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Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Batterie und einer Löschmittelzuführeinrichtung zum Zuführen eines an der Löschmittelzuführeinrichtung bereitgestellten Löschmittels zur Batterie, wobei die Löschmittelzuführeinrichtung einen ersten Anschluss zum Koppeln mit einem kraftfahrzeugexternen Löschmittelreservoir aufweist, einen zweiten Anschluss, der mit zumindest einer Komponente der Batterie verbunden ist, und eine Leitung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung und ein Verfahren zum Schützen einer Batterie.
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Aus dem Stand der Technik sind Löschmittelsysteme bekannt, wie zum Beispiel in der
FR 2 991 258 A1 beschrieben. Dieses System umfasst eine Leitung, die von der Batterie zu einer Außenseite des Fahrzeugs führt. Im Falle eines Batteriebrands kann zum Beispiel ein Löschschlauch an diese von außen zugängliche Leitung angeschlossen werden und Löschmittel der Batterie zum Löschen der Batterie zugeführt werden. Die Batterie ist dabei in einem Unterbodenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die Löschmittelleitung horizontal nach außen geführt ist. Da das Ende der Löschmittelleitung damit sehr niedrig angeordnet ist, ist zum Schutz der Batterie vor einem Eindringen von Flüssigkeit aus der Umgebung ein Verschlusselement vorgesehen. Dieses kann innerhalb der Leitung angeordnet sein. Dieses Verschlusselement kann zum Beispiel als Federverschluss ausgebildet sein, der erst ab einer bestimmten Druckkraft von außen, zum Beispiel durch das eingefüllte Löschmittel, geöffnet wird, oder als Berstelement, welches unter dem Druck des Löschmittels zerreißt, oder als Membran, die ab einer bestimmten Temperatur schmilzt.
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Da gerade bei als Hochvoltbatterien ausgebildeten Batterien das unerwünschte Eindringen von Flüssigkeit im Normalzustand der Batterie sehr große Schäden verursachen kann, ist es dennoch wünschenswert, die Sicherheit im Zusammenhang mit solchen Löschmittelzuführeinrichtungen weiter steigern zu können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Batterieanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren bereitzustellen, die es ermöglichen, ein besonders hohes Maß an Sicherheit in Bezug auf eine Löschmittelzuführeinrichtung bereitzustellen, um ein unerwünschtes Eindringen von Flüssigkeit in die Batterie möglichst effizient zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug weist eine Batterie und eine Löschmittelzuführeinrichtung zum Zuführen eines an der Löschmittelzuführeinrichtung bereitgestellten Löschmittels zur Batterie auf. Dabei weist die Löschmittelzuführeinrichtung einen ersten Anschluss zum Koppeln mit einem kraftfahrzeugexternen Löschmittelreservoir auf, einen zweiten Anschluss, der mit zumindest einer Komponente der Batterie verbunden ist, und eine Leitung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss. Dabei weist die Löschmittelzuführeinrichtung ein Verschlusselement mit einem aktiven Verriegelungsmechanismus auf, der mittels einer zugeordneten Entriegelungseinheit ent- oder verriegelbar ist, und/oder die Leitung weist mindestens einen ersten Leitungsabschnitt auf, der in Bezug auf eine bestimmungsgemäße Einbaulage der Batterieanordnung im Kraftfahrzeug eine positive Steigung gegenüber einer Horizontalen und bezüglich einer Verlaufsrichtung der Leitung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss aufweist.
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Unter einem aktiven Verriegelungsmechanismus kann dabei auch ein Mechanismus zur mechanischen Verriegelung bzw. Entriegelung verstanden werden können, der z.B. von einer Feuerwehr mittels eines bestimmten Schlüssels oder durch händische Betätigung nach Entfernung bspw. einer Schutzkappe betätigt werden kann. Eine elektrische oder elektronische Ansteuerung muss zur Ent- und/oder Verriegelung nicht notwendigerweise vorgesehen sein.
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Eine positive Steigung bezüglich der Horizontalen soll dabei in Bezug auf eine bestimmungsgemäße Einbaulage der Batterieanordnung in einem Kraftfahrzeug zu verstehen sein, insbesondere zumindest wenn sich das Kraftfahrzeug auf einem in etwa horizontal ausgerichteten Untergrund befindet. Weiterhin definiert die Verlaufsrichtung der Leitung vom ersten zum zweiten Anschluss gleichzeitig auch eine Soll-Strömungsrichtung bei Durchflutung der Batterie von außen über den ersten Anschluss in das Innere der Batterie über den zweiten Anschluss. Somit verläuft der erste Leitungsabschnitt in Verlaufsrichtung von unten nach oben in Bezug auf einer Richtung der Schwerkraft.
