DE102020216378A1 - High-voltage battery for an electrically powered vehicle - Google Patents

High-voltage battery for an electrically powered vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102020216378A1
DE102020216378A1 DE102020216378.2A DE102020216378A DE102020216378A1 DE 102020216378 A1 DE102020216378 A1 DE 102020216378A1 DE 102020216378 A DE102020216378 A DE 102020216378A DE 102020216378 A1 DE102020216378 A1 DE 102020216378A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
housing
voltage
gas generator
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102020216378.2A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102020216378B4 (en
Inventor
Peter Giere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102020216378.2A priority Critical patent/DE102020216378B4/en
Publication of DE102020216378A1 publication Critical patent/DE102020216378A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102020216378B4 publication Critical patent/DE102020216378B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383Flame arresting or ignition-preventing means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C3/00Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62CFIRE-FIGHTING
    • A62C99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0018Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B60K2001/0405Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion characterised by their position
    • B60K2001/0438Arrangement under the floor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2306/00Other features of vehicle sub-units
    • B60Y2306/13Failsafe arrangements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30Sensors
    • B60Y2400/302Temperature sensors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (7), in dem Batteriezellen (37) angeordnet sind, wobei bei einem thermischen Batteriezellen-Event (T) Brandgas (G) und andere Reaktionsprodukte aus einer der Batteriezellen (37) in den Gehäuseinnenraum austreten. Erfindungsgemäß ist im Batteriegehäuse (7) zumindest ein Gasgenerator (25) angeordnet, der im thermischen Batteriezellen-Event (T) einen pneumatischen Druckstoß (D) erzeugt, mittels dem ein Batteriegehäuse-Querschnitt (31) freilegbar ist, aus dem das Brandgas (G) nach batterieaußen strömt.The invention relates to a high-voltage battery for an electrically operated vehicle, having a battery housing (7) in which battery cells (37) are arranged, with fire gas (G) and other reaction products from one of the battery cells (37 ) escape into the interior of the housing. According to the invention, at least one gas generator (25) is arranged in the battery housing (7), which generates a pneumatic pressure surge (D) in the thermal battery cell event (T), by means of which a battery housing cross section (31) can be exposed, from which the fire gas (G ) flows to the outside of the battery.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a high-voltage battery for an electrically operated vehicle according to the preamble of claim 1.

In einem elektrisch betriebenen Fahrzeug sind Maßnahmen zu treffen, damit im Falle eines thermischen Batteriezellen-Events eine ausreichend lange Evakuier-Zeitdauer verbleibt, innerhalb der die Fahrzeuginsassen das Fahrzeug sicher verlassen können.Measures must be taken in an electrically operated vehicle so that, in the event of a thermal battery cell event, there is a sufficiently long evacuation period within which the vehicle occupants can exit the vehicle safely.

Eine gattungsgemäße Hochvoltbatterie weist ein Batteriegehäuse auf, in dem Batteriezellen bzw. Zellmodule angeordnet sind. Bei einem thermischen Batteriezellen-Event treten Brandgas und andere Reaktionsprodukte aus einer der Batteriezellen in den Gehäuseinnenraum aus. Bei einem solchen thermischen Batteriezellen-Event ist eine thermische Propagation von Zelle zu Zelle zu verhindern. Eine solche thermische Propagation ergibt sich, wenn das aus der havarierten Batteriezelle austretende heiße Abgas über die benachbarten Batteriezellen geführt wird.A generic high-voltage battery has a battery housing in which battery cells or cell modules are arranged. During a thermal battery cell event, fire gas and other reaction products escape from one of the battery cells into the interior of the housing. In such a thermal battery cell event, thermal propagation from cell to cell must be prevented. Such thermal propagation occurs when the hot exhaust gas emerging from the damaged battery cell is routed over the neighboring battery cells.

Zur Vermeidung bzw. Hemmung einer solchen thermischen Propagation ist im Stand der Technik in einer Batteriegehäusewand ein Notentgasungs-Auslass ausgebildet, in dem zum Beispiel ein Druckausgleichselement eingesetzt ist. Im Falle eines thermischen Batteriezellen-Events erfolgt über das Druckausgleichselement eine Notentgasung. Der von dem Druckausgleichselement bereitstellbare freie Strömungsquerschnitt ist jedoch vergleichsweise klein, so dass sich die Notentgasung über eine entsprechend lange Zeitdauer erstreckt.In order to avoid or inhibit such a thermal propagation, an emergency degassing outlet is formed in the prior art in a battery housing wall, in which a pressure equalization element is used, for example. In the event of a thermal battery cell event, emergency degassing takes place via the pressure equalization element. However, the free flow cross section that can be provided by the pressure compensation element is comparatively small, so that the emergency degassing extends over a correspondingly long period of time.

