DE102021000841A1 - Mobiles Notfallkühlsystem für Fahrzeugbatterien - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mobiles Notfallkühlsystem für Fahrzeugbatterien, ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Notfallkühlsystems und ein Transportfahrzeug, umfassend ein mobiles Notfallkühlsystem.Das erfindungsgemäße mobile Notfallkühlsystem (1) für Fahrzeugbatterien (2) umfasst- einen Kühlmittelspeicher (3) zum Speichern von Kühlmittel,- eine Zuleitung (4), dazu ausgebildet, den Kühlmittelspeicher (3) mit einem Kühlmitteleingang (5) eines Fahrzeugs (6) fluidisch zu verbinden,- eine Ableitung (7), dazu ausgebildet, den Kühlmittelspeicher (3) mit einem Kühlmittelausgang (8) des Fahrzeugs (6) fluidisch zu verbinden,- eine Kühlmittelpumpe (9), dazu ausgebildet, Kühlmittel aus dem Kühlmittelspeicher (3) in die Zuleitung (4) mit einem so großen Druck einzupumpen, dassa) eine zwischen der Zuleitung (4) und der Fahrzeugbatterie (2) angeordnete erste Verschlusseinrichtung (10) durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird, undb) eine zwischen der Fahrzeugbatterie (2) und der Ableitung (7) angeordnete zweite Verschlusseinrichtung (11) durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird, wobei durch das Öffnen der ersten und zweiten Verschlusseinrichtung (10, 11) ein Kühlkreislauf, umfassend den Kühlmittelspeicher (3), die Kühlmittelpumpe (9), die Zuleitung (4), die Fahrzeugbatterie (2) und die Ableitung (7), freigegeben wird, in welchem das Kühlmittel zirkulieren kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein mobiles Notfallkühlsystem für Fahrzeugbatterien, ein Verfahren zum Betreiben eines mobilen Notfallkühlsystems und ein Transportfahrzeug, umfassend ein mobiles Notfallkühlsystem.
  • Aus der DE102008059948A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Brandprävention und/oder -bekämpfung für eine Li-lonen-Batterie eines Fahrzeuges bekannt. Verfahrensgemäß wird ein Innenraum der Batterie über eine Notfallleitung mit einem Löschmittelspeicher verbunden, wobei zur Brandprävention und/oder -bekämpfung zumindest zeitweilig ein Löschmittel aus dem Löschmittelspeicher in den Innenraum eingeleitet wird.
  • Das erfindungsgemäße mobile Notfallkühlsystem für Fahrzeugbatterien umfasst
    • - einen Kühlmittelspeicher zum Speichern von Kühlmittel,
    • - eine Zuleitung, dazu ausgebildet, den Kühlmittelspeicher mit einem Kühlmitteleingang eines Fahrzeugs fluidisch zu verbinden,
    • - Eine Ableitung, dazu ausgebildet, den Kühlmittelspeicher mit einem Kühlmittelausgang des Fahrzeugs fluidisch zu verbinden,
    • - eine Kühlmittelpumpe, dazu ausgebildet, Kühlmittel aus dem Kühlmittelspeicher in die Zuleitung mit einem so großen Druck einzupumpen, dass
      1. a) eine zwischen der Zuleitung und einer Fahrzeugbatterie angeordnete erste Verschlusseinrichtung durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird, und
      2. b) eine zwischen der Fahrzeugbatterie und der Ableitung angeordnete zweite Verschlusseinrichtung durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird,
    wobei durch das Öffnen der ersten und zweiten Verschlusseinrichtung ein Kühlkreislauf, umfassend den Kühlmittelspeicher, die Kühlmittelpumpe, die Zuleitung, die Fahrzeugbatterie und die Ableitung, freigegeben wird, in welchem das Kühlmittel zirkulieren kann.
