WO2022017979A1 - Batterieanordnung, kraftfahrzeug und verfahren zum fluten einer hochvolt-batterie - Google Patents

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Dirk Bäder
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Definitions

  • the invention relates to a battery arrangement for a motor vehicle, the battery arrangement having a high-voltage battery which has a battery housing and a plurality of battery cells in the battery housing.
  • the battery arrangement also includes a flooding device for flooding the high-voltage battery, the flooding device having at least one feed connection and the battery arrangement being designed to introduce a cooling medium fed to at least one feed connection into a battery housing.
  • the invention also includes a motor vehicle with such a battery arrangement and a method for flooding a high-voltage battery.
  • DE 10 2014 011 609 A1 describes a motor vehicle with a high-voltage battery and at least one functional opening set up for the passage of air when the motor vehicle is in normal operation. Furthermore, the motor vehicle has a fluid connection from the functional opening to the high-voltage battery in order to conduct an extinguishing liquid from the functional opening to the high-voltage battery in an extinguishing operation. There is no need for an increased extinguishing water pressure generated by a fire brigade pump, but it may be sufficient to manually pour water onto the function opening, for example using a bucket.
  • the fluid connection can also be formed by a fluid line, such as a pipe connection.
  • the fluid connection can also open into a housing for the high-voltage battery.
  • DE 10 2018 125 103 A1 describes a vehicle with a high-voltage storage device that has a housing in which a number of storage cells are arranged.
  • the vehicle also has an extinguishing access, via which a fire extinguishing agent can be supplied in the event of a fire, specifically to the high-voltage battery housing or to the interior of the high-voltage battery housing. Provision is made here for extinguishing agent to be routed or sprayed from the extinguishing access to an upper outside of the high-voltage battery housing.
  • an extinguishing coupling can be provided, to which an extinguishing agent hose, for example from the fire brigade, can be connected directly, which can also be covered by a cover element.
  • DE 10 2013 021 416 A1 describes a high-voltage battery, in particular for a motor vehicle, with a housing that is hermetically sealed to the outside for accommodating galvanic cells, the housing having an interface for connecting a quenching device, can be brought into the housing of the high-voltage battery through the extinguishing agent.
  • the interface can have an extinguishing agent connection.
  • a battery arrangement according to the invention for a motor vehicle has a high-voltage battery, which includes a battery housing and a plurality of battery cells arranged in the battery housing.
  • the battery arrangement also includes a flooding device for flooding the high-voltage battery, the flooding device having at least one feed connection, and the battery arrangement being designed to introduce a cooling medium fed to the at least one feed connection into the battery housing.
  • the flooding device preferably has at least one discharge device, through which cooling medium supplied to the battery housing can be discharged from the battery arrangement.
  • the invention is based on the knowledge that the cooling effect can be increased enormously, on the one hand by not only being able to fill the battery housing with a cooling medium, but also by providing a corresponding drain device, also referred to below as Process referred to, can be flowed through, and on the other hand, that thereby defined flow conditions can be adjusted, whereby the cooling medium throughput can be increased and thus the effectiveness of the cooling can be maximized.
  • a drain device also referred to below as Process referred to
  • the flooding device comprises a housing structure, which encloses the high-voltage battery, so that the battery housing is surrounded on all sides by an intermediate space that can be flown through, and the flooding device is designed to feed a cooling medium supplied to the at least one supply connection to the intermediate space .
  • a housing structure can also be provided independently of the provision of the drain device.
  • the invention relates to a battery arrangement for a motor vehicle, with a high-voltage battery that includes a battery housing and a plurality of battery cells arranged in the battery housing, the battery arrangement including a flooding device for flooding the high-voltage battery.
  • the flooding device has at least one feed connection
  • the battery arrangement is designed to introduce a cooling medium supplied to the at least one feed connection into the battery housing
  • the flooding device has a housing structure which encloses the high-voltage battery, so that the battery housing is closed on all sides surrounding space through which flow remains, and the flooding device is designed to supply a cooling medium supplied to the at least one feed connection to the space.
  • This configuration or the invention according to the second aspect is based on several findings at the same time: On the one hand, a significantly greater cooling effect can be achieved if the high-voltage battery can be cooled not only primarily on one side, but on all sides, which is reflected in the high-voltage battery on all sides through which air can flow space that is formed between the battery case of the high-voltage battery and the housing structure can be accomplished. Thanks to the housing structure that encloses the high-voltage battery, the supplied cooling medium can also be kept in the immediate vicinity of the high-voltage battery, especially in contrast to variants in which the extinguishing agent is supplied to the battery in such a way that it, for example, hitting the top of the battery and then running down the sides or something similar.
  • the housing structure can be used to provide a coolant and extinguishing agent tank, which can be filled with the coolant or cooling medium via the supply connection, so that the battery, in particular the outer battery housing, is completely surrounded by this cooling medium, in particular with the exception of any connection areas.
  • the cooling medium can also be introduced into the interior of the battery housing at the same time, so that the interior of the high-voltage battery can also be flooded.
  • the flooding of the interior of the battery housing and the housing structure surrounding the battery housing can also be provided via a common feed connection.
  • This supply connection can represent, for example, a connection accessible from outside the motor vehicle, to which, for example, a hose, such as a fire hose or any other device, can be connected.
  • feed connections can also be provided on the vehicle.
  • the fire brigade therefore does not have to look for separate connections in order to flood the battery housing on the one hand and to flood the housing structure on the other, but the hose can simply be connected to the supply connection and the cooling medium, for example water, can be supplied, which by means of the battery arrangement, in particular the flooding device, is guided both into the interior of the battery case and into the space outside the battery case. This maximizes the efficiency of cooling or extinguishing the battery and increases safety enormously.
  • the cooling medium for example water
  • the high-voltage battery has multiple battery cells, as defined above. These battery cells can be designed as lithium-ion cells, for example. Furthermore, these battery cells can be combined into cell packs and thus form corresponding battery modules. An optional module housing can also be assigned to a respective battery module. In other words, the individual battery cells can be arranged as cell packs in a module housing, which in turn is arranged in the battery housing of the high-voltage battery. Precisely in this case, it is preferred that the cooling medium can be fed to the interior of the battery housing by means of the flooding device in such a way that the cooling medium comes into direct contact with at least one battery cell, in particular its cell poles. Despite the risk of short circuits, it has been shown that this is the most effective way to prevent or delay thermal propagation or to extinguish a battery fire if it has already started.
  • the housing structure encloses the high-voltage battery so that an intermediate space remains surrounding the battery housing on all sides
  • the housing structure forms a housing for the high-voltage battery, so to speak, with the high-voltage battery being at a distance from this housing structure on all sides having.
  • the high-voltage battery in particular the battery housing, can be cuboid and have six sides, namely a top, a bottom, a front, a back, a left side and a right side.
  • This high-voltage battery is preferably arranged below a vehicle floor of the motor vehicle.
  • the top then represents the side of the battery housing facing the vehicle floor, the bottom the side facing away from the vehicle floor and facing the ground, the front the side facing the front of the vehicle, the rear or rear side the side facing the rear of the vehicle, a left side a driver side and a right side a passenger side.
  • the housing structure can have corresponding six sides which are at a distance from the sides of the battery housing mentioned.
  • one side of the housing structure can be assigned to one side of the battery housing.
  • Some sides of the housing structure or at least parts thereof can also be provided by body parts of the motor vehicle.
  • an upper side of the housing structure can be formed by a vehicle floor.
  • the battery housing in which the multiple battery cells are accommodated, can represent a module housing of a battery module.
  • a battery module can accordingly be provided by the battery housing with the battery cells accommodated therein.
  • the high-voltage battery can have several such battery modules.
  • the housing structure can represent, for example, an overall battery housing in which the multiple battery modules are accommodated.
  • the battery housing in which the several battery cells are accommodated can also be conceived as an overall battery housing, in particular in which the battery cells optionally grouped into several battery modules or cell stacks are accommodated.
  • the housing structure can represent a housing that additionally surrounds the overall battery housing.
  • the housing structure of the flooding device can be formed at least partially by a body and/or by an add-on part of the motor vehicle.
  • the housing structure is at least partially a part of the body and alternatively or additionally of the add-on part.
  • the housing structure can be fully or at least substantially integrated into the body and/or the attachment.
  • the body is understood to mean a structure of the motor vehicle on a supporting chassis (chassis or frame) or the structure and the chassis of the motor vehicle.
  • the body can include a rocker panel, for example, which is arranged between a front and a rear wheel housing in the vertical direction of the vehicle below a door entry.
  • the body can have a supporting vehicle pillar (e.g.
  • a pillar, B Pillar, C-pillar, D-pillar that connects a roof area with a substructure of the body.
  • the add-on part of the motor vehicle can be designed, for example, as a door, an underride guard, a fender, a flap or a hinge that can be firmly integrated into the body.
  • the add-on part can also be a spoiler, a front or rear wing. This has the advantage that the flooding device can be integrated into an existing structure, ie the body and alternatively or additionally the add-on part, of the motor vehicle and no additional installation space is required to arrange the flooding device inside the motor vehicle.
  • cooling medium supplied to the intermediate space and/or the battery housing can be led out of the battery arrangement through the at least one discharge device.
  • This configuration is particularly advantageous because it is based on the knowledge that the cooling effect can be increased enormously, on the one hand by not only being able to fill the intermediate space with a cooling medium, but also by providing a corresponding drainage device, also briefly referred to below referred to as a drain, can be flowed through, and on the other hand, in that defined flow conditions can thereby be set, whereby the cooling medium throughput can be increased and the effectiveness of the cooling can thereby be maximized.
  • By flowing through the gap significantly more heat energy can be released from the battery to the cooling medium per unit of time.
  • the housing structure makes it possible to keep this cooling medium directly on the battery housing over a large area, so that the heat transfer surface is maximized.
  • the drain enables the warm cooling medium to be discharged, while at the same time new and cold cooling medium can be fed in via the feed connection.
  • the at least one drain device is set up in such a way that a cooling medium supplied to the drain device flows into the optional Gap and / or can be inserted into the battery case.
  • the drain device can also provide a feed connection.
  • such a discharge device can also be used as a coolant supply device at the same time.
  • cooling medium can be discharged via the at least one feed connection, which can accordingly be regarded as part of a feed device.
  • the feed and from running devices can be made identical.
  • the cooling medium can be held on the battery housing by the housing structure, at least temporarily when the cooling medium flows through the intermediate space.
  • the housing structure is designed to be watertight, at least with the exception of at least one coupling area for the at least one drain device and/or for the at least one supply connection.
  • the cooling medium such as water
  • several such supply connections and drain devices can also be provided, which are then connected to the housing structure in corresponding coupling areas, but otherwise it should no further opening may be provided in the housin structure from which the cooling medium, such as water, can escape.
  • the tightness of The housing structure can be adjusted, for example, using appropriate seals, screw connections, adhesive bonds or other sealants.
  • the enclosing housing structure can also have at least one sealed opening for cable connections and/or battery cooling pipes, through which these components are routed into the interior of the battery housing.
  • the watertightness should preferably be designed in such a way that it withstands a pressure which corresponds to the water pressure of a fire hose. This minimizes cooling water loss and maximizes cooling efficiency.
