-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batterieaufnahmesystem zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Batteriezellen in einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug.
-
Stand der Technik
-
Ein Batterieaufnahmesystem wird in einem herkömmlichen elektrisch angetriebenen Fahrzeug verwendet, um eine Mehrzahl von Batteriezellen aufzunehmen, welche die für den Antrieb des elektrischen antreibbaren Fahrzeugs benötigte elektrische Energie bereitstellen. Üblicherweise werden auf der Lithium-lonen-Technologie basierende Batteriezellen verwendet, welche jedoch durch bestimmte äußere Einflüsse, wie z.B. Überhitzung, Überladung und/oder mechanische Beschädigung, in einen thermisch instabilen Zustand überführt werden können.
-
Falls eine Batteriezelle der Mehrzahl von Batteriezellen in einen thermisch instabilen Zustand überführt wird, wird durch ein Überdruckventil der Batteriezelle innerhalb kurzer Zeit eine große Menge heißer Gase unter hohem Druck an die Umgebung der Batteriezelle abgegeben. Aufgrund der üblicherweise dichten Packung der Batteriezellen innerhalb des Batterieaufnahmesystems können die durch die thermisch instabile Batteriezelle abgegebenen heißen Gase benachbarte Batteriezellen ebenfalls in einen thermisch instabilen Zustand überführen. Dadurch kann sich unter Umständen eine Kettenreaktion ergeben, welche ein Großteil der Batteriezellen schwer beschädigen oder sogar zerstören kann.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batterieaufnahmesystem eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs bereitzustellen, welches beim Auftreten eines thermisch instabilen Zustands einer Batteriezelle, die benachbarten Batteriezellen des Batterieaufnahmesystems vor einer Beschädigung schützt.
-
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
-
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass ein Gasabführungskanal des Batterieaufnahmesystems eine Ableitung von aus den Batteriezellen austretenden heißen Gasen sicherstellt, so dass die durch eine thermisch instabile Batteriezelle abgegebenen heißen Gase benachbarte Batteriezellen nicht thermisch anregen können.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Batterieaufnahmesystem zum Aufnehmen einer Mehrzahl von Batteriezellen in einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug gelöst, mit einem Aufnahmegehäuse zum Aufnehmen der Mehrzahl der Batteriezellen, der Mehrzahl von Batteriezellen, welche in dem Aufnahmegehäuse aufgenommen sind, wobei die Batteriezellen jeweils zumindest ein Zellenentgasungselement aufweisen, welches ausgebildet ist, bei einem Überdruck innerhalb der jeweiligen Batteriezelle Gas aus der jeweiligen Batteriezelle abzuleiten, einem Gasabführungskanal, welcher insbesondere innerhalb des Aufnahmegehäuses angeordnet ist, wobei der Gasabführungskanal einen Innenraum aufweist, welcher ausgebildet ist, aus zumindest einem Zellenentgasungselement von zumindest einer Batteriezelle austretendes Gas aufzunehmen, um das aufgenommene Gas von der zumindest einen Batteriezelle abzuführen, und einer Trennwand, welche den Innenraum des Gasabführungskanals zumindest abschnittsweise abschließt, wobei die Trennwand einen Durchtrennungsabschnitt aufweist, welcher aus einem durchtrennbaren Material geformt ist, wobei der Durchtrennungsabschnitt durch das aus dem zumindest einen Zellenentgasungselement austretende Gas durchtrennbar ist, um einen Durchbruch in dem Durchtrennungsabschnitt zu erzeugen, durch welchen das austretende Gas in den Innenraum des Gasabführungskanals einströmbar ist.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Gasabführungskanal ein wirksames Abführen von aus zumindest einer Batteriezelle austretendem heißen Gas sicherstellt, so dass, wenn eine von benachbarten Batteriezellen in einen thermisch instabilen Zustand überführt werden sollte, verhindert wird, dass auch die anderen der benachbarten Batteriezellen in einen thermisch instabilen Zustand überführt werden.
