DE102021132620A1 - Batterie für einen Antrieb eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie (100) für einen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest einen Energiespeicher, ein Gehäuse (101), einen Innenraum (102) und ein Diffusorelement (103), wobei das Gehäuse (101) den Innenraum (102) umgibt und der Energiespeicher im Innenraum (102) angeordnet ist, wobei das Diffusorelement (103) auf einer Außenseite des Gehäuses (101) angebracht ist, wobei das Diffusorelement (103) mehrere Diffusorauslässe (300), mehrere Seitenflächen (105) und eine Kopffläche (106) aufweist, wobei die Seitenflächen (105) zwischen dem Gehäuse (101) und der Kopffläche (106) angeordnet sind, wobei im Gehäuse (101) ein Gehäuseauslass (107) angeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, Gas aus dem Innenraum (1012) in einer Ausströmrichtung zum Diffusorelement (103) abzugeben, wobei die Ausströmrichtung vom Gehäuseauslass (107) zur Kopffläche (106) gerichtet ist, wobei die Diffusorauslässe (300) an den Seitenflächen (105) angeordnet sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie für einen Antrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Während des Betriebs wird dabei der Antrieb mit elektrischer Energie aus der Batterie versorgt. Dabei können im Innenraum der Batterie Gase entstehen, die abgelassen werden müssen, um einen zu hohen Druck im Innenraum zu vermeiden.
  • Die US 5 643 691 A offenbart eine Batterie mit einer Dispersionsvorrichtung an einem Gasauslass.
  • Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Risiko von unerwünschten Entzündungen von aus der Batterie ausströmendem Gas zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Batterie gemäß Anspruch 1 und ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Batterie ist für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs ausgebildet und kann beispielsweise als Hochvoltbatterie ausgebildet sein. Die Batterie umfasst zumindest einen Energiespeicher, ein Gehäuse, einen Innenraum und ein Diffusorelement. Im Energiespeicher kann beispielsweise elektrochemische Energie gespeichert sein. Das Gehäuse umgibt den Innenraum. Im Innenraum ist der Energiespeicher angeordnet. Das Diffusorelement ist auf einer Außenseite des Gehäuses angebracht. Unter der Außenseite wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere eine Fläche verstanden, die von außerhalb des Innenraums zugänglich ist. Das Diffusorelement ist somit außerhalb des Innenraums angeordnet.
  • Das Diffusorelement umfasst mehrere Diffusorauslässe, mehrere Seitenflächen und eine Kopffläche. Die Seitenflächen sind zwischen dem Gehäuse und der Kopffläche angeordnet. Die Kopffläche kann beispielsweise mit allen Seitenflächen direkt verbunden sein.
  • Im Gehäuse ist ein Gehäuseauslass angeordnet, der dazu ausgebildet ist, Gas aus dem Innenraum, das beim Betrieb der Batterie entstehen kann, in einer Ausströmrichtung zum Diffusorelement abzugeben. Die Ausströmrichtung ist dabei vom Gehäuseauslass zur Kopffläche gerichtet. Die Diffusorauslässe sind an den Seitenflächen angeordnet. Es ist insbesondere möglich, dass die Diffusorauslässe ausschließlich an den Seitenflächen angeordnet sind und somit die Kopffläche frei von Diffusorauslässen ist. Damit das Gas durch den Gehäuseauslass in das Diffusorelement strömen kann, kann das Diffusorelement eine Öffnung aufweisen, die gegenüber der Kopffläche angeordnet ist und somit an den Gehäuseauslass angrenzt.
  • Aufgrund der Anordnung der Diffusorauslässe an den Seitenflächen wird das aus dem Innenraum ausströmende Gas in mehrere verschiedene Richtung umgelenkt, bevor es in die Umgebung gelangt. Hierdurch wird das Gas besser in der Umgebung verteilt, sodass die Gefahr von hohen Konzentrationen des Gases reduziert wird. Hierdurch sinkt das Risiko von unerwünschten Entzündungen des Gases.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Kopffläche frei von Löchern sein. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gas durch die Diffusorauslässe an den Seitenflächen strömt.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Diffusorauslässe schlitzförmig ausgebildet sein. Hierunter wird im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere verstanden, dass die Diffusorauslässe in einer ersten Richtung eine Ausdehnung aufweisen, die die Ausdehnung in einer zweiten Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung verläuft, um mehr als das Fünffache übertreffen.
