EP4292163A1 - Energiespeicher für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen - Google Patents

Energiespeicher für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen

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Publication number
EP4292163A1
EP4292163A1 EP21843881.0A EP21843881A EP4292163A1 EP 4292163 A1 EP4292163 A1 EP 4292163A1 EP 21843881 A EP21843881 A EP 21843881A EP 4292163 A1 EP4292163 A1 EP 4292163A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
channel
gas
housing
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21843881.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Harald Buchal
Patrick Nausch
Bernd Schoellkopf
Ulrich Schweizer
Sebastian Vaupel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Publication of EP4292163A1 publication Critical patent/EP4292163A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/367—Internal gas exhaust passages forming part of the battery cover or case; Double cover vent systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to an energy store for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • the respective energy store has a housing which has, forms or delimits a receiving space.
  • the energy store also has at least one storage element for storing the electrical energy, with the storage element being arranged in the receiving space.
  • the storage element is a storage cell, for example, in particular a battery cell such as a lithium-ion cell.
  • the memory element is a memory module, which can include a plurality of memory elements, in particular electrically connected to one another, such as memory cells, in particular battery cells.
  • the storage element can store the electrical energy electrochemically.
  • DE 102017 104644 A1 discloses a housing arrangement with at least one electrical unit that is at risk of overheating, the housing arrangement comprising at least one receiving device in which the electrical unit is accommodated and at least one covering device, and the covering device comprising the receiving device on at least one associated, covers open side and comprises at least a first cover plate and at least a second cover plate.
  • the first cover plate is arranged parallel to the second cover plate.
  • the first cover plate has first openings and the second cover plate has second openings. It is provided that the first cover plate and the second cover plate are spaced from each other, the first openings in the first cover plate are arranged offset to the second openings of the second cover plate, regardless of a thermal state of the electrical unit.
  • the energy storage device has at least one filter device which is preferably formed separately from the housing and is held, for example, at least indirectly, in particular directly, on the housing and which delimits at least one discharge channel and at least one filter channel. It is preferably provided that the filter device delimits the discharge channel at least partially, in particular directly. It is also conceivable that the filter device delimits the filter channel at least predominantly and thus more than half or completely, in particular directly.
  • the filter device has a first filter part formed, for example, as a filter plate or from a sheet metal, and a second filter part, which is formed, for example, from a filter plate or sheet metal.
  • the filter parts are formed separately from one another and are preferably, in particular directly, connected to one another and thus held together.
  • the discharge channel is at least partially, in particular directly, delimited by the first, inner filter part, which is therefore also referred to as the first channel or inner channel.
  • the first filter part has at least one first through-flow opening, which opens into the discharge channel at one end and into the filter channel at the other end.
  • the second filter part is spaced apart from the first filter part, forming the filter channel that runs between the filter parts and is thereby delimited, in particular directly, by the filter parts.
  • the respective filter parts are respective solid bodies or walls or wall parts, with, for example, a surface of the second filter part facing the first, inner filter part and a surface of the first filter part facing the second filter part each directly delimiting the filter channel, see above that the surfaces face each other.
  • the second filter part is also referred to as the outer filter part or outer channel.
  • the second filter part has at least one second through-flow opening, which opens at one end into the filter channel between the filter parts and at the other end into the receiving space.
  • the through-flow openings are arranged offset to one another and can be traversed by a gas that flows out of the storage element and thus originates from the storage element, in particular in the event of a thermal event or in the event of thermal propagation.
  • the gas containing particles flowing out of the storage element, flowing into the receiving space and containing particles can thus flow through the second flow-through opening, so that the gas and in particular also the particles can be introduced into the filter channel via the second flow-through opening.
  • the filter channel By means of the filter channel, the gas can be guided to the first flow opening, through which the gas can also flow, through which the gas can be introduced into the discharge channel.
  • the discharge channel is arranged downstream of the filter channel in the flow direction of the gas flowing from the second flow opening towards the first flow opening and thereby flowing through the filter channel.
  • the gas On its way from the receiving space to the discharge duct, the gas first flows through the second through-flow opening, then through the filter duct and then through the first through-flow opening, so that the second through-flow opening is an inlet or introduction opening through which the gas from the receiving space into the Filter channel can be discharged.
  • the first through-flow opening is a discharge or exit or discharge opening, via which the gas can be discharged from the filter channel and introduced into the discharge channel.
  • the inlet opening is at least partially, in particular at least predominantly or completely, overlapped by a wall region of the first, inner filter part. It is preferably also provided that the outlet opening (first through-flow opening) is at least partially, in particular at least predominantly or completely, overlapped by a wall region of the second, outer filter part.
  • the filter device is a multi-walled filter device or the filter channel is a multi-walled filter channel or the filter device forms at least one multi-walled ventilation channel, which is also referred to as a venting channel, with the gas being discharged in a defined manner from the receiving space via the ventilation channel and into the discharge channel and, for example, via this channel to an area surrounding the housing.
  • a venting channel which is also referred to as a venting channel
  • the filter channel and the discharge channel form the ventilation channel described above, and are therefore components of the ventilation channel (venting channel). Due to the multi-wall design of the ventilation duct, a particularly advantageous particle filtering can be implemented, in the context of which any particles contained in the gas can be filtered out of the gas particularly well.
  • thermal event described above occurs, for example, in the event of a short circuit in the storage element.
  • the storage element is particularly heated, so that the named gas is produced, for example, from a liquid electrolyte of the storage element.
  • thermal propagation can occur, i.e. a thermal propagation process, during which, for example, the thermal event that initially occurs on the storage element spreads to at least one additional storage element of the energy storage device, with it affecting the additional one Considered alone, storage element initially did not come to the or a thermal event and would not have come to a thermal event.
  • the filter parts are preferably designed as metal sheets which are spaced apart from one another and are therefore arranged at a distance from one another. This forms the multi-walled ventilation channel, via which the gas can advantageously be discharged from the receiving space.
  • a position or point at which the venting channel has multiple walls can be defined, for example, anywhere along the venting channel.
  • the invention is based in particular on the finding that a filter element designed, for example, as a filter plate can be arranged directly on a bursting disk, as a result of which the gas can be discharged to the surroundings of the housing in a targeted and defined manner. Filtering is therefore usually only possible on or in the area of the bursting disc.
  • a respectively particle filtering is no longer limited to the position of the rupture disc. Clogging of the particle filter or the filter device, in particular with particles from the gas, can also be reduced compared to conventional solutions, since the particle filter can be distributed over a larger area compared to conventional solutions and is not limited to the opening cross-sectional area of the bursting disc . Due to the multi-walled ventilation duct, a storage or battery-specific particle filtering can be set by the number of walls or filter parts, by the distance between the filter parts and by a corresponding design of the filter parts.
