DE102022001769A1 - Vehicle with an electrical energy storage device - Google Patents

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DE102022001769A1
DE102022001769A1 DE102022001769.5A DE102022001769A DE102022001769A1 DE 102022001769 A1 DE102022001769 A1 DE 102022001769A1 DE 102022001769 A DE102022001769 A DE 102022001769A DE 102022001769 A1 DE102022001769 A1 DE 102022001769A1
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energy storage
electrical energy
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DE102022001769.5A
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Alexander von Gaisberg-Helfenberg
Alfonso GALAN VENTOSA
Heike Koch
Thomas Stolk
Jochen Haefner
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Mercedes Benz Group AG
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Mercedes Benz Group AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher (1), welcher im Bereich eines Fahrzeugunterbodens (9) angeordnet ist, wobei der elektrische Energiespeicher (1) eine in einem Gehäuse (3) angeordnete Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen (2) aufweist, die ein Zellgehäuse (4) mit einer Berstöffnung (B) zum Druckabbau aufweisen, wobei ein Zellinneres über die Berstöffnung (B) fluidisch mit einem Sicherheitsvolumen (S) koppelbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
- die Berstöffnung (B) am Boden des Zellgehäuses (4) angeordnet ist,
- das Sicherheitsvolumen (S) unterhalb der Einzelzellen (2) zwischen einem Gehäuseboden des elektrischen Energiespeichers (1) und einer Armierungsfläche (A) des Fahrzeugunterbodens (9) ausgebildet ist und
- der Gehäuseboden eine Öffnung (O) aufweist, die in das Sicherheitsvolumen (S) mündet.

Figure DE102022001769A1_0000
The invention relates to a vehicle with an electrical energy storage device (1), which is arranged in the area of a vehicle underbody (9), wherein the electrical energy storage device (1) has a plurality of individual cells (1) which are arranged in a housing (3) and are electrically connected to one another in series and/or parallel ( 2), which have a cell housing (4) with a bursting opening (B) for pressure reduction, a cell interior being fluidly coupled to a safety volume (S) via the bursting opening (B). According to the invention it is provided that
- the burst opening (B) is arranged at the bottom of the cell housing (4),
- the safety volume (S) is formed below the individual cells (2) between a housing base of the electrical energy storage (1) and a reinforcement surface (A) of the vehicle underbody (9) and
- The housing base has an opening (O) which opens into the security volume (S).
Figure DE102022001769A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher, welcher im Bereich eines Fahrzeugunterbodens angeordnet ist, wobei der elektrische Energiespeicher eine in einem Gehäuse angeordnete Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen aufweist, die ein Zellgehäuse mit einer Berstöffnung zum Druckabbau aufweisen, wobei die Berstöffnung fluidisch mit einem Sicherheitsvolumen gekoppelt ist.The invention relates to a vehicle with an electrical energy storage device which is arranged in the area of a vehicle underbody, wherein the electrical energy storage device has a plurality of individual cells which are arranged in a housing and are electrically connected in series and/or parallel to one another and which have a cell housing with a bursting opening for pressure reduction, wherein the burst opening is fluidly coupled to a safety volume.