  • the flooding device has a first line from at least one supply connection at least up to the housing structure, via which cooling medium supplied to the at least one supply connection can be supplied to the intermediate space.
  • the feed connection is fluidically connected to the intermediate space via this first line.
  • This fluidic connection can optionally also be closed or closable during normal operation of the motor vehicle.
  • the supply connection and/or this first line and/or the second line described below can also have a protective device to protect against vandalism or misuse.
  • This can be designed, for example, as a pressure relief valve, which only closes the fluidic connection between the supply connection and the intermediate space above a minimum pressure, for example above 12 bar or above 20 bar or generally above a minimum pressure in the range between 10 bar and 25 bar. releases, which is exceeded by the water pressure of a fire hose.
  • a protective device can also be a mechanical lock, locks or a specific coupling mechanism that only releases the fluidic connection when a fire hose is coupled, based on the key-lock principle. The same can also apply to the at least one drain device.
  • the at least one drainage device can also have a drainage opening, which, for example, is formed exactly like the at least one supply connection can be, and which is fluidically connected or connectable via a corresponding line at least to the intermediate space and/or the battery housing.
  • This line can be formed as described for the first line.
  • the line can be provided as a hose or pipe, for example. With such a line, it is advantageously possible to provide the feed connection and the opening for the discharge device at any point on the motor vehicle. In other words, these connections do not have to be provided in the immediate vicinity of the housing structure and/or the battery housing, which is nonetheless also possible.
  • this first line can also be very short, since the housing structure and/or the battery housing is then preferably located directly behind this sill area.
  • the first line and/or the second line described below and the feed connection can be designed as a simple socket on the housing structure and/or the battery housing, which is covered from the outside by a cap or the like.
  • the flooding device has a second line from at least one feed connection at least to the battery housing, via which cooling medium supplied to the feed connection can be introduced into the battery housing.
  • this second line can also run through the optional intermediate space.
  • This second line can also be designed, for example, as a pipe or hose or the like.
  • a first line can optionally open from the feed connection into the intermediate space and a second line can be passed through the optional intermediate space and open into the battery housing or, for example, also into a module housing of a battery module arranged in the battery housing.
  • This second line can also be provided independently of the presence of the first line, and in particular independently of the presence of the housing structure.
  • this second Line can also lead into the battery case. Cooling medium fed to the feed connection can thus be introduced directly into the battery housing through such a second line. This allows flooding with the space as quickly and simultaneously as possible.
  • lines such as the first and second lines can also be used to specifically set the amounts of cooling medium that are to be supplied to the intermediate space and/or the battery housing. This can be set, for example, using suitable cable cross-sections.
  • the quantity of cooling medium supplied to the supply connection is approximately evenly divided between these two lines and, correspondingly, the same quantity of cooling medium is supplied to the intermediate space as to the battery housing per unit of time, especially if the respective processes from the battery housing and the intermediate space are also designed in the same way.
  • the first line cross section can be made larger than the second line cross section of the second line.
  • the drain device can be designed in a completely analogous manner.
  • the drain device can also have a first line from a drain opening to the intermediate space, which therefore opens into the housing structure, and/or a second line from this opening, which opens into the battery housing.
  • the cooling medium can thus be discharged from the battery housing via the second line and/or the cooling medium in the intermediate space can be discharged separately via the first line.
  • the battery housing has at least one opening through which the intermediate space located cooling medium can be guided into the battery housing.
  • this opening fluidically connects the intermediate space with the interior of the battery.
  • This connection can also be closable, for example, or closed during normal operation and can be released automatically or in a controllable manner under certain conditions, for example at a threshold pressure or at a threshold temperature.
  • Such an opening can be designed, for example, with a bursting element, such as a bursting membrane or a pressure relief valve or the like.
  • the opening can also be permanently unlocked.
  • the battery housing itself does not necessarily have to be designed to be completely closed in order to protect the cells from environmental influences or the like.
  • This protective function can also be partly taken over by the housing structure.
  • cooling medium introduced into the intermediate space can now advantageously flow automatically into the interior of the battery housing. There is therefore no need to provide an additional line from the feed connection into the interior of the battery housing.
  • the variants described above can also be combined, ie in addition to such an opening in the battery housing, a separate line from the feed connection to the battery housing or into the battery housing can be provided.
  • the inside of the battery housing can also be flowed through by the cooling medium in a targeted manner, as a result of which the cooling effect can be increased. Since in this case the cooling medium is first supplied to the intermediate space and only then pushes through such an opening into the interior of the battery housing, it may be that the cooling medium has already warmed up somewhat in the meantime. Nevertheless, this provides a particularly simple and cost-effective design of the flooding device, since additional lines gene can be dispensed with. The omission of additional lines can also have a positive flow effect on the flow around the battery housing by the cooling medium flowing through the intermediate space.
  • the second line can be connected to the battery housing in a first coupling area or led into it, and the second line of the discharge device can be connected to the battery housing in a second coupling area or led into it.
  • these coupling areas some of which are also referred to below as sockets, can be designed as openings in the battery housing.
  • the first and second coupling areas are arranged on opposite sides of the battery housing as far as possible. As a result, the inside of the battery housing can also be flowed through by the cooling medium in a targeted manner, as a result of which the cooling effect can be increased.
  • the flooding device has a pump, by means of which the fluid introduced into the intermediate space can be circulated around the battery housing.
  • the cooling medium can be circulated, for example, between the discharge device and the coupling area of the at least one first line, in particular with the aid of a pump.
  • This can also be arranged in the intermediate space, for example.
  • a cooling device can also be provided, which can additionally cool the circulating cooling medium.
  • the cooling medium can be routed past a heat exchanger.
  • the heat exchanger can, for example, be coupled to a refrigeration circuit of the motor vehicle or the like. The cooling efficiency can be further increased as a result.
  • the invention also relates to a motor vehicle with a battery arrangement according to the invention or one of its configurations.
  • the named for the battery arrangement according to the invention and its configurations Ten advantages apply equally to the motor vehicle according to the invention.
  • the motor vehicle has a driver's door and a passenger's door, as well as a first sill area below the driver's door and a second sill area below the passenger's door.
  • the at least one feed connection and/or a mouth area of the discharge device is preferably arranged in the first sill area and/or in the second sill area.
  • the sill area represents the area in which a side sill of the motor vehicle is arranged.
  • the at least one supply connection is therefore preferably located laterally in the area below the side doors or in the threshold area, preferably on both sides of the vehicle, which allows increased accessibility, even if the motor vehicle rolls over.
  • the feed connection is routed completely through the sill profile into the air gap between the sill profile and the battery housing, i.e. into the space between the housing structure provided in part by the sill profile and the battery housing.
  • the water outlets i.e. the drainage devices
  • the supply connection with the first and/or second line, as well as the at least one drainage device can simply be designed as a water filling connection and a water outlet connection.
  • These can be arranged in such a way that a design sill cover completely conceals them from the outside of the vehicle, but optionally with easily removable recesses in the trim to enable quick access.
  • This lining or sill cover can, for example, be designed in the same way as a towing eyelet cover.
  • this cladding or cover can be designed with an optical feature in order to enable it to be found quickly.
  • a further advantageous embodiment provides that the first socket and/or the second socket of the flooding device each extends via a guide element, namely the lines described above, through the bodywork and/or through the attachment to an outside of the motor vehicle.
  • the outside is a flat outer shell of the motor vehicle, by means of which the motor vehicle borders on an environment on the outside.
  • at least one of the two sockets of the flooding device is connected to the outer shell of the motor vehicle via the respective guide element, ie the respective line.
  • the respective guide element can be a fluid-tight pipe or line section, for example, which is designed to conduct the liquid from the outer shell to the respective socket in the battery housing and/or in the housing structure and vice versa.
  • the respective guide element can be formed from a plastic or a metal, for example.
  • a further advantageous embodiment provides, as already mentioned above, that the motor vehicle has a covering with a first covering element and/or a second covering element.
  • Covering in the sense of the invention is a flat component (casing) of the motor vehicle, which forms a surface of the motor vehicle.
  • the cladding comprises in particular two cladding elements, ie the first cladding element and the second cladding element, the second cladding element being the first cladding element or being able to differ from the first cladding element.
  • the second covering element has a recess for a cover that can be removed.
  • the cover can be, for example, a movable flap or a removable lid.
  • the recess is an opening or an indentation in the second cladding element.
  • the recess of the second cladding element can be filled by means of the cover in such a way that visual identification of the recess is made more difficult or impossible.
  • the first connection piece and/or the second connection piece of the flooding device or the at least one supply connection and the at least one drainage device are each covered by the first cladding element of the cladding or the cover. Coverage within the meaning of the invention is understood to mean that when the motor vehicle is parked as intended on a road surface from an observing position, the first socket and/or the second socket is covered, ie invisible.
  • the observation position is at least 0.5 m higher than the road surface in the vertical direction of the vehicle.
  • the first socket and/or the second socket or the at least one supply connection and the at least one discharge device is invisible to a person standing on the road surface, that is to say cannot be detected optically. Furthermore, there is the first connection piece and/or the second connection piece or the at least one feed connection and the at least one discharge device for a sensor which, starting from the observing position, is aimed at the parked motor vehicle outside of a direct, ie immediate detection area.
  • the inlet and outlet sockets or the at least one feed connection and an outlet area of the drain device can also be arranged in the engine compartment, front trunk, underbody, rear end or trunk.
  • the at least one feed connection and/or an outlet area of the discharge device can be arranged in an engine compartment and/or front trunk and/or underbody and/or rear closure and/or trunk.
  • the socket of the flooding device located on the first coupling area of the battery housing can also be located on a first component and the socket of the flooding device located on the second coupling area of the battery housing can be located on or open into the first component or a second component, with Component in this context, for example, the sill, an engine compartment, a front or rear trunk, an underbody or a rear end can be understood.
  • the first socket can be positioned in an area of the engine compartment and the second socket can also be positioned in the area of the engine compartment or in a different area. This results in the advantage that the two sockets can be flexibly arranged inside the motor vehicle for particularly easy accessibility.
  • gases are produced that should also be removed to rule out the risk of explosion.
  • gases can, for example, via the water inlet or outlet nozzle, or in general via the described first and / or second lines, drain devices or feed connections that are currently not used ge for the supply of the cooling medium, are discharged, for example on the opposite side of the vehicle.
  • additional outgassing outlets in particular in the battery housing and/or in the housing structure, which are equipped with a pressure relief valve, for example.
  • These outgassing outlets can also be connected to a hose, for example, in order to enable the toxic gases to be discharged in a targeted manner.
  • water inlet and outlet temperature water mass flows can be measured to detect a possible leakage.
  • gas sensors can also be provided and wet-chemical analysis methods can be provided to help with the decision when the high-voltage battery has died down.
  • the decay time can be shortened or the waiting time until the decay occurs, since the decay can be detected more reliably as a result.
  • a hose or another discharge device can also be connected to the outlet socket or to the outlet opening of the at least one discharge device, so that a targeted discharge of the water or cooling medium into the sewage system or the ditch or a collection container is possible is.
