WO2019166336A1 - Schutzvorrichtung für ein kraftfahrzeugbatteriegehäuse, traktionsbatterie und kraftfahrzeug - Google Patents

Schutzvorrichtung für ein kraftfahrzeugbatteriegehäuse, traktionsbatterie und kraftfahrzeug Download PDF

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WO2019166336A1
WO2019166336A1 PCT/EP2019/054406 EP2019054406W WO2019166336A1 WO 2019166336 A1 WO2019166336 A1 WO 2019166336A1 EP 2019054406 W EP2019054406 W EP 2019054406W WO 2019166336 A1 WO2019166336 A1 WO 2019166336A1
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WO
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battery
motor vehicle
interior
spark
pressure relief
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PCT/EP2019/054406
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Sebastian Scharner
Florian SCHOEWEL
Michael Huber
Christoph Riether
Sonia Dandl
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383—Flame arresting or ignition-preventing means
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • H—ELECTRICITY
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    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
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    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • 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 a protective device for a motor vehicle battery housing according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a
  • Hybrid vehicles are currently predominantly, as so-called high-voltage storage trained, lithium-ion batteries used.
  • lithium-ion batteries used.
  • cells are interconnected in the traction battery.
  • a cell-internal short circuit which may result in a thermal event. It is a self-reinforcing, heat-producing process. Due to the ever-increasing demands, the energy density of the batteries continues to increase, which results in a higher packing density of the battery cells in a respective battery module or in the battery. If there is an event in a battery cell, such as the short circuit, which triggers the thermal event, there is a growing danger that the high level of the thermal event will cause the thermal event
  • Heat development in adjacent cells also a thermal event is triggered.
  • the heat development in the battery module can increase significantly. This can trigger a so-called domino effect or a chain reaction, which can lead to complete destruction of the entire traction battery.
  • a battery for an electrically driven motor vehicle in particular a
  • Electric vehicle can weigh up to several 100 kilograms and thus falls
  • such a battery usually turns on frequently or in an underbody of the motor vehicle, for example, under the seats installed.
  • the batteries must be protected as well as possible against environmental influences, for example to keep the risk of a short circuit particularly low.
  • the cells of the high-voltage storage when mounted on the underbody, must be effectively protected from water penetration, when the motor vehicle, for example, by a puddle or in the car wash, since moisture is particularly easy
  • Short circuits in a respective cell can trigger.
  • Such a battery case must not be hermetically sealed, as in the traction battery, for example due to temperature changes and / or
  • the battery comes into a state in which it can develop smoke and flames.
  • the motor vehicle can catch fire and it can occupants
  • Sparks should prevent inward into the battery case to prevent the thermal event of a cell.
  • US 4 219 612 shows a vented filler plug for electrical
  • the vented filler plug on a vent path, which includes a flame trap through which gas can penetrate into or out of the cell, the flame trap is arranged so that in use with the cell interior is located at a point above the normal electrolyte level.
  • the filler plug has a liquid trap defined by a pressure and a tubular combustion wall and further includes a ceramic partition wall.
  • Claim 1 solved. Furthermore, the traction battery according to claim 9 and the motor vehicle according to claim 10 solve the problem. advantageous
  • Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims and the description.
  • a first aspect of the invention relates to a protective device according to the invention for a motor vehicle battery housing, in particular a traction battery for a
  • Motor vehicle which may be designed as an electric vehicle or hybrid vehicle.
  • Battery modules receivable wherein the respective battery module comprises battery cells. That is, in the respective battery module, a plurality of battery cells is arranged or combined. Furthermore, the motor vehicle battery housing has at least one pressure relief opening, via which a fluid can escape from the interior of the battery housing. It is noted that the term plurality in connection with claim 1 of this application as a synonym for the term variety is to be understood and in each case an entity designated. It is not to be understood as meaning a selection or a majority of a crowd.
  • a plurality of battery modules is a fixed set of battery modules that includes at least two battery modules.
  • the respective battery module comprises a plurality, that is, at least two, battery cells.
  • the at least one pressure relief opening is provided.
  • the pressure relief opening can also be referred to as a gas outlet opening.
  • the protective device has at least one spark protection element, by means of which an escape of sparks from the interior of the battery case the
  • Spark protection element designed to reduce the sparking outward, that is from the interior of the battery case in an environment, in particular of the motor vehicle, the sparking, for example, due to a thermal event, for example, a cell-internal short circuit and / or burn through at least one of the battery cells can.
  • the invention is based on the finding that, in the case of the thermal event of a battery cell or in the case of a fire or burning of the battery cell, gas can be produced which, for example, contains high levels of hydrogen and
  • Carbon monoxide has.
  • the gas or the gases and thus a gas mixture can escape from the respective battery cell. Due to the lack of oxygen in the interior of a respective battery module and thus in the battery cell or in the interior of the battery case as a whole, usually no open flames can arise there.
  • the gas which can escape via the pressure relief opening in the case of the thermal event is flammable from about 400 degrees. Regardless, sparks may form within the battery case during the thermal event.
  • the gas or the gas mixture, which escapes from the battery housing into the environment forms there in combination or by mixing with the oxygen contained in the air of the environment, a combustible gas-air mixture This can be ignited by a spark, which usually has a surface temperature greater than the flame temperature of the gas mixture.
  • the protective device By means of the protective device according to the invention, leakage of sparks located in the interior of the battery housing can be avoided, as a result of which the probability of an ignition of the gas-air mixture can be reduced or reduced. As a result, the risk or the probability of a fire of the motor vehicle is reduced, bringing the
  • Motor vehicle can be operated particularly safe.
  • Flame retardant can be reduced by the spark arrester according to the invention.
  • the spark protection element can also inhibit the penetration of sparks into the interior of the battery case.
  • the spark protection element of the invention is provided in an advantageous embodiment of the invention.
  • Protective device formed at least partially as a spark guard In other words, at least a part of the spark protection element, which in particular is permeable to gas, so that gas can escape through the pressure relief opening, is formed as a grid.
  • the grid may, for example, have meshes whose size is selected such that sparks can not or only with difficulty pass through this protective grid.
  • Advantage of using a spark arrester as a spark protection element is that the spark arrester may have a particularly simple structure, which makes it particularly robust and thus can be formed fail-safe. Furthermore, costs can be saved by a simple structure.
  • spark grids can be arranged consecutively,
  • the transmission of sparks through the protective device can be inhibited particularly efficiently, since there is no straight path of a spark through the spark grids.