Aus der DE 10 2013 213 877 A1 ist ein Batteriesystem mit wenigstens einer Batteriezelle und einem Batteriegehäuse, in dem die wenigstens eine Batteriezelle angeordnet ist, bekannt. Die wenigstens eine Batteriezelle weist ein Sicherheitsventil zum Schutz der Batteriezelle vor schädigendem Überdruck auf. Das Batteriegehäuse ist dabei durch wenigstens eine gasdicht ausgebildete Trennvorrichtung räumlich in wenigstens einen ersten Batteriegehäusebereich und in wenigstens einen zweiten Batteriegehäusebereich unterteilt, wobei die wenigstens eine Batteriezelle teilweise in dem ersten Batteriegehäusebereich und teilweise in dem zweiten Batteriegehäusebereich derart angeordnet ist, dass das Sicherheitsventil der Batteriezelle in den zweiten Batteriegehäusebereich ragt.From the DE 10 2013 213 877 A1 a battery system with at least one battery cell and a battery housing in which the at least one battery cell is arranged is known. The at least one battery cell has a safety valve to protect the battery cell from damaging excess pressure. The battery housing is spatially divided into at least one first battery housing area and at least one second battery housing area by at least one gas-tight separating device, wherein the at least one battery cell is arranged partially in the first battery housing area and partially in the second battery housing area in such a way that the safety valve of the battery cell is in the second battery housing area protrudes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher anzugeben.The invention is based on the object of specifying a vehicle with an electrical energy storage device.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.The object is achieved according to the invention by a vehicle which has the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Ein Fahrzeug weist einen elektrischen Energiespeicher auf, welcher im Bereich eines Fahrzeugunterbodens angeordnet ist, wobei der elektrische Energiespeicher eine in einem Gehäuse angeordnete Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen aufweist, die ein Zellgehäuse mit einer Berstöffnung zum Druckabbau aufweisen, wobei ein Zellinneres über die Berstöffnung fluidisch mit einem Sicherheitsvolumen koppelbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Berstöffnung am Boden des Zellgehäuses angeordnet ist, das Sicherheitsvolumen unterhalb der Einzelzellen zwischen einem Gehäuseboden des elektrischen Energiespeichers und einer Armierungsfläche des Fahrzeugunterbodens ausgebildet ist und der Gehäuseboden eine Öffnung aufweist, die in das Sicherheitsvolumen mündet.A vehicle has an electrical energy storage device which is arranged in the area of a vehicle underbody, wherein the electrical energy storage device has a plurality of individual cells which are arranged in a housing and are electrically connected in series and/or parallel to one another and which have a cell housing with a bursting opening for pressure reduction, with a cell interior can be fluidically coupled to a safety volume via the burst opening. According to the invention it is provided that the bursting opening is arranged on the bottom of the cell housing, the safety volume is formed below the individual cells between a housing bottom of the electrical energy storage and a reinforcement surface of the vehicle underbody and the housing bottom has an opening which opens into the safety volume.

Da eine im thermischen Fehlerfall in einer Einzelzelle entstehende Wärme in das Sicherheitsvolumen geleitet wird, ist das Risiko einer unkontrollierten Ausbreitung dieser Wärme innerhalb des Gehäuses auf weitere Einzelzellen des elektrischen Energiespeichers, auch als thermal Propagation bezeichnet, erheblich verringert. Brenngase, die aus der Einzelzelle mit thermischem Fehlerfall austreten, können, sofern vorhanden, über eine weitere Öffnung in dem Fahrzeugunterboden in eine Fahrzeugumgebung des Fahrzeuges entweichen.Since heat generated in an individual cell in the event of a thermal fault is conducted into the safety volume, the risk of uncontrolled spread of this heat within the housing to other individual cells of the electrical energy storage, also referred to as thermal propagation, is significantly reduced. Fuel gases that emerge from the individual cell in the event of a thermal fault can, if present, escape into the vehicle surroundings of the vehicle via a further opening in the vehicle underbody.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer ersten Ausführung eines elektrischen Energiespeichers nach dem Stand der Technik,
  • 2 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung des elektrischen Energiespeichers nach dem Stand der Technik in der ersten Ausführung mit geöffneter Berstöffnung einer Einzelzelle,
  • 3 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer zweiten Ausführung eines elektrischen Energiespeichers nach dem Stand der Technik,
  • 4 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer dritten Ausführung eines elektrischen Energiespeichers nach dem Stand der Technik,
  • 5 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines elektrischen Energiespeichers mit einem bodenseitig ausgebildeten Sicherheitsvolumen und
  • 6 schematisch einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung des elektrischen Energiespeichers gemäß 5 mit geöffneter Berstöffnung einer Einzelzelle.
Show:
  • 1 schematically a section of a sectional view of a first embodiment of an electrical energy storage device according to the prior art,
  • 2 schematically a section of a sectional view of the electrical energy storage device according to the prior art in the first embodiment with the burst opening of a single cell open,
  • 3 schematically a section of a sectional view of a second embodiment of an electrical energy storage device according to the prior art,
  • 4 schematically a section of a sectional view of a third embodiment of an electrical energy storage device according to the prior art,
  • 5 schematically a section of a sectional view of an electrical energy storage device with a safety volume formed on the bottom and
  • 6 schematically a section of a sectional view of the electrical energy storage according to 5 with the burst opening of a single cell open.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numbers in all figures.

Die 1 bis 4 zeigen jeweils einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines elektrischen Energiespeichers 1 nach dem Stand der Technik.The 1 until 4 each show a section of a sectional view of an electrical energy storage device 1 according to the prior art.