  • Fig. 1 is a fragmentary schematic perspective view of a first
  • FIG. 2 shows a detail of a schematic sectional view of the energy store according to the first embodiment along a section line A-A shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detail of a schematic sectional view of the energy store according to the first embodiment along a section line B-B shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a detail of a schematic sectional view of the energy store according to the first embodiment
  • 5 shows a detail of a schematic sectional view of the energy store according to a second embodiment
  • FIG. 6 shows a detail of a schematic sectional view of the energy store according to a third embodiment
  • FIG. 7 shows a detail of a schematic and sectional perspective view of a filter device of the energy store according to a first embodiment
  • FIG. 10 shows a detail of a schematic side view of the filter device according to the second embodiment
  • FIG. 12 shows a detail of a schematic side view of the energy store according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 shows a detail in a schematic sectional view of a first embodiment of an energy store 10 for storing electrical energy or electrical current for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle.
  • the energy store 10 can also be seen in FIG. 2 .
  • the motor vehicle In its fully manufactured state, the motor vehicle has the energy store 10 and at least one electrical machine, by means of which the motor vehicle can be driven, in particular purely electrically.
  • the motor vehicle preferably a hybrid vehicle or an electric vehicle, in particular a battery electric vehicle (BEV).
  • BEV battery electric vehicle
  • the electric machine is supplied with the electric energy, that is to say with the electric current, which is stored in the energy store 10 .
  • the energy store 10 has a housing 12, which can be seen in part in FIG. 2 and is also referred to as a storage housing, which can, for example, comprise at least two housing parts which are formed separately from one another and are connected to one another.
  • a first of the housing parts can be seen in FIG. 2 and is denoted by 14 there.
  • the housing part 14 is a cover of the housing 12.
  • the housing 12 forms or delimits, in particular directly, a receiving space 16 of the energy storage device 10.
  • the energy storage device 10 has at least one storage element 18 arranged in the receiving space 16 and thus in the housing 12, by means of or in which the electrical energy is stored, in particular electrochemically.
  • the storage element 18 may be heated to a great extent.
  • a gas can arise from an in particular liquid electrolyte of the storage element 18 , which gas can flow out of the storage element 18 and initially flow into the receiving space 16 .
  • Particles, in particular hot or glowing particles, can be accommodated in the gas.
  • the gas and particles form a mixture, also known as mass flow.
  • the gas is also referred to as venting gas or ventilation gas, since the housing 12 is to be vented with regard to the gas. This means that the gas is to be discharged from the receiving space 16 in a targeted manner in order to be able to avoid an excessive increase in pressure in the receiving space 15, for example.
  • the energy store 10 has at least one arranged in the receiving space 16 and preferably formed separately from the housing 12 and at least indirectly in particular directly, on the housing 12 held filter device 20, which - as can be seen particularly well in combination with Fig. 5 - at least one discharge channel 22 and at least one filter channel 24 in particular in each case directly delimits.
  • the filter device 20 has an inner first filter part 26, which is formed separately from the housing 12 and is held and fastened, in particular directly, to the housing 12, in particular to the housing part 14, and a second filter part 28, which is separate from the housing 12 and is formed separately from the filter part 26 and is at least indirectly, in particular directly, connected to the filter part 26 .
  • connecting elements 30 are provided, by means of which the filter parts 26 and 28 are connected to one another.
  • the connecting elements 30 are designed as blind rivets, for example.
  • the filter parts 26 and 28 are designed, for example, as metal sheets or are formed from metal sheets.
  • the outer, second filter part 28 is designed as an L-plate, which has an L-shape in particular with regard to its cross section and thus extends over a corner in a corner area of the filter part 26, thus surrounding the corner area, so that the filter part 28 is on two different, opposite sides of the filter part 26 is arranged.
  • the filter part 26 has at least one first flow-through opening 32 opening into the discharge channel 22 at one end and into the filter channel 24 at the other end.
  • the filter part 28 has at least one second flow opening 34 which opens into the filter channel 24 at one end and into the receiving space 16 at the other end.
  • the flow openings 32 and 34 can be flowed through by the gas from the storage element 18 .
  • the through-openings 32 and 34 are designed as bores, ie as holes.
  • At least one wall area W of the filter part 26 is at a distance from the housing part 14, in particular from a second wall area W2 of the housing part 14, so that the discharge duct 22 arranged between the wall areas W and W2 runs partly directly through the wall area W and partly is delimited directly by the wall area W facing the wall area W2.
  • the filter part 28 is arranged at a distance from the filter part 26, in particular on a side of the filter part 26 that faces away from the housing part 14 and faces the receiving space 16, in such a way that the second filter part 28, which in this case is connected directly to the first filter part 26, forming the between the filter parts 26 and 28 and thereby the filter parts 26, 28 directly limiting filter channel 24 is spaced from the first filter part 26 .
  • a wall region W3 of the first, inner filter part 26 that faces away from the wall regions W and W2 and faces the outer filter part 28 and a wall region W4 of the second, outer filter part 28 that faces away from the receiving space 16 and faces the filter part 26 or the wall region W3 delimit the area between the wall regions W3 and W4 running filter channel 24 each directly.
  • the gas flowing out of the storage element 18 and thereby initially flowing into the receiving space 16, in particular with the particles contained therein, can flow through the second flow-through opening 34 and thus flow into the filter channel 24 via the second flow-through opening 34, and thus be introduced into the filter channel 24.
  • the through-flow openings 32 and 34 are offset from one another, in particular in such a way that the through-flow opening 34 is at least partially, in particular at least predominantly or completely, overlapped or covered by the wall region W3 or by the filter part 26, for example at least some of the in the gas impinge contained particles, when the gas flows through the flow opening 34, against the wall region W3 or against the filter part 26, whereby the particles contained in the gas are at least partially filtered out of the gas by means of the filter device 20.
  • particularly advantageous particle filtering can be implemented.
  • the flow opening 34 is also referred to as a through hole.
  • the filter part 26 can have a plurality of flow openings 32 and/or the filter part 28 can have a number of flow openings 34 .
  • the arrows shown in FIG. 2 show that the mass flow is passed through the through-holes into the filter part 28 embodied as an L-plate, for example.
  • the filter part 26 is used as an impact element, in particular as an impact plate, against which larger, glowing particles in the gas collide, as a result of which these larger, glowing particles can release their energy and can fall down due to gravity.
  • the mass flow or at least the gas is further increased by the distance between the filter part 28 (L-plate) and the first, inner filter part 26, consequently passed through the filter channel 24 .
  • the housing part 14 can have at least one bursting disk 36 which directly delimits at least a partial area of the discharge channel 22 or at which the discharge channel 22 ends.
  • the gas flowing through the discharge channel 22 is to be guided to the bursting disk 36 by means of the discharge channel 22 .
  • the bursting disk 36 closes a through-opening formed in the housing part 14 .
  • the mass flow or the gas is conducted to the bursting disk 36 through a geometry of the venting duct or through the venting duct and very particularly through the discharge duct 22 , with the housing part 14 being able to comprise a plurality of such bursting disks. If the respective bursting disk bursts, the mass flow or at least the gas can be routed from the energy store 10 to its surroundings.
  • a third filter stage can be implemented by a defined labyrinth section between the respective through-flow opening 34 and the respective through-flow opening 32, and therefore through the filter channel 24, with the gas and any particles still contained therein being removed by means of the labyrinth section or along the labyrinth section, i.e. by means of the filter channel 24 from the respective through-flow opening 34 into the respective through-flow opening 32 .