  • at least a part of the spark protection element is formed from a metallic material which has a sponge-like structure
  • Metal foam in particular in its interior, has a particularly large surface area, which can cool a particularly good above the pressure relief opening gas stream of the gas mixture from the interior of the battery case, whereby the risk of ignition of the gas mixture outside the battery can be further reduced.
  • Spark protection element are, for example, particularly heat-resistant and / or good heat-conducting metals, such as nickel and / or copper, and / or alloys. Furthermore, fundamentally nobler metals or elements are particularly well suited for use as a spark protection element, although coated materials or metals can certainly also be used.
  • at least one of the battery modules or at least one of the battery cells via a channel, which is in particular designed to conduct a fluid, in particular a gas, connected to the pressure relief opening of the battery case.
  • a fluid in particular a gas
  • the gas flow from gas escaping from the battery module or from the battery cell can be conducted particularly advantageously to the pressure relief opening, so that a particularly advantageous outgassing of the respective battery cell
  • the temperature can be lowered within the battery case.
  • the battery housing may have a plurality of pressure relief openings and at least a channel be formed such that exit paths for the gas are formed particularly short, so that an escape of the gas, for example, is particularly fast.
  • the spark protection element is arranged in the at least one channel away from the at least one pressure relief opening and / or in the vicinity of at least one battery cell. In other words, the spark protection element is at a distance from the
  • Pressure relief opening disposed in the interior of the battery case in the channel.
  • the spark protection element is arranged in the vicinity of at least one respective battery cell battery module.
  • the at least one pressure relief opening or gas outlet opening also gas, in particular air, depending on a pressure ratio of the
  • Battery housing is to the pressure relief opening.
  • Battery housing is arranged, the better its effect can be in avoiding flames.
  • Pressure equalization or pressure relief opening arranged which bursts in an abrupt increase in pressure in the battery case.
  • Membrane element can be arranged in the pressure relief opening.
  • the membrane advantageously prevents water and / or dust and / or dirt and / or oils from entering the interior of the battery case and also allows one
  • the membrane element is designed such that it bursts at the at least one predeterminable point in the pressure increase.
  • the membrane element has a predetermined breaking point, which can be realized for example by means of a perforation of the membrane element, in particular in its membrane.
  • the membrane element with respect to the interior of the battery case is arranged on the outside as the spark protection element.
  • the spark arrester Seen inside the battery cell escaping gas, the spark arrester disposed in front of the membrane element, so that, for example, sparks from the
  • Membrane element can be held. Furthermore, the cracked
  • Membrane element does not adversely affect the spark protection element, since loose parts are worn by the gas flow from the spark arrester element during bursting of the membrane element.
  • a second aspect of the invention relates to a traction battery for a motor vehicle, wherein the traction battery has a battery housing, which with a
  • Protection device according to the invention is formed. Advantages and advantageous
  • Embodiments of the second aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention and vice versa.
  • a third aspect of the invention relates to a motor vehicle having a traction battery according to the invention.
  • Advantages and advantageous embodiments of the third aspect of the invention are as advantages and advantageous embodiments of the first
  • the single FIGURE shows a protective device 10 for a motor vehicle battery housing 12 of a traction battery 14.
  • the battery housing 12 is a plurality of
  • Battery modules 18 can be accommodated, which in each case, in particular a plurality of battery cells 16 include. Furthermore, the battery case 12 has at least one
  • Pressure relief opening 20 via which a fluid from the interior 22 of the
  • Battery housing 12 is escaped.
  • the battery case 12 serves to protect the
  • the respective battery cell 16 is for example a lithium-ion cell.
  • the traction battery 14 may be formed as a high-voltage storage. In high-voltage storage, for example, due to T emperaturunter Kunststoffen or changes in height significant fluctuations in the internal pressure in the interior 22 of the battery case occur, therefore, the pressure relief opening 20 is provided.
  • thermal event may occur.
  • the technical defect is, for example, a cell-internal short circuit.
  • the thermal event may be a self-reinforcing, heat-producing process. Due to the required for driving a motor vehicle high electrical capacitances is a packing density of the respective battery cells 16 in the respective battery module 18 and the battery modules 18 in the interior 22 of the
  • the thermal effect may be, for example, as a fire, especially smoldering fire,
  • the protection device 10 has at least one spark protection element 24, by means of which an escape of sparks from the interior 22 of the battery case 12 is to be inhibited by the pressure relief port 20.
  • the spark protection element 24 thus, for example, the probability of a fire of the motor vehicle can be reduced. In the interior 22 is usually no air and thus no oxygen, so the probability of a direct fire or open flames inside the battery case 12 is usually low.
  • a membrane or a membrane membrane element 26 is disposed in the pressure compensation opening 20.
  • the membrane element 26 is advantageously designed so that it is impermeable to liquids and / or dust and / or dirt, but permeable to gas.
  • the thermal event described above occurs, this can lead to a sudden escape of gas from at least one battery cell 16 or a battery module 18 into the interior 22 of the battery cell.
  • the gas should be able to leave the battery case 12 as quickly as possible.
  • the battery case 12 may burst due to overpressure. Therefore, the membrane element 26 is designed so that it is at an abrupt increase in pressure in the interior 22 of the
  • Battery casing 12 bursts, whereby the resulting gas, the battery case 12th can leave abruptly or particularly fast. So that the gas at its place of origin on a battery cell 16 or one of the
  • Battery cell 16 connects.
  • at least one gas flow 30 indicated by one of the arrows can flow through the at least one channel 28, in particular in the direction of the pressure relief opening 20.
  • the spark protection element 24 prevents in the
  • the spark protection element 24 can prevent sparks from entering the battery housing 12 or from penetrating into the at least one channel 28 located behind the spark protection element 24 in the interior 22 of the battery housing 12
  • the spark protection element 24 is at least partially formed as a spark guard 32, which can be stopped in a particularly simple manner sparks or a passing of the sparks through the
  • Spark protection element 24 can be reduced.
  • Several spark grids 32 may be arranged consecutively.
  • the exemplary embodiment shown comprises two spark guard grids 32.
  • Meshes of the first spark grille 32 are arranged offset to meshes of the second spark grille 32.
  • the spark protection element 24 may be at least partially formed as an open-pored metal foam 34.
  • the metal foam 34 has the advantage that it has a labyrinthine or spongy structure, whereby escape of sparks is particularly well inhibited. Further, the sponge-like structure of the metal foam 34 provides a large surface area, whereby, for example, the gas can be lowered in temperature upon escape from the interior 22.