Aus der DE 10 2009 020 185 A1 ist ein Energiespeicher aus Batteriezellen mit Gehäuse bekannt. Aus der DE 44 11 289 A1 ist eine mehrzellige Akkumulatorbatterie bekannt.From the DE 10 2009 020 185 A1 an energy store made of battery cells with a housing is known. From the DE 44 11 289 A1 a multi-cell accumulator battery is known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hochvoltbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug bereitzustellen, bei der eine im Vergleich zum Stand der Technik wirksamere Notentgasung im Falle eines thermischen Batteriezellenevents erfolgen kann.The object of the invention is to provide a high-voltage battery for an electrically operated vehicle in which emergency degassing can be more effective than in the prior art in the event of a thermal battery cell event.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred developments of the invention are disclosed in the dependent claims.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist im Batteriegehäuse zumindest ein zum Beispiel pyrotechnisch arbeitender Gasgenerator angeordnet. Im Falle eines thermischen Batteriezellen-Events erzeugt der Gasgenerator einen pneumatischen Druckstoß, mit dessen Hilfe ein Batteriegehäuse-Querschnitt freilegbar ist. Aus dem freigelegten Batteriegehäuse-Querschnitt kann das Brandgas nach batterieaußen strömen. Der vom Gasgenerator erzeugte Druckstoß kann so ausgelegt sein, dass es zu einer großflächigen Zerstörung bzw. Verlagerung eines Batteriegehäuseabschnittes kommt. Auf diese Weise wird ein entsprechend großer Strömungsquerschnitt bereitgestellt, aus dem Brandgas nach batterieaußen strömen kann, wodurch die Gefahr einer thermischen Propagation reduziert ist und die Notentgasung im Vergleich zum Stand der Technik beschleunigt ist.According to the characterizing part of claim 1, at least one pyrotechnically operating gas generator, for example, is arranged in the battery housing. In the event of a thermal battery cell event, the gas generator generates a pneumatic pressure surge, which can be used to expose a battery housing cross-section. The fire gas can flow out of the exposed battery housing cross-section to the outside of the battery. The pressure surge generated by the gas generator can be designed in such a way that a large-area destruction or displacement of a battery housing section occurs. In this way, a correspondingly large flow cross section is provided, from which fire gas can flow to the outside of the battery, as a result of which the risk of thermal propagation is reduced and emergency degassing is accelerated compared to the prior art.

In einer technischen Umsetzung kann der für die Notentgasung bereitgestellte Batteriegehäuse-Querschnitt im fehlerfreien Normalbetrieb ohne thermischen Batteriezellen-Event von einem Verschlusselement überdeckt sein. Bei Vorliegen eines thermischen Batteriezellen-Events kann das Verschlusselement mittels des Druckstoßes zerstört und/oder verlagert werden, wodurch der Batteriegehäuse-Querschnitt freigelegt wird.In a technical implementation, the battery housing cross-section provided for emergency degassing can be covered by a closure element in error-free normal operation without a thermal battery cell event. If a thermal battery cell event is present, the closure element can be destroyed and/or displaced by means of the pressure surge, as a result of which the battery housing cross section is exposed.

In einer ersten Ausführungsvariante kann der Batteriegehäuse-Querschnitt zumindest ein Notentgasungs-Auslass sein, der in einer Batteriegehäusewand ausgebildet ist. Der Notentgasungs-Auslass kann im Normalbetrieb von dem Verschlusselement überdeckt sein, etwa einem Druckausgleichselement oder einem Entgasungsventil. Mit Hilfe des vom Gasgenerator erzeugten Druckstoßes kann das Verschlusselement zerstört oder verlagert werden, um den Notentgasungs-Auslass komplett freizugeben.In a first embodiment variant, the battery housing cross-section can be at least one emergency degassing outlet, which is formed in a battery housing wall. During normal operation, the emergency degassing outlet can be covered by the closure element, for example a pressure equalization element or a degassing valve. With the help of the pressure surge generated by the gas generator, the closure element can be destroyed or relocated in order to completely release the emergency degassing outlet.