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Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass bei von außen zugänglichen Anschlüssen von Löschmittelzuführeinrichtungen nicht nur die Gefahr besteht, dass Flüssigkeit aus der Umgebung versehentlich eindringen kann, sondern auch die Gefahr von Vandalismus oder Missbrauch. Bei einer vollkommen ungeschützten Löschmittelzuführeinrichtung, insbesondere einer offenliegenden, nach außen führenden Leitung, ist ein möglicher Missbrauch mit vergleichsweise einfachen Mitteln möglich, wie zum Beispiel indem sich ein Passant Zugang zu den Öffnungen verschafft und eine Flüssigkeit wie Kaffee, Cola oder ähnliches in die Batterie schüttet. Dies kann schwerwiegende Folgen bis hin zur thermischen Propagation durch Kurzschluss, haben, sowie einen daraus resultierenden Batteriebrand. Passive Verschlusselemente, wie diese im Stand der Technik Verwendung finden, lassen sich üblicherweise dennoch vergleichsweise einfach öffnen. Demgegenüber kann durch die Erfindung ein deutlicher Vorteil in puncto Sicherheit erzielt werden, da sowohl durch ein Verschlusselement mit einem aktiven Verriegelungsmechanismus einerseits, als auch einer Leitung mit zumindest bereichsweiser positiver Steigung andererseits ein absichtliches Zuführen von Flüssigkeit in die Batterie deutlich erschwert ist. Weist beispielsweise die Leitung im ersten Leitungsabschnitt eine positive Steigung in der Verlaufsrichtung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss auf, so ist es zur Überwindung dieser Steigung erforderlich, eine bestimmte Mindestmenge an Flüssigkeit oder die Flüssigkeit mit einem bestimmten Mindestdruck in den ersten Anschluss einzufüllen, damit diese überhaupt bis zur Batterie gelangen kann. Dies ist beim Zuführen von Löschmittel, zum Beispiel Wasser, durch die Feuerwehr, zum Beispiel durch einen an dem ersten Anschluss angeschlossenen Feuerwehrschlauch, problemlos möglich, verhindert jedoch effizient, dass andere Flüssigkeiten, wie Cola, Kaffee oder oder auch Feststoffe, beim Einfüllen in den ersten Anschluss zur Batterie gelangen können. Ebenso kann auch durch ein Verschlusselement mit einem aktiven Verriegelungsmechanismus zuverlässig die fluidische Verbindung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss unterbrochen werden. Ein solches Verschlusselement kann dabei grundsätzlich an jeder beliebigen Position vom ersten zum zweiten Abschlusselement angeordnet sein und zum Beispiel direkt den ersten Anschluss von außen verschließen oder auch irgendwo innerhalb der Leitung angeordnet sein. Zum Öffnen und/oder Schließen bzw. zum Entriegelnd und/oder Verriegeln dieses Verschlusselements ist also eine separate Entriegelungseinheit erforderlich, wodurch die Missbrauchsgefahr auf ein Minimum reduziert werden kann. Eine solche Entriegelungseinheit kann entsprechend ausschließlich autorisierten Personen oder Einrichtungen zugeordnet sein. Zum Beispiel ist der durch den ersten Anschluss bereitgestellte Einfüllstutzen mit einem Spezialschlüssel verschlossen, welcher nur durch die Feuerwehr geöffnet werden kann. Unbefugte haben entsprechend keine Möglichkeit, das verriegelte Verschlusselement zu öffnen, zumindest nicht beschädigungsfrei und ohne Gewaltanwendung.
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Die Batterie kann dabei eine Hochvoltbatterie für das Kraftfahrzeug darstellen. Die Batterie kann dabei zudem ein Batteriegehäuse und eine oder mehrere darin aufgenommene Batteriezellen umfassen. Der erste Anschluss der Löschmittelzuführeinrichtung ist vorzugsweise zu einer derartigen Anordnung am Kraftfahrzeug vorgesehen, dass dieser Anschluss von außerhalb des Kraftfahrzeugs zugänglich ist. Dies ermöglicht es, dass Rettungspersonal wie zum Beispiel die Feuerwehr auf einfache Weise einen Löschschlauch oder ähnliches an diesen ersten Anschluss anschließen kann, um im Notfall die Batterie zu löschen. Der erste Anschluss kann dabei weiterhin optional mit einem entsprechenden Kopplungsmechanismus versehen sein, was aber nicht notwendigerweise der Fall sein muss. Unter einem ersten Anschluss kann im einfachsten Fall auch eine Art Rohrstutzen oder Schlauchende oder ähnliches verstanden werden. Der zweite Anschluss ist an zumindest einer Komponente der Batterie angeordnet, wobei diese Komponente beispielsweise das oben genannte Batteriegehäuse darstellen kann oder auch ein Modulgehäuse eines im Batteriegehäuse aufgenommenen Batteriemoduls, in welchem wiederum mehrere Batteriezellen aufgenommen sind, oder auch eine Löschmittelverteileinrichtung, die insbesondere durch ein verzweigendes Kanalsystem eine Verteilung des Löschmittels über die einzelnen Zellen der Batterie erlaubt. Bevorzugt ist es dabei, dass die Löschmittelzuführeinrichtung so ausgestaltet ist, dass ein Löschmittel direkt in ein Inneres der Batterie bzw. deren Batteriemodule einführbar ist, sodass das Löschmittel in direktem Kontakt mit den Batteriezellen bringbar ist. Dadurch kann eine besonders effiziente Unterbindung einer thermischen Propagation bereitgestellt werden. Die Löschmittelzuführeinrichtung kann entsprechend auch als Flutungseinrichtung bezeichnet werden, da sie zur Batterieflutung durch das durch sie der Batterie zugführte Löschmittel genutzt werden kann. Nichtsdestoweniger ist es zusätzlich oder alternativ auch denkbar, dass das Löschmittel lediglich einer Art Außenhülle bzw. äußerem Gehäuse um die Batterie zugeführt wird, die die Batteriemodule beziehungsweise Batteriezellen umgibt, insbesondere in einen Flutungsraum, der von dem Inneren der Batterie bzw. der Batteriemodule separiert sein kann. Die Leitung kann des Weiteren als steife und/oder flexible Leitung bereitgestellt sein. Diese kann zum Beispiel als Schlauch ausgeführt sein und/oder Rohr oder ähnliches.