  • the outflowing water is usually hot and can sometimes also contain pollutants in the water. This enables a targeted discharge and collection without risks.
  • the motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a special passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.
  • the invention also relates to a method for flooding a high-voltage battery of a motor vehicle, the high-voltage battery having a battery housing and a plurality of battery cells in the battery housing. wherein a cooling medium can be introduced into the battery housing via at least one feed connection.
  • the flooding device preferably has at least one discharge device, through which cooling medium supplied to the battery housing is discharged from the battery arrangement.
  • the flooding device also optionally includes a housing structure that encloses the Flochvolt battery, so that an intermediate space through which a flow can flow remains that surrounds the battery housing on all sides, with a cooling medium fed to at least one feed connection being guided into the intermediate space.
  • the invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the battery arrangement according to the invention and the motor vehicle according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
  • the invention also includes combinations of the features of the described embodiments.
  • the invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments were described as mutually exclusive.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a
  • FIG. 2 is a schematic representation of a motor vehicle with a
  • Fig. 3 is a schematic and perspective view of the Batte riean Aunt with a flooding device according to a direct white embodiment of the invention.
  • the battery arrangement 11 has a flat-voltage battery 12, which can be designed to supply an electric drive or a flybrid drive of the motor vehicle 10 with electricity.
  • the high voltage -Battery 12 includes a plurality of battery cells, which are not explicitly shown in this example, and which are accommodated by a battery housing 14. In other words, the battery cells are arranged in the battery housing 14 of the high-voltage battery 12 .
  • the battery assembly 11 In order to delete the high-voltage battery 12 particularly efficiently when at least one of the battery cells burns or to delay the burning or even prevent an overheated battery cell from breaking out, the battery assembly 11 also has a flooding device 16 which is an optional Housing structure 18 includes.
  • This housing structure 18 encloses the high-voltage battery in such a way that between the housing structure 18 and the battery housing 14 there remains an intermediate space 20 surrounding the high-voltage battery 12 on all sides, which can also be referred to as an air gap 20, and which can be filled by a cooling medium 21 or can flow through.
  • the cooling medium 21 is preferably a liquiddeme medium, such as water.
  • the exemplary embodiments shown can also be used analogously for other cooling media and extinguishing agents, in particular gaseous extinguishing agents such as CO2 or nitrogen.
  • the flooding device 16 also has at least one supply connection 22 .
  • This connection can be provided by a first line 24, for example.
  • the feed connection 22 is also preferably arranged on the outside of the motor vehicle 10 so that it is accessible from outside the motor vehicle, for example for the fire brigade.
  • a protective measure can also be provided, such as a pressure relief valve, a mechanical lock, locks or the like, so that access to the intermediate space 20 is protected by this protective measure.
  • feed connection 26 which comprises at least the feed connection 22 and the optional first line 24 and also a second line 28, which leads from the feed connection 22 into the interior of the battery housing 14, but also analogously to a drain device 30, which will be explained in more detail later.
  • a cooling medium can therefore be supplied to the intermediate space 20 via the supply connection 26, in particular via the first line 24 mentioned.
  • This line can be designed, for example, as a tube, for example as a socket in the housing structure 18 or a hose or the like that opens into the housing structure 18 .
  • the battery arrangement, and in particular the flooding device with the housing structure as in the earlier German patent application by the same applicant entitled “Battery arrangement with flooding device for Flochvolt battery and motor vehicle and operating method for this" and with the application number 102020118892.7 , submitted on July 16, 2020, in particular apart from the possibility provided by the present invention of also introducing a cooling medium directly into the battery housing, as is explained in more detail below.
  • a second line 28 is now also provided, which fluidly connects the same feed connection 22 to an interior of the battery housing 14 .
  • This connection can also be secured with one of the protective measures mentioned above.
  • This second line 28 can now advantageously also be used to introduce coolant, which is fed to the feed connection 22, directly into the interior of the battery 12, in particular into the interior of the battery housing 14, in particular in such a way that it is in direct contact with the battery cells including their interconnections can be brought.
  • the quenching and cooling effect can be maximized and the process of thermal breakdown hens of the battery cells can be interrupted or at least slowed down in a particularly efficient manner.
  • Feed connection 22 and/or one opening 34 of drain device 30 is preferably located on the side in an area of motor vehicle 10 below the vehicle door, in particular on both sides of motor vehicle 10, in order to increase accessibility, for example if motor vehicle 10 rolls over.
  • the feed port 22 and/or the opening 34 of the drain assembly 30 may also be located in an engine compartment, a front trunk, an underbody, a patch panel, or a trunk.
  • the flushing of the high-voltage battery 12 in particular can be designed particularly advantageously by the housing structure 18, because this allows the individual sides of the battery housing to be cooled particularly efficiently by large-area contact with the cooling medium 21 and not just temporarily and incompletely cooled by spraying or the like will.
  • the housing structure 18 thus forms, so to speak, a dip tank through which flow can take place for the battery 12. As a result, the heat generated in the battery 12 can be dissipated in all directions, thereby maximizing the cooling capacity.
  • At least one additional drain device 30 is preferably provided, which allows the cooling medium 21 to be discharged at least from the high-voltage battery 12 or the battery housing, and in particular from the intermediate space 20 , he allows.
  • the outflow device 30 can have an outflow opening 34 which is fluidically connected to the intermediate space 20 via a line 36 .
  • This line 36 can also be protected against misuse by one of the protective measures mentioned above and can be designed to be temporarily lockable, for example.
  • the drain device 30 can also have a further drain line 38 which also fluidly connects an outlet opening 34 to the interior of the battery housing 14 .
  • this line 38 can be designed to be protected against misuse with one of the protective measures described.
  • the two openings 34 of the drain device 30 are shown separately in FIG. 1 , they can also open into a common opening 34 .
  • a connection device can also be formed at these openings 34 analogously to the feed connection 22 .
  • the supply device 26 and the discharge device 30 can be arranged identically only at different positions of the housing structure 18 and the battery housing 14 .
  • These two devices, that is to say the feed device 26 and the discharge device 30, are preferably located as far away from one another as possible with respect to at least a first direction which can represent, for example, the longitudinal direction of the vehicle or the transverse direction of the vehicle. This allows the flow conditions to be optimized.
  • the discharge device 30 can also be used as a feed device 26 and vice versa.
  • the cooling medium 21 can be fed via the drain device 30 both to the intermediate space 20 and to the interior of the battery housing 14, and conversely this cooling medium 21 can be discharged from the interior of the battery housing 14 and the intermediate space 20 via the feed device 26. If only one of these two devices is accessible in the event of an accident of the motor vehicle 10, the most easily accessible connection can be used to connect the battery 12 on the outside and to flood inside. In addition, it is also conceivable to provide further feed devices 26 and discharge devices 30 .
  • a fire hose for example, can be connected to at least one main water filler neck, such as the feed connection 22, so that the HV battery 12 can be flushed directly with extinguishing water and flushed directly into the HV battery 12.
  • the water then leaves the enclosing housing structure 18 and the high-voltage battery 12 at at least one outlet nozzle, generally the drain device 30.
  • a hose or a discharge device can also be connected to the openings 34, which can be provided by outlet nozzles, so that the water can be discharged in a targeted manner, for example into the sewage system or a ditch or a collection container, which is particularly advantageous then is when the water is very hot and sometimes contains pollutants.
  • the water or, in general, the cooling medium 21 can be circulated between the water outlet connector 34 and the water inlet connector 24, if necessary with a pumping and cooling device that is not shown in detail in this example.
  • the enclosing housing structure 18 is designed to be watertight, at least to a pressure which corresponds to the water pressure of a fire hose.
  • the tightness of the enclosing housing structure 18 is set via seals, screw connections, Ver gluing or other sealing means.
  • the enclosing housing structure 18 can also have at least one sealed opening 40 (see FIG. 3) for cable connections or battery cooling pipes and so on.
  • electrical cables 42 also compare Fig. 3) leads to the high-voltage battery 12 or in its housing 14, as well as other components, such as cooling pipes or hoses, in order to provide battery cooling during normal operation.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a motor vehicle 10 with a battery assembly 11 and a flooding device 16 according to a wide ren embodiment of the invention.
  • the Flutungsvor device 16 can be designed as shown in FIG. 1, except for the differences described below.
  • the feed device 26 no longer has a second line 28 that leads from the feed connection 22 directly into the interior of the battery housing 14 .
  • the battery housing 14 itself has openings 44 through which the cooling medium 21, which was guided into the intermediate space 20 via the feed connection 22, can penetrate into the interior of the battery housing 14.
  • the se openings 44 can be configured as permanent openings in the battery housing 14 or as releasable openings, for example releasable openings under a certain minimum pressure or releasable openings at a certain minimum temperature. In principle, these openings 44 can be provided on any side of the battery housing 14 .
  • the battery housing 14 has at least one such opening 44, preferably at least two, which in turn are particularly preferably arranged as far apart as possible, so that ideally the cooling medium 21 can flow through one of the two openings 44 into the battery housing 14, flow through it and can exit again at the other opening 44 .
  • one of the openings 44 is arranged in the region of the feed device 26 and the other of the two openings 44 in the region of the drain device 30, since this allows specifically defined flow conditions to be set.
  • openings 44 at other points of the battery housing 14 are also conceivable.
  • the cooling medium 21 for example water
  • a fire hose for example, can in turn be connected to the feed connection 22 .
  • the supply connection 22 can have a coupling unit.
  • a fire hose can be connected to the flooding device 16, for example, so that the liquid (extinguishing water) can be flushed directly around the Flochvolt battery 12.
  • the respective coupling unit can couple the respective socket or the feed connection 22 and/or the opening 34 to the line 46, for example by means of a bayonet lock principle.
  • the respective coupling unit can in particular be designed as a cleat coupling (for example a Storz coupling).
  • a connection made by means of the respective coupling unit can be reversibly released so that the connection can be made non-destructively and released again if necessary.
  • the liquid-carrying line 46 can be, for example, a fire hose 46, by means of which the liquid can be conveyed over a distance. This results in the advantage that a robust connection between the flooding device 1646 and the liquid-carrying line 46 can be provided in a particularly simple manner by means of the respective coupling unit.
  • cooling medium 21 continues to penetrate through the openings 44 in the battery case 14 and then comes into direct contact with the battery cells arranged in the battery case 14 Batte, such as lithium-ion cells. If the battery housing 14 is completely flooded, the cooling medium 21 inevitably emerges from further openings 44 depending on the pressure conditions occurring in the housing structure 18 and also leaves the intermediate space 20 again via the drainage device 30 . This drain device 30 changes to an opening 34 leading to the outside of the motor vehicle.
  • the relevant openings 22, 34 can again be concealed by corresponding covers or panels, and in addition these accesses can in turn have protection against unauthorized persons and against misuse.
  • This design also has the great advantage that the fire brigade only has one extinguishing main connections, namely the supply connection 22 or alternatively also the drain connection 34, in order to carry out the two important extinguishing and cooling functions at the same time, namely an effective extinguishing of the high-voltage battery 12 through the openings in the battery housing 14 by introducing water into it the high-voltage battery 12 and at the same time also a flushing of the high-voltage battery 12, in order in particular to cool the vehicle underbody 32 in turn, and to delay a fire of, for example, the carpeted floor in the vehicle interior as much as possible.