  • a fourth filter stage can be implemented through the respective first flow opening 32 in the first filter part 26 .
  • the venting channel is a multi-walled venting channel by means of which the particles can be at least partially filtered out of the gas.
  • the following advantages can be realized in this way: in terms of manufacturing technology, all the filter stages shown here as examples can be produced very easily and inexpensively, a variation of the individual filter stages makes it possible to quickly and efficiently respond to new requirements and findings with regard to a thermal event and/or thermal propagation react the size of the particles to be filtered can be easily adjusted via the filter levels
  • the through-flow opening 32 can be implemented by a hole or, in the present case, by a tab of the filter part 26 that is set out.
  • the through-flow opening 34 can be realized by a hole, in particular a bore, or by a flared tab 42 of the filter part 28 .
  • the filter part 28 is used to adjust the distance between the filter parts 26 and 28 and to define an exhaust gas and particulate Entry point and used to define a labyrinth function.
  • the respective through-hole through-flow opening 32 or 34
  • a fixation of the filter device 20 in particular on the housing 12 and in particular on the housing part 14 can be realized by a screw solution and/or clamp solution and/or welded solution.
  • a screw solution is provided, in the frame of which at least one screw element 44 is screwed against the housing 12 and in particular against the housing part 14.
  • the filter parts 26 and 28 are designed as multi-walled channel elements or form or delimit the multi-walled ventilation channel. Connection points between the filter parts 26 and 28 can be designed as screw/clamp/rivet and/or welded solutions. In other words, it is conceivable that the filter parts 26 and 28 are screwed together and/or clamped together and/or riveted together and/or welded together and/or connected to one another in some other way.
  • the filter parts 26 and 28 are connected to one another at the respective connection points V, in particular welded to one another, in particular by spot welding and/or seam welding.
  • the filter channel 24 is an intermediate space between the filter parts 26 and 28, it being possible for the distance or the intermediate space to be formed or adjusted by at least one or more knobs, in particular embossed knobs.
  • the aforementioned spacer element is produced as a nub, which is formed, for example, by embossing one of the filter parts 26 and 28 formed and thus integral with the one filter part 26 or 28 may be formed.
  • the filter parts 26 and 28 can have, for example, respective passage openings, by means of which the filter parts 26 and 28 can be connected to one another, for example.
  • the second, outer filter part 28 is shown transparent.
  • the aforementioned spacer element, by means of which the filter parts 26 and 28 are arranged or held at a distance from one another, is shown as an example in FIG. 8 and is denoted by 46 there.
  • the spacer element 46 is designed, for example, as a bead of the filter part 26 and is therefore designed in one piece with the filter part 26 .
  • the spacer element 46 is supported, in particular directly, on the filter part 28 .
  • FIGS. 9 and 10 show a second embodiment of the filter device 20, the second, outer filter part 28 being shown transparent in FIGS. It can be seen that the through-flow openings 32 and 34 are offset from one another in such a way that a first part of the through-flow opening 32 and a second part of the through-flow opening 34 overlap one another.
  • a third part of the flow opening 32 is overlapped by the filter part 28 or by its wall area W4, and a fourth part of the flow opening 34 is overlapped by the filter part 26 or by its third wall area.
  • connection point V1 in particular at the top
  • the filter part 26 is welded, in particular spot-welded, in particular on one side and/or at its edge, in particular prior to cathodic dip painting, as a result of which the filter part 26 is connected to the housing 12, in particular with the housing part 14 is connected.
  • a tab 48 is provided at a connection point V2, in particular at the bottom, which is held in particular on the housing part 14, in particular by welding and very particularly by spot welding.
  • the filter part 28 is inserted into the tab 48 .
  • the tab 48 is welded to the housing part 14 before the cathodic dip painting (KTL).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher (10) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einem einen Aufnahmeraum (16) begrenzenden Gehäuse (12), in dessen Aufnahmeraum (16) wenigstens ein Speicherelement (18) zum Speichern der elektrischen Energie angeordnet ist. Vorgesehen ist eine in dem Aufnahmeraum (16) angeordnete und zumindest einen Abführkanal (22) und wenigstens einen Filterkanal (24) begrenzende Filtereinrichtung (20), welche ein erstes Filterteil (26) mit wenigstens einer einenends in den Abführkanal (22) und andernends in den Filterkanal (24) mündenden, ersten Durchströmöffnung (32) und ein zweites Filterteil (28) aufweist, welches separat von dem ersten Filter (26) ausgebildet, mit dem ersten Filterteil (26) verbunden und unter Bildung des zwischen den Filterteilen (26, 28) verlaufenden und dadurch durch die Filterteile (26, 28) begrenzten Filterkanals (24) von dem ersten Filterteil (26) beabstandet ist.

Description

Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Energiespeicher zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Der jeweilige Energiespeicher weist ein Gehäuse auf, welches einen Aufnahmeraum aufweist, bildet beziehungsweise begrenzt. Der Energiespeicher weist außerdem wenigstens ein Speicherelement zum Speichern der elektrischen Energie auf, wobei das Speicherelement in dem Aufnahmeraum angeordnet ist. Das Speicherelement ist beispielsweise eine Speicherzelle, insbesondere eine Batteriezelle wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Zelle. Ferner ist es denkbar, dass das Speicherelement ein Speichermodul ist, welches mehrere, insbesondere elektrisch miteinander verbundene Speicherelemente wie beispielsweise Speicherzellen, insbesondere Batteriezellen, umfassen kann. Insbesondere kann das Speicherelement die elektrische Energie elektrochemisch speichern.
Des Weiteren offenbart die DE 102017 104644 A1 eine Gehäuseanordnung, mit mindestens einer überhitzungsgefährdeten elektrischen Einheit, wobei die Gehäuseanordnung mindestens eine Aufnahmevorrichtung, in der die elektrische Einheit aufgenommen ist, und mindestens eine Abdeckungsvorrichtung umfasst, und wobei die Abdeckungsvorrichtung die Aufnahmevorrichtung an mindestens einer zugehörigen, offenen Seite abdeckt und mindestens eine erste Deckplatte und mindestens eine zweite Deckplatte umfasst. Die erste Deckplatte ist parallel zu der zweiten Deckplatte angeordnet. Die erste Deckplatte weist erste Öffnungen auf, und die zweite Deckplatte weist zweite Öffnungen auf. Dabei ist es vorgesehen, dass die erste Deckplatte und die zweite Deckplatte voneinander beabstandet sind, wobei die ersten Öffnungen in der ersten Deckplatte unabhängig von einem thermischen Zustand der elektrischen Einheit jeweils versetzt zu den zweiten Öffnungen der zweiten Deckplatte angeordnet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Energiespeicher der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Partikelfilterung realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Energiespeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um einen beispielsweise als Batterie, insbesondere auch als Hochvolt-Batterie, ausgebildeten Energiespeicher der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Partikelfilterung realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Energiespeicher wenigstens eine in dem Aufnahmeraum angeordnete und vorzugsweise separat von dem Gehäuse ausgebildete und dabei beispielsweise zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Gehäuse gehaltene Filtereinrichtung aufweist, welche zumindest einen Abführkanal und wenigstens einen Filterkanal begrenzt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Filtereinrichtung den Abführkanal zumindest teilweise, insbesondere direkt, begrenzt. Ferner ist es denkbar, dass die Filtereinrichtung den Filterkanal zumindest überwiegend und somit zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, insbesondere direkt, begrenzt.
