktivierung der Luftentfeuchtungseinheit bestimmt werden, indem mittels der Steuereinheit eine Aktivierung der Luftentfeuchtungseinheit erfolgen kann. Hierbei kann bei einer Erfassung einer Kombination verschiedener Daten im Hinblick auf eine Erhöhung der Aussagekraft der Daten über die Verarbeitungseinheit beispielsweise noch eine Bearbeitung, vorzugsweise eine Mittelung, eine Gewichtung oder sonstige Bearbeitung der erfassten Daten erfolgen.
  • Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems, insbesondere eines voranstehend beschriebenen Batteriesystems. Hierbei umfasst das gegenständliche Verfahren die Schritte eines Erfassens von Daten zur Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes einer Luftentfeuchtungseinheit des Batteriesystems mittels einer Detektionseinheit, eines Bestimmens des Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit des Batteriesystems mittels einer Verarbeitungseinheit auf Basis der erfassten Daten sowie eines Aktivierens der Luftentfeuchtungseinheit auf Basis des bestimmten Aktivierungszeitpunktes mittels einer Steuereinheit. Damit weist das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriesystem bzw. das erfindungsgemäße Zellmodulgehäuse beschrieben worden sind.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zellmodulgehäuses in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 2 eine schematische Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Zellmodulgehäuses in einer Draufsicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems in einer Schnittansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 4a eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems in einer Schnittansicht gemäß einem 2ten Ausführungsbeispiel,
    • 4b eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems in einer Schnittansicht gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
    • 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zellmodulgehäuses 2 in einer perspektivischen Ansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Dabei umfasst das erfindungsgemäße Zellmodulgehäuse 2 zur Aufnahme eines Batteriemoduls 4 einen Zellmodulgehäusedeckel 6 zur Abdeckung des Batteriemoduls 4, einen gegenüberliegend von dem Zellmodulgehäusedeckel 6 angeordneten Zellmodulgehäuseboden 8 zur Aufnahme des Batteriemoduls 4 sowie einen zwischen dem Zellmodulgehäusedeckel 6 und dem Zellmodulgehäuseboden 8 angeordneten Zellmodulgehäusemantel 10 zur Verbindung des Zellmodulgehäusedeckels 6 und des Zellmodulgehäusebodens 8. Ferner umfasst das erfindungsgemäße Zellmodulgehäuse 2 gemäß 1 eine Luftentfeuchtungseinheit 12 zur Entfeuchtung der Luft aus dem Zellmodulgehäuse 2, die vorliegend unterhalb des Zellmodulgehäusedeckels 6 angeordnet ist und daher in Form einer gestrichelten Linie dargestellt ist.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Zellmodulgehäuses 2 in einer Draufsicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Hierbei zeigt 2 den Zellmodulgehäusedeckel 6 an den vorliegend die Luftentfeuchtungseinheit 12 zur Entfeuchtung der Luft aus dem Zellmodulgehäuse 2 angeordnet ist.
  • Ebenso kann die Luftentfeuchtungseinheit 12 auch innerhalb des Zellmodulgehäusedeckels 6 angeordnet sein.
  • Im Rahmen einer möglichst kontrollierbaren Regelung kann die Luftentfeuchtungseinheit 12 ferner insbesondere in Form eines elektrisch betriebenen Luftentfeuchters ausgebildet sein.
  • Im Hinblick auf eine möglichst benutzerfreundliche und komfortable Bedienung einer Luftentfeuchtungseinheit 12, die gleichzeitig einen möglichst energiesparenden Betrieb ermöglicht, kann die Luftentfeuchtungseinheit 12 zudem vorzugsweise aus der Ferne aktivierbar sein.