  • the openings 44 are preferably arranged spatially close to the supply line 24, so that the extinguishing medium 21 is conveyed into the battery housing 14 with the appropriate water pressure.
  • the water that is introduced can be drained out again in a targeted manner via at least one water outlet.
  • a defined extinguishing medium flow in the high-voltage battery 12 and in the enclosing housing structure 18 is thereby possible.
  • FIG. 3 shows the battery arrangement 11 and in particular the flooding device 16 according to FIG. 2 again in a perspective view and in particular with minor modifications relating to the position of the openings 44.
  • Other devices are also illustrated here, which are described in more detail below be explained.
  • FIG. 3 also shows a hose 46, such as a fire hose 46, which is coupled to the feed connection 22 and via which cooling medium 21, which is shown here as an arrow, is fed to the intermediate space 20.
  • the feed connection 22 is coupled to the housing structure 18 via the first line 24 or opens into it.
  • the mouth area is labeled 48 here and represents a coupling area.
  • the areas in which the lines 36 of the drain device 30 are connected to the housing structure 18 are also labeled 48 and also represent coupling areas Gases 50 that should be discharged to avoid an explosion hazard rule out.
  • an outgassing outlet 52 is considered in the present example, which can be equipped with an overpressure valve and via which gases 50 can be led out of the housing structure 18 with a corresponding overpressure.
  • Corresponding gas outlets can also be provided in the battery housing 14, although they are not explicitly shown here.
  • this outgassing outlet 52 is additionally coupled to a hose 54 which is connected to this outlet 52 in particular.
  • the gases can be discharged in a targeted manner through such a hose 54, which is particularly advantageous since these can contain toxic substances.
  • these gases 50 can be routed far away from rescue personnel while they are engaged in occupant rescue and battery extinguishing.
  • a hose 56 is also connected to the connection 34 of the discharge device 30 .
  • the cooling medium 21 can be discharged in a defined manner from the space 20 via this hose 56 and, for example, into a container or roadside ditch or the like.
  • a sensor device 58 is also provided, which is coupled to the hose 56 or can be brought into contact with the cooling medium 21 that is being discharged, in order to be able to carry out various measurements, on the basis of which the decay time of the thermal event of the Battery 12 can be determined.
  • the water inlet and outlet temperatures can be determined, as well as the water flow rate, in order to determine a possible leak.
  • the sensor device 58 can also include gas sensors or be designed to carry out wet-chemical analysis methods, for example determining the pH value. Furthermore, such a sensor device 58 can be provided at each inlet and outlet, in particular in the lines 24, 36 themselves or in the hoses 46, 56 connected to them. In this way, the status of the battery fire can advantageously be monitored.
  • the examples show how the invention provides a battery extinguishing method through battery openings and with maximized occupant protection. can be provided, which make it possible to delete the battery particularly efficiently in the event of an overheated battery or a battery fire.
  • the big advantage is that the fire brigade only has to use one main extinguishing connection to simultaneously carry out two important functions in the event of a battery fire, namely effectively extinguishing the high-voltage battery by introducing water and flushing the high-voltage battery. primarily to cool the underside of the vehicle. A separate extinguishing lance is not necessary, which means that no special equipment is required and no separate training. This means that every fire brigade worldwide can contain a battery fire.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung (11) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei die Batterieanordnung (11) eine Hochvolt-Batterie (12) aufweist, die ein Batteriegehäuse (14) und mehrere Batteriezellen in dem Batteriegehäuse (14) aufweist, sowie eine Flutungsvorrichtung (16) zum Fluten der Hochvolt-Batterie (12), wobei die Flutungsvorrichtung (16) mindestens einen Zuführanschluss aufweist, wobei die Batterieanordnung (11) dazu ausgebildet ist, ein dem mindestens einen Zuführanschluss (22) zugeführtes Kühlmedium in das Batteriegehäuse (14) einzuführen. Weiterhin umfasst die Flutungsvorrichtung (16) mindestens eine Ablaufeinrichtung (30), durch welche dem Batteriegehäuse (14) zugeführtes Kühlmedium (21) aus der Batterieanordnung (11) herausführbar ist.

Description

Batterieanordnung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Fluten einer Hochvolt-
Batterie
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Batterieanordnung eine Hochvolt-Batterie aufweist, die ein Batteriegehäuse und mehrere Batteriezellen in dem Batteriegehäuse aufweist. Weiterhin um fasst die Batterieanordnung eine Flutungsvorrichtung zum Fluten der Hoch- volt-Batterie, wobei die Flutungsvorrichtung mindestens einen Zuführan schluss aufweist und wobei die Batterieanordnung dazu ausgebildet ist, ein zumindest einem Zuführanschluss zugeführtes Kühlmedium in ein Batterie gehäuse einzuführen. Zur Erfindung gehören auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung sowie ein Verfahren zum Fluten einer Hochvolt-Batterie.
Nach einem Fahrzeugunfall eines batterieelektrischen Kraftfahrzeugs, insbe sondere bei beschädigter und/oder brennender Hochvolt-Batterie, ist es aus Sicherheitsgründen vorgesehen, das gesamte Fahrzeug in einen Container zu stellen und das Fahrzeug im Container mit Wasser zu fluten. Dabei wird das Auto vollständig geflutet. Hierbei sind ein Container, ein Löschfahrzeug zum Befüllen des Containers mit Wasser und ein Kran zum Heben des Fahr zeugs in den mit Wasser befüllten Container erforderlich. Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, auch das Batteriegehäuse direkt zu fluten. Dies kann durch eine sogenannte Löschlanze durch die Feuerwehr realisiert werden. Hierbei wird eine Löschlanze durch den Fahrzeugboden in die Batterie geschossen, und selbige wird geflutet. Hierfür muss die Feuer wehr allerdings speziell geschult sein, und es passieren auch heute noch häufig Fehler. Außerdem kann die Löschlanze nicht in die Batterie geschos- sen werden, wenn die Türen nach einem Crash nicht zu öffnen sind. Außer- dem muss dann jede Feuerwehr mit einer solchen Löschlanze ausgerüstet sein, was ein teures Spezialequipment darstellt.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik auch andere Löschmöglichkeiten bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 10 2014 011 609 A1 ein Kraft fahrzeug mit einer Hochvolt-Batterie und wenigstens einer in einem Normal betrieb des Kraftfahrzeugs zur Durchleitung von Luft eingerichteten Funkti onsöffnung. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug eine Fluidverbindung von der Funktionsöffnung zur Hochvolt-Batterie auf, um in einem Löschbetrieb eine Löschflüssigkeit von der Funktionsöffnung zur Hochvolt-Batterie zu leiten. Dabei bedarf es keines durch eine Feuerwehrpumpe erzeugten erhöhten Löschwasserdrucks, sondern es kann ausreichend sein, manuell beispiels weise mittels eines Eimers Wasser auf die Funktionsöffnung zu gießen. Die Fluidverbindung kann weiterhin durch eine Fluidleitung, wie beispielsweise als Rohrverbindung, ausgebildet sein. Die Fluidverbindung kann dabei auch in ein Gehäuse für die Hochvolt-Batterie münden.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2018 125 103 A1 ein Fahrzeug mit einem Hochvoltspeicher, der ein Gehäuse aufweist, in dem mehrere Speicherzellen angeordnet sind. Das Fahrzeug weist weiterhin einen Löschzugang auf, über welchen im Brandfall ein Feuerlöschmittel zugeführt werden kann, und zwar zum Hochvoltspeichergehäuse oder in das Innere des Hochvoltspeicherge häuses. Dabei ist vorgesehen, dass von dem Löschzugang aus Löschmittel zu einer oberen Außenseite des Hochvoltspeichergehäuses leitbar oder spritzbar ist. Weiterhin kann eine Löschkupplung vorgesehen sein, an wel cher unmittelbar ein Löschmittelschlauch, zum Beispiel von der Feuerwehr, angeschlossen werden kann, die darüber hinaus durch ein Abdeckelement verdeckt sein kann.
Weiterhin beschreibt die DE 10 2013 021 416 A1 eine Hochvolt-Batterie, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem nach außen hin hermetisch abgedichteten Gehäuse zur Aufnahme von galvanischen Zellen, wobei das Gehäuse eine Schnittstelle zum Anschluss einer Löschvorrichtung aufweist, durch die Löschmittel in das Gehäuse der Hochvolt-Batterie einbringbar ist. Die Schnittstelle kann dabei einen Löschmittelanschluss aufweisen.
Nichtsdestoweniger besteht hinsichtlich der Kühlung oder Löschung einer überhitzten oder brennenden Hochvolt-Batterie weiterer Optimierungsbedarf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Batterieanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Fluten einer Hochvolt-Batterie be reitzustellen, die ein möglichst effizientes Kühlen oder Löschen einer über hitzten oder brennenden Hochvolt-Batterie ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieanordnung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen stand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figu ren.
Eine erfindungsgemäße Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug weist eine Hochvolt-Batterie auf, die ein Batteriegehäuse und mehrere in dem Batterie gehäuse angeordnete Batteriezellen umfasst. Weiterhin umfasst die Batte rieanordnung eine Flutungsvorrichtung zum Fluten der Hochvolt-Batterie, wobei die Flutungsvorrichtung mindestens einen Zuführanschluss aufweist, und wobei die Batterieanordnung dazu ausgebildet ist, ein dem mindestens einen Zuführanschluss zugeführtes Kühlmedium in das Batteriegehäuse einzuführen. Weiterhin weist die Flutungsvorrichtung vorzugsweise mindes tens eine Ablaufeinrichtung aufweist, durch welche dem Batteriegehäuse zugeführtes Kühlmedium aus der Batterieanordnung herausführbar ist.
Dies ist besonders vorteilhaft, denn die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich die Kühlwirkung enorm steigern lässt, zum einen dadurch, dass das Batteriegehäuse nicht nur mit einem Kühlmedium befüllt werden kann, sondern durch das Vorsehen einer entsprechenden Ablaufeinrichtung, im Folgenden auch kurz als Ablauf bezeichnet, durchströmt werden kann, und zum anderen dadurch, dass sich hierdurch definierte Strömungsverhältnisse einstellen lassen, wodurch sich der Kühlmediumsdurchsatz steigern lässt und dadurch die Effektivität der Kühlung maximieren lässt. Durch das Durch strömen des Batteriegehäuses kann pro Zeiteinheit von der Batterie deutlich mehr Wärmeenergie an das Kühlmedium abgegeben werden. Der Ablauf ermöglicht die Abführung des warmen Kühlmediums, während gleichzeitig über den Zuführanschluss neues und kaltes Kühlmedium zugeführt werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Flutungsvorrichtung eine Gehäusestruktur, welche die Hochvolt-Batterie umschließt, so dass ein das Batteriegehäuse allseitig umgebender, durchström barer Zwischenraum verbleibt, und wobei die Flutungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein dem mindestens einem Zuführanschluss zugeführtes Kühlmedium dem Zwischen raum zuzuführen. Dabei kann eines solche Gehäusestruktur auch unabhän gig vom Vorsehen der Ablaufeinrichtung vorgesehen sein. Mit anderen Wor ten betrifft die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt eine Batterieanord nung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Hochvolt-Batterie, die ein Batteriege häuse und mehrere in dem Batteriegehäuse angeordnete Batteriezellen umfasst, wobei die Batterieanordnung eine Flutungsvorrichtung zum Fluten der Hochvolt-Batterie umfasst, wobei die Flutungsvorrichtung mindestens einen Zuführanschluss aufweist, und wobei die Batterieanordnung dazu ausgebildet ist, ein dem mindestens einen Zuführanschluss zugeführtes Kühlmedium in das Batteriegehäuse einzuführen, wobei die Flutungsvorrich tung eine Gehäusestruktur aufweist, welche die Hochvolt-Batterie um schließt, so dass ein das Batteriegehäuse allseitig umgebender, durchström- barer Zwischenraum verbleibt, und wobei die Flutungsvorrichtung dazu aus gebildet ist, ein dem mindestens einem Zuführanschluss zugeführtes Kühl medium dem Zwischenraum zuzuführen.