Das Batteriegehäuse kann aus einem Gehäuse-Unterteil, bestehend aus Gehäuseboden mit davon hochgezogenen Seitenwänden, ausgebildet sein. Die Seitenwände begrenzen in der Gehäusehochrichtung nach oben einen offenen Batteriegehäuse-Querschnitt. Zudem weist das Batteriegehäuse einen Gehäusedeckel auf, der als ein Verschlusselement den nach oben offenen Batteriegehäuse-Querschnitt überdeckt. Der Gasgenerator kann so im Gehäuseinneren des Batteriegehäuses positioniert sein, dass im Falle eines thermischen Batteriezellen-Events mittels des Druckstoßes der Batteriedeckel unter Freigabe eines Batteriegehäuse-Querschnitts zumindest teilweise vom Gehäuse-Unterteil abhebt.The battery housing can be formed from a lower housing part, consisting of a housing base with side walls pulled up from it. In the vertical direction of the housing, the side walls delimit an open battery housing cross-section at the top. In addition, the battery housing has a housing cover which, as a closure element, covers the cross section of the battery housing which is open at the top. The gas generator can be positioned inside the battery housing such that in the event of a thermal battery cell event, the pressure surge causes the battery cover to lift at least partially from the lower housing part, releasing a battery housing cross-section.

Die Hochvoltbatterie weist in gängiger Praxis eine Sensorik, zum Beispiel Temperatursensoren, auf, die mit einem Batterie-Steuergerät in Signalverbindung sind. Mit Hilfe des Batterie-Steuergeräts wird ein Batterie-Betriebszustand überwacht. Zudem kann das Batterie-Steuergerät auf der Grundlage der Sensorik das Vorliegen eines thermischen Batteriezellen-Events ermitteln. Bei Vorliegen eines solchen thermischen Batteriezellen-Events generiert das Batterie-Steuergerät ein Aktivierungssignal, mit dem der Gasgenerator angesteuert wird, um den Druckstoß zu erzeugen.In current practice, the high-voltage battery has a sensor system, for example temperature sensors, which are signal-connected to a battery control unit. A battery operating state is monitored with the aid of the battery control unit. In addition, the battery control unit can determine the presence of a thermal battery cell event on the basis of the sensors. Generated when such a battery cell thermal event occurs the battery control unit sends an activation signal, which activates the gas generator in order to generate the pressure surge.

Im Batteriegehäuse sind elektrische Komponenten über Hochvoltleiter miteinander verbunden. Beispielhaft sind die Zellpole der Batteriezellen über Zellverbinder miteinander elektrisch verschaltet. In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann der Gasgenerator so ausgebildet sein, dass dessen Druckstoß in Doppelfunktion zusätzlich auch einen solchen Hochvoltleiter durchtrennt.In the battery housing, electrical components are connected to one another via high-voltage conductors. For example, the cell poles of the battery cells are electrically connected to one another via cell connectors. In a preferred embodiment variant, the gas generator can be designed in such a way that its pressure surge also cuts through such a high-voltage conductor in a dual function.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Gasgenerator zudem einen flammenhemmenden Stoff enthalten. Bei Aktivierung des Gasgenerators kann der flammenhemmende Stoff mittels des Druckstoßes im Gehäuseinneren verteilt werden.In a development of the invention, the gas generator can also contain a flame-retardant substance. When the gas generator is activated, the flame-retardant substance can be distributed inside the housing by means of the pressure surge.

Die Hochvoltbatterie wird in einer Serienfertigung in Arbeitsstationen entlang einer Montagelinie fertiggestellt. Bevorzugt ist es, wenn der Gasgenerator erst am Ende der Montagelinie in das Batteriegehäuse eingesetzt wird. Auf diese Weise kann eine einfache Entnahme des Gasgenerators aus dem Batteriegehäuse (zum Beispiel im Kundendienstfall) gewährleistet werden.The high-voltage battery is completed in series production in workstations along an assembly line. It is preferred if the gas generator is only inserted into the battery housing at the end of the assembly line. In this way, a simple removal of the gas generator from the battery housing (for example in the case of customer service) can be guaranteed.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

  • 1 in einer Seitenschnittdarstellung eine in einer Karosserie-Bodenstruktur eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs eingebaute Hochvoltbatterie;
  • 2 die Hochvoltbatterie bei aktiviertem Gasgenerator; und
  • 3 eine Ansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Show it:
  • 1 in a side sectional view, a high-voltage battery installed in a body floor structure of an electrically operated vehicle;
  • 2 the high-voltage battery when the gas generator is activated; and
  • 3 a view according to another embodiment of the invention.