  • Ebenso ist es vorstellbar, dass die Luftentfeuchtungseinheit 12 automatisch aktivierbar ist, wobei die automatische Aktivierung vorzugsweise temperaturgesteuert und/oder in Abhängigkeit der aktuellen Luftfeuchtigkeit erfolgen kann.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 in einer Schnittansicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Batteriesystem 1 ein Batteriemodul 4 mit einer Mehrzahl von zusammengeschalteten Batteriezellen sowie ein Zellmodulgehäuse 2 zur Aufnahme des Batteriemoduls 4, das einen Zellmodulgehäusedeckel 6 zur Abdeckung des Batteriemoduls 4, einen gegenüberliegend von dem Zellmodulgehäusedeckel 6 angeordneten Zellmodulgehäuseboden 8 zur Aufnahme des Batteriemoduls 4 sowie einen zwischen dem Zellmodulgehäusedeckel 6 und dem Zellmodulgehäuseboden 8 angeordneten Zellmodulgehäusemantel 10 zur Verbindung des Zellmodulgehäusedeckels 6 und des Zellmodulgehäusebodens 8 aufweist. Des Weiteren weist das Zellmodulgehäuse 2 des Batteriesystems 1 eine unterhalb des Zellmodulgehäusedeckels 6 angeordnete Luftentfeuchtungseinheit 12 zur Entfeuchtung der Luft aus dem Zellmodulgehäuse 2 sowie eine Auffangeinheit 14 zum Auffangen von aus dem Batteriemodul 4 austretendem Material auf, die vorliegend innerhalb des Zellmodulgehäuses 2 an dem Zellmodulgehäuseboden 8 angeordnet ist.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 in einer Schnittansicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst das Zellmodulgehäuse 2 des Batteriesystems 1 eine Auffangeinheit 14 mit einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Auffangkanälen 16 zum Auffangen von aus dem Batteriemodul 4 austretendem Material. Ferner umfasst das Zellmodulgehäuse 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Kühleinheit 18 zur Kühlung der Auffangeinheit 14 sowie eine zwischen der Kühleinheit 18 und der Auffangeinheit 14 angeordneten Wärmeleitschicht 28.
  • Des Weiteren umfasst das Batteriesystem 1 eine Detektionseinheit 20 zur Erfassung von Daten für die Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit 12, eine Verarbeitungseinheit 22 zur Bestimmung des Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit 12 auf Basis der erfassten Daten sowie eine Steuereinheit 24 zur Aktivierung der Luftentfeuchtungseinheit 12 auf Basis des bestimmten Aktivierungszeitpunktes. Zur Erfassung der Daten für die Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes sind ferner eine Mehrzahl von Sensoren 26 vorgesehen, die vorliegend drahtlos mit der Detektionseinheit 20 in Verbindung stehen.
  • 4b zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 in einer Schnittansicht gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • Gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel weist die Auffangeinheit 14 eine zumindest teilweise auf der Oberfläche der Auffangeinheit 14 angeordneten Beschichtung zur Senkung der Reaktivität des aus dem Batteriemodul 4 austretenden Materials auf. Die Beschichtung kann hierbei insbesondere aus einem Material gebildet sein, das die Reaktivität des aus den Batteriezellen austretenden Materials effektiv senkt, wie beispielsweise granulares Messing und/oder Graphit und/oder Pyren-Pulver, vorzugsweise ein Gemisch aus Silikon und Graphit und/oder Trimethoxyboroxin und/oder Celogen, insbesondere ternäre eutektische Salzgemische aus BaCI, NaCI und KCI und/oder Gemische aus ternären eutektischen Salzen und Celogen.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems 1.
  • Hierbei umfasst das Verfahren die Schritte eines Erfassens 30 von Daten zur Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes einer Luftentfeuchtungseinheit 12 des Batteriesystems 1 mittels einer Detektionseinheit 20, eines Bestimmens 32 des Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit 12 des Batteriesystems 1 mittels einer Verarbeitungseinheit 22 auf Basis der erfassten Daten sowie eines Aktivierens 34 der Luftentfeuchtungseinheit 12 auf Basis des bestimmten Aktivierungszeitpunktes mittels einer Steuereinheit 24.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Zellmodulgehäuses 2, des erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Batteriesystems 1 ist es insbesondere durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung einer Luftentfeuchtungseinheit 12 möglich, die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Bränden oder Explosionen beim Auslaufen von Zellmaterial von Batteriezellen extrem zu senken, indem der Wassergehalt der Batteriezellenumgebung mittels der Luftentfeuchtungseinheit 12 auf ein Minimum reduziert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Batteriesystem
    2
    Zellmodulgehäuse
    4
    Batteriemodul
    6
    Zellmodulgehäusedeckel
    8
    Zellmodulgehäuseboden
    10
    Zellmodulgehäusemantel
    12
    Luftentfeuchtungseinheit
    14
    Auffangeinheit
    16
    Auffangkanäle
    18
    Kühleinheit
    20
    Detektionseinheit
    22
    Verarbeitungseinheit
    24
    Steuereinheit
    26
    Sensoren
    28
    Wärmeleitschicht
    30
    Erfassen von Daten für zur Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes
    32
    Bestimmen eines Aktivierungszeitpunktes
    34
    Aktivieren der Luftentfeuchtungseinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10157272 A1 [0004]

Claims (11)

  1. Zellmodulgehäuse (2) zur Aufnahme eines Batteriemoduls (4), umfassend: - einen Zellmodulgehäusedeckel (6) zur Abdeckung des Batteriemoduls (4), - einen gegenüberliegend von dem Zellmodulgehäusedeckel (6) angeordneten Zellmodulgehäuseboden (8) zur Aufnahme des Batteriemoduls (4), - einen zwischen dem Zellmodulgehäusedeckel (6) und dem Zellmodulgehäuseboden (8) angeordneten Zellmodulgehäusemantel (10) zur Verbindung des Zellmodulgehäusedeckels (6) und des Zellmodulgehäusebodens (8), dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftentfeuchtungseinheit (12) zur Entfeuchtung der Luft aus dem Zellmodulgehäuse (2) vorgesehen ist.