Diese Ausgestaltung bzw. die Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt beruht dabei gleichzeitig auf mehreren Erkenntnissen: Zum einen kann eine deutlich größere Kühlwirkung erzielt werden, wenn die Hochvolt-Batterie nicht nur primär auf einer Seite, sondern allseitig gekühlt werden kann, was sich durch den die Hochvolt-Batterie allseitig umgebenden durchström baren Zwischen- raum, der zwischen dem Batteriegehäuse der Hochvolt-Batterie und der Gehäusestruktur gebildet ist, bewerkstelligen lässt. Durch die Gehäusestruk tur, die die Hochvolt-Batterie umschließt, lässt sich zusätzlich das zugeführte Kühlmedium auch in der direkten Umgebung der Hochvolt-Batterie halten, insbesondere im Gegensatz zu Varianten, bei welchen Löschmittel der Batte rie so zugeführt wird, dass dieses zum Beispiel auf eine Oberseite der Batte rie auftrifft und dann an den Seiten herunterläuft oder Ähnliches. Durch die Gehäusestruktur kann quasi ein Kühl- und Löschmitteltank bereitgestellt werden, der über den Zuführanschluss mit dem Kühlmittel beziehungsweise Kühlmedium befüllt werden kann, so dass die Batterie, insbesondere das äußere Batteriegehäuse vollständig, insbesondere bis auf eventuelle An schlussbereiche, von diesem Kühlmedium umgeben ist. Zum anderen kann das Kühlmedium gleichzeitig auch in das Innere des Batteriegehäuses einge führt werden, so dass auch das Innere der Hochvolt-Batterie geflutet werden kann. Das Fluten des Inneren des Batteriegehäuses sowie der das Batterie gehäuse umgebenden Gehäusestruktur kann dabei zudem über einen ge meinsamen Zuführanschluss bereitgestellt werden. Dieser Zuführanschluss kann zum Beispiel einen von außerhalb des Kraftfahrzeugs zugänglichen Anschluss darstellen, an welchem beispielsweise ein Schlauch, wie zum Beispiel ein Feuerwehrschlauch oder irgendeine andere Vorrichtung, ange schlossen werden kann. Insbesondere können am Fahrzeug auch mehrere solcher Zuführanschlüsse vorgesehen sein. Die Feuerwehr muss also nicht nach separaten Anschlüssen suchen, um einerseits das Batteriegehäuse zu fluten und andererseits die Gehäusestruktur zu fluten, sondern es kann ein fach der Schlauch am Zuführanschluss angeschlossen werden und das Kühlmedium, zum Beispiel Wasser, zugeführt werden, welches mittels der Batterieanordnung, insbesondere der Flutungsvorrichtung, sowohl in das Innere des Batteriegehäuses geführt wird als auch in den Zwischenraum außerhalb des Batteriegehäuses. Dadurch lassen sich die Effizienz der Küh lung beziehungsweise Löschung der Batterie maximieren und die Sicherheit enorm steigern.
Weiterhin soll auch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterieanordnung oder einer ihrer nachfolgend noch näher erläuterten Ausführungsformen als zur Erfindung gehörend angesehen werden. Dabei können insbesondere alle im Rahmen der Erfindung noch erläuterten Kraftfahrzeugkomponenten als Teil der Batterieanordnung angesehen werden.
Die Hochvolt-Batterie weist mehrere Batteriezellen, wie oben definiert, auf. Diese Batteriezellen können zum Beispiel als Lithium-Ionen-Zellen ausgebil det sein. Weiterhin können diese Batteriezellen zu Zellpacks zusammenge fasst sein und so entsprechende Batteriemodule bilden. Einem jeweiligen Batteriemodul kann auch ein optionales Modulgehäuse zugeordnet sein. Mit anderen Worten können die einzelnen Batteriezellen als Zellpacks in einem Modulgehäuse angeordnet sein, welches wiederum im Batteriegehäuse der Hochvolt-Batterie angeordnet ist. Gerade in diesem Fall ist es bevorzugt, dass mittels der Flutungsvorrichtung das Kühlmedium dem Inneren des Bat teriegehäuses derart zuführbar ist, dass das Kühlmedium in direkten Kontakt mit zumindest einer Batteriezelle, insbesondere deren Zellpole, tritt. Trotz der Kurzschlussgefahr hat sich gezeigt, dass dies die effektivste Art darstellt, um eine Thermal Propagation zu unterbinden beziehungsweise hinauszuzögern oder einen Batteriebrand zu löschen, falls dieser bereits entstanden ist.
Dass die Gehäusestruktur die Hochvolt-Batterie umschließt, so dass ein das Batteriegehäuse allseitig umgebender Zwischenraum verbleibt, kann dabei so verstanden werden, dass die Gehäusestruktur gewissermaßen ein Ge häuse für die Hochvolt-Batterie bildet, wobei die Hochvolt-Batterie allseitig einen Abstand zu dieser Gehäusestruktur aufweist. Beispielsweise kann die Hochvolt-Batterie, insbesondere das Batteriegehäuse, quaderförmig ausge bildet sein und sechs Seiten aufweisen, nämlich eine Oberseite, eine Unter seite, eine Vorderseite, eine Rückseite, eine linke Seite und eine rechte Sei te. Dies Hochvolt-Batterie ist vorzugsweise unterhalb eines Fahrzeugbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Oberseite stellt dann die dem Fahrzeug boden zugewandte Seite des Batteriegehäuses dar, die Unterseite die dem Fahrzeugboden abgewandte und dem Untergrund zugewandte Seite, die Vorderseite die einer Fahrzeugfront zugewandte Seite, die Rückseite bezie hungsweise Hinterseite die einem Heck des Fahrzeugs zugewandte Seite, eine linke Seite eine Fahrerseite und eine rechte Seite eine Beifahrerseite. Weiterhin kann die Gehäusestruktur korrespondierende sechs Seiten auf weisen, die einen Abstand zu den genannten Seiten des Batteriegehäuses aufweisen. Mit anderen Worten kann je eine Seite der Gehäusestruktur einer Seite des Batteriegehäuses zugeordnet sein. Manche Seiten der Gehäu sestruktur oder zumindest Teile davon können darüber hinaus von Karosse rieteilen des Kraftfahrzeugs bereitgestellt sein. Beispielsweise kann eine Oberseite der Gehäusestruktur durch einen Fahrzeugboden gebildet sein.
Das Batteriegehäuse, in welchem die mehreren Batteriezellen aufgenommen sind, kann dabei ein Modulgehäuse eines Batteriemoduls darstellen. Ein solches Batteriemodul kann entsprechend durch das Batteriegehäuse mit den darin aufgenommenen Batteriezellen bereitgestellt sein. Die Hochvolt- Batterie kann darüber hinaus mehrere solche Batteriemodule aufweisen. Die Gehäusestruktur kann in diesem Fall zum Beispiel ein Gesamtbatteriege häuse darstellen, in welchem die mehreren Batteriemodule aufgenommen sind. Alternativ kann aber auch das Batteriegehäuse, in welchem die mehre ren Batteriezellen aufgenommen sind, als Gesamtbatteriegehäuse aufge fasst werden, insbesondere in welchem die opt ional zu mehreren Batteriemodulen oder Zellstapeln gruppierten Batteriezel len aufgenommen sind. In diesem Fall kann die Gehäusestruktur ein das Gesamtbatteriegehäuse zusätzlich umgebendes Gehäuse darstellen.
Die Gehäusestruktur der Flutungsvorrichtung kann wenigstens teilweise durch eine Karosserie und/oder durch ein Anbauteil des Kraftfahrzeugs ge bildet sein. Somit ist die Gehäusestruktur zumindest abschnittsweise ein Teil der Karosserie und alternativ oder zusätzlich des Anbauteils. Insbesondere kann die Gehäusestruktur vollständig oder zumindest im Wesentlichen in die Karosserie und/oder das Anbauteil integriert sein. Als Karosserie wird vorlie gend ein Aufbau des Kraftfahrzeugs auf einem tragenden Fahrgestell (Chas sis oder Rahmen) oder der Aufbau und das Fahrgestell des Kraftfahrzeugs verstanden. Dabei kann die Karosserie beispielsweise einen Schweller um fassen, der zwischen einem vorderen und einem hinteren Radkasten in Fahrzeughochrichtung unterhalb eines Türeinstiegs angeordnet ist. Ferner kann die Karosserie eine tragende Fahrzeugsäule (zum Beispiel A-Säule, B- Säule, C-Säule, D-Säule) umfassen, die einen Dachbereich mit einem Un terbau der Karosserie verbindet. Das Anbauteil des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise als eine Tür, ein Unterfahrschutz, ein Kotflügel, eine Klappe oder ein Scharnier ausgebildet sein, das fest in die Karosserie integriert sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Anbauteil auch um einen Spoiler, einen Front- oder Heckflügel handeln. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Flutungsvorrichtung in eine bestehende Struktur, das heißt die Karosserie und alternativ oder zusätzlich das Anbauteil, des Kraft fahrzeugs integriert werden kann und kein zusätzlicher Bauraum zum Anord nen der Flutungsvorrichtung innerhalb des Kraftfahrzeugs erforderlich ist.
Weiterhin ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vor gesehen, dass durch die mindestens eine Ablaufeinrichtung dem Zwischen raum und/oder dem Batteriegehäuse zugeführtes Kühlmedium aus der Batte rieanordnung herausführbar ist. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteil haft, denn sie beruht auf der Erkenntnis, dass sich die Kühlwirkung enorm steigern lässt, zum einen dadurch, dass der Zwischenraum nicht nur mit einem Kühlmedium befüllt werden kann, sondern durch das Vorsehen einer entsprechenden Ablaufeinrichtung, im Folgenden auch kurz als Ablauf be zeichnet, durchströmt werden kann, und zum anderen dadurch, dass sich hierdurch definierte Strömungsverhältnisse einstellen lassen, wodurch sich der Kühlmediumsdurchsatz steigern lässt und dadurch die Effektivität der Kühlung maximieren lässt. Durch das Durchströmen des Zwischenraums kann pro Zeiteinheit von der Batterie deutlich mehr Wärmeenergie an das Kühlmedium abgegeben werden. Zusätzlich wird es durch die Gehäusestruk tur ermöglicht, dieses Kühlmedium großflächig direkt am Batteriegehäuse zu halten, so dass die Wärmeübergangsfläche maximiert ist. Der Ablauf ermög licht die Abführung des warmen Kühlmediums, während gleichzeitig über den Zuführanschluss neues und kaltes Kühlmedium zugeführt werden kann.