In der 1 ist eine Karosserie-Bodenstruktur eines zweispurigen Fahrzeugs gezeigt, die nachfolgend nur insoweit beschrieben ist, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge weist die Karosserie-Bodenstruktur zwei seitliche, in der Fahrzeuglängsrichtung x verlaufende Schweller auf, von denen in der 1 lediglich ein Schweller 1 gezeigt ist. Zwischen den beiden Schwellern 1 erstreckt sich ein Fahrzeugboden 3, an dessen Unterseite eine Hochvoltbatterie 5 verbaut ist. Diese ist unterhalb des Fahrzeugbodens 3 positioniert und in der Fahrzeugquerrichtung y von den beiden Schwellern 1 begrenzt. Die Hochvoltbatterie 5 ist in der Fahrzeughochrichtung z betrachtet in etwa auf gleicher Höhe wie die Schweller 1 positioniert.In the 1 Figure 1 shows a body-floor structure of a dual carriage vehicle which is described below only to the extent necessary for an understanding of the invention. Accordingly, the body floor structure has two side sills running in the longitudinal direction x of the vehicle, of which 1 only a rocker 1 is shown. A vehicle floor 3 extends between the two sills 1 and a high-voltage battery 5 is installed on the underside. This is positioned below the vehicle floor 3 and bounded by the two rocker panels 1 in the vehicle transverse direction y. Viewed in the vehicle vertical direction z, the high-voltage battery 5 is positioned at approximately the same height as the rocker panels 1 .

Gemäß der 1 weist die Hochvoltbatterie ein Batteriegehäuse 7 auf, das aus einem Gehäuseunterteil und einem Gehäusedeckel 11 ausgebildet ist. Das Gehäuseunterteil besteht aus einem Gehäuseboden 13 sowie davon hochgezogenen Seitenwänden 15, die in der Gehäusehochrichtung z nach gehäuseoben einen Batteriegehäuse-Querschnitt begrenzen, der von dem Gehäusedeckel 11 überdeckt ist. Der Gehäusedeckel 11 ist zum Beispiel über Schraubverbindungen 17 an der Oberseite der Seitenwände 15 verschraubt.According to the 1 the high-voltage battery has a battery housing 7 which is formed from a lower housing part and a housing cover 11 . The lower housing part consists of a housing base 13 and side walls 15 raised therefrom, which delimit a battery housing cross section towards the top of the housing in the vertical direction z of the housing and which is covered by the housing cover 11 . The housing cover 11 is screwed to the top of the side walls 15 via screw connections 17, for example.

Innerhalb des Batteriegehäuses 7 sind Batteriezellenmodule 19 sowie eine angedeutete Überwachungssensorik 21 angeordnet, die in Signalverbindung mit einem elektronischen Batterie-Steuergerät 23 ist. Mit Hilfe des Batterie-Steuergeräts 23 wird ein Batterie-Betriebszustand überwacht und gegebenenfalls das Vorliegen eines thermischen Batteriezellen-Events T (2) ermittelt.Battery cell modules 19 and an indicated monitoring sensor system 21 are arranged inside the battery housing 7 and have a signal connection to an electronic battery control unit 23 . A battery operating state is monitored with the aid of the battery control device 23 and, if necessary, the presence of a thermal battery cell event T ( 2 ) determined.

Wie aus der 1 weiter hervorgeht, ist im Gehäuseinneren des Batteriegehäuses 7 zusätzlich ein pyrotechnisch arbeitender Gasgenerator 25 im Randbereich des Gehäusedeckels 11 positioniert. Dieser ist in Signalverbindung mit dem Batterie-Steuergerät 23. In der, in der 1 gezeigten Seitenwand 15 kann zusätzlich ein Notentgasungs-Auslass 27 ausgebildet sein, in den beispielhaft ein Druckausgleichelement 29 eingesetzt ist.How from the 1 As can further be seen, a pyrotechnically operating gas generator 25 is additionally positioned in the edge area of the housing cover 11 inside the battery housing 7 . This is in signal communication with the battery control unit 23. In the, in the 1 Side wall 15 shown can additionally be formed an emergency degassing outlet 27, in which a pressure compensation element 29 is used by way of example.