In den 1 und 2 ist eine erste Ausführung des elektrischen Energiespeichers 1 nach dem Stand der Technik gezeigt. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform und in 4 ist eine dritte Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Bei dem elektrischen Energiespeicher 1 handelt es sich um eine Traktionsbatterie für ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug.In the 1 and 2 a first embodiment of the electrical energy storage 1 according to the prior art is shown. 3 shows a second embodiment and in 4 a third embodiment of an electrical energy storage device 1 is shown according to the prior art. The electrical energy storage 1 is a traction battery for an electric vehicle, a hybrid vehicle or a fuel cell powered vehicle.

Ein solcher elektrischer, insbesondere elektrochemischer, Energiespeicher 1 weist eine Mehrzahl von als sogenannten Hardcasezellen ausgeführte Einzelzellen 2 auf, die elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschaltet sind. Die Einzelzellen 2 sind in einem geschlossenen Gehäuse 3 des elektrischen Energiespeichers 1 angeordnet. Eine jeweilige Einzelzelle 2 umfasst ein Zellgehäuse 4, in welchem eine Elektrodenfolienanordnung 5, beispielsweise als Wickel oder Stapel, angeordnet ist. Zudem ist ein Elektrolyt E in das Zellgehäuse 4 eingefüllt.Such an electrical, in particular electrochemical, energy storage 1 has a plurality of individual cells 2 designed as so-called hardcase cells, which are electrically connected to one another in series and/or parallel. The individual cells 2 are arranged in a closed housing 3 of the electrical energy storage 1. A respective individual cell 2 comprises a cell housing 4, in which an electrode film arrangement 5, for example as a coil or stack, is arranged. In addition, an electrolyte E is filled into the cell housing 4.

Die Elektrodenfolienanordnung 5 umfasst Anodenfolien und Kathodenfolien, wobei Elektrodenfolien einer Polarität jeweils mit einer Stromableiterfahne 6 verbunden sind. Die Stromableiterfahnen 6 einer Polarität sind mit einem jeweiligen am Zellgehäuse 4 angeordneten Kontaktniet 7 elektrisch verbunden. Dabei bilden die Kontaktniete 7 Polkontakte P der jeweiligen Einzelzelle 2, über welche diese mit einer benachbarten Einzelzelle 2 elektrisch verschaltet ist.The electrode foil arrangement 5 includes anode foils and cathode foils, with electrode foils of one polarity each being connected to a current conductor lug 6. The current conductor lugs 6 of one polarity are electrically connected to a respective contact rivet 7 arranged on the cell housing 4. The contact rivets 7 form pole contacts P of the respective individual cell 2, via which it is electrically connected to an adjacent individual cell 2.

Das jeweilige Zellgehäuse 4 weist eine Berstöffnung B auf, die gemäß der ersten Ausführung des elektrischen Energiespeichers 1 nach dem Stand der Technik in 1 geschlossen und in 2 geöffnet ist. Die Berstöffnung B ist im Normalbetrieb der Einzelzelle 2, beispielsweise mittels einer Berstmembran, verschlossen. Insbesondere weist das jeweilige Zellgehäuse 4 eine solche Berstöffnung B auf, um einen unzulässig hohen Innendruck in der Einzelzelle 2 abzubauen, indem Überdruckstoffe aus einem Inneren der Einzelzelle 2 in eine Umgebung, gemäß dem Stand der Technik in das Gehäuse 3 des elektrischen Energiespeichers 1, entweichen. Dazu öffnet sich die Berstöffnung B, beispielsweise indem die Berstmembran birst.The respective cell housing 4 has a burst opening B, which according to the first embodiment of the electrical energy storage 1 according to the prior art in 1 closed and in 2 is open. The bursting opening B is closed during normal operation of the individual cell 2, for example by means of a bursting membrane. In particular, the respective cell housing 4 has such a bursting opening B in order to reduce an impermissibly high internal pressure in the individual cell 2 by escaping excess pressure substances from an interior of the individual cell 2 into an environment, according to the prior art into the housing 3 of the electrical energy storage 1 . For this purpose, the bursting opening B opens, for example by the bursting membrane bursting.