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Die Leitung kann auch unterschiedlich ausgestaltete Leitungsabschnitte aufweisen. Der erste und zweite Anschluss können beispielsweise auch einfach als die entsprechenden Leitungsenden definiert sein.
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Um den Löschmitteldruchsatz beim Löschen der Batterie erhöhen zu können, ist es zudem vorteilhaft, wenn die Batterieanordnung weiterhin auch einen Löschmittelablass beziehungsweise eine korrespondierende Löschmittelabführeinrichtung aufweist. Diese kann zum Beispiel ebenfalls als eine Abführleitung von der Batterie nach außen zu zum Beispiel einem dritten Anschluss, der ebenfalls von außerhalb des Kraftfahrzeugs zugänglich angeordnet sein kann, ausgeführt sein. Das der Batterie zum Löschen zugeführte Löschmittel kann entsprechend durch eine solche Löschmittelabführeinrichtung wieder abfließen. Da auch eine solche Löschmittelabführleitung einen entsprechenden Zugang von außen aufweist, können die für die Löschmittelzuführeinrichtung beschriebenen Schutzmaßnahmen in ganz analoger Weise auch für eine solche Löschmittelabführeinrichtung umgesetzt sein. Weiterhin können eine solche Löschmittelzuführeinrichtung und Löschmittelabführeinrichtung auch jeweils eine Doppelfunktion übernehmen und zum Beispiel jeweils sowohl zur Zuführung eines Löschmittels und/oder Abführung eines Löschmittels aus der Batterie ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann eine Löschmittelzuführeinrichtung alternativ auch zur Abführung des Löschmittels verwendet werden, während eine an einer anderen Position angeordnete Löschmittelabführeinrichtung stattdessen zum Zuführen des Löschmittels verwendet wird. In einer Notsituation kann die Feuerwehr dann vorteilhafterweise den einfachsten Zugang zum Zuführen des Löschmittels am Fahrzeug wählen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Leitung in der Verlaufsrichtung zumindest zum Großteil, insbesondere vollständig, monoton steigend ausgebildet. Mit anderen Worten kann die Leitung vom außenseitig angeordneten ersten Anschluss zum zweiten Anschluss bergauf verlaufen. Die Steigung kann, muss aber, dabei nicht notwendigerweise konstant sein. Dies lässt sich beispielsweise am Einfachsten durch ein vom ersten zum zweiten Anschluss nach oben verlaufendes Rohr bereitstellen. Ein Eingießen einer Flüssigkeit im Rahmen eines Missbrauchsversuchs hat entsprechend keine Wirkung, da diese sofort aus dem ersten Anschluss wieder herausfließen würde. Diese Variante ist besonders vorteilhaft, da sie besonders einfach und kostengünstig und ohne irgendwelche Zusatzkomponenten umgesetzt werden kann. Insbesondere kann hierdurch eine Schutzwirkung für die Batterie bereitgestellt werden, ohne dass irgendeine Art von Zusatzeinrichtung wie zum Beispiel ein Verschlusselement vorgesehen werden muss.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Leitung mindestens einen zweiten Leitungsabschnitt auf, der in der Verlaufsrichtung vor dem ersten Leitungsabschnitt angeordnet ist und welcher eine negative Steigung gegenüber der Horizontalen und bezüglich der Verlaufsrichtung aufweist, sodass zwischen dem ersten und zweiten Leitungsabschnitt mindestens eine Senke bereitgestellt ist. Eine solche Senke kann vorteilhafterweise genutzt werden, um darin Flüssigkeit zu sammeln. Die Leitung kann zum Beispiel ähnlich einem Siphon ausgestaltet sein. Wenn also die Zuleitung zum Beispiel in der Form eines Siphons ausgeführt ist, können ebenfalls geringe Mengen an Flüssigkeiten und Feststoffen, die durch den ersten Anschluss in die Leitung eingebracht werden, nicht in die Batterie gelangen. Diese sammeln sich stattdessen in der mindestens einen Senke und können aufgrund der nachfolgenden positiven Steigung des ersten Leitungsabschnitts nicht weiter fließen. Erst wenn größere Mengen eingefüllt werden würden, könnte eine solche Barriere eventuell überwunden werden. Entsprechend ist es beispielsweise vorteilhaft, die durch die mindestens eine Senke bereitgestellte Sammelkapazität mit einem Volumen von mindestens einem Liter, vorzugsweise mindestens fünf Litern auszubilden. Die Leitung kann dabei nicht nur eine Art U-förmige Geometrie analog eines Siphons aufweisen, sondern grundsätzlich auch irgendeine andere labyrinthartige Geometrie, die mindestens eine Senke bereitstellt. Auch ein solcher Schutzmechanismus für die Batterie lässt sich auf besonders einfache und kostengünstige Weise umsetzen, da auch hier keine Zusatzkomponenten, wie beispielsweise Verschlusselemente oder ähnliches, erforderlich sind.
