DE102021116046A1

DE102021116046A1 - Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021116046A1
Application number: DE102021116046.4A
Authority: DE
Inventors: Theresa Englmeier
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2021-06-22
Publication date: 2022-12-22

Abstract

Traktionsbatterie (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Batteriegehäuse (11), welches einen Batteriegehäuseinnenraum (11a) definiert, mit mehreren im Batteriegehäuseinnenraum (11a) des Batteriegehäuses (11) angeordneten Batteriemodulen (12), wobei jedes Batteriemodul (12) ein Modulgehäuse (13) und im jeweiligen Modulgehäuse (13) aufgenommene Batteriezellen (14) aufweist, und mit mindestens einem dem Batteriegehäuse (11) zugordneten, bidirektionalen Druckausgleichselement (15), über welches zum Druckausgleich zwischen dem Batteriegehäuseinnenraum (11a) und einer Umgebung ein gasförmiges Medium strömt, wobei dem jeweiligen Druckausgleichselement (15) außerhalb des Batteriegehäuseinnenraums (11a) eine Luftfeuchtigkeitssperre (16) zugeordnet ist, an welcher Luftfeuchtigkeit kondensiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs.
Traktionsbatterien eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel eines Elektrofahrzeugs oder auch eines Hybridfahrzeugs, dienen der Speicherung elektrischer Antriebsenergie für das Kraftfahrzeug. Eine derartige Traktionsbatterie verfügt über mehrere Batteriemodule, wobei jedes Batteriemodul ein Modulgehäuse aufweist, welches einen Modulgehäuseinnenraum definiert. In dem Modulgehäuseinnenraum sind mehrere Batteriezellen aufgenommen.
Aus der Praxis sind Traktionsbatterien bekannt, bei welchen die Batteriemodule in einem Batteriegehäuse, nämlich in einem von dem Batteriegehäuse definierten Batteriegehäuseinnenraum, aufgenommen sind, wobei das Batteriegehäuse den Batteriegehäuseinnenraum gegen eine Umgebung abdichtet. Es sind auch Traktionsbatterien ohne ein derartiges Batteriegehäuse bekannt, wobei in diesem Fall die Modulgehäuse die jeweiligen Batteriemodule gegenüber der Umgebung abdichten.
Bei Traktionsbatterien mit einem Batteriegehäuse, welches den Batteriegehäuseinnenraum gegenüber der Umgebung abdichtet, weist das Batteriegehäuse mindestens ein bidirektionales Druckausgleichselement auf, um einen Druckausgleich zwischen der Umgebung und dem Batteriegehäuseinnenraum zum Beispiel infolge sich ändernder Umgebungsdrücke zu gewährleisten. Über ein solches Druckausgleichselement kann ein gasförmiges Medium strömen, ein flüssiges Medium kann jedoch nicht über das jeweilige Druckausgleichselement strömen. Dann, wenn die Traktionsbatterie kein Batteriegehäuse aufweist, ist den Modulgehäusen der Batteriemodule jeweils mindestens ein bidirektionales Druckausgleichselement zugeordnet, um einen Druckausgleich zwischen dem Modulgehäuseinnenraum des jeweiligen Batteriemoduls und der Umgebung zu ermöglichen.
Wie oben ausgeführt, lassen die bidirektionalen Druckausgleichselemente ein Strömen eines gasförmigen Mediums über dasselbe zu, um den Druckausgleich zwischen der Umgebung und dem jeweiligen Innenraum zu ermöglichen. Flüssigkeit kann jedoch nicht über das jeweilige Druckausgleichselement strömen. Hierdurch besteht das Problem, dass dann, wenn von der Umgebung Umgebungsluft in den jeweiligen Innenraum strömt, also in den Batteriegehäuseinnenraum oder in den Modulgehäuseinnenraum, in der Luft enthaltener Wasserdampf im Batteriegehäuseinnenraum oder im Modulgehäuseinnenraum kondensieren kann. In diesem Fall kann sich dann Flüssigkeit im jeweiligen Innenraum sammeln. Dies ist von Nachteil.
US 2012 / 0 315 510 A1 offenbart Batteriezellen, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Einer Wand des Batteriegehäuses ist eine Membran zugeordnet, über die ein gasförmiges Medium strömen kann.
Es besteht Bedarf an einer Traktionsbatterie, bei welcher die Gefahr einer Kondensatbildung im Batteriegehäuseinnenraum oder im Modulgehäuseinnenraum von Modulgehäusen reduziert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Traktionsbatterie nach Patentanspruch 1 und durch eine Traktionsbatterie nach Patentanspruch 2 gelöst.
Dann, wenn nach Patentanspruch 1 die Traktionsbatterie eine Batteriegehäuse mit mindestens einem bidirektionalen Druckausgleichselement aufweist, über welches zum Druckausgleich zwischen dem Batteriegehäuseinnenraum und einer Umgebung ein gasförmiges Medium strömt, ist dem jeweiligen Druckausgleichselement außerhalb des Batteriegehäuseinnenraums eine Luftfeuchtigkeitssperre zugeordnet, an welcher Luftfeuchtigkeit kondensiert.
Dann, wenn nach Patentanspruch 2 die Traktionsbatterie Batteriemodule aufweist, deren Modulgehäuse mindestens ein bidirektionales Druckausgleichselement zugeordnet ist, über welches zum Druckausgleich zwischen dem Modulgehäuseinnenraum und einer Umgebung ein gasförmiges Medium strömt, ist dem jeweiligen Druckausgleichselement außerhalb des Modulgehäuseinnenraums eine Luftfeuchtigkeitssperre zugeordnet, an welcher Luftfeuchtigkeit kondensiert.
Mit der Erfindung kann die Gefahr einer Kondensatbildung im Batteriegehäuseinnenraum oder im Modulgehäuseinnenraum reduziert werden. In der Luft enthaltener Wasserdampf kann im Bereich der Luftfeuchtigkeitssperre kondensieren und demnach außerhalb des jeweiligen Innenraums gesammelt und abgeführt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die jeweilige Luftfeuchtigkeitssperre eine metallische Luftfeuchtigkeitssperre, vorzugsweise weist dieselbe ein metallisches Gitter oder Netz auf. Ein metallisches Gitter oder metallisches Netz eignet sich besonders vorteilhaft als Luftfeuchtigkeitssperre.