Ein solcher unzulässig hoher Innendruck in einer Einzelzelle 2 entsteht üblicherweise durch eine in der Einzelzelle 2 stattfindende vergleichsweise starke exothermische Reaktion. Gelangen brennende Gase und Partikel als Überdruckstoffe unkontrolliert in eine Umgebung der Einzelzelle 2, kann daraus eine Brandgefahr resultieren. Einerseits können in dem Gehäuse 3 des elektrischen Energiespeichers 1 zu dieser fehlerhaften Einzelzelle 2 unmittelbar benachbarte Einzelzellen 2 sich ebenfalls unzulässig erwärmen, wodurch diese thermisch durchgehen können. Eine solche Ausbreitung wird als thermal Propagation bezeichnet und kann im Extremfall zu einem Fahrzeugbrand führen. Andererseits besteht, falls vergleichsweise heiße Brenngase über die Einzelzelle 2 und das Gehäuse 3 des elektrischen Energiespeichers 1 in eine Umgebung desselben gelangen, in dieser, d. h. in einer Fahrzeugumgebung, eine Brandgefahr.Such an impermissibly high internal pressure in an individual cell 2 usually arises from a comparatively strong exothermic reaction taking place in the individual cell 2. If burning gases and particles as overpressure substances enter the environment of the individual cell 2 in an uncontrolled manner, this can result in a fire hazard. On the one hand, individual cells 2 immediately adjacent to this faulty individual cell 2 in the housing 3 of the electrical energy storage device 1 can also heat up to an inadmissible extent, which can cause them to thermally runaway. Such spread is known as thermal propagation and, in extreme cases, can lead to a vehicle fire. On the other hand, if comparatively hot fuel gases reach an environment thereof via the individual cell 2 and the housing 3 of the electrical energy storage device 1, in this, i.e. H. in a vehicle environment, a fire hazard.

Die Berstöffnung B ist an ein Sicherheitsvolumen S angeschlossen, wobei jeder Einzelzelle 2 in der ersten Ausführung des elektrischen Energiespeichers 1 ein Sicherheitsvolumen S zugeordnet ist. In dem Sicherheitsvolumen S sammeln sich die über die Berstöffnung B aus dem Zellgehäuse 4 austretenden Überdruckstoffe.The bursting opening B is connected to a safety volume S, with each individual cell 2 in the first embodiment of the electrical energy storage 1 being assigned a safety volume S. The overpressure substances emerging from the cell housing 4 via the bursting opening B collect in the safety volume S.

Im Fehlerfall der Einzelzelle 2 öffnet sich die Berstöffnung B. Ein zu Gas verbrannter Teil des Elektrolyts E expandiert und gelangt somit über die Berstöffnung B in das Sicherheitsvolumen S. Zudem gelangt auch Elektrolyt E selbst in das Sicherheitsvolumen S, wie beispielhaft in 2 gezeigt ist. Zu dieser fehlerhaften Einzelzelle 2 benachbarte Einzelzellen 2 bleiben von diesem thermischen Vorfall unbeteiligt.In the event of a fault in the individual cell 2, the bursting opening B opens. A part of the electrolyte E that has been burned into gas expands and thus reaches the safety volume S via the bursting opening B. In addition, electrolyte E itself also gets into the safety volume S, as exemplified in 2 is shown. Individual cells 2 adjacent to this faulty individual cell 2 remain unaffected by this thermal incident.

In der in 3 gezeigten zweiten Ausführung des elektrischen Energiespeichers 1 gemäß dem Stand der Technik ist eine Sicherheitsvolumen S für mehrere Einzelzellen 2 vorgesehen. Da ein solcher thermischer Fehlerfall relativ selten auftritt, ist ein vergleichsweise gering dimensioniertes Sicherheitsvolumen S ausreichend. Dabei sind die dem Sicherheitsvolumen S zugeordneten Einzelzellen 2 mittels einer Verbindungsleitung 8 oder mehrerer Verbindungsleitungen 8 fluidisch mit dem Sicherheitsvolumen S gekoppelt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3 ist nur eine über eine Verbindungsleitung 8 mit dem Sicherheitsvolumen S gekoppelte Einzelzelle 2 dargestellt.In the in 3 shown second embodiment of the electrical energy storage 1 according to the prior art, a safety volume S is provided for several individual cells 2. Since such a thermal error occurs relatively rarely, a comparatively small safety volume S is sufficient. The individual cells 2 assigned to the security volume S are fluidly coupled to the security volume S by means of a connecting line 8 or several connecting lines 8. According to the exemplary embodiment in 3 only an individual cell 2 is shown, coupled to the security volume S via a connecting line 8.