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Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Leitung ein Loch angeordnet. Ein solches Loch stellt dabei eine Öffnung der Leitung nach außen, das heißt von einem Inneren der Leitung zu einem die Leitung umgebenden Außenbereich hin, dar. Vorzugsweise ist ein solches Loch relativ klein ausgestaltet und kann zum Beispiel eine Fläche aufweisen, die vorzugsweise kleiner ist als eine Querschnittsfläche der Leitung im Bereich des Lochs. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn ein solches Loch zwischen dem ersten und zweiten Leitungsabschnitt, das heißt also im Bereich der mindestens einen Senke, angeordnet ist. Durch ein solches Loch können vorteilhafterweise geringe Flüssigkeitsmengen oder Feststoffmengen abgeführt werden. Entsprechend muss die Senke hinsichtlich ihrer Sammelkapazität auch nicht groß dimensioniert sein, um große Volumina vor dem Eindringen in die Batterie abhalten zu können. Die Öffnung beziehungsweise das Loch kann zum Beispiel derart klein dimensioniert sein, dass der Medienverlust bei hohen Eingangsdrücken, wie dies zum Beispiel beim Zuführen eines Löschmittels über einen Feuerwehrschlauch zu Löschzwecken der Fall ist, vernachlässigbar ist. Durch ein solches Loch lässt sich entsprechend die Batterie noch effizienter schützen, da somit auch im Rahmen eines Missbrauchsversuchs sehr große Mengen an Flüssigkeit in den ersten Anschluss eingefüllt werden können, ohne dass diese zur Batterie gelangen können, da sie durch das Loch in der Senke abfließen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Leitung auch ein Verschlusselement zum Verschließen des Lochs im Brandfall aufweisen. Dieses kann als ein vom ersten Verschlusselement verschiedenes zweites Verschlusselement darstellen. Beispielsweise kann ein solches Loch als verschließbares Ventil ausgelegt sein, das dann zum Beispiel nur von der Feuerwehr geschlossen werden kann und im Normalfall immer geöffnet bleibt. Dadurch kann ein Medienverlust im Löschfall vermieden werden. Zudem lässt sich in diesem Fall das Loch auch größer ausgestalten, um so Flüssigkeiten im Rahmen eines Missbrauchsversuchs noch effizienter daran zu hindern, in die Batterie einzudringen. Weist die Leitung ein solches verschließbares Loch auf, so muss dieses auch nicht notwendigerweise in der oben genannten Senke angeordnet sein. Prinzipiell lässt sich das Loch auch in einem Leitungsabschnitt mit negativer Steigung in Verlaufsrichtung anordnen. Bei ausreichender Größe können aufgrund einer solchen Öffnung keinerlei durch den ersten Anschluss eingeführte Flüssigkeit oder auch keine Feststoffe zur Batterie gelangen, solange das Loch geöffnet ist. In diesem Fall ist es zum Schutz der Batterie noch nicht einmal notwendig, die Leitung bereichsweise mit einer positiven Steigung in Verlaufsrichtung auszubilden. Ein solches Loch kann dann beispielsweise auch durch das oben genannte erste Verschlusselement mit dem aktiven Verriegelungsmechanismus bereitgestellt sein. Mit anderen Worten kann das Verschlusselement zum Verschließen des Lochs das erste Verschlusselement darstellen, welches nur mit der zugeordneten Entriegelungseinrichtung verschlossen und/oder geöffnet werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Verschlusselement als aktiv ansteuerbares Ventil ausgebildet, wobei die Batterieanordnung die Entriegelungseinheit umfasst, die dazu ausgebildet ist, einen bestimmten Fehlerfall der Batterie zu erfassen und in Abhängigkeit von dem erfassten bestimmten Fehlerfall das Ventil zu öffnen. In diesem Fall ist das erste Verschlusselement nicht zum Verschließen des oben beschriebenen Lochs vorgesehen sondern verschließt im Normalfall, d.h. wenn kein vorbestimmter Fehlerfall vorliegt, den Durchgang durch die Leitung vom ersten zum zweiten Anschluss, insbesondere an beliebiger Stelle. Wenn ein bestimmter Fehlerfall von