Der Kern der Erfindung besteht in dem, im Gehäuseinneren angeordneten Gasgenerator 25. Sofern durch entsprechende Signale der Sensorik 21 im Batterie-Steuergerät 23 das Vorliegen eines thermischen Batteriezellen-Events T ermittelt ist, erzeugt das Batterie-Steuergerät 23 ein Aktivierungssignal y, mit dem der Gasgenerator 25 aktiviert wird, um einen Druckstoß D zu erzeugen. Der Druckstoß D ist so ausgelegt, dass der Gehäusedeckel 11 unter Zerstörung der Schraubverbindung 17 nach gehäuseoben abhebt. Auf diese wird ein Batteriegehäuse-Querschnitt 31 freigegeben, aus dem das in der havarierten Batteriezelle 37 erzeugte Brandgas G nach batterieaußen strömen kann. Alternativ und/oder zusätzlich kann mittels des Druckstoßes D auch das Druckausgleichelement 29 im Notentgasungs-Auslass 27 zerstört oder verlagert werden, um einen Batteriegehäuse-Querschnitt freizulegen, durch den das Brandgas G ausströmen kann.The essence of the invention is the gas generator 25 arranged inside the housing. If the presence of a thermal battery cell event T is determined by corresponding signals from the sensors 21 in the battery control unit 23, the battery control unit 23 generates an activation signal y, with which the Gas generator 25 is activated to generate a pressure surge D. The pressure surge D is designed in such a way that the housing cover 11 lifts off towards the top of the housing, destroying the screw connection 17 . A battery housing cross-section 31 is released onto this, from which the fire gas G generated in the damaged battery cell 37 can flow to the outside of the battery. Alternatively and/or additionally, the pressure compensation element 29 in the emergency degassing outlet 27 can also be destroyed or displaced by means of the pressure surge D in order to expose a battery housing cross-section through which the fire gas G can flow out.

In der 3 ist in einer vergrößerten perspektivischen Teilansicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung angedeutet. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Zellpole 33, 35 benachbarter Batteriezellen 37 über einen Zellverbinder 39 elektrisch miteinander verschaltet. In dem Zellverbinder 39 ist der erfindungsgemäße Gasgenerator 25 integriert. Der Gasgenerator 25 ist dabei derart ausgebildet, dass dessen Druckstoß D nicht nur den Batteriegehäuse-Querschnitt 31 freilegt, sondern zusätzlich auch in Doppelfunktion den Zellverbinder 39 durchtrennt.In the 3 a second embodiment of the invention is indicated in an enlarged perspective partial view. According to the second exemplary embodiment, the cell poles 33 , 35 of adjacent battery cells 37 are electrically connected to one another via a cell connector 39 . The gas generator 25 according to the invention is integrated in the cell connector 39 . The gas generator 25 is designed in such a way that its pressure surge D not only exposes the battery housing cross-section 31, but also cuts through the cell connector 39 in a dual function.

BezugszeichenlisteReference List

11
Schwellersills
33
Fahrzeugbodenvehicle floor
55
Hochvoltbatteriehigh-voltage battery
77
Batteriegehäusebattery case
1111
Gehäusedeckelhousing cover
1313
Gehäusebodencaseback
1515
Seitenwändeside walls
1919
Zellmodulecell modules
2121
Sensoriksensors
2323
Batterie-Steuergerätbattery control unit
2525
Gasgeneratorgas generator
2727
Notentgasungs-AuslassEmergency degas outlet
2929
Druckausgleichelementpressure compensation element
3131
Batteriegehäuse-QuerschnittBattery case cross section
33, 3533, 35
Zellpolecell poles
3737
Batteriezellenbattery cells
3939
Zellverbindercell connector
yy
Aktivierungssignalactivation signal
DD
pneumatischer Druckstoßpneumatic pressure surge
GG
Brandgasfire gas
TT
thermisches Eventthermal event

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102009020185 A1 [0005]DE 102009020185 A1 [0005]
  • DE 4411289 A1 [0005]DE 4411289 A1 [0005]