In der in 4 gezeigten dritten Ausführung des elektrischen Energiespeichers 1 sind die Einzelzellen 2 mit einem als Sicherheitsleitungssystem ausgebildeten Sicherheitsvolumen S fluidisch gekoppelt.In the in 4 In the third embodiment of the electrical energy storage device 1 shown, the individual cells 2 are fluidly coupled to a safety volume S designed as a safety line system.

Aufgrund der Anzahl der Einzelzellen 2 des elektrischen Energiespeichers 1 ist das Sicherheitsleitungssystem als Sicherheitsvolumen S vergleichsweise lang ausgebildet, so dass das Sicherheitsvolumen S zur Aufnahme der Überdruckstoffe verhältnismäßig groß ausgebildet ist.Due to the number of individual cells 2 of the electrical energy storage 1, the safety line system is designed as a safety volume S comparatively long, so that the safety volume S is designed to be relatively large to accommodate the overpressure materials.

Um die Sicherheit in Bezug auf eine Brandvermeidung im Fehlerfall einer Einzelzelle 2 des elektrischen Energiespeichers 1 zu erhöhen und zudem Komponenten desselben, insbesondere zur Bildung des Sicherheitsvolumens S, zu verringern, ist der elektrische Energiespeicher 1, wie im Folgenden beschrieben, ausgebildet.In order to increase safety with regard to fire prevention in the event of a fault in an individual cell 2 of the electrical energy storage 1 and also to reduce components of the same, in particular to form the safety volume S, the electrical energy storage 1 is designed as described below.

In einer in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsform des elektrischen Energiespeichers 1 ist die Berstöffnung B an einem Boden des Zellgehäuses 4 der jeweiligen Einzelzelle 2 des elektrischen Energiespeichers 1 ausgebildet. Das heißt, dass die Überdruckstoffe aus der bodenseitig angeordneten Berstöffnung B bei Überschreiten eines vorgegebenen Innendruckes im Zellgehäuse 4 entweichen.In one in the 5 and 6 shown embodiment of the electrical energy storage 1, the bursting opening B is formed on a bottom of the cell housing 4 of the respective individual cell 2 of the electrical energy storage 1. This means that the overpressure substances escape from the bursting opening B arranged on the bottom when a predetermined internal pressure in the cell housing 4 is exceeded.

Üblicherweise ist der elektrische Energiespeicher 1 im Bereich eines Fahrzeugunterbodens 9 des Fahrzeuges angeordnet. Zumindest ein Abschnitt des Fahrzeugunterbodens 9, insbesondere der Abschnitt, in welchem der elektrische Energiespeicher 1 angeordnet ist, weist eine sogenannte Armierungsfläche A auf. Diese Armierungsfläche A dient dazu, den Fahrzeugunterboden 9 zu verstärken, um Deformationen bei einem Aufsetzen des Fahrzeuges auf einem Fahrzeuguntergrund zumindest zu verringern.The electrical energy storage 1 is usually arranged in the area of a vehicle underbody 9 of the vehicle. At least a section of the vehicle underbody 9, in particular the section in which the electrical energy storage 1 is arranged, has a so-called reinforcement surface A. This reinforcement surface A serves to reinforce the vehicle underbody 9 in order to at least reduce deformations when the vehicle is placed on a vehicle base.

Insbesondere ist unterhalb des elektrischen Energiespeichers 1 ein vergleichsweise flaches, großflächiges sogenanntes Crashvolumen ausgebildet, um den elektrischen Energiespeicher 1 im Aufsetzfall des Fahrzeuges vor Beschädigungen zu schützen. In particular, a comparatively flat, large-area so-called crash volume is formed below the electrical energy storage 1 in order to protect the electrical energy storage 1 from damage in the event of the vehicle touching down.