Die Filtereinrichtung weist ein beispielsweise als Filterblech beziehungsweise aus einem Blech gebildetes, erstes Filterteil und ein zweites Filterteil auf, welches beispielsweise aus einem Filterblech beziehungsweise Blech gebildet ist. Die Filterteile sind separat voneinander ausgebildet und vorzugsweise, insbesondere direkt, miteinander verbunden und somit aneinander gehalten. Insbesondere ist der Abführkanal zumindest teilweise, insbesondere direkt, durch das erste, innere Filterteil begrenzt, welches daher auch als erster Kanal oder innerer Kanal bezeichnet wird. Das erste Filterteil weist wenigstens eine erste Durchströmöffnung auf, welche einenends in den Abführkanal und andernends in den Filterkanal mündet. Das zweite Filterteil ist unter Bildung des zwischen den Filterteilen verlaufenden und dadurch durch die Filterteile, insbesondere jeweils direkt, begrenzten Filterkanals von dem ersten Filterteil beabstandet. Insbesondere sind die jeweiligen Filterteile jeweilige Festkörper beziehungsweise Wandungen oder Wandungsteile, wobei beispielsweise eine dem ersten, inneren Filterteil zugewandte Oberfläche des zweiten Filterteils und eine dem zweiten Filterteil zugewandte Oberfläche des ersten Filterteils den Filterkanal jeweils direkt begrenzen, so dass die Oberflächen einander zugewandt sind. Das zweite Filterteil wird auch als äußeres Filterteil oder äußerer Kanal bezeichnet. Außerdem weist das zweite Filterteil wenigstens eine zweite Durchströmöffnung auf, welche einenends in den Filterkanal zwischen den Filterteilen und andernends in den Aufnahmeraum mündet. Die Durchströmöffnungen sind versetzt zueinander angeordnet und von einem insbesondere bei einem thermischen Ereignis beziehungsweise bei einer thermischen Propagation aus dem Speicherelement ausströmenden und somit aus dem Speicherelement stammenden Gas durchströmbar. Somit ist die zweite Durchströmöffnung von dem aus dem Speicherelement ausströmenden, in den Aufnahmeraum einströmenden und Partikel enthaltenden Gas durchströmbar, so dass über die zweite Durchströmöffnung das Gas und insbesondere auch die Partikel in den Filterkanal einleitbar sind. Mittels des Filterkanals kann das Gas zu der ebenfalls von dem Gas durchströmbaren, ersten Durchströmöffnung geführt werden, über die das Gas in den Abführkanal eingeleitet werden kann. Es ist erkennbar, dass in Strömungsrichtung des von der zweiten Durchströmöffnung hin zu der ersten Durchströmöffnung strömenden und dabei den Filterkanal durchströmenden Gases der Abführkanal stromab des Filterkanals angeordnet ist. Auf seinem Weg von dem Aufnahmeraum zu dem Abführkanal strömt das Gas zunächst durch die zweite Durchströmöffnung, dann durch den Filterkanal und dann durch die erste Durchströmöffnung, so dass die zweite Durchströmöffnung eine Eintritts- oder Einleitöffnung ist, über welche das Gas aus dem Aufnahmeraum in den Filterkanal abführbar ist. Die erste Durchströmöffnung ist eine Abführ- oder Austritts oder Ausleitöffnung, über welche das Gas aus dem Filterkanal abgeführt und in den Abführkanal eingeleitet werden kann.
Da die Durchströmöffnungen versetzt zueinander angeordnet sind, ist beispielsweise die Eintrittsöffnung (zweite Durchströmöffnung) zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch einen Wandungsbereich des ersten, inneren Filterteils überlappt. Vorzugsweise ist es auch vorgesehen, dass die Austrittsöffnung (erste Durchströmöffnung) zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch einen Wandungsbereich des zweiten, äußeren Filterteils überlappt ist. Hierdurch prallt beispielsweise zumindest ein Teil der Partikel gegen zumindest einen der Wandungsbereiche, wenn das Gas aus dem Aufnahmeraum zu dem und in den Abführkanal strömt, so dass mittels der Filtereinrichtung die zunächst in dem Gas enthaltenden Partikel zumindest teilweise aus dem Gas herausgefiltert werden können. Da die Filterteile voneinander beabstandet sind und als Wandungen ausgebildet sind beziehungsweise die Wandungsbereiche aufweisen, ist die Filtereinrichtung eine mehrwandige Filtereinrichtung beziehungsweise der Filterkanal ist ein mehrwandiger Filterkanal oder die Filtereinrichtung bildet wenigstens einen mehrwandigen Entlüftungskanal, welcher auch als Venting-Kanal bezeichnet wird, wobei das Gas über den Entlüftungskanal definiert aus dem Aufnahmeraum abgeführt und in den Abführkanal und beispielsweise über diesen an eine Umgebung des Gehäuses geleitet werden kann. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist es denkbar, dass der Filterkanal und der Abführkanal den zuvor beschriebenen Entlüftungskanal bilden, mithin Bestandteile des Entlüftungskanals (Venting-Kanal) sind. Durch die mehrwandige Ausgestaltung des Entlüftungskanals kann eine besonders vorteilhafte Partikelfilterung realisiert werden, in deren Rahmen die im Gas etwaig enthaltenen Partikel besonders gut aus dem Gas herausgefiltert werden können.
Zu dem zuvor beschriebenen, thermischen Ereignis kommt es beispielsweise bei einem Kurzschluss des Speicherelements. Bei dem oder durch das thermische Ereignis kommt es zu einer insbesondere starken Erwärmung des Speicherelements, so dass beispielsweise aus einem flüssigen Elektrolyten des Speicherelements das genannte Gas entsteht. Insbesondere kann es infolge eines solchen thermischen Ereignisses an dem Speicherelement zu einer thermischen Propagation, das heißt zu einem thermischen Propagationsvorgang kommen, in dessen Rahmen beispielsweise das zunächst an dem Speicherelement auftretende thermische Ereignis auf wenigstens ein weiteres Speicherelement des Energiespeichers übergreift, wobei es an dem weiteren Speicherelement alleine betrachtet zunächst nicht zu dem oder einem thermischen Ereignis gekommen ist und nicht zu einem thermischen Ereignis gekommen wäre.
Infolge einer solchen thermischen Propagation kann eine besonders große Menge des Gases, insbesondere in dem Aufnahmeraum, entstehen, wobei dieses Gas nun mittels der Filtereinrichtung vorteilhaft gefiltert und aus dem Aufnahmeraum abgeführt werden kann. Vorzugsweise sind die Filterteile als Bleche ausgebildet, welche voneinander beabstandet und dadurch in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Hierdurch ist der mehrwandige Entlüftungskanal gebildet, über welchen das Gas vorteilhaft aus dem Aufnahmeraum abgeführt werden kann. Eine Position oder Stelle, an der der Entlüftungskanal mehrwandig ausgeführt ist, kann beispielsweise beliebig entlang des Entlüftungskanals definiert werden.