  • Vorzugsweise verläuft dabei die erste Richtung von der Außenseite des Gehäuses zur Kopffläche.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Distanz zwischen dem Gehäuse und der Kopffläche mehr als 50 Millimeter betragen. Dies führt zu einer besonders guten Verteilung des Gases auf die Diffusorauslässe.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung können die Diffusorauslässe an einander gegenüber angeordneten Seitenflächen angeordnet sein. Dies verbessert weiter die Verteilung des Gases in der Umgebung. Die einander gegenüber angeordneten Seitenflächen können beispielsweise nicht benachbart zueinander sein und somit nicht in direktem Kontakt miteinander stehen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann jede der Seitenflächen mehrere Diffusorauslässe aufweisen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Diffusorelement dazu ausgebildet sein, das in der Ausströmrichtung ausströmende Gas umzulenken und durch die Diffusorauslässe an eine Umgebung der Batterie abzugeben. Dabei kann die Umlenkung beispielsweise um einen Winkel zwischen 80° und 100° erfolgen.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Batterie ein Ventilelement umfassen, das am Gehäuseauslass angeordnet ist. Unter einem Ventilelement wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung insbesondere ein Element verstanden, das einen Gasaustritt aus dem Innenraum ermöglicht, wohingegen es das Eindringen eines Fluids in den Innenraum verhindert. Das Gas kann beispielsweise durch das Ventilelement in Richtung der Kopffläche aus dem Innenraum herausströmen. Das Ventilelement kann dazu ausgebildet sein, den Gehäuseauslass dauerhaft freizugeben, sobald der Druck des Gases im Innenraum einen Schwellwert übersteigt. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass der Gehäuseauslass auch freigegeben bleibt, wenn keine Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und der Umgebung vorliegt. Dies kann beispielsweise als Berstfunktion bezeichnet werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass bei einer Fehlfunktion des Ventilelements im Innenraum ein zu großer Druck entsteht, der die Batterie beschädigen oder sogar zu einer Explosion führen kann.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Batterie eine Dichtung umfassen. Die Dichtung kann das Diffusorelement wasserdicht vom Innenraum trennen.
  • Das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 umfasst eine Batterie nach einer Ausführungsform der Erfindung und einen elektrisch mit der Batterie verbundenen Antrieb, der dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des gesamten Kraftfahrzeugs zu verursachen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Merkmale sowie für Merkmale mit gleichen oder ähnlichen Funktionen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dabei zeigt
    • 1 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts einer Batterie nach einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 eine schematische Perspektivansicht einer Batterie aus dem Stand der Technik ohne Diffusorelement;
    • 3 eine schematische Perspektivansicht einer Batterie nach einer Ausführungsform der Erfindung; und
    • 4 eine schematische Perspektivansicht der Batterie aus 3 in einem Kraftfahrzeug.
  • Die Batterie 100 umfasst ein Gehäuse 101, das einen Innenraum 102 umgibt. Im Innenraum 102 ist ein in den Figuren nicht dargestellter Energiespeicher angeordnet. Durch einen Gehäuseauslass 107 kann beim Betrieb der Batterie 100 entstehendes Gas aus dem Innenraum ausströmen. Das ausströmende Gas ist in den Figuren durch Pfeile dargestellt. Direkt am Gehäuseauslass 107 ist ein Ventilelement 104 angeordnet, durch das das Gas strömen kann. Das Ventilelement 104 verhindert insbesondere, dass Feuchtigkeit und/oder andere Fluide in den Innenraum 102 gelangen.
  • Das Ventilelement 104 ist außerdem dazu ausgebildet, den Gehäuseauslass 107 dauerhaft freizugeben, wenn der Druck des Gases im Innenraum 102 einen Schwellwert überschreitet. Beispielsweise kann in diesem Fall ein Teil des Ventilelements 104 herausbrechen.