Dieses Crashvolumen wird als Sicherheitsvolumen S des elektrischen Energiespeichers 1 genutzt, so dass das Sicherheitsvolumen S zwischen Gehäuseboden des Gehäuses 3 des elektrischen Energiespeichers 1 und der Armierungsfläche A des Fahrzeugunterbodens 9 des Fahrzeuges ausgebildet ist. Das derart gebildete Sicherheitsvolumen S ist ein vergleichsweise besonders geschützter und gegebenenfalls thermisch isolierter Raum als Sammelvolumen für aus dem Zellgehäuse 4 austretende Überdruckstoffe und austretenden Elektrolyt E.This crash volume is used as a safety volume S of the electrical energy storage 1, so that the safety volume S is formed between the housing base of the housing 3 of the electrical energy storage 1 and the reinforcement surface A of the vehicle underbody 9 of the vehicle. The safety volume S formed in this way is a comparatively particularly protected and possibly thermally insulated space as a collecting volume for overpressure substances and electrolyte E emerging from the cell housing 4.

Zur Realisierung, dass die aus der Berstöffnung B der Einzelzelle 2 entweichenden Überdruckstoffe in das Sicherheitsvolumen S gelangen, sind in den Gehäuseboden, also unterhalb der Einzelzellen 2, vergleichsweise große Öffnungen O eingebracht.In order to ensure that the overpressure substances escaping from the bursting opening B of the individual cell 2 reach the safety volume S, comparatively large openings O are made in the housing base, i.e. below the individual cells 2.

Übersteigt der Innendruck in dem Zellgehäuse 4 einen zulässigen Wert, öffnet sich die Berstöffnung B, beispielsweise durch Bersten der Berstmembran, so dass im Zellgehäuse 4 befindliche Gase und ein sich in dem Zellgehäuse 4 befindlicher, unverbrannter Elektrolyt E in das Sicherheitsvolumen S entweichen. Da die Berstöffnung B am Boden des Zellgehäuses 4 angeordnet ist, entleert sich die Einzelzelle 2 im Wesentlichen vollständig. Mit anderen Worten: Die Einzelzelle 2 läuft leer.If the internal pressure in the cell housing 4 exceeds a permissible value, the bursting opening B opens, for example by bursting of the bursting membrane, so that gases located in the cell housing 4 and an unburned electrolyte E located in the cell housing 4 escape into the safety volume S. Since the bursting opening B is arranged at the bottom of the cell housing 4, the individual cell 2 empties essentially completely. In other words: Single cell 2 is running empty.

Da sich dann kein Elektrolyt E mehr in der Einzelzelle 2 befindet, laufen in dieser keine chemischen Prozesse mehr ab. Dadurch, dass die Armierungsfläche A metallisch und vergleichsweise großflächig ausgebildet ist, können sich in das Sicherheitsvolumen S entweichende Stoffe der Einzelzelle 1 relativ schnell abkühlen. Dabei werden die Stoffe in dem Sicherheitsvolumen S, insbesondere zur Abkühlung, zwischengespeichert. Zusätzlich vermischen sich diese Stoffe mit einer in dem Sicherheitsvolumen S vorhandenen Luft, wodurch sich die Stoffe „verdünnen“ können, bis diese verhältnismäßig ungefährlich sind. An einer von der Einzelzelle 2 entfernten Stelle, weist die Armierungsfläche A, insbesondere der Fahrzeugunterboden 9 des Fahrzeuges eine nicht näher dargestellte weitere Öffnung auf. Über diese weitere Öffnung können die abgekühlten ungefährlichen Stoffe in die Fahrzeugumgebung oder in einen geeigneten Auffangbehälter geleitet werden.Since there is no longer any electrolyte E in the individual cell 2, chemical processes no longer take place in it. Because the reinforcement surface A is metallic and has a comparatively large area, substances from the individual cell 1 that escape into the safety volume S can cool down relatively quickly. The substances are temporarily stored in the safety volume S, in particular for cooling purposes. In addition, these substances mix with air present in the safety volume S, which allows the substances to “dilute” until they are relatively harmless. At a location remote from the individual cell 2, the reinforcement surface A, in particular the vehicle underbody 9 of the vehicle, has a further opening, not shown in more detail. The cooled, non-hazardous substances can be directed into the vehicle environment or into a suitable collecting container via this additional opening.