  • Dadurch, dass durch das Öffnen der ersten und zweiten Verschlusseinrichtung ein Kühlkreislauf, umfassend den Kühlmittelspeicher, die Kühlmittelpumpe, die Zuleitung, die Fahrzeugbatterie und die Ableitung, freigegeben wird, in welchem das Kühlmittel zirkulieren kann, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine effektive Abfuhr thermischer Energie sowie eine Ableitung von Gasen aus der Fahrzeugbatterie. Im Falle, dass keine Notfallkühlung erforderlich ist, kann der Batterieinnenraum mittels der Verschlusseinrichtungen gas- und/oder flüssigkeitsdicht abgedichtet und somit gegenüber störenden Umwelteinflüssen abgeschottet werden.
  • Vorzugsweise sind die erste und die zweite Verschlusseinrichtung Stopfen, welche in Öffnungen einer Batterieeinhausung eingesetzt sind, um diese gas- und/oder flüssigkeitsdicht zu verschließen, wobei die Stopfen dazu ausgebildet sind, durch einen Flüssigkeitsdruck aus den Öffnungen herausgedrückt zu werden. Dies ermöglicht einen Verzicht auf komplizierte Regelungstechnik und/oder Elektronik, wodurch eine geringe Fehleranfälligkeit des Notfallkühlsystems erreicht werden kann.
  • Bevorzugt umfasst der Kühlmittelspeicher des mobiles Notfallkühlsystems einen Gasabscheider. Dieser kann, im Falle einer Gasentwicklung in der Fahrzeugbatterie, von der Kühlflüssigkeit abtransportierten Gase abscheiden und somit die Kühlflüssigkeit für eine Wiederverwendung aufbereiten. Durch die Wiederverwendung kann eine für die Batterienotfallkühlung benötigte Kühlmittelmenge reduziert werden.
  • Vorzugsweise ist der Kühlmittelspeicher dazu ausgebildet, mehr Kühlmittelvolumen zu fassen, als der Batteriezellbereich an freiem Volumen aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im Falle einer Notfallkühlung der gesamte Batteriezellbereich mit Kühlmittel geflutet und alle darin befindlichen Batteriezellen effektiv gekühlt werden.
  • Bevorzugt verfügen die Zuleitung und Ableitung über ein gemeinsames Anschlusselement, welches dazu ausgebildet ist, an den Kühlmitteleingang und Kühlmittelausgang in einem Fahrzeugbereich angebunden zu werden, der sich in unmittelbarer Nähe zu einem elektrischen Anschluss des Fahrzeugs befindet. Dies ermöglicht einen einfachen Zugang für Rettungskräfte und ein Abdecken des Kühlmittelein- und -ausganges mittels einer gemeinsamen Blende.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines mobilen Notfallkühlsystems für Fahrzeugbatterien mit einem Kühlmittelspeicher, einer Kühlmittelpumpe, einer Zuleitung und einer Ableitung umfasst die Schritte:
    • S1: Anschließen der Zuleitung, an einen Kühlmitteleingang eines Fahrzeugs,
    • S2: Anschließen der Ableitung, an einen Kühlmittelausgang des Fahrzeugs,
    • S3: Pumpen eines Kühlmittels aus dem Kühlmittelspeicher in die Zuleitung mittels der Kühlmittelpumpe, wobei durch das Pumpen ein so hoher Flüssigkeitsdruck aufgebaut wird, dass
      1. a. eine zwischen der Zuleitung und der Fahrzeugbatterie angeordnete erste Verschlusseinrichtung durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird, und
      2. b. eine zwischen der Fahrzeugbatterie und der Ableitung angeordnete zweite Verschlusseinrichtung durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird,
      wobei durch das Öffnen der ersten und zweiten Verschlusseinrichtung ein Kühlkreislauf, umfassend den Kühlmittelspeicher, die Kühlmittelpumpe, die Zuleitung, die Fahrzeugbatterie und die Ableitung, freigegeben wird, in welchem das Kühlmittel zirkulieren kann.
  • Das erfindungsgemäße Transportfahrzeug umfasst ein erfindungsgemäßes mobiles Notfallkühlsystem. Bevorzugt umfasst es zudem eine Ladefläche, die dazu ausgebildet ist, ein Fahrzeug, umfassend eine an das Notfallkühlsystem angeschlossene Fahrzeugbatterie, zu transportieren. Dadurch kann die Sicherheit bei einem Abtransport des Fahrzeuges, beispielsweise nach einem Unfall, erhöht werden.
  • Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
    • 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Transportfahrzeugs, umfassend ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Notfallkühlsystems und
    • 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Das in 1 gezeigte Transportfahrzeug 16 umfasst ein mobiles Notfallkühlsystem 1 und eine Ladefläche 17. Auf der Ladefläche 17 befindet sich ein Elektrofahrzeug 6, bei welchem durch einen Unfall ein Schaden an einer Traktionsbatterie 2 aufgetreten ist. Das Transportfahrzeug 16 umfasst ein mobiles Notfallkühlsystem 1 welches an die Traktionsbatterie 2 des Elektrofahrzeugs 6 angeschlossen ist.
  • Das mobiles Notfallkühlsystem 1 umfasst einen Kühlmittelspeicher 3, eine Zuleitung 4, eine Ableitung 7 und eine Kühlmittelpumpe 9. Der Kühlmittelspeicher 3 ist dazu ausgebildet, mehr Kühlmittelvolumen zu fassen, als ein Batteriezellbereich 15 der Traktionsbatterie 2 an freiem Volumen aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass das gespeicherte Kühlmittel ausreicht, um den Batteriezellbereich vollständig zu fluten und so eine effektive Kühlung zu gewährleisten. Im Ausführungsbeispiel ist im Kühlmittelspeicher 3 ein Kühlmittel gespeichert, welches ebenfalls als Löschmittel für Batteriebrände einsetzbar ist. Dadurch können mittels des Notfallkühlsystems in Brand geratene Batteriezellen der Traktionsbatterie 2 gelöscht werden.
  • Die Zuleitung 4 und die Ableitung 7 sind zwischen dem Kühlmittelspeicher 3 und dem Elektrofahrzeug 6 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel verfügen die Zuleitung 4 und Ableitung 7 über ein gemeinsames Anschlusselement 15, welches als Schlauchsteckverbindung ausgebildet ist. Das Anschlusselement 15 ist an einen Kühlmitteleingang 5 und einen Kühlmittelausgang 8 des Elektrofahrzeugs 6 in einem Fahrzeugbereich angebunden, der sich in unmittelbarer Nähe eines elektrischen Ladeanschlusses befindet. Dies ermöglicht einen einfachen Zugang für Rettungskräfte und ein Abdecken des Kühlmitteleinganges 5, Kühlmittelausganges 8 und des Ladeanschlusses mittels einer gemeinsamen Blende.
  • Im Ausführungsbeispiel verbindet die Zuleitung 4 über das Anschlusselement 15 den Kühlmittelspeicher3 fluidisch mit dem Kühlmitteleingang 5 des Elektrofahrzeugs 6. Die Ableitung 7 verbindet den Kühlmittelausgang 8 des Elektrofahrzeugs 6 über das Anschlusselement 15 fluidisch mit dem Kühlmittelspeicher 3. Weiterhin ist die Traktionsbatterie 2 mit dem Kühlmitteleingang 5 bzw. dem Kühlmittelausgang 8 durch fahrzeuginterne Leitungen 12 fluidisch verbunden.
  • Die Kühlmittelpumpe 9 ist zwischen dem Kühlmittelspeicher 3 und der Zu- und Ableitung 4, 7 angeordnet und dazu ausgebildet, Kühlmittel aus dem Kühlmittelspeicher 3 in die Zuleitung 4 mit einem so hohen Druck einzupumpen, dass sich eine zwischen der Zuleitung 4 und der Traktionsbatterie 2 angeordnete erste Verschlusseinrichtung 10 öffnet. Im Ausführungsbeispiel ist die erste Verschlusseinrichtung 10 ein Stopfen, welcher in eine Öffnung einer Einhausung 13 der Traktionsbatterie 2 eingesetzt ist und diese in einem Normalbetrieb gas- und/oder flüssigkeitsdicht verschließt. Der Stopfen 10 ist dazu ausgebildet, vom Flüssigkeitsdruck aus der Öffnung der Einhausung 13 in einem Notfallbetrieb herausgedrückt zu werden, und so einen Kühlmittelpfad für eine Kühlmitteleinleitung freizugeben.