mehreren vorgebbaren, definierbaren bestimmten Fehlerfällen vorliegt, wird das Ventil durch Ansteuerung geöffnet. Ein solcher bestimmter Fehlerfall kann zum Beispiel die Überschreitung einer vorbestimmten Grenztemperatur innerhalb der Batterie, zum Beispiel 60 Grad oder 70 Grad, darstellen, die Detektion von Rauch und/oder Feuer in der Batterie, oder auch nur die Detektion eines Kurzschlusses oder ähnliches. In einem solchen Fall kann nun vorteilhafterweise das ansteuerbare Ventil aktiv durch die Entriegelungseinheit angesteuert werden, um sich zu öffnen. Anschließend kann eine Löscheinrichtung zum Löschen der Batterie an den ersten Anschluss angeschlossen werden, da nunmehr die fluidische Verbindung freigegeben ist. Das Ventil kann dabei elektrisch und/oder mechanisch und/oder pneumatisch ansteuerbar ausgeführt sein. Zur Ansteuerung des Ventils kann die Entriegelungseinheit darüber hinaus eine Steuereinrichtung umfassen. Diese kann zum Beispiel ein Detektionssignal einer anderen Steuereinheit oder Detektionseinheit zur Erfassung des bestimmten Fehlerfalls empfangen und infolgedessen das Ventil ansteuern, um dieses zu öffnen.
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Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Ventil zum Beispiel innerhalb der Leitung oder zumindest an einer vom ersten Anschluss verschiedenen Position angeordnet ist. Damit ist es in einer relativ geschützten Position angeordnet und kann von außen nicht so einfach aufgebrochen oder beschädigt werden. Durch ein solches ansteuerbares Ventil ist vorteilhafterweise sichergestellt, dass dieses nur dann öffnet, wenn auch ein bestimmter Fehlerfall der Batterie vorliegt. In allen anderen Fällen bleibt dieses verschlossen und stellt damit einen sehr guten Schutz vor Vandalismus und Missbrauch dar. Selbst bei Zuführen einer Flüssigkeit zum ersten Anschluss mit hohem Druck kann in einem solchen Fall gewährleistet werden, dass diese Flüssigkeit bei geschlossenem Ventil nicht in die Batterie gelangen kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Verschlusselement eine Koppeleinrichtung zum mechanischen Koppeln mit der Entriegelungseinrichtung auf. Eine solche Entriegelungseinrichtung kann beispielsweise als Schlüssel fungieren, mit welchem das Verschlusselement geöffnet beziehungsweise zunächst aufgeschlossen werden kann. Besonders vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist es jedoch vor allem, dass ein Koppelmechanismus mit dem Entriegelungsmechanismus kombiniert werden kann. Dies ermöglicht es zum Beispiel, die Entriegelungseinrichtung in ein Löschinstrument der Feuerwehr zu integrieren, zum Beispiel in den Koppelanschluss Feuerwehrschlauchs zum Koppeln mit dem ersten Anschluss der Löschmittelzuführeinrichtung. Die Löschapparatur der Feuerwehr kann zum Beispiel gemäß einem Schlüssel-Schloss-Prinzip an den Einfüllstutzen andocken, welcher entsprechend nur dann Medien durchfließen lässt, wenn die richtige Löschapparatur andockt. Mit anderen Worten dient der Andock- und Koppelmechanismus gleichzeitig zur Entriegelung des Verschlusselements. Auch hierdurch kann ein besonders hohes Maß an Sicherheit bereitgestellt werden.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Batterieanordnung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Dabei ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste Verschlusselement eine Tank- und/oder Ladeanschlussklappe des Kraftfahrzeugs darstellt, mittels welcher der erste Anschluss und ein Tank- und/oder Ladeanschluss des Kraftfahrzeugs von außen abdeckbar ist. Mit anderen Worten kann auch der erste Anschluss der Löschmittelzuführeinrichtung unter die Tank- beziehungsweise Ladeklappe mit integriert werden. Diese ist üblicherweise durch den Fahrzeugschlüssel verschließbar, wodurch gleichzeitig auch ein Schutzmechanismus zum Schutz des Zugangs zum ersten Anschluss bereitgestellt werden kann.