Da die im thermischen Fehlerfall einer Einzelzelle 2 erzeugten Stoffe, insbesondere Gas und Elektrolyt E, in das Sicherheitsvolumen S überführt werden, gelangen diese Stoffe nicht in das Gehäuse 3 des elektrischen Energiespeichers 1 und sammeln sich dort. Die in dem Zellgehäuse 4 der fehlerhaften Einzelzelle 2 entstehenden Brenngase können somit nicht auf die benachbarten Einzelzellen 2 übergehen und diese überhitzen. Ein Ausbreiten eines thermischen Durchgehens einer Mehrzahl von Einzelzellen 2 des elektrischen Energiespeichers 1 kann somit weitestgehend ausgeschlossen werden.Since the substances generated in the event of a thermal fault in a single cell 2, in particular gas and electrolyte E, are transferred to the safety volume S, these substances do not get into the housing 3 of the electrical energy storage 1 and collect there. The fuel gases generated in the cell housing 4 of the faulty individual cell 2 can therefore not pass on to the neighboring individual cells 2 and overheat them. The spread of thermal runaway in a plurality of individual cells 2 of the electrical energy storage device 1 can thus be largely ruled out.

Die Berstöffnungen B der Einzelzellen 2 und das Sicherheitsvolumen S als Sammelvolumen stellen ein Überdruckentlastungssystem des elektrischen Energiespeichers 1 dar, um das Brandrisiko des elektrischen Energiespeichers 1 und des Fahrzeuges erheblich zu verringern.The bursting openings B of the individual cells 2 and the safety volume S as a collecting volume represent an overpressure relief system of the electrical energy storage 1 in order to significantly reduce the risk of fire of the electrical energy storage 1 and the vehicle.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
22
EinzelzelleSingle cell
33
GehäuseHousing
44
ZellgehäuseCell casing
55
ElektrodenfolienanordnungElectrode foil arrangement
66
StromableiterfahneCurrent conductor flag
77
Kontaktnietcontact rivet
88th
Verbindungsleitungconnecting line
99
Fahrzeugunterboden Vehicle underbody
AA
ArmierungsflächeReinforcement surface
Bb
Berstöffnungburst opening
EE
Elektrolytelectrolyte
OO
Öffnungopening
PP
PolkontaktPole contact
SS
SicherheitsvolumenSecurity volume

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102013213877 A1 [0002]DE 102013213877 A1 [0002]

Claims (3)

Fahrzeug mit einem elektrischen Energiespeicher (1), welcher im Bereich eines Fahrzeugunterbodens (9) angeordnet ist, wobei der elektrische Energiespeicher (1) eine in einem Gehäuse (3) angeordnete Mehrzahl elektrisch seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen (2) aufweist, die ein Zellgehäuse (4) mit einer Berstöffnung (B) zum Druckabbau aufweisen, wobei ein Zellinneres über die Berstöffnung (B) fluidisch mit einem Sicherheitsvolumen (S) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die Berstöffnung (B) am Boden des Zellgehäuses (4) angeordnet ist, - das Sicherheitsvolumen (S) unterhalb der Einzelzellen (2) zwischen einem Gehäuseboden des elektrischen Energiespeichers (1) und einer Armierungsfläche (A) des Fahrzeugunterbodens (9) ausgebildet ist und - der Gehäuseboden eine Öffnung (O) aufweist, die in das Sicherheitsvolumen (S) mündet.Vehicle with an electrical energy storage (1), which is arranged in the area of a vehicle underbody (9), the electrical energy storage (1) having a plurality of individual cells (2) connected electrically in series and/or parallel to one another, arranged in a housing (3), which have a cell housing (4) with a bursting opening (B) for pressure reduction, a cell interior being fluidically coupled to a safety volume (S) via the bursting opening (B), characterized in that - the bursting opening (B) on the bottom of the cell housing ( 4) is arranged, - the safety volume (S) is formed below the individual cells (2) between a housing base of the electrical energy storage (1) and a reinforcing surface (A) of the vehicle underbody (9) and - the housing base has an opening (O), which flows into the safety volume (S). Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berstöffnung (B) einer jeweiligen Einzelzelle (2) über eine Leitung fluidisch mit dem Sicherheitsvolumen (S) gekoppelt ist.Vehicle after Claim 1 , characterized in that the bursting opening (B) of a respective individual cell (2) is fluidically coupled to the safety volume (S) via a line. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierungsfläche (A) des Fahrzeugunterbodens (9) eine weitere Öffnung zur Verbindung des Sicherheitsvolumens (S) mit einer Fahrzeugumgebung aufweist.Vehicle after Claim 1 or 2 , characterized in that the reinforcement surface (A) of the vehicle underbody (9) has a further opening for connecting the security volume (S) to a vehicle environment.
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