-
Hierbei kann der aus dem durchtrennbaren Material geformte Durchtrennungsabschnitt der Trennwand insbesondere durch den Überdruck des aus der jeweiligen Batteriezelle austretenden Gases mechanisch durchbrochen werden, um den Durchbruch in dem Durchtrennungsabschnitt zu erzeugen.
-
Alternativ oder zusätzlich kann das durchtrennbare Material des Durchtrennungsabschnitt auch als ein durchbrennbares Material ausgebildet sein, so dass wenn sich das aus der jeweiligen Batteriezelle austretende Gas entzündet, das durchbrennbare Material durchbrannt werden kann, um den Durchbruch in dem Durchtrennungsabschnitt zu erzeugen. Hierbei sind insbesondere auch Mischformen aus einem mechanischen Durchbrechen und einem Durchbrennen des Durchtrennungsabschnitts möglich.
-
Insbesondere kann das jeweilige Zellenentgasungselement ein Zellenentgasungsventil umfassen, welches ausgebildet ist, bei einem Druckanstieg im Inneren der jeweiligen Batteriezelle zu öffnen, um Gas aus der jeweiligen Batteriezelle auszuleiten.
-
Alternativ kann das jeweilige Zellenentgasungselement insbesondere eine Berstscheibe oder eine Sollbruchstelle umfassen, welche ausgebildet ist, bei einem Druckanstieg im Inneren der jeweiligen Batteriezelle zu brechen, um Gas aus der jeweiligen Batteriezelle auszuleiten.
-
Insbesondere ist der Innenraum des Gasabführungskanals durch den Durchtrennungsabschnitt der Trennwand und eine weitere Wandung des Gasabführungskanals abgeschlossen.
-
Hierbei kann insbesondere der Durchtrennungsabschnitt der Trennwand und die weitere Wandung des Gasabführungskanals aus dem durchtrennbaren Material geformt sein, wobei insbesondere der Durchtrennungsabschnitt der Trennwand eine geringere Dicke als die weitere Wandung des Gasabführungskanals aufweisen kann.
-
Alternativ kann insbesondere der Durchtrennungsabschnitt der Trennwand aus dem durchtrennbaren Material geformt sein und kann die weitere Wandung des Gasabführungskanals aus einem nicht durchtrennbaren Material geformt sein.
-
In einer Ausführungsform ist die Trennwand, insbesondere der Durchtrennungsabschnitt, an einer dem zumindest einen Zellenentgasungselement zugewandten Seite des Gasabführungskanals angeordnet.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass aus dem jeweiligen Zellenentgasungselement austretendes Gas wirksam mit der Trennwand, insbesondere mit dem Durchtrennungsabschnitt, in Kontakt treten kann, um den Durchbruch in dem Durchtrennungsabschnitt zu erzeugen.
-
In einer Ausführungsform ist die Trennwand, insbesondere der Durchtrennungsabschnitt, zumindest abschnittsweise zwischen dem zumindest einen Zellenentgasungselement und dem Innenraum des Gasabführungskanals angeordnet.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Trennwand während des normalen Betriebs der Batteriezellen eine wirksame Abgrenzung des Innenraums des Gasabführungskanals sicherstellt.
-
In einer Ausführungsform ist eine dem zumindest einen Zellenentgasungselement abgewandte Seite des Gasabführungskanals aus einem nicht durchtrennbaren Material geformt, welches durch das in dem Innenraum des Gasabführungskanals geführte Gas nicht durchtrennbar ist.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das heiße Gas innerhalb des Gasabführungskanals das nicht durchtrennbare Material nicht durchtrennen kann, so dass das heiße Gas nicht aus dem Innenraum des Gasabführungskanals austreten kann. Insbesondere weist das auf der abgewandte Seite des Gasabführungskanals angeordnete nicht durchtrennbare Material eine größere Dicke als das durchtrennbare Material des Durchtrennungsabschnitts auf.
-
In einer Ausführungsform umfasst das durchtrennbare Material ein nicht entflammbares Material.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das durchtrennbare Material zwar durch das heiße Gas zur Erzeugung des Durchbruchs durchtrennt werden kann, jedoch sich das durchtrennbare Material nicht selbst entzünden kann, und dadurch nicht brandfördernd wirkt.