Die Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, dass ein beispielsweise als Filterblech ausgebildetes Filterelement direkt an einer Berstscheibe angeordnet sein kann, wodurch das Gas gezielt und definiert an die Umgebung des Gehäuses abgeführt werden kann. Üblicherweise ist somit eine Filterung nur an oder im Bereich der Berstscheibe möglich. Im Gegensatz dazu ist bei der Erfindung eine beziehungsweise die Partikelfilterung nicht mehr auf die Position der Berstscheibe begrenzt. Ein Zusetzen der Partikelfilterung beziehungsweise der Filtereinrichtung, insbesondere mit Partikeln aus dem Gas, kann im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen ebenfalls verringert werden, da sich die Partikelfilterung im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen auf eine größere Fläche verteilten lässt und sich nicht nur auf die Öffnungsquerschnittsfläche der Berstscheibe begrenzt. Durch den mehrwandigen Entlüftungskanal kann durch die Anzahl der Wände beziehungsweise Filterteile, durch den Abstand der Filterteile und durch eine entsprechende Gestaltung der Filterteile eine Speicher- beziehungsweise batteriespezifische Partikelfilterung eingestellt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer ersten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energiespeichers;
Fig. 2 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform entlang einer in Fig. 1 gezeigten Schnittlinie A-A;
Fig. 3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform entlang einer in Fig. 1 gezeigten Schnittlinie B-B;
Fig. 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß der ersten Ausführungsform; Fig. 5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 6 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Energiespeichers gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 7 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht einer Filtereinrichtung des Energiespeichers gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 8 ausschnittsweise eine weitere schematische und geschnittene
Perspektivansicht der ersten Ausführungsform der Filtereinrichtung;
Fig. 9 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer zweiten
Ausführungsform der Filtereinrichtung;
Fig. 10 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht der Filtereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
Fig. 11 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer vierten
Ausführungsform des Energiespeichers; und
Fig. 12 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht des Energiespeichers gemäß der vierten Ausführungsform.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine erste Ausführungsform eines Energiespeichers 10 zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Der Energiespeicher 10 ist auch in Fig. 2 erkennbar. Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand den Energiespeicher 10 und wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Somit ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise ein Hybridfahrzeug oder aber ein Elektrofahrzeug, insbesondere ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV). Um das Kraftfahrzeug mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch anzutreiben, wird die elektrische Maschine mit der elektrischen Energie, das heißt mit dem elektrischen Strom versorgt, die beziehungsweise der in dem Energiespeicher 10 gespeichert ist. Der Energiespeicher 10 weist ein aus Fig. 2 teilweise erkennbares und auch als Speichergehäuse bezeichnetes Gehäuse 12 auf, welches beispielsweise wenigstens zwei separat voneinander ausgebildete und miteinander verbundene Gehäuseteile umfassen kann. Ein erstes der Gehäuseteile ist in Fig. 2 erkennbar und dort mit 14 bezeichnet. Beispielsweise ist das Gehäuseteil 14 ein Deckel des Gehäuses 12. Das Gehäuse 12 bildet oder begrenzt, insbesondere direkt, einen Aufnahmeraum 16 des Energiespeichers 10. Der Energiespeicher 10 weist wenigstens ein in dem Aufnahmeraum 16 und somit in dem Gehäuse 12 angeordnetes Speicherelement 18 auf, mittels beziehungsweise in welchem die elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, gespeichert ist.
Vorzugsweise ist der Energiespeicher 10 eine Hochvolt-Komponente, insbesondere eine Hochvolt-Batterie, deren elektrische Spannung, insbesondere die elektrische Betriebs oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 V (Volt), insbesondere größer als 60 V, ist. Vorzugsweise beträgt die elektrische Spannung des Energiespeichers 10 mehrere hundert Volt, um dadurch besonders große elektrische Leistungen zum, insbesondere rein elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können.
Beispielsweise bei einem thermischen Ereignis oder infolge eines thermischen Ereignisses kann es zu einer starken Erwärmung des Speicherelements 18 kommen. Hierdurch kann aus einem insbesondere flüssigen Elektrolyten des Speicherelements 18 ein Gas entstehen, welches aus dem Speicherelement 18 ausströmen und zunächst in den Aufnahmeraum 16 einströmen kann. In dem Gas können, insbesondere heiße beziehungsweise glühende, Partikel aufgenommen sein. Das Gas und die Partikel bilden ein Gemisch, das auch als Massenstrom bezeichnet wird. Insbesondere wird das Gas auch als Venting-Gas oder Entlüftungsgas bezeichnet, da das Gehäuse 12 im Hinblick auf das Gas zu entlüften ist. Dies bedeutet, dass das Gas aus dem Aufnahmeraum 16 gezielt abzuführen ist, um beispielsweise einen übermäßigen Druckanstieg in dem Aufnahmeraum 15 vermeiden zu können.
Um nun eine besonders vorteilhafte Partikelfilterung realisieren zu können, weist der Energiespeicher 10 wenigstens ein in dem Aufnahmeraum 16 angeordnete und vorzugsweise separat von dem Gehäuse 12 ausgebildete und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Gehäuse 12 gehaltene Filtereinrichtung 20 auf, die - wie besonders gut in Zusammenschau mit Fig. 5 erkennbar ist - zumindest einen Abführkanal 22 und wenigstens einen Filterkanal 24 insbesondere jeweils direkt begrenzt. Hierzu weist die Filtereinrichtung 20 ein inneres, separat von dem Gehäuse 12 ausgebildetes und, insbesondere direkt, an dem Gehäuse 12, insbesondere an dem Gehäuseteil 14, gehaltenes und befestigtes, erstes Filterteil 26 und ein zweites Filterteil 28 auf, welches separat von dem Gehäuse 12 und separat von dem Filterteil 26 ausgebildet und zumindest mittelbar, insbesondere direkt, mit dem Filterteil 26 verbunden ist. Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind Verbindungselemente 30 vorgesehen, mittels welchen die Filterteile 26 und 28 miteinander verbunden sind. Vorliegend sind die Verbindungselemente 30 beispielhaft als Blindniete ausgebildet. Außerdem sind die Filterteile 26 und 28 beispielsweise als Bleche ausgebildet beziehungsweise aus Blechen gebildet. Dabei ist äußere, zweite Filterteil 28 als L-Blech ausgebildet, welches insbesondere hinsichtlich seines Querschnitts eine L-Form aufweist und sich somit in einem Eckbereich des Filterteils 26 über Eck erstreckt, mithin den Eckbereich umgibt, so dass das Filterteil 28 auf zwei unterschiedlichen, voneinander abgewandten Seiten des Filterteils 26 angeordnet ist.
Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass das Filterteil 26 wenigstens eine einenends in den Abführkanal 22 und andernends in den Filterkanal 24 mündende, erste Durchströmöffnung 32 aufweist. Das Filterteil 28 weist wenigstens eine zweite Durchströmöffnung 34 auf, welche einenends in den Filterkanal 24 und andernends in den Aufnahmeraum 16 mündet. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, sind die Durchströmöffnungen 32 und 34 von dem Gas aus dem Speicherelement 18 durchströmbar. Beispielsweise sind die Durchgangsöffnungen 32 und 34 als Bohrungen mithin als Löcher ausgebildet.
Es ist erkennbar, dass zumindest ein Wandungsbereich W des Filterteils 26 von dem Gehäuseteil 14, insbesondere von einem zweiten Wandungsbereich W2 des Gehäuseteils 14, beabstandet ist, so dass der zwischen den Wandungsbereichen W und W2 angeordnete Abführkanal 22 teilweise direkt durch den Wandungsbereich W und teilweise direkt durch den dem Wandungsbereich W zugewandten Wandungsbereich W2 begrenzt ist. Außerdem ist das Filterteil 28 in einem Abstand zu dem Filterteil 26 angeordnet, insbesondere auf einer dem Gehäuseteil 14 abgewandten und dem Aufnahmeraum 16 zugewandten Seite des Filterteils 26, derart, dass das vorliegend direkt mit dem ersten Filterteil 26 verbundene zweite Filterteil 28 unter Bildung des zwischen den Filterteilen 26 und 28 verlaufenden und dadurch die Filterteile 26, 28 direkt begrenzenden Filterkanals 24 von dem ersten Filterteil 26 beabstandet ist. Somit begrenzt ein den Wandungsbereichen W und W2 abgewandter und dem äußeren Filterteil 28 zugewandter Wandungsbereich W3 des ersten, inneren Filterteils 26 und ein dem Aufnahmeraum 16 abgewandter und dem Filterteil 26 beziehungsweise dem Wandungsbereich W3 zugewandter Wandungsbereich W4 des zweiten, äußeren Filterteils 28 den zwischen den Wandungsbereichen W3 und W4 verlaufenden Filterkanal 24 jeweils direkt. Das aus dem Speicherelement 18 ausströmende und hierdurch zunächst in den Aufnahmeraum 16 strömende Gas, insbesondere mit den darin enthaltenen Partikeln, kann die zweite Durchströmöffnung 34 durchströmen und dadurch über die zweite Durchströmöffnung 34 in den Filterkanal 24 einströmen, mithin in den Filterkanal 24 eingeleitet werden. Mittels des Filterkanals 24 wird das Gas zu der ebenfalls von dem Gas durchströmbaren, ersten Durchströmöffnung 32 geführt, woraufhin das Gas auch die Durchströmöffnung 32 durchströmen kann. Hierdurch kann das Gas aus dem Filterkanal 24 ausströmen und in den Abführkanal 22 einströmen, mithin in den Abführkanal 22 eingeleitet werden. Es ist erkennbar, dass der Abführkanal 22 in Strömungsrichtung des die Durchströmöffnungen 32 und 34 und den Filterkanal 24 durchströmenden Gases stromab des Filterkanals 24 angeordnet ist. Da dabei die Durchströmöffnungen 32 und 34 versetzt zueinander angeordnet sind, insbesondere derart, dass die Durchströmöffnung 34 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch den Wandungsbereich W3 beziehungsweise durch das Filterteil 26 überlappt oder überdeckt ist, prallen beispielsweise zumindest einige der in dem Gas enthaltenen Partikel, wenn das Gas die Durchströmöffnung 34 durchströmt, gegen den Wandungsbereich W3 beziehungsweise gegen das Filterteil 26, wodurch die im Gas enthaltenen Partikel mittels der Filtereinrichtung 20 zumindest teilweise aus dem Gas herausgefiltert werden. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Partikelfilterung realisiert werden.
Die Durchströmöffnung 34 wird auch als Durchgangsloch bezeichnet. Insbesondere kann das Filterteil 26 mehrere Durchströmöffnungen 32 aufweisen und/oder das Filterteil 28 kann mehrere Durchströmöffnungen 34 aufweisen. Anhand von in Fig. 2 gezeigten Pfeilen ist erkennbar, dass der Massenstrom durch die Durchgangslöcher in den beispielsweise als L-Blech ausgebildeten Filterteil 28 hindurchgeleitet wird. Hierbei wird beispielsweise das Filterteil 26 als Prallelement, insbesondere als Prallblech, verwendet, gegen das größere, glühende Partikel im Gas prallen, wodurch diese größeren, glühenden Partikel ihre Energie abgeben können und durch die Schwerkraft nach unten fallen können. Der Massenstrom beziehungsweise zumindest das Gas wird weiter durch den Abstand zwischen dem Filterteil 28 (L-Blech) und dem ersten, inneren Filterteil 26, mithin durch den Filterkanal 24 geführt. Da die Durchgangslöcher (Durchströmöffnungen 32 und 34) versetzt zueinander angeordnet sind, werden die Partikel, die größer als der Abstand zwischen den Filterteilen 26 und 28 ist, aus dem Gas herausgefiltert. Über die Durchgangslöcher im Filterteil 26 wird zumindest das Gas in den Abführkanal 22 geleitet, welcher beispielsweise zusammen mit dem Filterkanal 24 einen Entlüftungskanal (Venting-Kanal) bildet.
Aus Fig. 4 ist erkennbar, dass das Gehäuseteil 14 wenigstens eine Berstscheibe 36 aufweisen kann, welche zumindest einen Teilbereich des Abführkanals 22 direkt begrenzt beziehungsweise an der der Abführkanal 22 endet. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist das den Abführkanal 22 durchströmende Gas mittels des Abführkanals 22 zu der Berstscheibe 36 zu führen. Die Berstscheibe 36 verschließt in ihrem unbeschädigten Zustand eine in dem Gehäuseteil 14 ausgebildete Durchgangsöffnung. Die Berstscheibe 36 ist dazu ausgebildet, gezielt zu bersten und dadurch gezielt die von dem Gas aus dem Abführkanal 22 durchströmbare und auch als Ausströmöffnung bezeichnete Durchgangsöffnung des Gehäuseteils 14 freizugeben, so dass über die Durchgangsöffnungen des Gehäuseteils 14 das Gas aus dem Abführkanal 22, insbesondere an eine Umgebung 38 des Gehäuseteils 14 und insbesondere des Gehäuses 12 insgesamt, abgeführt werden kann. Die Berstscheibe 36 birst insbesondere dann, wenn eine Temperatur des Gases im Abführkanal 22 und/oder ein im Abführkanal 22 herrschender und insbesondere durch das Gas bewirkter Druck einen Schwellenwert überschreitet. Der Massenstrom beziehungsweise das Gas wird durch eine Geometrie des Entlüftungskanals beziehungsweise durch den Entlüftungskanal und ganz insbesondere durch den Abführkanal 22 zu der Berstscheibe 36 geleitet, wobei das Gehäuseteil 14 mehrere solcher Berstscheiben umfassen kann. Birst die jeweilige Berstscheibe, so kann der Massenstrom beziehungsweise zumindest das Gas aus dem Energiespeicher 10 an dessen Umgebung geleitet werden.