Auch hierbei ist es wiederum denkbar, dass nicht nur eine Ablaufeinrichtung vorgesehen ist, sondern mehrere. Zudem ist es besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise die mindestens eine Ablaufeinrichtung derart eingerichtet ist, dass ein der Ablaufeinrichtung zugeführtes Kühlmedium in den optionalen Zwischenraum und/oder in das Batteriegehäuse einführbar ist. Beispielswei se kann die Ablaufeinrichtung ebenso einen Zuführanschluss bereitstellen. Mit anderen Worten lässt sich eine solche Ablaufeinrichtung gleichzeitig auch als Kühlmediumzuführeinrichtung nutzen. Umgekehrt kann es auch vorgese hen sein, dass Kühlmedium über den mindestens einen Zuführanschluss, der entsprechend als Teil einer Zuführeinrichtung angesehen werden kann, abgeführt werden kann. Mit anderen Worten können die Zuführ- und Ab laufeinrichtungen baugleich ausgeführt werden. Dies hat den großen Vorteil, dass von der Feuerwehr beim Eintreffen an der Unfallstelle lediglich ein Zu führanschluss am Fahrzeug gefunden werden oder zugänglich sein muss, selbst wenn dieser der genannten Ablaufeinrichtung zugeordnet ist, um so wohl dem Zwischenraum als auch dem Batteriegehäuse das Kühlmedium zuzuführen. Ein weiterer Zuführanschluss fungiert dann automatisch als Ablauf. Es muss also nicht zwischen Zuführanschlüssen und Ablaufan schlüssen unterschieden werden, sondern die Feuerwehr kann einfach den nächstbesten, am Kraftfahrzeug vorhandenen Anschluss nutzen, um mög lichst schnell das Kühlmittel zuzuführen und so letztendlich möglichst schnell die Rettungsmaßnahmen einleiten zu können.
Wie oben beschrieben ist es vorteilhaft, dass durch die Gehäusestruktur das Kühlmedium am Batteriegehäuse gehalten werden kann, zumindest tempo rär, wenn der Zwischenraum von dem Kühlmedium durchströmt wird. Dazu ist es weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Gehäusestruktur, zumindest bis auf mindestens einen Kopplungsbereich für die mindestens eine Ab laufeinrichtung und/oder für den mindestens einen Zuführanschluss wasser dicht ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann zwar das Kühlmedium, wie beispielsweise Wasser, über den Zuführanschluss zugeführt und über die Ablaufeinrichtung abgeführt werden oder umgekehrt, auch können mehrere solcher Zuführanschlüsse und Ablaufeinrichtungen vorgesehen werden, die dann in entsprechenden Kopplungsbereichen mit der Gehäusestruktur ver bunden sind, ansonsten soll aber keine weitere Öffnung in der Gehäu sestruktur vorgesehen sein, aus welcher das Kühlmedium, wie zum Beispiel Wasser, austreten kann. Würde nämlich das Kühlmedium auslaufen können, so könnte dadurch die Kühleffizienz gemindert werden. Die Dichtheit der Gehäusestruktur kann beispielsweise über entsprechende Dichtungen, Ver schraubungen, Verklebungen oder andere Dichtmittel eingestellt werden. Auch kann die umschließende Gehäusestruktur mindestens einen abgedich teten Durchbruch für Kabelanschlüsse und/oder Batteriekühlungsrohre auf weisen, über welchen diese Komponenten in das Innere des Batteriegehäu ses geführt werden. Die Wasserdichtheit soll dabei vorzugsweise derart ausgestaltet sein, dass diese einem Druck, welcher dem Wasserdruck eines Feuerwehrschlauchs entspricht, standhält. Der Kühlwasserverlust lässt sich dadurch minimieren und die Kühleffizienz maximieren.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Flu- tungsvorrichtung eine erste Leitung von mindestens einem Zuführanschluss zumindest bis zur Gehäusestruktur auf, über welche dem mindestens einen Zuführanschluss zugeführtes Kühlmedium dem Zwischenraum zuführbar ist. Mit anderen Worten ist der Zuführanschluss mit dem Zwischenraum über diese erste Leitung fluidisch verbunden. Diese fluidische Verbindung kann gegebenenfalls auch im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs verschlossen oder verschließbar ausgebildet sein. Insbesondere um ein unbefugtes Zuführen von Flüssigkeiten durch den Zuführanschluss durch Unbefugte zu verhin dern, kann der Zuführanschluss und/oder diese erste Leitung und/oder die nachfolgend beschriebene zweite Leitung auch eine Schutzeinrichtung zum Schutz vor Vandalismus oder Missbrauch aufweisen. Diese kann zum Bei spiel als Überdruckventil ausgebildet sein, welches die fluidische Verbindung zwischen dem Zuführanschluss und dem Zwischenraum erst ab einem Min destdruck, zum Beispiel ab 12 bar oder ab 20 bar oder im Allgemeinen ab einem Mindestdruck im Bereich zwischen 10 bar und 25 bar, freigibt, der durch den Wasserdruck eines Feuerwehrschlauchs überschritten wird. Ande re Möglichkeiten für eine solche Schutzeinrichtung können auch eine me chanische Verriegelung sein, Schlösser oder ein bestimmter Koppelmecha nismus, der die fluidische Verbindung erst beim Ankoppeln eines Feuer wehrschlauchs freigibt nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Gleiches kann auch für die mindestens eine Ablaufeinrichtung gelten. Im Übrigen kann auch die mindestens eine Ablaufeinrichtung eine Ablauföffnung aufweisen, die beispielsweise genau wie der mindestens eine Zuführanschluss ausgebildet sein kann, und welcher über eine entsprechende Leitung zumindest mit dem Zwischenraum und/oder dem Batteriegehäuse fluidisch verbunden oder verbindbar ist. Diese Leitung kann wie zur ersten Leitung beschrieben aus gebildet sein. Die Leitung kann zum Beispiel als Schlauch oder Rohr bereit gestellt sein. Durch eine solche Leitung ist es vorteilhafterweise möglich, den Zuführanschluss sowie die Öffnung für die Ablaufeinrichtung gewissermaßen an jeder beliebigen Stelle des Kraftfahrzeugs vorzusehen. Mit anderen Wor ten müssen diese Anschlüsse nicht in unmittelbarer Nähe der Gehäusestruk tur und/oder des Batteriegehäuses vorgesehen sein, was nichtsdestoweniger ebenso möglich ist. Gerade wenn der Zuführanschluss beispielsweise in einem Schwellerbereich des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein soll, so kann diese erste Leitung auch sehr kurz ausgeführt sein, da sich dann vorzugs weise die Gehäusestruktur und/oder das Batteriegehäuse unmittelbar hinter diesem Schwellerbereich befindet. Beispielsweise können in diesem Fall die erste Leitung und/oder die nachfolgend beschriebene zweite Leitung und der Zuführanschluss als einfacher Stutzen an der Gehäusestruktur und/oder dem Batteriegehäuse ausgebildet sein, welcher von außen durch eine Kappe oder Ähnliches verdeckt ist.
Bei einer weiterhin sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Flutungsvorrichtung eine zweite Leitung vom mindestens einen Zuführan schluss zumindest bis zum Batteriegehäuse auf, über welche dem Zuführan schluss zugeführtes Kühlmedium in das Batteriegehäuse einführbar ist. Die se zweite Leitung kann, falls eine Gehäusestruktur vorgesehen ist, auch den optionalen Zwischenraum durchlaufen. Auch diese zweite Leitung kann zum Beispiel als Rohr oder Schlauch oder Ähnliches ausgeführt sein. Mit anderen Worten kann also optional eine erste Leitung vom Zuführanschluss in den Zwischenraum münden und eine zweite Leitung durch den optionalen Zwi schenraum durchgeführt werden und in das Batteriegehäuse münden oder zum Beispiel auch in ein Modulgehäuse eines im Batteriegehäuse angeord neten Batteriemoduls. Dabei kann diese zweite Leitung auch unabhängig von einem Vorhandensein der ersten Leitung, und insbesondere unabhängig vom Vorhandensein der Gehäusestruktur vorgesehen sein. Zumindest bis zum Batteriegehäuse soll also so verstanden werden, dass diese zweite Leitung auch in das Batteriegehäuse hineinführen kann. Durch eine solche zweite Leitung kann also dem Zuführanschluss zugeführtes Kühlmedium direkt in das Batteriegehäuse eingeleitet werden. Dies erlaubt eine möglichst schnelle und auch gleichzeitige Flutung mit dem Zwischenraum. Beispiels weise lassen sich über solche Leitungen, wie der ersten und zweiten Leitung, auch gezielt die Mengen an Kühlmedium einstellen, die dem Zwischenraum und/oder dem Batteriegehäuse zugeführt werden sollen. Dies lässt sich bei spielsweise anhand geeigneter Leitungsquerschnitte einstellen. Weist zum Beispiel die zweite Leitung den gleichen Leitungsquerschnitt wie die erste Leitung auf, so wird das dem Zuführanschluss zugeführte Kühlmedium men genmäßig annäherungsweise gleichmäßig auf diese beiden Leitungen aufge teilt und entsprechend pro Zeiteinheit dem Zwischenraum die gleiche Menge an Kühlmedium zugeführt wie dem Batteriegehäuse, insbesondere wenn auch die jeweiligen Abläufe aus dem Batteriegehäuse und dem Zwischen raum gleichartig ausgeführt sind. Soll beispielsweise dem Zwischenraum pro Zeiteinheit eine größere Menge an Kühlmedium zuführbar sein, so kann entsprechend der erste Leitungsquerschnitt größer ausgeführt werden als der zweite Leitungsquerschnitt der zweiten Leitung. Ein weiterer Vorteil des Vorsehens einer zweiten von der ersten separaten Leitung, welche in das Batteriegehäuse mündet, ist zudem, dass das Kühlmedium beim Durchlau fen dieser Leitung nicht oder kaum erwärmt wird, bis dieses in das Batterie gehäuse eingeführt ist.