-
In einer Ausführungsform ist der Gasabführungskanal oberhalb von mehreren Batteriezellen innerhalb des Aufnahmegehäuses angeordnet, wobei die Trennwand eine Mehrzahl von Durchtrennungsabschnitten aufweist, welche jeweils aus dem durchtrennbaren Material geformt sind, wobei der jeweilige Durchtrennungsabschnitt durch das aus dem jeweiligen einem Zellenentgasungselement austretenden Gas durchtrennbar ist, um jeweils einen Durchbruch in dem jeweiligen Durchtrennungsabschnitt zu erzeugen, durch welchen das austretende Gas in den Innenraum des Gasabführungskanals einströmbar ist.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Gasabführungskanal eine Abführung von Gas aus einer Mehrzahl von Zellenentgasungselementen einer Mehrzahl von Batteriezellen sicherstellt.
-
In einer Ausführungsform ist an einer Oberseite von zumindest einer Batteriezelle zumindest ein Batteriepol angeordnet, welcher ausgebildet ist, an der Trennwand anzuliegen, um die Oberseite der zumindest einen Batteriezelle von der Trennwand zu beabstanden.
-
In einer Ausführungsform liegt der Durchtrennungsabschnitt direkt an der Oberseite der Batteriezelle an, insbesondere direkt an dem Zellenentgasungselement.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass aus dem Zellenentgasungselement ausströmendes Gas direkt den Durchbruch in dem Durchtrennungsabschnitt erzeugen und in den Innenraum des Gasabführungskanals eindringen kann, und somit verhindert wird, dass das ausströmende Gas zu anderen Batteriezellen vordringen kann.
-
In einer Ausführungsform ist das zumindest eine Zellenentgasungselement von der Trennwand beabstandet angeordnet, wobei insbesondere zwischen dem Zellenentgasungselement und der Trennwand ein Gasaufnahmeraum angeordnet ist, in welchen das aus dem Zellenentgasungselement ausströmende Gas aufnehmbar ist, bevor dieses durch den Durchbruch in den Innenraum des Gasabführungskanals strömt.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Gasaufnahmeraum das heiße Gas aufnimmt, bevor dieses in den Innenraum des Gasabführungskanals weiterströmt. Insbesondere ist der Gasaufnahmeraum durch ein Barriereelement von weiteren Batteriezellen abgegrenzt, um ein Vordringen des heißen Gases aus dem Gasaufnahmeraum zu den weiteren Batteriezellen zu verhindern.
-
In einer Ausführungsform ist an einer Oberseite der zumindest einen Batteriezelle zumindest ein Führungselement, insbesondere ein ringförmiges Führungselement, angeordnet, welches ausgebildet ist, das aus dem Zellenentgasungselement ausströmende Gas zu der Trennwand zu führen, wobei das zumindest eine Führungselement insbesondere umlaufend um das Zellenentgasungselement herum angeordnet ist, und wobei das Führungselement insbesondere aus einem nicht brennbaren Material besteht.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Führungselement ein gerichtetes Führen des heißen Gases zu dem Durchtrennungsabschnitt der Trennwand und weiter in den Innenraum des Gasabführungskanals sicherstellt.
-
In einer Ausführungsform ist der Durchtrennungsabschnitt als ein in Richtung des Innenraums des Gasabführungskanals verformbarer Durchtrennungsabschnitt ausgebildet, und ist an einer dem Durchtrennungsabschnitt abgewandten Seite des Innenraums des Gasabführungskanals ein Dorn angeordnet, welcher ausgebildet ist, den Durchbruch in dem verformbaren Durchtrennungsabschnitt zu erzeugen.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den Dorn ein wirksames Erzeugen des Durchbruchs erreicht wird. Insbesondere ist der zumindest eine Durchtrennungsabschnitt ausschließlich als ein in Richtung des Innenraums des Gasabführungskanals verformbarer Durchtrennungsabschnitt ausgebildet, so dass verhindert wird, dass ein weiterer Durchtrennungsabschnitt des Gasabführungskanals durch Gas in dem Innenraum des Gasabführungskanals nach außen verformt wird, so dass das Gas durch weiteren Durchtrennungsabschnitt nicht nach außen austreten kann.