Vorzugsweise weist das jeweilige Druckausgleichselement eine gasdurchlässige aber flüssigkeitsundurchlässige Membran auf, wobei das metallische Gitter oder metallische Netz der jeweiligen Luftfeuchtigkeitssperre auf die Membran des jeweiligen Druckausgleichselements an einer der Umgebung zugewandten Seite der Membran aufgebracht ist. Diese Bauform ist besonders kompakt und vorteilhaft, um das Eindringen von Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung in den jeweiligen Innenraum und somit die Kondensatbildung im jeweiligen Innenraum zu vermeiden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematisierte Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs,
2 eine schematisierte Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Traktionsbatterie 10 eines als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs.
Die Traktionsbatterie 10 der 1 verfügt über ein Batteriegehäuse 11, welches einen Batteriegehäuseinnenraum 11a definiert. Im Batteriegehäuseinnenraum 11a des Batteriegehäuses 11 sind mehrere Batteriemodule 12 angeordnet. Jedes Batteriemodul 12 verfügt über ein Modulgehäuse 13, welches einen jeweiligen Modulgehäuseinnenraum 13a definiert. Im Modulgehäuseinnenraum 13a des jeweiligen Batteriemoduls 12 sind Batteriezellen 14 angeordnet.
In 1 dichtet das Batteriegehäuse 11 den Batteriegehäuseinnenraum 11 a gegen einer Umgebung ab.
Um einen Druckausgleich zwischen dem Batteriegehäuseinnenraum 11a des Batteriegehäuses 11 und einer Umgebung zu ermöglichen, ist dem Batteriegehäuse 11 mindestens ein bidirektionales Druckausgleichselement 15 zugeordnet.
Das jeweilige bidirektionale Druckausgleichselement 15 ermöglicht zum Druckausgleich zwischen dem Batteriegehäuseinnenraum 11 und der Umgebung die Strömung eines gasförmigen Mediums über dasselbe in beide Richtungen, also abhängig vom Druckgefälle von innen außen dem Batteriegehäuseinnenraum 11a heraus nach außen in die Umgebung und von außen aus der Umgebung nach innen in den Batteriegehäuseinnenraum 11a hinein, wobei es sich bei dem bidirektionalen Druckausgleichselement 15 vorzugsweise um eine gasdurchlässige jedoch flüssigkeitsundurchlässige Membran handelt.
Erfindungsgemäß ist dem jeweiligen Druckausgleichselement 15 außerhalb des Batteriegehäuseinnenraums 11a eine Luftfeuchtigkeitssperre 16 zugeordnet, an welcher in der Luft enthaltene Luftfeuchtigkeit kondensiert.
Bei der Luftfeuchtigkeitssperre handelt es sich dabei vorzugsweise um eine metallische Luftfeuchtigkeitssperre, die ein metallisches Gitter oder metallisches Netz aufweist.
Dann, wenn zum Druckausgleich Luft aus der Umgebung über das Druckausgleichselement 15 in den Batteriegehäuseinnenraum 11a strömt, muss diese Luft auch über die Luftfeuchtigkeitssperre 16 strömen, und zwar zunächst über die Luftfeuchtigkeitssperre 16 und erst im Anschluss über das Druckausgleichselement 15, sodass außerhalb des Gehäuses 11 Luftfeuchtigkeit im Bereich der jeweiligen Luftfeuchtigkeitssperre 16 kondensiert, gesammelt und abgeführt werden kann.
So wird verhindert, dass in der Luft enthaltener Wasserdampf in den Batteriegehäuseinnenraum 11a eindringen und dort kondensieren kann. Die Kondensation erfolgt außerhalb des Batteriegehäuses 11.
Das metallische Gitter oder metallische Netz der Luftfeuchtigkeitssperre 16 ist vorzugsweise auf die Membran des Druckausgleichselements 16 aufgebracht, und zwar an einer der Umgebung zugewandten Seite der Membran außerhalb des Batteriegehäuses 11.
2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Traktionsbatterie 20 mit mehreren Batteriemodulen 22, wobei jedoch in 2 kein die Batteriemodule 22 gegenüber der Umgebung abdichtendes Batteriegehäuse vorhanden ist. Jedes Batteriemodul 22 verfügt wiederum über ein Modulgehäuse 23, welches einen Modulgehäuseinnenraum 23a definiert, wobei im Modulgehäuseinnenraum 23a des jeweiligen Batteriemoduls 22 mehrere Batteriezellen 24 aufgenommen sind.
In 2 dichtet jedes der Modulgehäuse 23 den jeweiligen Modulgehäuseinnenraum 23a gegenüber der Umgebung ab, wobei in 2 jedem Modulgehäuse 23 ein bidirektionales Druckausgleichselement 25 zugeordnet ist, über welches zum Druckausgleich zwischen dem jeweiligen Modulgehäuseinnenraum 23a und einer Umgebung ein gasförmiges Medium strömen kann, so zum Beispiel Luft aus der Umgebung in den Modulgehäuseinnenraum 23a hinein.
Dabei ist dem jeweiligen Druckausgleichselement 25 außerhalb des Modulgehäuseinnenraums 23a eine Luftfeuchtigkeitssperre 26 zugeordnet, an welcher Luftfeuchtigkeit außerhalb des Modulgehäuseinnenraums 23a kondensiert, um das Kondensat zu sammeln und abzuführen, sodass sich im Modulgehäuseinnenraum 23a kein Kondensat ausbildet.
Bei der jeweiligen Luftfeuchtigkeitssperre 26 handelt es sich wiederum um eine metallische Luftfeuchtigkeitssperre, vorzugsweise über ein metallisches Gitter oder ein metallisches Netz, welches vorzugsweise außerhalb des Modulgehäuseinnenraums 23a auf eine Seite einer das Druckausgleichselement bildenden, gasdurchlässigen jedoch flüssigkeitsundurchlässigen Membran aufgebracht ist, und zwar an einer der Umgebung zugewandten Seite der jeweiligen Membran.
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