Das zuvor genannte thermische Ereignis kann durch einen Kurzschluss in dem Speicherelement 18 oder in einem das Speicherelement 18 umfassenden Modul, insbesondere Batteriemodul, entstehen, wobei aus dem thermischen Ereignis eine hohe Druckentwicklung und in der Folge das Gas und die glühenden Partikel entstehen können. Der beschriebene Massenstrom sollte gefiltert und nach außen an die Umgebung des Energiespeichers 10 geführt werden. Außerhalb des Kraftfahrzeugs beziehungsweise außerhalb des Energiespeichers 10 sollte eine Vermischung der glühenden Partikel, von Abgasen und Umgebungsluft vermieden werden, was nun dadurch verhindert werden kann, dass die Partikel mittels der Filtereinrichtung 20 aus dem Gas herausgefiltert werden. Eine erste Filterstufe kann durch die definierten Durchgangsöffnungen 34 realisiert werden. Eine zweite Filterstufe kann durch den definierten, auch als Wandabstand bezeichneten Abstand zwischen den Filterteilen 26 und 28 realisiert werden. Eine dritte Filterstufe kann durch eine definierte Labyrinthstrecke zwischen der jeweiligen Durchströmöffnung 34 und der jeweiligen Durchströmöffnung 32, mithin durch den Filterkanal 24 realisiert werden, wobei mittels der Labyrinthstrecke beziehungsweise entlang der Labyrinthstrecke, das heißt mittels des Filterkanals 24 das Gas und etwaig darin noch enthaltene Partikel von der jeweiligen Durchströmöffnung 34 in die jeweilige Durchströmöffnung 32 geleitet werden. Eine vierte Filterstufe kann durch die jeweilige, erste Durchströmöffnung 32 in dem ersten Filterteil 26 realisiert werden. Eine jeweilige Länge und/oder eine jeweilige Geometrie des Filterkanals 24 und/oder des Abführkanals 22 und/oder des den Filterkanal 24 und den Abführkanal 22 umfassenden Entlüftungskanals sowie gegebenenfalls eine Geometrie der Berstscheibe 36 können eine Position definieren, an welcher das Gas nach außen an die Umgebung 38 des Energiespeichers 10 beziehungsweise des Gehäuses 12 austritt.
Da die Filterteile 26 und 28 voneinander beabstandet sind und jeweilige Wände oder Wandungen der Filtereinrichtung 20 beziehungsweise des Entlüftungskanals darstellen, ist der Entlüftungskanal ein mehrwandiger Entlüftungskanal, mittels welchem die Partikel zumindest teilweise aus dem Gas herausgefiltert werden können. Insbesondere können hierdurch folgende Vorteile realisiert werden: fertigungstechnisch sind alle hier exemplarisch dargestellten Filterstufen sehr einfach und kostengünstig herstellbar, eine Variation der einzelnen Filterstufen ermöglicht es, schnell und effizient auf neue Anforderungen und Erkenntnisse im Hinblick auf ein thermisches Ereignis und/oder eine thermische Propagation zu reagieren die Größe der zu filternden Partikel lässt sich einfach über die Filterstufen einstellen
Wie in Fig. 5 exemplarisch dargestellt ist, kann beispielsweise die Durchströmöffnung 32 durch ein Loch oder aber vorliegend durch eine ausgestellte Lasche des Filterteils 26 realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Durchströmöffnung 34 durch ein Loch, insbesondere eine Bohrung, oder aber durch eine ausgestellte Lasche 42 des Filterteils 28 realisiert sein. Insbesondere wird das Filterteil 28 zur Einstellung des Abstands zwischen den Filterteilen 26 und 28 und zur Festlegung einer Abgas- und Partikel- Eintrittsstelle sowie zur Definition einer Labyrinth-Funktion verwendet. Insbesondere kann das jeweilige Durchgangsloch (Durchströmöffnung 32 beziehungsweise 34) als ein Loch, als eine oder durch eine ausgestellte Lasche, als ein Schlitz etc. ausgebildet sein. Eine Fixierung der Filtereinrichtung 20 insbesondere an dem Gehäuse 12 und ganz insbesondere an dem Gehäuseteil 14 kann durch eine Schraublösung und/oder Klemmlösung und/oder Schweißlösung realisiert werden. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Schraublösung vorgesehen, in deren Rahmen mittels wenigstens eines Schraubelements 44 gegen das Gehäuse 12 und dabei insbesondere gegen das Gehäuseteil 14 geschraubt ist. Es ist erkennbar, dass die Filterteile 26 und 28 als mehrwandige Kanal-Elemente ausgebildet sind beziehungsweise den mehrwandigen Entlüftungskanal bilden oder begrenzen. Verbindungsstellen zwischen den Filterteilen 26 und 28 können als Schraub-/Klemm-/Niet- und/oder Schweißlösungen ausgebildet sein. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass die Filterteile 26 und 28 miteinander verschraubt und/oder miteinander verklemmt und/oder miteinander vernietet und/oder miteinander verschweißt und/oder auf andere Weise miteinander verbunden sind.
Der Abstand zwischen den Filterteilen 26 und 28 kann mittels wenigstens eines Abstandshalteelements eingestellt beziehungsweise bewirkt sein. Das Abstandshalteelement kann einstückig mit einem der Filterteile 26 und 28 ausgebildet sein. Das auch als Distanzelement bezeichnete Abstandshalteelement kann als insbesondere geprägte Noppe und/oder insbesondere geprägte Sicke, insbesondere eines der Filterteile 26 und 28, ausgebildet sein, oder das Abstandshalteelement kann als ein anderweitiges Abstandshalteelement ausgebildet sein. Ferner ist es denkbar, dass das Abstandshalteelement separat von beiden Filterteilen 26 und 28 ausgebildet und zwischen den Filterteilen 26 und 28 angeordnet und dabei insbesondere an dem jeweiligen Filterteil 26 beziehungsweise 28, insbesondere direkt, abgestützt ist. Der Abstand zwischen den Filterteilen 26 und 28 beträgt beispielsweise 0,8 mm.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Filterteile 26 und 28 an jeweiligen Verbindungsstellen V miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt, insbesondere durch Punktschweißen und/oder Rollnahtschweißen. Der Filterkanal 24 ist ein Zwischenraum zwischen den Filterteilen 26 und 28, wobei der Abstand beziehungsweise der Zwischenraum durch wenigstens eine oder mehrere Noppen, insbesondere Prägenoppen, gebildet beziehungsweise eingestellt werden kann. Somit ist beispielsweise das zuvor genannte Abstandshalteelement als eine Noppe hergestellt, welche beispielsweise durch Prägen eines der Filterteile 26 und 28 ausgebildet und somit einstückig mit dem einen Filterteil 26 beziehungsweise 28 ausgebildet sein kann.