-
In einer Ausführungsform weist das durchtrennbare Material des Durchtrennungsabschnitts zumindest eine Solldurchbruchsstelle auf, welche gegenüber dem durchtrennbaren Material strukturell geschwächt ist, um mittels des austretenden Gases den Durchbruch an der Solldurchbruchsstelle zu erzeugen.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Solldurchbruchsstelle ein wirksames Erzeugen des Durchbruchs erreicht wird.
-
In einer Ausführungsform weist der Gasabführungskanal zumindest abschnittsweise ein brandhemmendes Material auf, wobei das brandhemmende Material ausgebildet ist, aus dem erzeugten Durchbruch in der Trennwand auszutreten, um ein Ausbreiten das Gases zu verhindern.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das brandhemmende Material einen Batteriebrand wirksam verhindern kann.
-
In einer Ausführungsform umfasst das brandhemmende Material ein Löschpulver und/oder einen Löschschaum, welcher insbesondere aufgeschäumtes Siliziumoxid umfasst.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die genannten Materialien einen wirksamen Brandschutz sicherstellen.
-
In einer Ausführungsform ist das brandhemmende Material in einem Innenraum des Gasabführungskanals angeordnet, und/oder ist das brandhemmende Material in einer Aufnahmekartusche des Gasabführungskanals angeordnet, und/oder ist das brandhemmende Material in einem Aufnahmebehälter zwischen den Batteriezellen angeordnet.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein wirksamer Brandschutz sichergestellt wird.
-
In einer Ausführungsform umfasst das durchtrennbare Material des Durchtrennungsabschnitts einen durchtrennbaren Kunststoff, insbesondere eine durchtrennbare Kunststofffolie.
-
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die genannten durchtrennbaren Materialien im normalen Betriebszustand eine wirksame Abgrenzung des Innenraums des Gasabführungskanals von den Batteriezellen sicherstellen, wobei die genannten durchtrennbaren Materialien jedoch im Fehlerfall durch das aus den Batteriezellen austretende Gas durchtrennbar sind, um den Durchbruch zu erzeugen.
-
Kurze Figurenbeschreibung
-
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1A und 1B schematische Darstellungen eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 4A, 4B und 4C schematische Darstellungen eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 5 eine schematische Darstellung eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 6A, und 6B schematische Darstellungen eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
- 7 eine schematische Darstellung eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
-
Der Aspekt und die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis des Aspekts der vorliegenden Erfindung zu vermitteln.
-
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1A und 1B zeigen schematische Darstellungen eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
Das in der 1A und 1B nur schematisch dargestellte Batterieaufnahmesystem 100 ermöglicht die Aufnahme einer Mehrzahl von Batteriezellen 101 in einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug. Hierbei weist das Batterieaufnahmesystem 100 ein in 1A und 1 B nur angedeutetes Aufnahmegehäuse 103 zum Aufnehmen der Mehrzahl von Batteriezellen 101 auf. In der 1A ist eine Batteriezelle 101 dargestellt. In der 1B sind zwei Batteriezellen 101 dargestellt.
-
In einem herkömmlichen elektrisch antreibbaren Fahrzeug wird eine Vielzahl von Batteriezellen 101 benötigt, um eine ausreichende elektrische Energie zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Üblicherweise werden hierbei auf der Lithium-lonen-Technologie basierende Batteriezellen 101 eingesetzt, welche jedoch in bestimmten Betriebsbedingungen in einen thermisch instabilen Zustand überführt werden können.