Claims (8)

Hochvoltbatterie für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, mit einem Batteriegehäuse (7), in dem Batteriezellen (37) angeordnet sind, wobei bei einem thermischen Batteriezellen-Event (T) Brandgas (G) und andere Reaktionsprodukte aus einer der Batteriezellen (37) in den Gehäuseinnenraum austreten, dadurch gekennzeichnet, dass im Batteriegehäuse (7) zumindest ein Gasgenerator (25) angeordnet ist, der im thermischen Batteriezellen-Event (T) einen pneumatischen Druckstoß (D) erzeugt, mittels dem ein Batteriegehäuse-Querschnitt (31) freilegbar ist, aus dem das Brandgas (G) nach batterieaußen strömt.High-voltage battery for an electrically operated vehicle, with a battery housing (7) in which battery cells (37) are arranged, fire gas (G) and other reaction products from one of the battery cells (37) escaping into the housing interior during a thermal battery cell event (T). exit, characterized in that at least one gas generator (25) is arranged in the battery housing (7), which generates a pneumatic pressure surge (D) in the thermal battery cell event (T), by means of which a battery housing cross-section (31) can be exposed which the fire gas (G) flows to the outside of the battery. Hochvoltbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im fehlerfreien Normalbettrieb, das heißt ohne ein thermisches Batteriezellen-Events (T), der Batteriegehäuse- Querschnitt von einem Verschlusselement (11, 29) überdeckt ist, und dass im thermischen Batteriezellen-Event (T) mittels des Druckstoßes (D) unter Zerstörung oder Verlagerung des Verschlusselements (11, 29) der Batteriegehäuse-Querschnitt (31) freilegbar ist.high-voltage battery claim 1 , characterized in that in error-free normal operation, i.e. without a thermal battery cell event (T), the battery housing cross-section is covered by a closure element (11, 29), and that in the thermal battery cell event (T) by means of the pressure surge ( D) the battery housing cross-section (31) can be exposed by destroying or displacing the closure element (11, 29). Hochvoltbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Batteriegehäuse-Querschnitt zumindest ein Notentgasungs-Auslass (27) ist, der in einer Batteriegehäusewand (15) ausgebildet ist.high-voltage battery claim 1 or 2 , characterized in that the battery housing cross-section is at least one emergency degassing outlet (27) which is formed in a battery housing wall (15). Hochvoltbatterie nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (7) ein Gehäuse-Unterteil aus einem Gehäuseboden (13) mit davon hochgezogenen Seitenwänden (15) aufweist, die einen in der Gehäusehochrichtung nach oben offenen Batteriegehäuse-Querschnitt begrenzen, und einen Gehäusedeckel (11) aufweist, der als Verschlusselement den nach oben offenen Batteriegehäuse-Querschnitt überdeckt, und dass insbesondere im thermischen Event (T) mittels des Druckstoßes (D) der Gehäusedeckel (11) unter Freigabe des Batteriegehäuse-Querschnitts (31) zumindest teilweise vom Gehäuse-Unterteil abhebt.high-voltage battery claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the battery housing (7) has a lower housing part consisting of a housing base (13) with side walls (15) raised therefrom, which delimit a battery housing cross-section which is open upwards in the vertical direction of the housing, and has a housing cover (11), which, as a closing element, covers the battery housing cross-section which is open at the top, and that, in particular in the thermal event (T), the pressure surge (D) causes the housing cover (11) to lift at least partially from the lower housing part, releasing the battery housing cross-section (31). Hochvoltbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltbatterie eine Sensorik (21) aufweist, die in Signalverbindung mit einem Batterie-Steuergerät (23) ist, das einen Batterie-Betriebszustand überwacht und mittels dem das Vorliegen eines thermischen Batteriezellen-Events (T) ermittelbar ist, und dass bei Vorliegen eines thermischen Batteriezellen-Events (T) das Batterie-Steuergerät (23) den Gasgenerator (25) aktiviert, um den Druckstoß (D) zu erzeugen.High-voltage battery according to one of the preceding claims, characterized in that the high-voltage battery has a sensor system (21) which is in signal connection with a battery control unit (23) which monitors a battery operating state and by means of which the presence of a thermal battery cell event ( T) can be determined, and that if a thermal battery cell event (T) occurs, the battery control unit (23) activates the gas generator (25) in order to generate the pressure surge (D). Hochvoltbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvoltbatterie in einer Serienfertigung in Arbeitsstationen entlang einer Montagelinie herstellbar ist, und dass der Gasgenerator (25) am Ende der Montagelinie in das Batteriegehäuse (7) einsetzbar ist, und/oder dass eine Entnahme des Gasgenerators (25) aus dem Batteriegehäuse (7) im Kundendienstfall ermöglicht ist.High-voltage battery according to one of the preceding claims, characterized in that the high-voltage battery can be produced in series production in work stations along an assembly line, and that the gas generator (25) can be inserted into the battery housing (7) at the end of the assembly line, and/or that a removal the gas generator (25) from the battery housing (7) is enabled in the event of customer service. Hochvoltbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Batteriegehäuse (7) elektrische Komponenten über zumindest einen Hochvoltleiter (39) miteinander verbunden sind, und dass der Gasgenerator (25) so ausgebildet ist, dass dessen Druckstoß (D) in Doppelfunktion auch den Hochvoltleiter (39) durchtrennt.High-voltage battery according to one of the preceding claims, characterized in that in the battery housing (7) electrical components are connected to one another via at least one high-voltage conductor (39), and in that the gas generator (25) is designed in such a way that its pressure surge (D) also has a dual function High-voltage conductor (39) severed. Hochvoltbatterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator (25) einen flammenhemmenden Stoff enthält, und dass bei Aktivierung des Gasgenerators (25) der flammenhemmende Stoff durch den Druckstoß (D) im Gehäuseinneren verteilbar ist.High-voltage battery according to one of the preceding claims, characterized in that the gas generator (25) contains a flame-retardant substance and that when the gas generator (25) is activated, the flame-retardant substance can be distributed inside the housing by the pressure surge (D).
DE102020216378.2A 2020-12-21 2020-12-21 High-voltage battery for an electrically powered vehicle Active DE102020216378B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020216378.2A DE102020216378B4 (en) 2020-12-21 2020-12-21 High-voltage battery for an electrically powered vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020216378.2A DE102020216378B4 (en) 2020-12-21 2020-12-21 High-voltage battery for an electrically powered vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102020216378A1 true DE102020216378A1 (en) 2022-06-23
DE102020216378B4 DE102020216378B4 (en) 2024-02-29