Auch gilt hier wiederum, dass die Ablaufeinrichtung ganz analog ausgestaltet sein kann. Mit anderen Worten kann entsprechend auch die Ablaufeinrich tung eine erste Leitung von einer Ablauföffnung zum Zwischenraum aufwei sen, welche also in die Gehäusestruktur mündet, und/oder eine zweite Lei tung von dieser Öffnung, die in das Batteriegehäuse mündet. So lässt sich über die zweite Leitung das Kühlmedium aus dem Batteriegehäuse abführen und/oder separat das Kühlmedium im Zwischenraum über die erste Leitung abführen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Batte riegehäuse mindestens eine Öffnung auf, durch welche im Zwischenraum befindliches Kühlmedium in das Batteriegehäuse führbar ist. Mit anderen Worten verbindet diese Öffnung den Zwischenraum mit dem Batterieinneren fluidisch. Auch diese Verbindung kann zum Beispiel verschließbar oder im Normalbetrieb verschlossen ausgeführt sein und unter bestimmten Bedin gungen, zum Beispiel auf einem Schwelldruck oder bei einer Schwelltempe ratur, automatisch oder ansteuerbar freigegeben werden. Eine solche Öff nung kann zum Beispiel mit einem Berstelement, wie zum Beispiel einer Berstmembran oder einem Überdruckventil oder Ähnlichem ausgestaltet sein. Die Öffnung kann aber auch permanent unverschlossen vorhanden sein. Insbesondere da eine Gehäusestruktur vorgesehen ist, welche das Batteriegehäuse umschließt, muss das Batteriegehäuse selbst nicht notwen digerweise vollständig geschlossen ausgebildet sein, um die Zellen vor Um welteinflüssen oder Ähnlichem zu schützen. Diese Schutzfunktion kann näm lich hier zum Teil zusätzlich von der Gehäusestruktur übernommen werden. Über eine solche mindestens eine Öffnung im Batteriegehäuse kann also nunmehr vorteilhafterweise in den Zwischenraum eingeführtes Kühlmedium automatisch in das Innere des Batteriegehäuses fließen. Es muss also keine zusätzliche extra Leitung vom Zuführanschluss in das Innere des Batteriege häuses vorgesehen werden. Nichtsdestoweniger können die zuvor beschrie benen Varianten auch kombiniert werden, d.h. zusätzlich zu einer solchen Öffnung im Batteriegehäuse kann eine separate Leitung vom Zuführan schluss zum Batteriegehäuse bzw. ins Batteriegehäuse vorgesehen sein.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mindestens zwei solcher Öffnungen im Batteriegehäuse, insbesondere auf möglichst gegenüberliegenden Seiten, angeordnet sind, so dass eine dieser Öffnungen als Zuführöffnung und die andere als Abführöffnung fungieren kann. Dadurch kann auch das Innere des Batteriegehäuses gezielt vom Kühlmedium durchströmt werden, wodurch sich der Kühleffekt steigern lässt. Da das Kühlmedium in diesem Fall zunächst dem Zwischenraum zugeführt wird und erst anschließend durch eine solche Öffnung in das Innere des Batteriegehäuses drängt, kann es sein, dass sich das Kühlmedium zwischenzeitlich schon etwas erwärmt hat. Nichtsdestoweniger stellt dies eine besonders einfache und kostengüns tig Ausgestaltung der Flutungsvorrichtung bereit, da auf zusätzliche Leitun- gen verzichtet werden kann. Der Verzicht auf zusätzliche Leitungen kann sich auch strömungstechnisch positiv auf die Umströmung des Batteriege häuses durch das den Zwischenraum durchströmende Kühlmedium auswir ken.
Die zweite Leitung kann in einem ersten Kopplungsbereich am Batteriege häuse angeschlossen sein bzw. in dieses hineingeführt sein und die zweite Leitung der Ablaufeinrichtung kann in einem zweiten Kopplungsbereich am Batteriegehäuse angeschlossen sein bzw. in dieses hineingeführt sein. Diese Kopplungsbereiche, die im Folgenden auch zum Teil als Stutzen bezeichnet sind, können im einfachsten Fall als Öffnungen im Batteriegehäuse ausge staltet sein. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der erste und zweite Kopp lungsbereich auf möglichst gegenüberliegenden Seiten des Batteriegehäu ses angeordnet sind. Dadurch kann auch das Innere des Batteriegehäuses gezielt vom Kühlmedium durchströmt werden, wodurch sich der Kühleffekt steigern lässt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Flu- tungsvorrichtung eine Pumpe auf, mittels welcher das in den Zwischenraum eingeführte Fluid um das Batteriegehäuse zirkulierbar ist. Mit anderen Wor ten kann das Kühlmedium zum Beispiel zwischen der Ablaufeinrichtung und dem Kopplungsbereich der zumindest einen ersten Leitung zirkuliert werden, insbesondere unter Zuhilfenahme einer Pumpe. Diese kann zum Beispiel ebenfalls im Zwischenraum angeordnet sein. Weiterhin kann auch eine Küh lungseinrichtung vorgesehen sein, die das zirkulierende Kühlmedium zusätz lich kühlen kann. Beispielsweise kann das Kühlmedium an einem Wärme tauscher vorbeigeführt werden. Der Wärmetauscher kann zum Beispiel einen Kältekreis des Kraftfahrzeugs gekoppelt sein oder Ähnliches. Die Kühleffizi enz lässt sich dadurch weiter steigern.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfin dungsgemäßen Batterieanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Batterieanordnung und ihre Ausgestaltungen genann- ten Vorteile gelten damit in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraft fahrzeug.
Dabei ist es weiterhin sehr vorteilhaft, wenn das Kraftfahrzeug eine Fahrertür und eine Beifahrertür aufweist, sowie einen ersten Schwellerbereich unter halb der Fahrertür und einen zweiten Schwellerbereich unterhalb der Beifah rertür. Dabei ist der mindestens eine Zuführanschluss und/oder ein Mün dungsbereich der Ablaufeinrichtung vorzugsweise im ersten Schwellerbe reich und/oder im zweiten Schwellerbereich angeordnet. Der Schwellerbe reich stellt dabei den Bereich dar, in welchem ein Seitenschweller des Kraft fahrzeugs angeordnet ist. An der beschriebenen Position ist das Vorsehen des mindestens einen ersten Zuführanschlusses besonders vorteilhaft, da dieser Bereich sich dann in unmittelbarer Nähe der Gehäusestruktur und/oder des Batteriegehäuses befindet und zudem leicht zugänglich ist. Besonders vorteilhaft ist es zudem, wenn in beiden Schwellerbereichen ein solcher Zuführanschluss vorgesehen ist. Wie oben ausgeführt kann einer davon dann entsprechend auch als Ablauf fungieren. Ist also eine Fahrzeug seite aufgrund eines Unfalls nicht oder schwer zugänglich, so ist in der Regel auf der gegenüberliegenden Seite der Zugang umso leichter. So kann ein fach die leichter zugängliche Seite des Kraftfahrzeugs gewählt werden, um an den betreffenden Zuführanschluss einen Feuerwehrschlauch oder Ähnli ches anzuschließen, um so der Kühlungseinrichtung das Kühlmedium zuzu führen. Der mindestens eine Zuführanschluss befindet sich also vorzugswei se seitlich im Bereich unterhalb der Seitentüren beziehungsweise im Schwel lerbereich, und zwar vorzugsweise auf beiden Fahrzeugseiten, was eine erhöhte Zugänglichkeit, auch bei Überschlag des Kraftfahrzeugs, ermöglicht. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Zuführanschluss über Zuleitungen voll ständig durch das Schwellerprofil bis in den Luftspalt zwischen Schwellerpro fil und Batteriegehäuse, das heißt in den Zwischenraum zwischen der teil weise durch das Schwellerprofil bereitgestellten Gehäusestruktur und dem Batteriegehäuse, geführt ist.
Die Wasserauslässe, das heißt die Ablaufeinrichtungen, können in ver gleichbarer Bauweise ausgeführt sein, jedoch vorzugsweise räumlich in Bezug auf zumindest eine vorbestimmte Richtung, zum Beispiel in Fahr zeuglängsrichtung, möglichst weit entfernt von mindestens einem Zuführan schluss beziehungsweise der Mündungsstelle, an welcher die erste und/oder zweite Leitung in den Zwischenraum und/oder das Batteriegehäuse mündet, zum Beispiel auf der gegenüberliegenden Seite des Zwischenraums bzw. der Batteriegehäuses. Bei einer sehr einfachen Ausgestaltung kann zum Beispiel der Zuführanschluss mit der ersten und/oder zweiten Leitung, sowie auch die mindestens eine Ablaufeinrichtung einfach als Wassereinfüllstutzen und Wasserauslassstutzen ausgebildet sein. Diese können so angeordnet sein, dass eine Design-Schwellerabdeckung diese von kraftfahrzeugaußen seitig vollständig optisch verdeckt, jedoch optional mit einfach entfernbaren Aussparungen in der Verkleidung, um eine schnelle Zugänglichkeit zu er möglichen. Diese Verkleidung beziehungsweise Schwellerabdeckung kann zum Beispiel analog einer Abschlepp-Ösenverdeckung ausgebildet sein. Zusätzlich kann diese Verkleidung beziehungsweise Abdeckung mit einer optischen Auffälligkeit ausgestaltet sein, um ein schnelles Auffinden zu er möglichen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der erste Stutzen und/oder der zweite Stutzen der Flutungsvorrichtung jeweils über ein Füh rungselement, nämlich die oben beschriebenen Leitungen, durch die Karos serie und/oder durch das Anbauteil zu einer Außenseite des Kraftfahrzeugs reicht. Die Außenseite ist eine flächige Außenhülle des Kraftfahrzeugs, mit tels welcher das Kraftfahrzeug nach außen an einer Umgebung angrenzt. Somit ist über das jeweilige Führungselement, d.h. die jeweilige Leitung, zumindest einer der beiden Stutzen der Flutungsvorrichtung mit der Außen hülle des Kraftfahrzeugs verbunden. Bei dem jeweiligen Führungselement können sich beispielsweise um einen fluiddichten Rohr- oder Leitungsab schnitt handeln, das dazu eingerichtet ist, die Flüssigkeit von der Außenhülle zu dem jeweiligen der Stutzen in das Batteriegehäuse und/oder in die Ge häusestruktur zu leiten und umgekehrt. Das jeweilige Führungselement kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem Metall gebildet sein. Hier durch ergibt sich der Vorteil, dass die beiden Stutzen mittels des jeweiligen Führungselements von der Umgebung des Kraftfahrzeugs aus zugänglich sind. Dadurch kann auf ein aufwändiges Einfädeln oder Durchführen einer Zuleitung durch die Karosserie und/oder das Anbauteil hindurch zu dem jeweiligen der Stutzen entfallen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, wie oben bereits er wähnt, dass das Kraftfahrzeug eine Verkleidung mit einem ersten Verklei dungselement und/oder einem zweiten Verkleidungselement aufweist. Als Verkleidung im Sinne der Erfindung wird ein flächiges Bauteil (Schalung) des Kraftfahrzeugs verstanden, welches eine Oberfläche des Kraftfahrzeugs bildet. Dabei umfasst die Verkleidung insbesondere zwei Verkleidungsele mente, das heißt das erste Verkleidungselement und das zweite Verklei dungselement, wobei das zweite Verkleidungselement das erste Verklei dungselement sein oder von dem ersten Verkleidungselement abweichen kann. Das zweite Verkleidungselement weist eine Aussparung für eine ab nehmbare Abdeckung auf. Bei der Abdeckung kann es sich beispielsweise um eine verlagerbare Klappe oder einen entfernbaren Deckel handeln. Bei der Aussparung handelt es sich um eine Öffnung oder eine Einbuchtung des zweiten Verkleidungselements. Dabei kann mittels der Abdeckung die Aus sparung des zweiten Verkleidungselements derart ausgefüllt sein, dass eine optische Identifizierung der Aussparung erschwert oder verhindert ist. Der erste Stutzen und/oder der zweite Stutzen der Flutungsvorrichtung bzw. der mindestens eine Zuführanschluss und die mindestens eine Ablaufeinrichtung sind jeweils von dem ersten Verkleidungselement der Verkleidung oder der Abdeckung verdeckt. Als eine Verdeckung im Sinne der Erfindung wird ver standen, dass bei einem bestimmungsgemäßen Abstellen des Kraftfahr zeugs auf einer Fahrbahnoberfläche von einer beobachtenden Position der erste Stutzen und/oder der zweite Stutzen verdeckt, das heißt unsichtbar ist. Dabei ist die beobachtende Position im Vergleich zur Fahrbahnoberfläche in Fahrzeughochrichtung zumindest um 0,5 m erhöht. Somit ist der erste Stut zen und/oder der zweite Stutzen bzw. der mindestens eine Zuführanschluss und die mindestens eine Ablaufeinrichtung für eine auf der Fahrbahnoberflä che stehende Person unsichtbar, das heißt optisch nicht erfassbar. Ferner befindet sich der erste Stutzen und/oder der zweite Stutzen bzw. der mindes tens eine Zuführanschluss und die mindestens eine Ablaufeinrichtung für einen Sensor, der ausgehend von der beobachtenden Position auf das ab gestellte Kraftfahrzeug gerichtet ist, außerhalb eines direkten, das heißt unmittelbaren Erfassungsbereichs. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der erste Stutzen und/oder der zweite Stutzen bzw. der mindestens eine Zuführ anschluss und die mindestens eine Ablaufeinrichtung derart in ein Design des Kraftfahrzeugs integriert ist, dass eine optische Wahrnehmung erschwert und eine Beeinflussung einer Form des Kraftfahrzeugs durch zumindest einen der beiden Stutzen begrenzt ist.