-
Beispielsweise kann bei einer Überladung einer Batteriezelle 101, bei einem Überhitzen einer Batteriezelle 101 und/oder bei einer mechanischen Beschädigung der Batteriezelle 101, ein Batteriezell-interner Kurzschluss entstehen, wodurch im Inneren der Batteriezelle 101 eine große Menge an thermischer Energie freigesetzt werden kann, wodurch wiederum der Druck im Inneren der Batteriezelle 101 stark ansteigt.
-
Um eine Zerstörung der Batteriezelle 101 zu vermeiden, weisen die Batteriezelle 101 jeweils ein in 1A und 1B lediglich schematisch dargestelltes Zellenentgasungselement 105 auf, welches öffnet und eine signifikante Menge an heißem Gas an die unmittelbare Umgebung der Batteriezelle 101 abgeben kann, wie dies in der 1B schematisch durch eine Explosivmarkierung dargestellt ist. Das Zellenentgasungselement 105 kann ein Zellenentgasungsventil oder eine Berstscheibe umfassen.
-
Aufgrund der oftmals sehr dichten Packung von Batteriezellen 101 in einem herkömmlich verwendeten Aufnahmegehäuse 103 kann das entsprechend durch das Zellenentgasungselement 105 freigesetzte heiße Gas andere benachbarte Batteriezellen 101 thermisch anregen, so dass auch die anderen, benachbarten Batteriezellen 101 unter Umständen in einen thermisch instabilen Zustand gebracht werden können.
-
Unter Umständen kann sich hierbei eine Kettenreaktion ergeben, in dessen Umfang eine Vielzahl von Batteriezellen 101 in thermisch instabile Zustände gebracht werden können („thermal propagation“), wodurch gegebenenfalls die gesamte Batterieeinheit des elektrisch antreibbaren Fahrzeugs schwer beschädigt oder sogar zerstört werden kann.
-
Aus diesem Grund weist das Batterieaufnahmesystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine wirksame Ableitungsmöglichkeit des aus dem Zellenentgasungselement 105 freigesetzten heißen Gases auf, um bei einer Beschädigung und daraus resultierender Freisetzung von thermischer Energie von einer einzigen Batteriezelle 101 zu verhindern, dass benachbarte Batteriezellen 101 auch in einen thermisch instabilen Zustand überführt werden.
-
Hierbei weist das Batterieaufnahmesystem 100 einen Gasabführungskanal 107 auf, welcher innerhalb des Aufnahmegehäuses 103 angeordnet ist. Der Gasabführungskanal 107 weist einen Innenraum 109 auf, welcher ausgebildet ist, das aus dem jeweiligen Zellenentgasungselement 105 austretende Gas aufzunehmen, um das aufgenommene Gas von der Batteriezelle 101 abzuführen, wie dies in 1B dargestellt.
-
Wie aus der 1A hervorgeht, weist das Batterieaufnahmesystem 100 eine Trennwand 111 auf, welche den Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 zumindest abschnittsweise abschließt.
-
Hier ist die Trennwand 111 an einer dem Zellenentgasungselement 105 zugewandten Seite des Gasabführungskanals 107 angeordnet. Die Trennwand 111 ist hierbei zumindest abschnittsweise zwischen dem zumindest einen Zellenentgasungselement 105 und dem Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 angeordnet.
-
Wie aus der 1A entnommen werden kann, ist der Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 im normalen Betrieb des Batterieaufnahmesystems 100 durch die Trennwand 111 abgeschlossen.
-
Hierbei weist die Trennwand 111 jedoch einen lediglich schematisch dargestellten Durchtrennungsabschnitt 113 auf, welcher aus einem durchtrennbaren Material geformt ist. Wenn nun heißes Gas aus dem Zellenentgasungselement 105 austritt, wie dies in der 1B dargestellt ist, wird das durchtrennbare Material des Durchtrennungsabschnitts 113 durch das austretende Gas durchtrennt, und ein Durchbruch 115 wird in der Trennwand 111 erzeugt, durch welchen das austretende Gas in den Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 einströmen kann. Das Durchtrennen des durchtrennbaren Materials des Durchtrennungsabschnitts 113 kann mechanisch durch einen Überdruck des heißen Gases stattfinden, und/oder kann, wenn sich das heiße Gas entzündet, auch durch den Durchbrennen des durchtrennbaren Materials des Durchtrennungsabschnitts 113 erfolgen.