  • An einer Außenseite des Gehäuses 101 ist ein Diffusorelement 103 angebracht, das vier Seitenflächen 105 und eine Kopffläche 106 aufweist. An allen vier Seitenflächen 105 sind schlitzförmige Diffusorauslässe 300 angeordnet, durch die das Gas in eine Umgebung ausströmen kann. Da die Kopffläche 106 frei von Diffusorauslässen ist, wird das aus dem Innenraum 101 in Richtung der Kopffläche 106 ausströmende Gas zu den Seitenflächen 105 umgelenkt und tritt durch die Diffusorauslässe 300 in die Umgebung aus.
  • Durch diese Umlenkung des Gases und die Aufteilung des Gasstromes in unterschiedliche Richtungen wird die Konzentration des Gases in direkter Umgebung der Batterie 100 verringert, sodass eine unerwünschte Entzündung weniger wahrscheinlich wird. Dies wird besonders deutlich bei einer vergleichenden Betrachtung der Batterie 200 aus 2 und der Batterie 100 aus 3. Bei der Batterie 200 ist kein Diffusorelement 103 vorhanden. Das Gas strömt in einer einzigen Richtung mit hoher Konzentration in die Umgebung. Bei der Batterie 100 hingegen strömt das Gas in unterschiedlichen Richtungen und damit auch niedrigeren Konzentrationen durch die Diffusorauslässe 300 an den Seitenflächen 105 des Diffusorelements 103.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5643691 A [0003]

Claims (10)

  1. Batterie (100) für einen Antrieb eines Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest einen Energiespeicher, ein Gehäuse (101), einen Innenraum (102) und ein Diffusorelement (103), wobei das Gehäuse (101) den Innenraum (102) umgibt und der Energiespeicher im Innenraum (102) angeordnet ist, wobei das Diffusorelement (103) auf einer Außenseite des Gehäuses (101) angebracht ist, wobei das Diffusorelement (103) mehrere Diffusorauslässe (300), mehrere Seitenflächen (105) und eine Kopffläche (106) aufweist, wobei die Seitenflächen (105) zwischen dem Gehäuse (101) und der Kopffläche (106) angeordnet sind, wobei im Gehäuse (101) ein Gehäuseauslass (107) angeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, Gas aus dem Innenraum (1012) in einer Ausströmrichtung zum Diffusorelement (103) abzugeben, wobei die Ausströmrichtung vom Gehäuseauslass (107) zur Kopffläche (106) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorauslässe (300) an den Seitenflächen (105) angeordnet sind.
  2. Batterie (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopffläche (106) frei von Löchern ist.
  3. Batterie (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorauslässe (300) schlitzförmig ausgebildet sind.
  4. Batterie (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz zwischen dem Gehäuse (101) und der Kopffläche (106) mehr als 50 Millimeter beträgt.
  5. Batterie (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusorauslässe (300) an einander gegenüber angeordneten Seitenflächen (105) angeordnet sind.
  6. Batterie (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Seitenflächen (105) mehrere Diffusorauslässe (300) aufweist.
  7. Batterie (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Diffusorelement (103) dazu ausgebildet ist, das in der Ausströmrichtung auströmende Gas umzulenken und durch die Diffusorauslässe (300) an eine Umgebung der Batterie (100) abzugeben.
  8. Batterie (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (100) ein Ventilelement (104) umfasst, das am Gehäuseauslass (107) angeordnet ist, wobei das Ventilelement (104) dazu ausgebildet ist, den Gehäuseauslass (107) dauerhaft freizugeben, sobald der Druck des Gases im Innenraum (102) einen Schwellwert übersteigt.
  9. Batterie (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (100) eine Dichtung umfasst, wobei die Dichtung das Diffusorelement (103) wasserdicht vom Innenraum trennt.
  10. Kraftfahrzeug, umfassend eine Batterie (100) nach einem der vorherigen Ansprüche und den Antrieb, wobei die Batterie (100) elektrisch mit dem Antrieb verbunden ist und der Antrieb dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des gesamten Kraftfahrzeugs zu verursachen.
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