  • Both the spark protection grid 32 and the metal foam 34 are preferably formed of an alloy and / or a metal, in particular a nobler metal or element, which may for example additionally have a coating.
  • a cooling element with the spark protection element 24, in particular with its metal foam 34 be in contact, which can remove heat particularly well, for example.
  • the membrane element 26 is located with respect to the interior 22 of the battery case 12 further outboard than the spark protection element 24, thereby bursting the membrane element 26, the spark protection element 24 can not be blocked by parts of the ruptured membrane element 26, so the functionality of the spark protection element 24 is granted.
  • the membrane element 26 may be formed such that it bursts at least one predeterminable point when the pressure rises, that is, the membrane element 26 is partially perforated, for example, so that it is in the
  • Pressure increase does not tear uncontrollably or burst, but at a defined point.
  • pieces resulting from bursting can still be held at least at one point on the remainder of the membrane element 26, as a result of which a negative influence on the spark protection element 24 likewise does not occur.
  • An air concentration of the gas-air mixture rises in the interior 22, in particular in the at least one channel 28, with decreasing distance to the
  • Pressure relief opening 20 This is because always a bit of air from an environment of the traction battery 14 or the motor vehicle through the at least one pressure relief opening 20, in particular after bursting of the membrane 26 and thereby pressure equalization can penetrate into the interior 22 or. Therefore, it may be possible for an inflammable gas-air mixture to be present in the interior 22 of the battery, at least in the vicinity of
  • Pressure relief opening 20 forms. To counter this, that can be
  • Battery cell 16 may be arranged. As a result, the spread of sparks can be inhibited early in the gas flow or prevented or reduced, so that they ideally shortly after their source or near their origin
  • the respective battery cell 16 can particularly advantageously outgas and individual spark grids can be saved at the respective battery cell 16 or the respective battery module 18, whereby the protection device 10 a probability of escape of sparks from the interior 22 of the battery case 12, the Cost and / or weight can be kept very low.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug-Batteriegehäuse (12), in welchem eine Mehrzahl von jeweils Batteriezellen (16) umfassenden Batteriemodulen (18) aufnehmbar ist und welches wenigstens eine Druckentlastungsöffnung (20) aufweist, über welche ein Fluid aus dem Inneren (22) des Batteriegehäuses (12) entweichbar ist, wobei die Schutzvorrichtung (10) wenigstens ein Funkenschutzelement (24) aufweist, mittels welchem ein Entweichen von Funken aus dem Inneren (22) des Batteriegehäuses (12) durch die Druckentlastungsöffnung (20) zu hemmen ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Traktionsbatterie (14) sowie ein Kraftfahrzeug.

Description

Schutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeugbatteriegehäuse, Traktionsbatterie und
Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Batteriegehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine
Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriegehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9, sowie ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen
Traktionsbatterie gemäß dem Patentanspruch 10.
Die Tauglichkeit von Hybrid- und Elektrofahrzeugen hängt maßgeblich von ihren
Batterien, insbesondere Traktionsbatterien, ab. Die Batterie muss nicht nur eine hohe Energiedichte, eine hohe Leistung und eine lange Lebensdauer aufweisen, sondern sollte auch strenge Sicherheitsstandards erfüllen. Als Traktionsbatterien in Elektro- und
Hybridfahrzeugen kommen derzeit vorwiegend, als sogenannte Hochvoltspeicher ausgebildete, Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Um die genannten und geforderten hohen Kapazitäten und Spannungen zu erreichen, werden in der Traktionsbatterie üblicherweise zahlreiche, insbesondere Lithium-Ionen-, Zellen zusammengeschaltet.
Bei solch einer Zelle, welches auch als Batteriezelle bezeichnet wird, kann es zu einem zellinternen Kurzschluss kommen, welcher einen thermischen Event zur Folge haben kann. Dabei handelt es sich um einen sich selbst verstärkenden, wärmeproduzierenden Prozess. Durch die immer höher werdenden Anforderungen wächst die Energiedichte der Batterien immer weiter, was eine höher werdende Packungsdichte der Batteriezellen, in einem jeweiligen Batteriemodul beziehungsweise in der Batterie zu Folge hat. Kommt es nun in einer Batteriezelle zu einem Ereignis, wie beispielsweise dem Kurzschluss, welcher den thermischen Event auslöst, wächst die Gefahr, dass durch die hohe
Wärmeentwicklung bei benachbarte Zellen ebenfalls ein thermischer Event ausgelöst wird. Dadurch kann die Wärmeentwicklung in dem Batteriemodul deutlich steigen. Dies kann einen sogenannten Dominoeffekt beziehungsweise eine Kettenreaktion auslösen, was zu einer vollständigen Zerstörung der gesamten Traktionsbatterie führen kann.
Eine Batterie für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, insbesondere ein
Elektrofahrzeug, kann bis zu mehrere 100 Kilogramm wiegen und fällt somit
entsprechende großvolumig aus. Daher wird solch eine Batterie in der Regel häufig an beziehungsweise in einem Unterboden des Kraftfahrzeugs, beispielsweise unter den Sitzen, eingebaut.
Die Batterien müssen möglichst gut vor Umwelteinflüssen geschützt werden, um beispielswiese das Risiko eines Kurzschlusses besonders gering zu halten. Insbesondere bei einer Montage am Unterboden müssen die Zellen des Hochvoltspeichers wirksam vor eindringendem Wasser, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise durch eine Pfütze oder in die Waschanlage fährt, geschützt werden, da Feuchtigkeit besonders einfach
Kurzschlüsse in einer jeweiligen Zelle auslösen kann.
Solch ein Batteriegehäuse darf aber nicht hermetisch abgedichtet werden, da in der Traktionsbatterie beispielsweise infolge von Temperaturveränderungen und/oder
Höhenunterschiede, welchen das Kraftfahrzeug durchlebt, erhebliche Schwankungen des Innendrucks innerhalb des Batteriegehäuses auftreten können. Daher ist in heutigen Batteriegehäusen für Traktionsbatterien wenigstens eine Druckentlastungsöffnung vorgesehen, mittels welcher beispielsweise Deformationen der Traktionsbatterie aufgrund eines zu großen Druckanstiegs verhindert werden können.