-
An einer dem Zellenentgasungselement 105 abgewandten Seite des Gasabführungskanals 107 ist dieser insbesondere aus einem nicht durchtrennbaren Material oder aus dem durchtrennbaren Material mit einer größeren Dicke als in dem Durchtrennungsabschnitt 113 geformt, so dass die weitere Wandung des Gasabführungskanals 107 an der dem Zellenentgasungselement 105 abgewandten Seite durch das in dem Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 geführte Gas nicht durchtrennbar ist, so dass das heiße Gas aus dem Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 nicht nach außen dringen kann.
-
Wie aus der 1 B hervorgeht, kann das aus dem Zellenentgasungselement 105 austretende heiße Gas durch den Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 abgeführt werden, ohne dass das heiße Gas in Kontakt mit weiteren benachbarten Batteriezellen 101 tritt, so dass die weiteren benachbarten Batteriezellen 101 nicht thermisch angeregt werden, und sich somit eine thermische Instabilität von einer der Batteriezellen 101 nicht auf die weiteren benachbarten Batteriezellen 101 ausweitet.
-
Die Eigenschaften des durchtrennbaren Materials des Durchtrennungsabschnitts 113 müssen vorteilhaft gewählt werden, damit auf der einen Seite im Falle des Austretens von heißem Gas das Durchtrennen zum Erzeugen des Durchbruchs 115 sichergestellt wird, und auf der anderen Seite darf das durchtrennbare Material durch das heiße Gas nicht entflammbar sein, um sicherzustellen, dass eine Ausbreitung eines Brandes nicht möglich ist. Insbesondere umfasst das durchtrennbare Material einen durchtrennbaren Kunststoff, insbesondere eine durchtrennbare Kunststofffolie.
-
Das Durchtrennen des durchtrennbaren Materials des Durchtrennungsabschnitts 113 kann durch eine hohe Temperatur des heißen Gas und ferner auch durch einen hohen Druck des heißen Gases bedingt sein, so dass das durchtrennbare Materials des Durchtrennungsabschnitts 113 einen geeigneten Schmelzpunkt aufweisen muss, bzw. so dass das durchtrennbare Materials des Durchtrennungsabschnitts 113 eine geeignete strukturelle Stabilität aufweisen muss, um dem entsprechenden Druck nachzugeben.
-
Zudem muss sichergestellt werden, dass sich die Temperatur des heißen Gases innerhalb des Innenraums 109 des Gasabführungskanals 107 so wirksam abbaut, dass ein Durchtrennen eines durchtrennbaren Materials in einem weiteren Durchtrennungsabschnitt 113 nicht auftritt.
-
Aus der 1B geht beispielsweise hervor, dass der Gasabführungskanal 107 oberhalb einer Mehrzahl von Batteriezellen 101 innerhalb des Aufnahmegehäuses 103 angeordnet ist, und sich der Gasabführungskanal 107 insbesondere entlang einer Oberseite von mehreren Batteriezellen 101 erstreckt.
-
Hierbei weist die Trennwand 111 eine Mehrzahl von Durchtrennungsabschnitten 113 auf, welche jeweils aus dem durchtrennbaren Material geformt sind, wobei der jeweilige Durchtrennungsabschnitt 113 durch das aus dem jeweiligen Zellenentgasungselement 105 austretende Gas durchtrennbar ist, um jeweils einen Durchbruch 115 in dem jeweiligen Durchtrennungsabschnitt 113 zu erzeugen, durch welchen das austretende Gas in den Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 einströmbar ist.
-
Auch wenn in der 1B nur ein Ausschnitt des Gasabführungskanals 107 dargestellt ist, steht insbesondere jedes Zellenentgasungselement 105 jeder Batteriezelle 101 mit einem entsprechenden Durchtrennungsabschnitt 113 in Kontakt, so dass der Gasabführungskanal 107 heißes Gas aufnehmen und abführen kann, das von einer beliebigen Batteriezelle 101 der Mehrzahl von Batteriezellen 101 austritt.