  2. Zellmodulgehäuse (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftentfeuchtungseinheit (12) an und/oder innerhalb des Zellmodulgehäusedeckels (6) angeordnet ist, wobei die Luftentfeuchtungseinheit (12) in Form eines elektrisch betriebenen Luftentfeuchters ausgebildet ist.
  3. Zellmodulgehäuse (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftentfeuchtungseinheit (12) aus der Ferne aktivierbar ist.
  4. Zellmodulgehäuse (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftentfeuchtungseinheit (12) automatisch aktivierbar ist, wobei die automatische Aktivierung temperaturgesteuert und/oder in Abhängigkeit der aktuellen Luftfeuchtigkeit gesteuert erfolgt.
  5. Zellmodulgehäuse (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auffangeinheit (14) zum Auffangen von aus dem Batteriemodul (4) austretendem Material vorgesehen ist, wobei die Auffangeinheit (14) innerhalb des Zellmodulgehäuses (2) an dem Zellmodulgehäuseboden (8) angeordnet ist.
  6. Zellmodulgehäuse (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinheit (14) eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Auffangkanälen (16) zum Auffangen von aus dem Batteriemodul (4) austretendem Material aufweist.
  7. Zellmodulgehäuse (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinheit (14) eine zumindest teilweise auf der Oberfläche der Auffangeinheit (14) angeordnete Beschichtung zur Senkung der Reaktivität des aus dem Batteriemodul (4) austretenden Materials aufweist.
  8. Zellmodulgehäuse (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinheit (18) zur Kühlung der Auffangeinheit (14) vorgesehen ist, wobei die Kühleinheit (18) unterhalb des Zellmodulgehäusebodens (8) angeordnet ist.
  9. Batteriesystem (1) zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, umfassend: - ein Batteriemodul (4) mit einer Mehrzahl von zusammengeschalteten Batteriezellen, - ein Zellmodulgehäuse (2) zur Aufnahme des Batteriemoduls (4), insbesondere ein Zellmodulgehäuse (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellmodulgehäuse (2) eine Luftentfeuchtungseinheit (12) zur Entfeuchtung der Luft innerhalb des Zellmodulgehäuses (2) aufweist.
  10. Batteriesystem (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektionseinheit (20) zur Erfassung von Daten für die Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit (12) und/oder eine Verarbeitungseinheit (22) zur Bestimmung des Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit (12) auf Basis der erfassten Daten und/oder eine Steuereinheit (24) zur Aktivierung der Luftentfeuchtungseinheit (12) auf Basis des bestimmten Aktivierungszeitpunktes vorgesehen ist.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems (1), insbesondere eines Batteriesystems (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Erfassen (30) von Daten zur Bestimmung eines Aktivierungszeitpunktes einer Luftentfeuchtungseinheit (12) des Batteriesystems (1) mittels einer Detektionseinheit (20), - Bestimmen (32) des Aktivierungszeitpunktes der Luftentfeuchtungseinheit (12) des Batteriesystems (1) mittels einer Verarbeitungseinheit (20) auf Basis der erfassten Daten, - Aktivieren (34) der Luftentfeuchtungseinheit (12) auf Basis des bestimmten Aktivierungszeitpunktes mittels einer Steuereinheit (24).
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