Kommt es nun zu dem erwähnten, thermischen Event in einer der Batteriezellen der Traktionsbatterie und in Folge dessen beispielsweise zu dem genannten Dominoeffekt, kommt die Batterie in einen Zustand, in dem sie Rauch und Flammen entwickeln kann. Dadurch kann das Kraftfahrzeug, in Brand geraten und es können Insassen,
insbesondere bei einem Personenkraftfahrzeug, und/oder Passanten verletzt werden.
Die Gefahr eines Brandes kann dadurch begünstigt werden, dass aus einer jeweiligen Zelle, während sie verbrennt beziehungsweise abrennt und/oder durchschmort, hohe Anteile an Wasserstoff und Kohlenmonoxid entweichen können. In der jeweiligen Zelle und/oder im Inneren des Batteriegehäuses sind diese Gase in der Rege! aufgrund fehlender Luft und dadurch fehlenden Sauerstoffes in der Regel nicht entflammbar. Bildet sich daraus jedoch ein Gas-Luft-Gemisch, durch entweichen des Gases aus der Zelle beziehungsweise der Batterie in eine mit Luft befüllte Umgebung, ist dieses
entweichenden Gas ab zirka 400 Grad entzündlich. Funken, welche während des thermischen Events innerhalb der jeweiligen Batteriezelle entstehen können, haben in der Regel eine Oberflächentemperatur, welche größer als die Entzündungstemperatur der produzierten Gase ist, wodurch möglichst gewährleistet werden sollte, dass keine Funken das Gas-Luft-Gemisch erreichen, das heißt Funken sollten die Batterie nicht verlassen. So sind im Stand der Technik Flammschutzgitter auf Zellebene bekannt, die den
Funkenflug nach innen in das Batteriegehäuse unterbinden sollen, um das thermische Event einer Zelle zu verhindern.
Ferner zeigt die US 4 219 612 einen belüfteten Einfüllstopfen für elektrische
Speicherzellen. Da beim Entladen von elektrischen Zellen, insbesondere bei
Bleiakkumulatoren, häufig ein explosionsfähiges Gasgemisch freigesetzt werden kann, weist der belüftete Einfüllstopfen einen Entlüftungspfad auf, welcher eine Flammenfalle einschließt, durch die Gas in die Zelle eindringen oder aus ihr austreten kann, wobei die Flammenfalle so angeordnet ist, dass sie im Gebrauch mit dem Zellinneren an einem Punkt oberhalb des normalen Elektrolytspiegels angeordnet ist. Der Einfüllstopfen weist eine Flüssigkeitsfalle auf, welche durch einen Druck und eine rohrförmige Brennwand definiert ist und weist ferner eine keramische Trennwand auf.
Mithin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schutzvorrichtung für ein
Kraftfahrzeug-Batteriegehäuse bereitzustellen, durch welche ein Ausbrechen von Funken aus dem Inneren des Batteriegehäuses in eine Umgebung besonders vorteilhaft vermieden beziehungsweise zumindest gehemmt werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Traktionsbatterie sowie ein die Traktionsbatterie umfassenden Kraftfahrzeug bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schutzvorrichtung gemäß dem
Patentanspruch 1 gelöst. Ferner lösen die Traktionsbatterie gemäß Patentanspruch 9 sowie das Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 10 die Aufgabe. Vorteilhafte
Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine erfindungsgemäße Schutzvorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Batteriegehäuse, insbesondere einer Traktionsbatterie für ein
Kraftfahrzeug, welches als Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug ausgebildete sein kann.
In dem Batteriegehäuse, insbesondere in dessen Inneren, ist eine Mehrzahl von
Batteriemodulen aufnehmbar, wobei das jeweilige Batteriemodul Batteriezellen umfasst. Das heißt, in dem jeweiligen Batteriemodul ist eine Mehrzahl von Batteriezellen angeordnet beziehungsweise zusammengefasst. Ferner weist das Kraftfahrzeug- Batteriegehäuse wenigstens eine Druckentlastungsöffnung auf, über welche ein Fluid aus dem Inneren des Batteriegehäuses entweichbar ist. Es wird angemerkt, dass der Begriff Mehrzahl im Zusammenhang mit dem Patentanspruch 1 dieser Anmeldung als Synonym für den Begriff Vielzahl zu verstehen ist und jeweils eine Gesamtheit bezeichnet. Es ist nicht im Sinne einer Auswahl oder einer Majorität einer Menge zu verstehen. Die
Mehrzahl von Batteriemodulen ist eine feste Menge von Batteriemodulen, die mindestens zwei Batteriemodule umfasst. Dabei umfasst das jeweilige Batteriemodul mehrere, das heißt wenigstens zwei, Batteriezellen.
Um beispielsweise aufgrund von Temperaturveränderungen und/oder
Höhenunterschieden auftretende Druckschwankungen im Inneren des Batteriegehäuses ausgleichen zu können, und so einer etwaigen Deformation oder Zerstörung des
Batteriegehäuses entgegenzuwirken, ist die wenigstens eine Druckentlastungsöffnung vorgesehen. Die Druckentlastungsöffnung kann auch als Gasaustrittsöffnung bezeichnet werden.
Um nun ein Ausbrechen von Funken aus dem Inneren des Batteriegehäuses in eine Umgebung besonders vorteilhaft durch die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung zu verhindern beziehungsweise einzuschränken, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schutzvorrichtung wenigstens ein Funkenschutzelement aufweist, mittels welchem ein Entweichen von Funken aus dem Inneren des Batteriegehäuses durch die
Druckentlastungsöffnung zu hemmen ist. Mit anderen Worten ist das
Funkenschutzelement derart ausgebildet, den Funkenflug nach außen, das heißt aus dem Inneren des Batteriegehäuses in eine Umgebung, insbesondere des Kraftfahrzeugs, zu reduzieren, wobei der Funkenflug beispielsweise aufgrund eines thermischen Events beispielsweise bei einem zellinternen Kurzschluss und/oder einem Durchbrennen wenigstens einer der Batteriezellen entstehen kann.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bei dem thermischen Event einer Batteriezelle beziehungsweise bei einem Brand oder einem Verbrennen der Batteriezelle Gas entstehen kann, welches beispielsweise hohe Anteile an Wasserstoff und
Kohlenmonoxid aufweist. Das Gas beziehungsweise die Gase und somit ein Gasgemisch können aus der jeweiligen Batteriezelle entweichen. Aufgrund fehlenden Sauerstoffes im Inneren eines jeweiligen Batteriemoduls und somit in der Batteriezelle beziehungsweise im Inneren des Batteriegehäuses insgesamt, können dort in der Regel jeweils keine offenen Flammen entstehen. Das Gas, welches im Falle des thermischen Events über die Druckentlastungsöffnung entweichen kann, ist jedoch ab zirka 400 Grad entzündlich. Unabhängig davon können sich bei dem thermischen Event Funken innerhalb des Batteriegehäuses bilden. Das Gas beziehungsweise das Gasgemisch, welches aus dem Batteriegehäuse in die Umgebung entweicht, bildet dort in Kombination beziehungsweise durch Vermischen mit dem in der Luft der Umgebung enthaltenem Sauerstoff ein brennbares Gas-Luft-Gemisch Dieses kann durch einen Funken, welcher in der Regel eine Oberflächentemperatur größer der Flammtemperatur des Gasgemisches aufweist, entzündet werden. Durch die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung kann ein Austreten von sich im Inneren des Batteriegehäuses befindenden Funken vermieden werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Entzündung des Gas-Luft-Gemisches verringert werden kann beziehungsweise verringert wird. Dadurch wird die Gefahr beziehungsweise die Wahrscheinlichkeit eines Brandes des Kraftfahrzeugs reduziert, womit das
Kraftfahrzeug besonders sicher betrieben werden kann.