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Darüber hinaus ist auch anzumerken, dass die zuvor beschriebenen Schutzmechanismen auch in beliebiger Weise miteinander kombinierbar sind.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Schützen einer Batterie einer Batterieanordnung mit einer Löschmittelzuführeinrichtung zum Führen eines an der Löschmittelzuführeinrichtung bereitgestellten Löschmittels zur Batterie, wobei die Löschmittelzuführeinrichtung einen ersten Anschluss zum Koppeln mit einem kraftfahrzeugexternen Löschmittelreservoir aufweist, einen zweiten Anschluss, der mit zumindest einer Komponente der Batterie verbunden ist, und eine Leitung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss. Dabei weist die Leitung mindestens einen Leitungsabschnitt auf, der in Bezug auf eine bestimmungsgemäße Einbaulage der Batterieanordnung im Kraftfahrzeug eine positive Steigung gegenüber einer Horizontalen und bezüglich einer Verlaufsrichtung der Leitung vom ersten Anschluss zum zweiten Anschluss aufweist, sodass eine dem ersten Anschluss zugeführte Flüssigkeit erst ab einer bestimmten Mindestmenge und/oder mit einem bestimmten Mindestdruck der Batterie zugeführt wird; und/oder die Löschmittelzuführleitung weist ein Verschlusselement mit einem aktiven Verriegelungsmechanismus auf, der mittels einer zugeordneten Entriegelungseinheit entriegelt oder verriegelt wird. Das Entriegeln beziehungsweise Verriegeln findet dabei vorzugsweise nur in einem bestimmten Notfall bzw. Fehlerfall, zum Beispiel ausgelöst durch die Feuerwehr oder eine Detektionseinrichtung zur Branddetektion oder ähnliches, statt.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieanordnung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung, welche eine Löschmittelzuführeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist;
- 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung, die eine Löschmittelzuführeinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist; und
- 3 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung, die eine Löschmittelzuführeinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Batterieanordnung 12, die eine Löschmittelzuführeinrichtung 14 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist. Die Batterieanordnung 12 weist neben der Löschmittelzuführeinrichtung 14 eine Batterie 16 auf, welche im vorliegenden Beispiel als Hochvoltbatterie 16 ausgebildet ist. Die Batterie 16 weist in diesem Beispiel ein inneres Batteriegehäuse 18 auf, in welchem eine oder mehrere Batteriezellen 20 angeordnet sind. Dieses innere Batteriegehäuse 18 kann dabei nochmals von einem äußeren Gehäuse 22 ummantelt sein. Die Löschmittelzuführeinrichtung 14 weist darüber hinaus einen ersten Anschluss 24 auf, einen zweiten Anschluss 26 sowie eine Leitung 28, die den ersten und zweiten Anschluss 24, 26 miteinander verbindet. Der erste Anschluss 24 ist dabei so am Kraftfahrzeug 10 angeordnet, dass dieser von außerhalb des Kraftfahrzeugs zugänglich ist, zumindest für autorisierte Personen. Der zweite Anschluss 26 ist dabei mit zumindest einer Komponente der Batterie 16 gekoppelt. In diesem Beispiel ist der zweite Anschluss 26 mit einer Verteileinrichtung 30 angeordnet, die zum Beispiel auch einen Batteriedeckel des Gehäuses 18 bereitstellen kann oder unter einem solchen Gehäusedeckel angeordnet sein kann. Über den zweiten Anschluss 26 kann also zum Beispiel Löschmittel der Batterie 16 zugeführt werden, sodass dieses direkt in das Innere des inneren Batteriegehäuses 18 einleitbar ist, und insbesondere in direkten Kontakt mit den Batteriezellen 20 bringbar ist.
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Um der Feuerwehr oder anderem Rettungspersonal das Zuführen von Löschmittel durch den ersten Anschluss 24 zu erleichtern, ist dieser, wie bereits erwähnt, von außen zugänglich angeordnet. Bei herkömmlichen Löschzuführeinrichtungen birgt dies die Gefahr eines möglichen Missbrauchs, indem zum Beispiel durch eine solche Öffnung eine Flüssigkeit geschüttet wird, die in die Batterie gelangen könnte und dann schwere Schäden anrichten könnte.
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Durch die Erfindung beziehungsweise Ausführungsformen werden nun vorteilhafterweise Möglichkeiten aufgezeigt, wie eine Anti-Misuse-Vorrichtung bereitgestellt werden kann, mit welcher verhindert werden kann, dass Dritte und Unbefugte mit einfachen Mitteln direkten Zugang in die Hochvoltbatterie 16 erhalten und dort eventuell fremde Medien oder Gegenstände einbringen oder den Zugang für Lebewesen, zum Beispiel Mäuse oder Insekten, öffnen.