US 20120315510 A1 [0006]

Claims

Traktionsbatterie (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Batteriegehäuse (11), welches einen Batteriegehäuseinnenraum (11a) definiert, mit mehreren im Batteriegehäuseinnenraum (11a) des Batteriegehäuses (11) angeordneten Batteriemodulen (12), wobei jedes Batteriemodul (12) ein Modulgehäuse (13) und im jeweiligen Modulgehäuse (13) aufgenommene Batteriezellen (14) aufweist, mit mindestens einem dem Batteriegehäuse (11) zugordneten, bidirektionalen Druckausgleichselement (15), über welches zum Druckausgleich zwischen dem Batteriegehäuseinnenraum (11a) und einer Umgebung ein gasförmiges Medium strömt, dadurch gekennzeichnet, dass dem jeweiligen Druckausgleichselement (15) außerhalb des Batteriegehäuseinnenraums (11a) eine Luftfeuchtigkeitssperre (16) zugeordnet ist, an welcher Luftfeuchtigkeit kondensiert.
Traktionsbatterie (20) eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren Batteriemodulen (22), wobei jedes Batteriemodul (22) ein Modulgehäuse (23), welches einen Modulgehäuseinnenraum (23a) definiert, und mehrere im jeweiligen Modulgehäuseinnenraum (23a) des jeweiligen Batteriemoduls (22) angeordnete Batteriezellen (24) aufweist, wobei dem jeweiligen Modulgehäuse (23) mindestens ein bidirektionales Druckausgleichselement (25) zugeordnet ist, über welches zum Druckausgleich zwischen dem Modulgehäuseinnenraum (23a) und einer Umgebung ein gasförmiges Medium strömt, dadurch gekennzeichnet, dass dem jeweiligen Druckausgleichselement (25) außerhalb des Modulgehäuseinnenraums (23a) eine Luftfeuchtigkeitssperre (26) zugeordnet ist, an welcher Luftfeuchtigkeit kondensiert.
Traktionsbatterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Luftfeuchtigkeitssperre (16, 26) eine metallische Luftfeuchtigkeitssperre ist.
Traktionsbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Luftfeuchtigkeitssperre (16, 26) ein metallisches Gitter oder Netz aufweist.
Traktionsbatterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Druckausgleichselement (15, 25) eine gasdurchlässige aber flüssigkeitsundurchlässige Membran aufweist.
Traktionsbatterie nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Gitter oder Netz der jeweiligen Luftfeuchtigkeitssperre (16, 26) auf die Membran des jeweiligen Druckausgleichselements (15, 25) an einer der Umgebung zugewandten Seite der Membran aufgebracht ist.