Ferner können insbesondere im Vergleich zum Stand der Technik, wo Schutzgitter auf Zellebene eingesetzt werden, Kosten gespart werden, da eine Stückzahl der
Flammschutzgitter durch das erfindungsgemäße Funkenschutzelement reduziert werden kann. Darüber hinaus kann eine Reduktion der Flammschutzgitter auf Zellebene aufgrund des, insbesondere zentrale, Funkenschutzelements der erfindungsgemäßen
Schutzvorrichtung zu einem besseres Ausgasen der jeweiligen Batteriezelle führen.
Dadurch kann beispielsweise ein Druck innerhalb der Batteriezelle besonders schnell abgebaut werden. Zudem kann das Funkenschutzelement ein Eindringen von Funken in das Innere des Batteriegehäuses ebenfalls hemmen.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Funkenschutzelement der
Schutzvorrichtung zumindest teilweise als Funkenschutzgitter ausgebildet. Mit anderen Worten ist zumindest ein Teil des Funkenschutzelements, welches insbesondere für Gas durchlässig ist, sodass Gas durch die Druckentlastungsöffnung entweichen kann, als ein Gitter ausgebildet. Das Gitter kann beispielsweise Maschen aufweisen, deren Größe derart gewählt ist, dass Funken dieses Funkenschutzgitter nicht beziehungsweise nur erschwert passieren können. Vorteil bei der Verwendung eines Funkenschutzgitters als Funkenschutzelement ist, dass das Funkenschutzgitter einen besonders einfachen Aufbau aufweisen kann, wodurch es besonders robust und somit ausfallsicher ausgebildet werden kann. Ferner können durch einen einfachen Aufbau Kosten eingespart werden.
Es können mehrere Funkenschutzgitter aufeinanderfolgend angeordnet sein,
insbesondere derart, dass die Maschen jeweils zumindest zweier aufeinanderfolgender Funkenschutzgitter versetzt zueinander angeordnet sind. Durch die zueinander versetzten Maschen wenigstens zwei aufeinanderfolgender Funkenschutzgitter kann ein
Hindurchkommen von Funken durch die Schutzvorrichtung besonders effizient gehemmt werden, da kein geradliniger Weg eines Funken durch die Funkenschutzgitter führt. in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Funkenschutzelement der
erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung zumindest teilweise als offenporiger Metallschaum ausgebildet. Mit anderen Worten ist zumindest ein Teil des Funkenschutzelements aus einem metallischen Werkstoff gebildet, welcher eine schwammartige Struktur,
insbesondere eine Labyrinthstruktur, aufweist. Durch die insbesondere labyrinthartige Ausbildung der Verbindungen der offenporigen Hohlräume des Metallschaums kann ein besonders effizienter Funkenschutz gewährleistet werden, da aufgrund der
Materialeigenschaft kein, insbesondere geradliniges, Durchkommen von Funken durch den Metallschaum wahrscheinlich ist. Zudem ergibt sich der Vorteil, dass der
Metallschaum, insbesondere in seinem Inneren, eine besonders große Oberfläche aufweist, welche einen Ober die Druckentlastungsöffnung entweichenden Gasstrom des Gasgemisches aus dem Inneren des Batteriegehäuses besonders effizient abkühlen kann, wodurch das Risiko einer Entzündung des Gasgemisches außerhalb der Batterie weiter reduziert werden kann.