-
Aus der 1A und der 1B ist zu entnehmen, dass an einer Oberseite der Batteriezelle 101 zumindest ein Batteriepol 117 angeordnet ist, welcher ausgebildet ist, an der Trennwand 111 anzuliegen, um die Oberseite der zumindest einen Batteriezelle 101 von der Trennwand 111 zu beabstanden. Durch den Batteriepol 117 ist das Zellenentgasungselement 105 von der Trennwand 111 beabstandet angeordnet ist, so dass zwischen dem Zellenentgasungselement 105 und der Trennwand 111 ein Gasaufnahmeraum 119 angeordnet ist, in welchen das aus dem Zellenentgasungselement 105 ausströmende Gas aufnehmbar ist, bevor dieses durch den Durchbruch 115 in den Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 strömt. Insbesondere ist der Gasaufnahmeraum 119 durch ein in den 1A und 1B nicht dargestelltes Barriereelement von den weiteren benachbarten Batteriezellen 101 abgetrennt, so dass heißes Gas aus dem Gasaufnahmeraum 119 nicht zu den weiteren benachbarten Batteriezellen 101 vordringen kann.
-
Auch wenn dies in den 1A und 1B nicht dargestellt ist, kann bei einer anderen Anordnung der Batteriepole 117 der Gasabführungskanal 107 alternativ auch direkt an einer Oberseite der Batteriezellen 101 anliegen, insbesondere direkt an dem jeweiligen Zellenentgasungselement 105.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
Das in 2 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Führungselement 121, insbesondere ein ringförmiges Führungselement 121, welches an einer Oberseite der Batteriezelle 101 angeordnet ist, und welches ausgebildet ist, das aus dem Zellenentgasungselement 105 ausströmende Gas zu der Trennwand 111 zu führen. Das zumindest eine Führungselement 121 ist insbesondere umlaufend um das Zellenentgasungselement 105 herum angeordnet, und besteht insbesondere aus einem nicht brennbaren Material, insbesondere aus einem Schottmaterial.
-
Das Führungselement 121 begrenzt somit den Gasaufnahmeraum 119 zwischen dem Zellenentgasungselement 105 und der Trennwand 111 und stellt dadurch sicher, dass das aus dem Zellenentgasungselement 105 austretende heiße Gas zwangsläufig auf das durchtrennbare Material des Durchtrennungsabschnitts 113 trifft und den Durchbruch 115 erzeugt, und somit das aus dem Zellenentgasungselement 105 austretende heiße Gas nicht zu den benachbarten weiteren Batteriezellen 101 vordringen kann.
-
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
Das in 3 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in der 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel durch einen Dorn 123, welcher an einer dem Durchtrennungsabschnitt 113 abgewandten Seite des Gasabführungskanals 107 angeordnet und ausgebildet ist, den in 3 nicht dargestellten Durchbruch 115 in dem Durchtrennungsabschnitt 113 zu erzeugen, durch welchen das austretende Gas in den Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 einströmbar ist.
-
Hierbei ist der Durchtrennungsabschnitt 113 als ein in Richtung einer von dem Zellenentgasungselement 105 abgewandten Seite verformbarer Durchtrennungsabschnitt 113 ausgebildet, so dass, wenn das heiße Gas mit einem hohen Druck gegen den Durchtrennungsabschnitt 113 presst, es zu einer Verformung des Durchtrennungsabschnitts 113 in den Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 kommt, so dass der Durchtrennungsabschnitt 113 an die Spitze des Dorns 123 stößt, wodurch der Dorn 123 den Durchtrennungsabschnitt 113 perforiert und den Durchbruch 115 erzeugt. Dadurch unterstützt der Dorn die Erzeugung des Durchbruchs 115 und aus diesem Grund kann das durchtrennbare Material des Durchtrennungsabschnitts 113 in diesem Fall insbesondere eine höhere Stabilität aufweisen, so dass der Durchtrennungsabschnitt 113 beispielsweise nicht nach außen gebogen werden kann.