Family

ID=81846739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020216378.2A Active DE102020216378B4 (en) 2020-12-21 2020-12-21 High-voltage battery for an electrically powered vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020216378B4 (en)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4411289A1 (en) 1994-03-31 1995-10-05 Varta Batterie Multi-cell storage battery e.g for electric road vehicle
JP2002289159A (en) 2001-03-26 2002-10-04 Toshiba Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery pack
DE102009020185A1 (en) 2009-05-06 2010-11-25 Continental Automotive Gmbh Energy storage for hybrid vehicle, has safety device that is dimensioned to release closure of opening of battery case during exceeding pressure threshold value and/or temperature threshold value in battery case
US20120002338A1 (en) 2009-02-10 2012-01-05 Autoliv Development Ab Safety arrangement for a motor vehicle
DE102013200734A1 (en) 2013-01-18 2014-07-24 Robert Bosch Gmbh Device for providing safety measures for e.g. fighting against fire during gas release from damaged lithium-ion accumulator for hybrid vehicle, has generators partially filling elements with respective nitrogen gas and carbon dioxide gas
DE102013200726A1 (en) 2013-01-18 2014-07-24 Robert Bosch Gmbh Apparatus for providing safety measures during gas release from vehicle battery arranged in e.g. hybrid vehicle, fills shroud element partially with carbon dioxide gas that is discharged into volume space as contents of shroud element
US20150207119A1 (en) 2012-09-14 2015-07-23 Nissan Motor Co., Ltd. Vehicle installed battery pack with pressure release structure
DE112014006068T5 (en) 2013-12-26 2016-09-15 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki battery pack
JP2017188207A (en) 2016-04-01 2017-10-12 株式会社豊田自動織機 Battery pack
EP3466494A1 (en) 2017-10-05 2019-04-10 aentron GmbH Battery module with a fire safety device
WO2019087498A1 (en) 2017-10-31 2019-05-09 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 Battery case
DE102018209349A1 (en) 2018-06-12 2019-12-12 Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG Safety device, electrical energy storage device and / or vehicle and method for protecting an electrical energy storage