Als Materialien für das Funkenschutzgitter und/oder den Metallschaum des
Funkenschutzelements eignen sich beispielsweise besonders hitzeresistente und/oder gut wärmeleitende Metalle, wie beispielsweise Nickel und/oder Kupfer, und/oder Legierungen. Ferner sind grundsätzlich edlere Metalle beziehungsweise Elemente besonders gut für die Verwendung als Funkenschutzelement geeignet, wobei durchaus auch beschichtete Materialien beziehungsweise Metalle zum Einsatz kommen können.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung ist wenigstens ein einerseits an der Druckentlastungsöffnung mündender Kanal im Inneren des
Batteriegehäuses ausgebildet, welcher andererseits an wenigstens einem Batteriemodul und/oder wenigstens einer Batteriezelle an schließt. Mit anderen Worten ist zumindest eines der Batteriemodule beziehungsweise zumindest eine der Batteriezellen über einen Kanal, welcher insbesondere zum Leiten eines Fluids, insbesondere eines Gases, ausgebildet ist, mit der Druckentlastungsöffnung des Batteriegehäuses verbunden. Über diese wenigstens eine fluidisch leitende Verbindung zwischen der jeweiligen Batteriezelle beziehungsweise dem Batteriemodul und der wenigstens einen Druckausgleichsöffnung kann der Gasstrom von aus dem Batteriemodul beziehungsweise aus der Batteriezelle entweichendem Gas besonders vorteilhaft zur Druckentlastungsöffnung geleitet werden, sodass ein besonders vorteilhaftes Ausgasen der jeweiligen Batteriezelle
beziehungsweise des jeweiligen Batteriemoduls möglich ist. Hierdurch kann
beispielsweise die Temperatur innerhalb des Batteriegehäuses gesenkt werden. Das Batteriegehäuse kann mehrere Druckentlastungsöffnungen aufweisen und der wenigstens eine Kanal derart ausgebildet sein, dass Austrittswege für das Gas besonders kurz ausgebildet werden, sodass ein Entweichen des Gases beispielsweise besonders schnell möglich ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Funkenschutzelement in dem wenigstens einen Kanal entfernt von der wenigstens einen Druckentlastungsöffnung und/oder in der Nachbarschaft von wenigstens einer Batteriezelle angeordnet. Mit anderen Worten ist das Funkenschutzelement in einem Abstand von der
Druckentlastungsöffnung im Inneren des Batteriegehäuses in dem Kanal angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das Funkenschutzelement in der Nachbarschaft von wenigstens einem jeweilige Batteriezellen umfassenden Batteriemodul angeordnet. Da durch die wenigstens eine Druckentlastungsöffnung beziehungsweise Gasaustrittsöffnung auch Gas, insbesondere Luft, in Abhängigkeit eines Druckverhältnisses aus der
Umgebung in das Innere des Batteriegehäuses eindringen kann, ergibt sich im Inneren beziehungsweise im Innenraum des Batteriegehäuses eine Luftkonzentration, die größer werden beziehungsweise steigen kann, je geringer der Abstand im Inneren des
Batteriegehäuses zu der Druckentlastungsöffnung ist. Je höher der Luftanteil in dem Gas- Luft-Gemisch ist, desto höher ist dessen Entflammbarkeit. Das heißt, je weiter weg von der Druckentlastungsöffnung das Flammenschutzelement hin zum Inneren des
Batteriegehäuses angeordnet ist, desto besser kann dessen Wirkung bei der Vermeidung von Flammen sein.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Membranelement in der
Druckausgleichsöffnung beziehungsweise Druckentlastungsöffnung angeordnet, welches bei einem abrupten Druckanstieg im Batteriegehäuse birst. Durch eine Möglichkeit der Platzierung der durch das Batteriegehäuse umschlossenen Batterie an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise durch Pfützen Feuchtigkeit beziehungsweise Wasser auf das Batteriegehäuse treffen. Um nun Kurzschlüsse, insbesondere der Batteriezellen, besonders vorteilhaft zu verhindern, kann eine Membran des
Membranelements in der Druckentlastungsöffnung angeordnet werden. Dabei hindert die Membran vorteilhafterweise Wasser und/oder Staub und/oder Schmutz und/oder Öle am Eindringen in das Innere des Batteriegehäuses und erlaubt zudem jedoch einen
Austausch von Gas sowohl aus dem Inneren des Batteriegehäuses und/oder in das Innere des Batteriegehäuses. Kommt es nun zu einem oben beschriebenen thermischen Event beispielsweise einer Batteriezelle, kann innerhalb kürzester Zeit ein besonders großer Druckanstieg im Inneren des Batteriegehäuses stattfinden. Die Membran ist nun so ausgebildet, dass sie bei dem genannten Druckanstieg brechen beziehungsweise platzen beziehungsweise bersten kann, sodass Gas wesentlich schneller aus dem
Inneren des Batteriegehäuses entweichen kann als dies Ober eine intakte Membran selbst möglich wäre. Somit kann in besonders vorteilhafter Weise ein Überdruckschutz, welcher beispielsweise das Bersten des Batteriegehäuses verhindern kann, realisiert werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Membranelement derart ausgebildet, dass es bei dem Druckanstieg an zumindest einer vorgebbaren Stelle birst. Mit anderen Worten weist das Membranelement eine Sollbruchstelle auf, welche beispielsweise mittels einer Perforation des Membranelements, insbesondere in dessen Membran, realisiert werden kann. Somit kann im Falle des Berstens der Membran, insbesondere durch den Druckanstieg, die Art, wie das Membranelement birst, bestimmt werden. Somit ergibt sich der Vorteil, dass das Membranelement beziehungsweise zumindest Teile des
Membranelements, im geborstenen Zustand nicht die Funktion des
Funkenschutzelements beeinträchtigen beziehungsweise eine unerwünschte
Wechselwirkung zwischen Membranelement und Funkenschutzelement unterbleibt beziehungsweise unterbleiben kann.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Membranelement in Bezug zum Inneren des Batteriegehäuses weiter außenliegend als das Funkenschutzelement angeordnet. Mit anderen Worten ist, in Gasstromrichtung des möglicherweise aus dem
Inneren der Batteriezelle austretenden Gases gesehen, das Funkenschutzelement vor dem Membranelement angeordnet, sodass beispielsweise Funken von dem
Membranelement abgehalten werden können. Ferner kann das geborstene
Membranelement das Funkenschutzelement nicht negativ beeinflussen, da lose Teile beim Bersten des Membranelements durch den Gasstrom von dem Funkenschutzelement weg getragen werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, wobei die Traktionsbatterie ein Batteriegehäuse aufweist, welches mit einer
erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte
Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches eine erfindungsgemäße Traktionsbatterie aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten
beziehungsweise zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Traktionsbatterie aufweisend ein Batteriegehäuse mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung.
Die einzige Fig. zeigt eine Schutzvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeugbatteriegehäuse 12 einer Traktionsbatterie 14. In dem Batteriegehäuse 12 ist eine Mehrzahl von
Batteriemodulen 18 aufnehmbar, welche jeweils, insbesondere mehrere, Batteriezellen 16 umfassen. Ferner weist das Batteriegehäuse 12 wenigstens eine
Druckentlastungsöffnung 20 auf, über welche ein Fluid aus dem Inneren 22 des
Batteriegehäuses 12 entweichbar ist.
Die gezeigte Traktionsbatterie 14 kann beispielsweise als Stromversorgung einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs, dienen. Das Batteriegehäuse 12 dient zum Schutz der
Batteriezellen 14 beziehungsweise der Batteriemodule 18 vor äußeren Einflüssen, insbesondere falls die Traktionsbatterie 14 an einem Unterboden des Kraftfahrzeugs montiert ist. Die jeweilige Batteriezelle 16 ist beispielsweise eine Lithium-Ionen-Zelle. Die Traktionsbatterie 14 kann als Hochvoltspeicher ausgebildet. Bei Hochvoltspeichern können beispielsweise infolge von T emperaturunterschieden oder Höhenveränderungen erhebliche Schwankungen des Innendrucks im Inneren 22 des Batteriegehäuses auftreten, deshalb ist die Druckentlastungsöffnung 20 vorgesehen.