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Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, wie dies in 1 dargestellt ist, ist die Leitung 28, die eine Zuleitung darstellt, in der Form eines Siphons ausgeführt, sodass geringe Mengen an Flüssigkeiten und Feststoffen nicht in die Batterie gelangen können. Die Leitung 28 weist also einen ersten Leitungsabschnitt 28a auf, welcher in einer Verlaufsrichtung vom ersten Anschluss 24 zum zweiten Anschluss 26 eine positive Steigung aufweist. Weiterhin weist die Leitung 28 auch einen zweiten Leitungsabschnitt 28b auf, welcher in dieser Verlaufsrichtung eine negative Steigung aufweist. Dadurch ist zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 28a, 28b eine Senke 28c bereitgestellt, in welcher sich dann entsprechend Flüssigkeiten, die von Unbefugten durch den ersten Anschluss 24 der Löschmittelzuführeinrichtung 14 zugeführt werden, sammeln würden. Alternativ zu dieser Siphon-Geometrie können aber auch andere labyrinthartige Geometrien verwendet werden. Beispielsweise können auch mehrere solche Senken 28c durch eine geeignete geometrische Ausformung der Leitung 28 bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft ist dabei zudem, wenn die Leitung 28, wie ebenfalls in diesem Beispiel dargestellt, zusätzlich ein Notablaufventil 32 aufweist. Im einfachsten Fall kann dieses Notablaufventil 32 einfach als kleines Loch in der Leitung 28 ausgebildet sein. Durch ein solches Ventil 32 können geringe Volumina an Flüssigkeiten oder Feststoffen abgeführt werden. Dabei kann die durch dieses Ventil 32 bereitgestellte Öffnung derart klein dimensioniert sein, dass der Medienverlust bei hohen Eingangsdrücken vernachlässigbar ist, zum Beispiel wenn Löschmittel von der Feuerwehr dem ersten Anschluss 24 zugeführt wird, oder das Ventil 32 wird schließbar ausgelegt und ist dann zum Beispiel nur von befugten Personen oder zum Beispiel nur von der Feuerwehr zu schließen. Auf diese Weise kann ein besonders effizienter Schutz der Batterie 16 bereitgestellt werden, da beispielsweise durch die entsprechende geometrische Ausbildung der Leitung 28 keine extra vorzusehenden Zusatzkomponenten notwendig sind.
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Weiterhin kann die Batterieanordnung 12 auch eine entsprechende Löschmittelabführeinrichtung 34 aufweisen. Diese kann ebenso einen dritten Anschluss 36 umfassen, der mit zumindest einer Komponente der Batterie 16 gekoppelt ist, sowie einen vierten Anschluss 38, der ebenso von außerhalb des Kraftfahrzeugs 10 zugänglich angeordnet ist, sowie eine den dritten und vierten Anschluss 36, 38 verbindende Leitung 40. In diesem Beispiel ist diese Leitung 40 also von der Batterie 16 horizontal nach außen aus dem Fahrzeug 10 herausgeführt. Nichtsdestoweniger können die zur Löschmittelzuführeinrichtung 14 und insbesondere in Bezug auf die Leitung 28 beschriebenen Maßnahmen ganz analog auch für diese Abführleitung 40 umgesetzt werden. Auch die nachfolgenden noch beschriebenen Varianten zum Schutz der Batterie 16 lassen sich analog für eine solche Löschmittelabführeinrichtung 34 ebenso umsetzen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Batterieanordnung 12 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Allgemeinen kann die Batterieanordnung 12 wie zu 1 bereits beschrieben ausgebildet sein, bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede, die sich vor allem auf die Ausbildung der Leitung 28 der Löschmittelzuführeinrichtung 14 beziehen. Auch in diesem Beispiel weist die Leitung 28 einen ersten Leitungsabschnitt 28a mit einer in Verlaufsrichtung gesehen positiven Steigung auf. In diesem Beispiel ist die Leitung 28 jedoch insgesamt durchgehend monoton steigend in Verlaufsrichtung ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass der Befüller der Flutungseinrichtung beziehungsweise der Löschmittelzuführeinrichtung 14 gegen die Schwerkraft beziehungsweise Wassersäule arbeiten muss, was bedeutet, dass nur Medien mit hohen Eingangsdrücken, insbesondere oberhalb eines von der Steighöhe abhängigen Grenzwerts, in die Batterie 16 gelangen können. Ohne Druck eingefüllte Medien würden also schwerkraftbedingt wieder aus der Leitung 28 herausfließen. Auch hierdurch lässt sich ein besonders vorteilhafter und einfach und kostengünstig umzusetzender Schutz der Batterie 16 bereitstellen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Batterieanordnung 12 und einer Löschmittelzuführeinrichtung 14 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch in diesem Beispiel kann die Batterieanordnung 12 wie zuvor beschrieben ausgebildet sein, bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede, die sich wiederum grundsätzlich auf die