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109316687B (en) 2017-07-31 2021-05-11 华为技术有限公司 Fire extinguishing method of battery system and battery system

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4411289A1 (en) 1994-03-31 1995-10-05 Varta Batterie Multi-cell storage battery e.g for electric road vehicle
JP2002289159A (en) 2001-03-26 2002-10-04 Toshiba Corp Nonaqueous electrolyte secondary battery pack
US20120002338A1 (en) 2009-02-10 2012-01-05 Autoliv Development Ab Safety arrangement for a motor vehicle
DE102009020185A1 (en) 2009-05-06 2010-11-25 Continental Automotive Gmbh Energy storage for hybrid vehicle, has safety device that is dimensioned to release closure of opening of battery case during exceeding pressure threshold value and/or temperature threshold value in battery case
US20150207119A1 (en) 2012-09-14 2015-07-23 Nissan Motor Co., Ltd. Vehicle installed battery pack with pressure release structure
DE102013200734A1 (en) 2013-01-18 2014-07-24 Robert Bosch Gmbh Device for providing safety measures for e.g. fighting against fire during gas release from damaged lithium-ion accumulator for hybrid vehicle, has generators partially filling elements with respective nitrogen gas and carbon dioxide gas
DE102013200726A1 (en) 2013-01-18 2014-07-24 Robert Bosch Gmbh Apparatus for providing safety measures during gas release from vehicle battery arranged in e.g. hybrid vehicle, fills shroud element partially with carbon dioxide gas that is discharged into volume space as contents of shroud element
DE112014006068T5 (en) 2013-12-26 2016-09-15 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki battery pack
JP2017188207A (en) 2016-04-01 2017-10-12 株式会社豊田自動織機 Battery pack
EP3466494A1 (en) 2017-10-05 2019-04-10 aentron GmbH Battery module with a fire safety device
WO2019087498A1 (en) 2017-10-31 2019-05-09 オートモーティブエナジーサプライ株式会社 Battery case
DE102018209349A1 (en) 2018-06-12 2019-12-12 Lithium Energy and Power GmbH & Co. KG Safety device, electrical energy storage device and / or vehicle and method for protecting an electrical energy storage

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020216378B4 (en) 2024-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10225694B4 (en) Fuel cell assembly and use
EP3545568B1 (en) Battery system
EP2497132A1 (en) Battery with degassing system and method for dissipating emerging substances
EP3652801B1 (en) Fuel cell device
DE112015001911B4 (en) Electric vehicle
DE102018127625B4 (en) Fuel cell system with housing and pressure relief mechanism
DE102019211088A1 (en) Battery case, battery and automobile
DE102013006758A1 (en) Battery assembly and method of operating a battery assembly
DE102013201007A1 (en) Battery module for battery system of motor car, has module housing that encapsulates the two battery units
WO2019174882A1 (en) Motor vehicle
DE102019211528A1 (en) Battery housing for at least one battery cell with a ceramic or glass-like or metallic protective coating, as well as a motor vehicle
DE102018128092A1 (en) fuel cell module
DE102013015755A1 (en) Electric battery for a vehicle
DE102020216378A1 (en) High-voltage battery for an electrically powered vehicle
DE2847548C2 (en) Electric projectile fuse
DE102012009385A1 (en) High volt battery for vehicle e.g. electric car, has cell housings enclosing inner space of battery cells in gastight manner, and battery housing enclosing battery cells in moisture-tight manner and filled with inert gas
DE102021132479A1 (en) Battery arrangement and method for removing a gas from a battery cell
DE102021205171A1 (en) High-voltage battery system
DE102012205895A1 (en) Energy storage cover module and method for mounting an energy storage cover module
DE102018210575B4 (en) Device for reducing a force acting on a battery, and motor vehicle with such a device
DE102020104650A1 (en) Energy storage device and motor vehicle with an energy storage device
DE102020102558A1 (en) Cooling tolerance compensation element and its arrangement in batteries
DE102022108757B3 (en) accumulator arrangement
DE102018125842A1 (en) Cell housing for a battery cell of a high-voltage battery of a motor vehicle, battery cell, high-voltage battery and motor vehicle
DE102020118077A1 (en) Traction battery with overheating prevention device and motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division