Im Falle eines Auftretens eines technischen Defekts wenigstens einer der, insbesondere Lithium-Ionen-, Batteriezellen 16, kann ein sogenannter thermischen Event auftreten. Der technische Defekt ist beispielsweise ein zellinterner Kurzschluss. Bei dem thermischen Event kann es sich um einen sich selbst verstärkenden, wärmeproduzierenden Prozess handeln. Aufgrund der zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs geforderten hohen elektrischen Kapazitäten ist eine Packungsdichte der jeweiligen Batteriezellen 16 im jeweiligen Batteriemodul 18 sowie der Batteriemodule 18 im Inneren 22 des
Batteriegehäuses groß. Durch die hohe Packungsdichte wächst die Gefahr, dass infolge des thermischen Effekts einer Batteriezelle 16 benachbarte Batteriezellen 16 aufgrund der möglichen hohen Wärmeentwicklung bei Kurzschluss der einen Batteriezelle 16 ebenfalls durchgehen beziehungsweise ebenfalls einen thermischen Effekt erleiden. Der thermische Effekt kann beispielsweise als Brand, insbesondere Schwelbrand,
beziehungsweise Schmoren auftreten. Die dabei entstehenden Gase, insbesondere Wasserstoff und Kohlenmonoxid, können beim Austreten aus dem Batteriegehäuse 12 an Luft ein zündfähiges und brennbares Gas-Luft-Gemisch ausbilden. Um zu verhindern, dass sich dieses Gas-Luft-Gemisch durch Funken, welche insbesondere aufgrund des thermischen Effekts im Inneren 22 des Batteriegehäuses 12 entstehen, entzündet, weist die Schutzvorrichtung 10 wenigstens ein Funkenschutzelement 24 auf, mittels welchem ein Entweichen von Funken aus dem Inneren 22 des Batteriegehäuses 12 durch die Druckentlastungsöffnung 20 zu hemmen ist. Durch das Funkenschutzelement 24 kann somit beispielsweise die Wahrscheinlichkeit eines Brandes des Kraftfahrzeugs verringert werden. Im Inneren 22 befindet sich in der Regel keine Luft und somit kein Sauerstoff, womit die Wahrscheinlichkeit eines direkten Brandes beziehungsweise offener Flammen im Inneren 22 des Batteriegehäuses 12 in der Regel gering ist.
Um im Normalbetrieb des Hochvoltspeichers die Schwankungen des Innendrucks auszugleichen und die Traktionsbatterie 14 dennoch vor Umwelteinflüssen wie
beispielsweise Eindringen von Wasser zu schützen und somit Kurzschlüsse und dadurch verursachte thermische Events zu reduzieren beziehungsweise die Wahrscheinlichkeit für thermische Events herabzusetzen, ist eine Membran beziehungsweise ein die Membran aufweisendes Membranelement 26 in der Druckausgleichsöffnung 20 angeordnet. Das Membranelement 26 ist dabei vorteilhafterweise so ausgeführt, dass es für Flüssigkeiten und/oder Staub und/oder Schmutz undurchlässig ist, jedoch für Gas durchlässig.
Kommt es nun beispielsweise zu dem oben beschriebenen thermischen Event, kann dies zu einem schlagartigen Entweichen von Gas aus zumindest einer Batteriezelle 16 beziehungsweise einem Batteriemodul 18 in das Innere 22 der Batteriezelle führen. Um nun einen Schaden der T raktionsbatterie 14 besonders gering zu halten, sollte das Gas das Batteriegehäuse 12 möglichst schnell verlassen können. Beispielsweise könnte das Batteriegehäuse 12 aufgrund eines Überdrucks bersten. Daher ist das Membranelement 26 so ausgebildet, dass es bei einem abrupten Druckanstieg im Inneren 22 des
Batteriegehäuses 12 birst, wodurch das entstandene Gas das Batteriegehäuse 12 schlagartig beziehungsweise besonders schnell verlassen kann. Damit das Gas an seinem Entstehungsort an einer Batteriezelle 16 beziehungsweise einem der
Batteriemodule 18 zur Druckentlastungsöffnung 22, welche auch als Gasaustrittsöffnung bezeichnet werden kann, strömen kann, ist ein einerseits an der Druckentlastungsöffnung 20 mündender Kanal 28 im Inneren 22 des Batteriegehäuses 12 ausgebildet, welcher andererseits an wenigstens einem Batteriemodul 18 und/oder wenigstens einer
Batteriezelle 16 anschließt. Durch den wenigstens einen Kanal 28 kann somit wenigstens ein durch einen der Pfeile angedeuteter Gasstrom 30, insbesondere in Richtung der Druckentlastungsöffnung 20 fließen. Das Funkenschutzelement 24 hindert in dem
Gasstrom 30 enthaltene Funken am Verlassen des Batteriegehäuses 12. Ebenso kann das Funkenschutzelement 24 Funken am Eindringen in das Batteriegehäuse 12 beziehungsweise am Eindringen in den hinter dem Funkenschutzelement 24 im Inneren 22 des Batteriegehäuses 12 liegenden wenigstens einen Kanal 28 hindern
beziehungsweise hemmen. Das Funkenschutzelement 24 ist zumindest teilweise als Funkenschutzgitter 32 ausgebildet, wodurch sich auf besonders einfache Weise Funken aufhalten lassen beziehungsweise ein Passieren der Funken durch das
Funkenschutzelement 24 verringert werden kann. Es können mehrere Funkenschutzgitter 32 aufeinanderfolgend angeordnet sein. Das gezeigte Ausführungsbeispiel umfasst zwei Funkenschutzgitter 32. Dabei sind Maschen des ersten Funkenschutzgitters 32 versetzt zu Maschen des zweiten Funkenschutzgitters 32 angeordnet. Durch die zueinander versetzten Maschen der zwei aufeinanderfolgenden Funkenschutzgitter 32 kann ein Hindurchkommen von Funken durch die Schutzvorrichtung besonders effizient gehemmt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Funkenschutzelement 24 zumindest teilweise als offenporiger Metallschaum 34 ausgebildet sein.