  • Eine zweite Verschlusseinrichtung 11 der Traktionsbatterie 2 ist ebenfalls als Stopfen ausgebildet und auf einer Oberseite der Traktionsbatterie 2 in eine Öffnung der Einhausung 13 eingesetzt. Die zweite Verschlusseinrichtung 11 ist dazu ausgebildet, die Traktionsbatterie 2 im Normalbetrieb gas- und/oder flüssigkeitsdicht zu verschließen und durch einen Druck der Kühlmittelpumpe 9 aus der Öffnung herausgedrückt zu werden und so in einem Notfallbetrieb einen Kühlmittelpfad für eine Kühlmittelableitung freizugeben. Die oberseitige Anordnung der zweiten Verschlusseinrichtung 11 ermöglicht dabei einen effektiven Abtransport von Gasen aus der Traktionsbatterie 2.
  • Durch das Öffnen der ersten und zweiten Verschlusseinrichtung 10, 11 wird ein Kühlkreislauf, umfassend den Kühlmittelspeicher 3, die Kühlmittelpumpe 9, die Zuleitung 4, die Traktionsbatterie 2 und die Ableitung 7 freigegeben, in welchem das Kühlmittel zirkulieren kann. Dies ermöglicht eine effektive Abfuhr thermischer Energie sowie eine Ableitung von Gasen aus der Traktionsbatterie 2 über einen längeren Zeitraum unter Einsatz einer begrenzten Kühlmittelmenge.
  • Im Ausführungsbeispiel umfasst der Kühlmittelspeicher 3 einen Gasabscheider 14. Dieser scheidet Gase ab, welche sich in der Traktionsbatterie 2 bilden können und mittels des zirkulierenden Kühlmittels in den Kühlmittelspeicher 3 transportiert werden. Durch das Abscheiden der Gase wird das Kühlmittel für ein erneutes Einpumpen in die Traktionsbatterie 2 aufbereitet.
  • Das vom Transportfahrzeug 16 umfasste und in 1 gezeigte mobile Notfallkühlsystem 1 für Fahrzeugbatterien 2 wird mit dem in 2 dargestellten Verfahren betreiben. In einem ersten Schritt des Verfahrens S1 wird die Zuleitung 4 an den Kühlmitteleingang 5 des Elektrofahrzeugs 6 angeschlossen. In einem zweiten Schritt S2 wird die Ableitung 7 an den Kühlmittelausgang 8 des Elektrofahrzeugs 2 angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel geschieht das Anschließen in den Schritten S1 und S2 durch einen Nutzer, welcher das Anschlusselement 15 an den Kühlmittelein- und Kühlmittelausgang 5, 8 ansteckt. In einem dritten Schritt S3 des Verfahrens pumpt die Pumpe 9 Kühlmittel aus dem Kühlmittelspeicher 3 in die Zuleitung 4, wobei durch das Pumpen ein so hoher Flüssigkeitsdruck aufgebaut wird, dass die erste und die zweite Verschlusseinrichtung 10, 11 durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet werden, wobei durch das Öffnen ein Kühlkreislauf, umfassend den Kühlmittelspeicher 3, die Kühlmittelpumpe 9, die Zuleitung 4, die Traktionsbatterie 2 und die Ableitung 7, freigegeben wird, in welchem das Kühlmittel zirkulieren kann.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht gezeigt) sind die erste und die zweite Verschlusseinrichtung elektronisch ansteuerbare Ventile und/oder sprengbare Verschlüsse.