Löschmittelzuführeinrichtung 14 und insbesondere auf die Ausbildung der Leitung 28 beziehen. In diesem Beispiel ist die geometrische Ausbildung der Leitung 28 prinzipiell unerheblich. Nichtsdestoweniger kann diese ebenfalls, wie zuvor beschrieben, zum Beispiel siphonartig oder mit einer durchgehend positiven Steigung ausgebildet sein, wenngleich die Leitung 28 vorliegend horizontal verlaufend dargestellt ist. In diesem Beispiel weist die Leitung 28 nun vorteilhafterweise ein Verschlusselement 42 auf, welches einen aktiven Verriegelungsmechanismus umfasst. Dieses Verschlusselement 42 kann, wie dargestellt, im Bereich der Leitung 28, das heißt irgendwo zwischen dem ersten Anschluss 24 und dem zweiten Anschluss 26, angeordnet sein, oder zum Beispiel auch direkt am ersten Anschluss 24 oder zweiten Anschluss 26. Dieses Verschlusselement ist nun vorteilhafterweise dazu ausgelegt, die Leitung 28 an der Stelle, an welcher es angeordnet ist, zu verschließen. Dabei kann dieses Verschlusselement auch vollständig außerhalb der Leitung 28 angeordnet sein und zum Beispiel als Tank- und/oder Ladeanschlussdeckel ausgebildet sein. Dieser kann dazu dienen, einen Tankstutzen und/oder einen Ladeanschluss des Kraftfahrzeugs 10 zu bedecken und zu verriegeln. In diesem Bereich kann dann vorteilhafterweise gleichzeitig auch der erste Anschluss 24 für die Löschmittelzuführeinrichtung 14 vorgesehen werden, sodass durch diese Doppelfunktion ein besonders effizienter Schutzmechanismus für die Batterie 16 bereitgestellt ist. Eine solche Tankkappe beziehungsweise Ladeanschlusskappe ist dabei typischerweise verriegelbar, zum Beispiel mit einem Fahrzeugschlüssel. Eine solche Entriegelung kann zum Beispiel auch über ein Bedienelement im Fahrzeug 10 selbst vorgenommen werden. Denkbar ist es auch, dass eine solche Klappe durch die Feuerwehr durch einen geeigneten Transponder oder ähnliches entriegelt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann sich jedoch ein solches Verschlusselement 42 auch innerhalb der Leitung 28 befinden oder direkt am Einfüllstutzen 24 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Einfüllstutzen 24 eine separate verschließbare Klappe oder ähnliches aufweisen. Dann kann der Einfüllstutzen 24 zum Beispiel nur mit einem Spezialschlüssel verschlossen und geöffnet werden, welcher zum Beispiel nur der Feuerwehr bereitgestellt sein kann. So ist es möglich, dass nur die Feuerwehr in der Lage ist, diese Verschlusseinrichtung bzw. das Verschlusselement 42 zu öffnen. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Löschapparatur der Feuerwehr im Schlüsselschlossprinzip an den Einfüllstutzen 24, an welchem dieses Verschlusselement 42 angeordnet ist, andocken, welcher nur dann Medien durchlässt, wenn die richtige Löschapparatur andockt. Mit anderen Worten kann der Verriegelungsmechanismus mit einem bestimmten Kopplungsmechanismus zum Andocken der Löschapparatur gekoppelt sein.
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Durch das richtige Ankoppeln wird gleichzeitig auch das Verschlusselement 42 entriegelt und kann geöffnet werden oder öffnet sich dadurch automatisch. In einem weiteren Beispiel kann dieses Verschlusselement 42 auch als aktiv ansteuerbares Ventil, zum Beispiel elektrisch und/oder mechanisch und/oder pneumatisch ansteuerbar, ausgeführt sein. Eine Ansteuerung kann zum Beispiel von einer hier nicht dargestellten Steuereinrichtung übernommen werden, welche dazu ausgelegt ist, mindestens einen vorbestimmten Fehlerfall der Batterie 16 zu detektieren und infolgedessen das Ventil zum Öffnen anzusteuern. Diese Schutzmaßnahmen lassen sich darüber hinaus untereinander auch beliebig miteinander kombinieren und zudem auch noch mit weiteren Schutzmaßnahmen kombinieren. Beispielsweise ist es zusätzlich auch denkbar, dass ein Verschlussmechanismus in der Zuleitung 28 integriert wird, welcher zum Beispiel als Schmelzsicherung und/oder Druck-Stellelement ausgeführt ist. So kann die Sicherheit weiter gesteigert werden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Verhinderung von Misuse für die Batterieflutungsvorrichtung, die vorliegend durch die Batterieanordnung und ihre Löschmittelzuführeinrichtung dargestellt ist, bereitgestellt werden kann, durch welche vorteilhafterweise Vandalismus und Missbrauch ausgeschlossen werden können, und damit die Möglichkeit, ein Fahrzeug über Missbrauch zu schädigen, ebenfalls ausgeschlossen werden kann. Zudem erhalten Feuerwehr und Rettungskräfte dennoch weiterhin direkten Zugang zur Batterie. Durch die Erhöhung der Sicherheit kann hierdurch auch ein Vorteil in Bezug auf eine Versicherungseinstufung erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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