-
Auch wenn dies in der 3 nicht gezeigt ist, kann das durchtrennbare Material des Durchtrennungsabschnitts 113 zumindest eine Solldurchbruchsstelle aufweisen, welche gegenüber dem durchtrennbaren Material strukturell geschwächt ist, um mittels des austretenden Gases den Durchbruch 115 an der Solldurchbruchsstelle zu erzeugen.
-
Eine entsprechende Solldurchbruchsstelle legt somit die Position des Durchbruchs 115 vorteilhaft fest und kann insbesondere durch Perforierungen in dem Durchtrennungsabschnitt 113 und/oder durch scharfe Kanten des Gasabführungskanals 107 gebildet werden.
-
4A, 4B und 4C zeigen schematische Darstellungen eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
Das in 4A, 4B und 4C dargestellte weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangehenden weiteren Ausführungsbeispielen dadurch, dass der Gasabführungskanal 107 zumindest abschnittsweise ein brandhemmendes Material aufweist, welches insbesondere ein Löschpulver und/oder einen Löschschaum umfasst, welcher insbesondere aufgeschäumtes Siliziumoxid umfasst. Das brandhemmende Material ist in dem Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 angeordnet.
-
Aus der 4A kann entnommen werden, dass im normalen Betrieb des Batterieaufnahmesystems 100 das brandhemmende Material 125 durch die Trennwand 111 abgeschlossen im Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107 vorliegt.
-
Kommt es nun zu einem Austritt von heißen Gas aus dem Zellenentgasungselement 105 und wird durch das heiße Gas ein Durchbruch 115 in dem durchtrennbaren Material des Durchtrennungsabschnitts 113 erzeugt, dann tritt, wie in der 4B dargestellt ist, das brandhemmende Material 125 aus dem erzeugten Durchbruch 115 in der Trennwand 111 aus, um ein Ausbreiten das Gases zu verhindern.
-
In der 4C ist dargestellt, wie sich das aus dem Durchbruch 115 in der Trennwand 111 austretende brandhemmende Material 125 im Bereich von benachbarten Batteriezellen 101 verteilt, um einen wirksamen Brandschutz sicherzustellen.
-
Die Verwendung des brandhemmende Materials 125 ist insbesondere dann von Relevanz, wenn die Energie, bzw. Brandlast einer Batteriezelle 101 so hoch wäre, dass ein kontrolliertes Ableiten des heißen Gases durch den Gasabführungskanal 107 nur eingeschränkt möglich ist.
-
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
Das in 5 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel dadurch, dass das brandhemmende Materials 125 nicht in dem Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107, sondern in einer Aufnahmekartusche 127 des Gasabführungskanals 107 angeordnet ist. Der Gasabführungskanal 107 ist in der 5 nicht sichtbar, da hinter der Zeichenebene angeordnet.
-
6A und 6B zeigen eine schematische Darstellungen eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
Das in 6A und 6B dargestellte weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel dadurch, dass das brandhemmende Material 125 nicht in dem Innenraum 109 des Gasabführungskanals 107, sondern in einem Aufnahmebehälter 129 zwischen den Batteriezellen 101 angeordnet ist.
-
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Batterieaufnahmesystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
-
Das in 7 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel entspricht einer Kombination des in 1A und 1B dargestellten Ausführungsbeispiels und des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels.
-
BEZUGSZEICHENLISTE
-
- 100
- Batterieaufnahmesystem
- 101
- Batteriezelle
- 103
- Aufnahmegehäuse
- 105
- Zellenentgasungselement
- 107
- Gasabführungskanal
- 109
- Innenraum des Gasabführungskanals
- 111
- Trennwand
- 113
- Durchtrennungsabschnitt
- 115
- Durchbruch
- 117
- Batteriepol
- 119
- Gasaufnahmeraum
- 121
- Führungselement
- 123
- Dorn
- 125
- Brandhemmendes Material
- 127
- Aufnahmekartusche
- 129
- Aufnahmebehälter