  • 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 102008059948 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Mobiles Notfallkühlsystem (1) für Fahrzeugbatterien (2), umfassend - einen Kühlmittelspeicher (3) zum Speichern von Kühlmittel, - eine Zuleitung (4), dazu ausgebildet, den Kühlmittelspeicher (3) mit einem Kühlmitteleingang (5) eines Fahrzeugs (6) fluidisch zu verbinden, - Eine Ableitung (7), dazu ausgebildet, den Kühlmittelspeicher (3) mit einem Kühlmittelausgang (8) des Fahrzeugs (6) fluidisch zu verbinden, - eine Kühlmittelpumpe (9), dazu ausgebildet, Kühlmittel aus dem Kühlmittelspeicher (3) in die Zuleitung (4) mit einem so großen Druck einzupumpen, dass a) eine zwischen der Zuleitung (4) und einer Fahrzeugbatterie (2) angeordnete erste Verschlusseinrichtung (10) durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird, und b) eine zwischen der Fahrzeugbatterie (2) und der Ableitung (7) angeordnete zweite Verschlusseinrichtung (11) durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird, wobei durch das Öffnen der ersten und zweiten Verschlusseinrichtung (10, 11) ein Kühlkreislauf, umfassend den Kühlmittelspeicher (3), die Kühlmittelpumpe (9), die Zuleitung (4), die Fahrzeugbatterie (2) und die Ableitung (7), freigegeben wird, in welchem das Kühlmittel zirkulieren kann.
  2. Mobiles Notfallkühlsystem (1) gemäß Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Verschlusseinrichtung (10, 11) Stopfen sind, welche in Öffnungen einer Batterieeinhausung (13) eingesetzt sind, um diese gas- und/oder flüssigkeitsdicht zu verschließen, wobei die Stopfen dazu ausgebildet sind, durch einen Flüssigkeitsdruck aus den Öffnungen herausgedrückt zu werden.
  3. Mobiles Notfallkühlsystem (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Kühlmittelspeicher (3) einen Gasabscheider (14) umfasst.
  4. Mobiles Notfallkühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlmittelspeicher (3) dazu ausgebildet ist, mehr Kühlmittelvolumen zu fassen, als ein Batteriezellbereich (15) der Fahrzeugbatterie (2) an freiem Volumen aufweist.
  5. Mobiles Notfallkühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zuleitung (4) und Ableitung (7) über ein gemeinsames Anschlusselement (15) verfügen.
  6. Mobiles Notfallkühlsystem (1) gemäß Anspruch 5, wobei das Anschlusselement (15) dazu ausgebildet ist, an den Kühlmitteleingang (5) und Kühlmittelausgang (8) in einem Fahrzeugbereich angebunden zu werden, der sich in unmittelbarer Nähe zu einem elektrischen Anschluss des Fahrzeugs (6) befindet.
  7. Mobiles Notfallkühlsystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlmittel als Löschmittel für Batteriebrände einsetzbar ist.
  8. Verfahren zum Betreiben eines mobilen Notfallkühlsystem (1) für Fahrzeugbatterien (2) mit einem Kühlmittelspeicher (3), einer Kühlmittelpumpe (9), einer Zuleitung (4) und einer Ableitung (7), umfassend die Schritte: S1: Anschließen der Zuleitung (4), an einen Kühlmitteleingang (5) eines Fahrzeugs (6), S2: Anschließen der Ableitung (7), an einen Kühlmittelausgang (8) des Fahrzeugs (6), S3: Pumpen eines Kühlmittels aus dem Kühlmittelspeicher (3) in die Zuleitung (4) mittels der Kühlmittelpumpe (9), wobei durch das Pumpen ein so hoher Flüssigkeitsdruck aufgebaut wird, dass a. eine zwischen der Zuleitung (4) und der Fahrzeugbatterie (2) angeordnete erste Verschlusseinrichtung (10) durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird, und b. eine zwischen der Fahrzeugbatterie (2) und der Ableitung (7) angeordnete zweite Verschlusseinrichtung (11) durch den Flüssigkeitsdruck geöffnet wird, wobei durch das Öffnen der ersten und zweiten Verschlusseinrichtung (10, 11) ein Kühlkreislauf, umfassend den Kühlmittelspeicher (3), die Kühlmittelpumpe (9), die Zuleitung (4), die Fahrzeugbatterie (2) und die Ableitung (7), freigegeben wird, in welchem das Kühlmittel zirkulieren kann.
  9. Transportfahrzeug (16), umfassend - ein mobiles Notfallkühlsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
  10. Transportfahrzeug (16) gemäß Anspruch 9, umfassend - eine Ladefläche (17), dazu ausgebildet, ein Fahrzeug (6), umfassend eine an das Notfallkühlsystem (1) angeschlossene Fahrzeugbatterie (2), zu transportieren.
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