Fig. 7 und 8 veranschaulichen eine erste Ausführungsform der Filtereinrichtung 20. An der jeweiligen Verbindungsstelle V können die Filterteile 26 und 28 beispielsweise jeweilige Durchgangsöffnungen aufweisen, mittels welchen die Filterteile 26 und 28 beispielsweise miteinander verbunden sein können. In Fig. 7 und 8 ist das zweite, äußere Filterteil 28 transparent dargestellt. Das zuvor genannte Abstandshalteelement, mittels welchem die Filterteile 26 und 28 in einem Abstand zueinander angeordnet beziehungsweise gehalten sind, ist in Fig. 8 beispielhaft gezeigt und dort mit 46 bezeichnet. Dabei ist das Abstandshalteelement 46 beispielhaft als eine Sicke des Filterteils 26 ausgebildet und somit einstückig mit dem Filterteil 26 ausgebildet. Dabei ist das Abstandshalteelement 46, insbesondere direkt, an dem Filterteil 28 abgestützt.
Fig. 9 und 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der Filtereinrichtung 20, wobei in den Fig. 9 und 10 das zweite, äußere Filterteil 28 transparent dargestellt ist. Es ist erkennbar, dass die Durchströmöffnungen 32 und 34 derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass sich ein erster Teil der Durchström Öffnung 32 und ein zweiter Teil der Durchströmöffnung 34 gegenseitig überlappen. Ein dritter Teil der Durchströmöffnung 32 ist durch das Filterteil 28 beziehungsweise durch dessen Wandungsbereich W4 überlappt, und ein vierter Teil der Durchströmöffnung 34 ist durch das Filterteil 26 beziehungsweise durch dessen dritten Wandungsbereich überlappt.
Aus Fig. 11 ist erkennbar, dass beispielsweise an einer insbesondere oberen Verbindungsstelle V1 das Filterteil 26, insbesondere einseitig und/oder an seinem Rand, geschweißt, insbesondere punktverschweißt, ist, insbesondere vor einer kathodischen Tauchlackierung, wodurch das Filterteil 26 mit dem Gehäuse 12, insbesondere mit dem Gehäuseteil 14, verbunden ist. An einer insbesondere unteren Verbindungsstelle V2 ist eine Lasche 48 vorgesehen, die insbesondere an dem Gehäuseteil 14 gehalten ist, insbesondere durch Schweißen und ganz insbesondere durch Punktschweißen. Dabei ist beispielsweise das Filterteil 28 in die Lasche 48 eingesteckt. Insbesondere wird die Lasche 48 vor der kathodischen Tauchlackierung (KTL) mit dem Gehäuseteil 14 verschweißt. Die Filterteile 26 und 28 sind an wenigstens einer Verbindungsstelle V3, insbesondere mittels eines Verbindungselements 50, miteinander verbunden, wobei das Verbindungselement 50 beispielsweise ein Niet, insbesondere ein Blindniet, sein kann. Aus Fig. 12 ist erkennbar, dass die Durchströmöffnungen 32 ein erstes Lochbild und die Durchströmöffnung 34 ein zweites Lochbild bilden, wobei die Lochbilder einen Versatz zueinander aufweisen, mithin versetzt zueinander angeordnet sind. Durch diesen Versatz der Lochbilder zueinander können eine Filterfunktion und somit die zuvor beschriebene Partikelfilterung bedarfsgerecht eingestellt werden.
Bezugszeichenliste
10 Energiespeicher
12 Gehäuse
14 Gehäuseteil
16 Aufnahmeraum
18 Speichenelement
20 Filtereinrichtung
22 Abführkanal
24 Filterkanal
26 erstes Filterteil
28 zweites Filterteil
30 Verbindungselement
32 D u rch strö m öff n u n g
34 D u rch strö m öff n u n g
36 Berstscheibe
38 Umgebung
40 Lasche
42 Lasche
44 Schraubelement
46 Abstandshalteelement
48 Lasche
50 Verbindungselement
V Verbindungsstelle
VI Verbindungsstelle V2 Verbindungsstelle V3 Verbindungsstelle W Wandungsbereich W2 Wandungsbereich W3 Wandungsbereich W4 Wandungsbereich

Claims

Daimler AG Patentansprüche
1. Energiespeicher (10) zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, mit einem einen Aufnahmeraum (16) begrenzenden Gehäuse (12), in dessen Aufnahmeraum (16) wenigstens ein Speicherelement (18) zum Speichern der elektrischen Energie angeordnet ist, gekennzeichnet durch wenigstens eine in dem Aufnahmeraum (16) angeordnete und zumindest einen Abführkanal (22) und wenigstens einen Filterkanal (24) begrenzende Filtereinrichtung (20), welche ein erstes Filterteil (26) mit wenigstens einer einenends in den Abführkanal (22) und andernends in den Filterkanal (24) mündenden, ersten Durchströmöffnung (32) und ein zweites Filterteil (28) aufweist, welches separat von dem ersten Filter (26) ausgebildet, mit dem ersten Filterteil (26) verbunden und unter Bildung des zwischen den Filterteilen (26, 28) verlaufenden und dadurch durch die Filterteile (26, 28) begrenzten Filterkanals (24) von dem ersten Filterteil (26) beabstandet ist und wenigstens eine einenends in den Filterkanal (24) und andernends in den Aufnahmeraum (16) mündende, zu der ersten Durchströmöffnung (32) versetzt angeordnete und von einem aus dem Speicherelement (18) ausströmenden, in den Aufnahmeraum (16) einströmenden und Partikel enthaltenen Gas durchströmbare, zweite Durchströmöffnung (34) aufweist, über welche das Gas in den Filterkanal (24) einleitbar ist, mittels welchem das Gas zu der von dem Gas durchströmbaren, ersten Durchströmöffnung (32) führbar ist, über die das Gas in den in Strömungsrichtung des Gases stromab des Filterkanals (24) angeordneten Abführkanal (22) einleitbar ist, wodurch die im Gas enthaltenen Partikel mittels der Filtereinrichtung (20) zumindest teilweise aus dem Gas herausfilterbar sind.
2. Energiespeicher (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abführkanal (22) teilweise durch das erste Filterteil(26) und teilweise durch eine Wandung (W) des Gehäuses (12), insbesondere eines Deckels (14) des Gehäuses (12), begrenzt ist.
3. Energiespeicher (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Filterteil (26) separat von dem Gehäuse (12) ausgebildet und an dem Gehäuse (12) gehalten ist.
4. Energiespeicher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) wenigstens einen zumindest einen Teilbereich des Abführkanals (22) direkt begrenzende Berstscheibe (36) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, gezielt zu bersten und dadurch gezielt eine von dem Gas aus dem Abführkanal (22) durchströmbare Ausströmöffnung freizugeben, über welche das Gas aus dem Abführkanal (22), insbesondere an eine Umgebung (38) des Gehäuse (12), abführbar ist.
5. Energiespeicher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Abstandshalteelement (46), mittels welchem die Filterteile (26, 28) unter Bildung des Filterkanals (24) in einem Abstand zueinander gehalten sind.
6. Energiespeicher (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandshalteelement (46) einstückig mit einem der Filterteile (26, 28) und separat von dem anderen Filterteil (28, 26) ausgebildet ist oder dass das Abstandshalteelement (46) separat von beiden Filterteilen (26, 28) ausgebildet und zwischen den Filterteilen (26, 28) angeordnet ist.
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