Der Metallschaum 34 bietet den Vorteil, dass er eine labyrinthartig beziehungsweise schwammartige Struktur aufweist, wodurch ein Entweichen von Funken besonders gut hemmbar ist. Ferner bietet die schwammartige Struktur des Metallschaums 34 eine große Oberfläche, wodurch beispielsweise das Gas beim Entweichen aus dem Inneren 22 in seiner Temperatur herabgesetzt werden kann. Sowohl das Funkenschutzgitter 32 als auch der Metallschaum 34 sind vorzugsweise aus einer Legierung und/oder einem Metall, insbesondere einem edleren Metall beziehungsweise Element ausgebildet, welches beispielsweise zusätzlich eine Beschichtung aufweisen kann. Um einen besonders großen Kühleffekt des Metallschaums 34 zu realisieren, kann beispielsweise Kupfer, welches eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, verwendet werden. Dazu könnte zusätzlich ein Kühlelement mit dem Funkenschutzelement 24, insbesondere mit dessen Metallschaum 34, in Kontakt sein, welches Wärme beispielsweise besonders gut abtransportieren kann.
Wie der Fig. zu entnehmen ist, ist das Membranelement 26 in Bezug zum Inneren 22 des Batteriegehäuses 12 weiter außenliegend als das Funkenschutzelement 24 angeordnet, dadurch kann bei einem Bersten des Membranelements 26 das Funkenschutzelement 24 nicht durch Teile des geborstenen Membranelements 26 blockiert werden, sodass die Funktionalität des Funkenschutzelements 24 gewährt wird.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Membranelement 26 derart ausgebildet sein, dass es bei dem Druckanstieg an zumindest einer vorgebbaren Stelle birst, das heißt das Membranelement 26 ist beispielsweise teilweise perforiert, sodass es bei dem
Druckanstieg nicht unkontrolliert zerreißt beziehungsweise birst, sondern an einer definierten Stelle. So können beispielsweise beim Bersten entstehenden Stücke noch zumindest an einer Stelle an dem Rest des Membranelements 26 festgehalten werden, wodurch ebenfalls eine negative Beeinflussung des Funkenschutzelements 24 unterbleibt.
Eine Luftkonzentration des Gas-Luft-Gemisches steigt im Inneren 22, insbesondere in dem wenigstens einen Kanal 28, mit kürzer werdendem Abstand zu der
Druckentlastungsöffnung 20. Dies rührt daher, da immer ein bisschen Luft aus einer Umgebung der Traktionsbatterie 14 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs durch die wenigstens eine Druckentlastungsöffnung 20, insbesondere nach dem Bersten der Membran 26 und einem dadurch erfolgten Druckausgleich in das Innere 22 eindringen beziehungsweise einströmen kann. Daher kann es möglich sein, dass sich im Inneren 22 der Batterie ein entzündliches Gas-Luft-Gemisch, zumindest in der Nähe der
Druckentlastungsöffnung 20, bildet. Um dem entgegenzuwirken, kann das
Funkenschutzelement 24 in dem wenigstens einen Kanal 28 entfernt von der wenigstens einen Druckentlastungsöffnung 20, das heißt in einem, insbesondere realisierbaren, großen Abstand zueinander, und/oder in der Nachbarschaft von wenigstens einer
Batteriezelle 16 angeordnet sein. Dadurch kann die Ausbreitung von Funken bereits früh im Gasstrom gehemmt beziehungsweise unterbunden oder verringert werden, sodass diese idealerweise kurz nach ihrem Entstehungsort beziehungsweise nahe ihres
Entstehungsortes, insbesondere der Batteriezelle 16, gestoppt werden. Dadurch ist es besonders unwahrscheinlich, dass die Funken ein entflammbares Gas-Luft-Gemisch erreichen. Durch das zentrale Funkenschutzelement 24 können die jeweiligen Batteriezelle 16 besonders vorteilhaft ausgasen und es können einzelne Funkengitter an der jeweiligen Batteriezelle 16 beziehungsweise dem jeweiligen Batteriemodul 18 eingespart werden, wodurch die Schutzvorrichtung 10 eine Wahrscheinlichkeit des Entweichens von Funken aus dem Inneren 22 des Batteriegehäuses 12, die Kosten und/oder das Gewicht besonders gering halten kann.
Bezugszeichenliste
Schutzvorrichtung
Batteriegehäuse
Traktionsbatterie
Batteriezelle
Batteriemodul
Druckentlastungsöffnung
Inneres
Funkenschutzelement
Membranelement
Kanal
Gasstrom
Funkenschutzgitter
Metallschaum

Claims

Patentansprüche
1 . Schutzvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug-Batteriegehäuse (12), in welchem eine Mehrzahl von jeweils Batteriezellen (16) umfassenden Batteriemodulen (18) aufnehmbar ist und welches wenigstens eine Druckentlastungsöffnung (20) aufweist, über welche ein Fluid aus dem Inneren (22) des Batteriegehäuses (12) entweichbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schutzvorrichtung (10) wenigstens ein Funkenschutzelement (24) aufweist, mittels welchem ein Entweichen von Funken aus dem Inneren (22) des
Batteriegehäuses (12) durch die Druckentlastungsöffnung (20) zu hemmen ist.
2. Schutzvorrichtung (10) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Funkenschutzelement (24) zumindest teilweise als Funkenschutzgitter (32) ausgebildet ist.
3. Schutzvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Funkenschutzelement (24) zumindest teilweise als offenporiger Metallschaum (34) ausgebildet ist.
4. Schutzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigsten ein einerseits an der Druckentlastungsöffnung (20) mündender Kanal (28) im Inneren (22) des Batteriegehäuses (12) ausgebildet ist, welcher andererseits an wenigstens einem Batteriemodul (18) und/oder wenigstens einer Batteriezelle (16) anschließt.
5. Schutzvorrichtung (10) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Funkenschutzelement (24) in dem wenigsten einem Kanal (28) entfernt von der wenigstens einen Druckentlastungsöffnung (20) und/oder in Nachbarschaft von wenigstens einer Batteriezelle (16) und/oder einem Batteriemodul (16) angeordnet ist.
6. Schutzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Membranelement (26) in der Druckentlastungsöffnung (20) angeordnet ist, welches bei einem abrupten Druckanstieg im Batteriegehäuse (12) birst.
7. Schutzvorrichtung (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Membranelement (26) bei dem Druckanstieg an zumindest einer vorgebaren Stelle birst.
8. Schutzvorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Membranelement (26) in Bezug zum Inneren (22) des Batteriegehäuses (12) weiter außenliegend als das Funkschutzelement (24) angeordnet ist.
9. T raktionsbatterie (14) für ein Kraftfahrzeug,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Traktionsbatterie (14) ein Batteriegehäuse (12) aufweist, welches mit einer Schutzvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
10. Kraftfahrzeug,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kraftfahrzeug eine Traktionsbatterie (14) nach Anspruch 9 aufweist.
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