Optional können die Ein- und Auslaufstutzen bzw. der mindestens eine Zu führanschluss und ein Mündungsbereich der Ablaufeinrichtung auch im Mo torraum, Frontkofferraum, Unterboden, Heckabschluss oder Kofferraum angeordnet sein. Mit anderen Worten kann der mindestens eine Zuführan schluss und/oder ein Mündungsbereich der Ablaufeinrichtung in einem Mo torraum und/oder Frontkofferraum und/oder Unterboden und/oder Heckab schluss und/oder Kofferraum angeordnet sein. Zum Beispiel kann damit einhergehend auch der am ersten Kopplungsbereich des Batteriegehäuses angeordnete Stutzen der Flutungsvorrichtung an einer ersten Komponente und der am zweiten Kopplungsbereich des Batteriegehäuses angeordnete Stutzen der Flutungsvorrichtung an der ersten Komponente oder an einer zweiten Komponenten angeordnet sein bzw. in diese münden, wobei als Komponente in diesem Zusammenhang beispielsweise der Schweller, ein Motorraum, ein frontseitiger oder heckseitiger Kofferraum, ein Unterboden oder ein Heckabschluss verstanden werden kann. Somit kann beispielsweise der erste Stutzen in einem Bereich des Motorraums und der zweite Stutzen ebenfalls in dem Bereich des Motorraums oder in einem davon abweichen den Bereich positioniert sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die bei den Stutzen für eine besonders einfache Zugänglichkeit flexibel innerhalb des Kraftfahrzeugs anordenbar sind.
Bei einem Abklingen der Batterie beziehungsweise beim Thermal Runaway entstehen Gase, die ebenfalls abgeführt werden sollen, um eine Explosions gefahr auszuschließen. Diese Gase können beispielsweise gezielt über die Wasserein- beziehungsweise -auslassstutzen, oder im Allgemeinen über die beschriebenen ersten und/oder zweiten Leitungen, Ablaufeinrichtungen oder Zuführanschlüsse, die aktuell nicht für die Zuführung des Kühlmediums ge nutzt werden, abgeführt werden, zum Beispiel auf der gegenüberliegenden Fahrzeugseite. Alternativ ist es auch möglich, zusätzliche Ausgasungsaus lässe, insbesondere im Batteriegehäuse und/oder in der Gehäusestruktur, vorzusehen, welche zum Beispiel mit einem Überdruckventil ausgestattet sind. Diese Ausgasungsauslässe können zum Beispiel auch an einen Schlauch angeschlossen werden, um ein gezieltes Abführen der giftigen Gase zu ermöglichen.
Zur Kontrolle des Zustands des Batteriebrands können Wassereinlass- und - auslasstemperatur, Wassermassenströme zur Detektion einer möglichen Leckage gemessen werden. Weiterhin können auch Gassensoren vorgese hen sein und nasschemische Analysemethoden vorgesehen werden, um bei der Entscheidung behilflich zu sein, wenn die Hochvolt-Batterie abgeklungen ist. Dadurch kann eine Verkürzung der Abklingzeit erreicht werden bezie hungsweise eine Verkürzung der Wartezeit bis zum Abklingen, da hierdurch das Abklingen zuverlässiger detektiert werden kann. Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass an den Auslassstutzen beziehungsweise an die Aus gangsöffnung der mindestens einen Ablaufeinrichtung ebenfalls ein Schlauch oder eine andere Abführvorrichtung angeschlossen werden kann, so dass ein gezieltes Ausleiten des Wassers beziehungsweise Kühlmediums in die Kanalisation oder den Straßengraben oder einen Auffangbehälter möglich ist. Das abfließende Wasser ist in der Regel heiß und kann zum Teil auch Schadstoffe im Wasser enthalten. Dies ermöglicht ein gezieltes Abführen und Auffangen ohne Risiken.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbe sondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personen bus oder Motorrad ausgestaltet.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Fluten einer Hochvolt-Batterie eines Kraftfahrzeugs, wobei die Hochvolt-Batterie ein Bat teriegehäuse und mehrere Batteriezellen in dem Batteriegehäuse aufweist, wobei über mindestens einen Zuführanschluss ein Kühlmedium in das Batte riegehäuse einführbar ist. Dabei weist die Flutungsvorrichtung vorzugsweise mindestens eine Ablaufeinrichtung auf, durch welche dem Batteriegehäuse zugeführtes Kühlmedium aus der Batterieanordnung herausgeführt wird.
Die Flutungsvorrichtung umfasst dabei weiterhin optional eine Gehäusestruk tur, welche die Flochvolt-Batterie umschließt, so dass ein das Batteriegehäu se allseitig umgebender, durchströmbarer Zwischenraum verbleibt, wobei ein mindestens einem Zuführanschluss zugeführtes Kühlmedium in den Zwi schenraum geführt wird.
Die für die erfindungsgemäße Batterieanordnung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und deren Ausführungsformen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Batterieanordnung und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschrie benen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer
Batterieanordnung und einer Flutungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer
Batterieanordnung und einer Flutungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische und perspektivische Darstellung der Batte rieanordnung mit einer Flutungsvorrichtung gemäß einem wei teren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispie len stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschrie benen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
Fig. 1 zeigt beispielhaft ein als Personenkraftwagen ausgebildetes Kraftfahr zeug 10 mit einer Batterieanordnung 11. Die Batterieanordnung 11 weist eine Flochvolt-Batterie 12 auf, die dazu ausgebildet sein kann, einen Elektro antrieb oder einen Flybridantrieb des Kraftfahrzeugs 10 elektrisch zu versor gen. Die Hochvolt-Batterie 12 umfasst mehrere Batteriezellen, die in diesem Beispiel nicht explizit dargestellt sind, und die von einem Batteriegehäuse 14 aufgenommen sind. Mit anderen Worten sind die Batteriezellen in dem Batte riegehäuse 14 der Hochvolt-Batterie 12 angeordnet. Um die Hochvolt- Batterie 12 bei einem Brennen zumindest einer der Batteriezellen besonders effizient zu löschen oder das Brennen zu verzögern oder sogar einen Brand ausbruch einer überhitzten Batteriezelle zu verhindern, weist die Batteriean ordnung 11 weiterhin eine Flutungsvorrichtung 16 auf, welche eine optionale Gehäusestruktur 18 umfasst. Diese Gehäusestruktur 18 umschließt die Hochvolt-Batterie derart, dass zwischen der Gehäusestruktur 18 und dem Batteriegehäuse 14 ein die Hochvolt-Batterie 12 allseitig umgebender Zwi schenraum 20, der auch als Luftspalt 20 bezeichnet werden kann, verbleibt, und welcher von einem Kühlmedium 21 ausfüllbar beziehungsweise durch- strömbar ist. Das Kühlmedium 21 stellt vorzugsweise ein flüssiges Kühlme dium dar, wie beispielsweise Wasser. Wenn nachfolgend von Wasser als Kühlmedium die Rede ist, so lassen sich die gezeigten Ausführungsbeispiele ganz analog auch für andere Kühlmedien und Löschmittel, insbesondere auch gasförmige Löschmittel, wie zum Beispiel CO2 oder Stickstoff, anwen den.
Um nun ein Kühlmedium, wie beispielsweise Wasser, diesem Zwischenraum 20 zuzuführen, weist die Flutungsvorrichtung 16 weiterhin zumindest einen Zuführanschluss 22 auf. Dieser ist fluidisch mit dem Zwischenraum 20 ver bunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch eine erste Leitung 24 bereitgestellt sein. Der Zuführanschluss 22 ist weiterhin vorzugsweise au ßenseitig am Kraftfahrzeug 10 angeordnet, sodass dieser also von außer halb des Kraftfahrzeugs, zum Beispiel für die Feuerwehr, zugänglich ist. Um Missbrauch zu vermeiden, kann auch eine Schutzmaßnahme vorgesehen sein, wie zum Beispiel ein Überdruckventil, eine mechanische Verriegelung, Schlösser oder Ähnliches, sodass der Zugang zum Zwischenraum 20 durch diese Schutzmaßnahme geschützt ist. Dies gilt nicht nur für den Zuführan schluss 26, welcher zumindest den Zuführanschluss 22 sowie die optionale erste Leitung 24 umfasst sowie auch noch eine zweite Leitung 28, die vom Zuführanschluss 22 in das Innere des Batteriegehäuses 14 führt, sondern analog auch für eine Ablaufeinrichtung 30, die später noch näher erläutert wird.
Über den Zuführanschluss 26 kann also ein Kühlmedium dem Zwischenraum 20, insbesondere über die genannte erste Leitung 24, zugeführt werden. Diese Leitung kann zum Beispiel als Rohr, zum Beispiel als Stutzen in der Gehäusestruktur 18 oder in die Gehäusestruktur 18 mündender Schlauch oder Ähnliches ausgebildet sein. Im Übrigen kann die Batterieanordnung, und insbesondere die Flutungsvor- richtung mit der Gehäusestruktur, wie in der früheren deutschen Patentan meldung von der gleichen Anmelderin mit dem Titel „Batterieanordnung mit Flutungsvorrichtung für Flochvolt-Batterie sowie Kraftfahrzeug und Betriebs verfahren hierzu“ und mit der Anmeldenummer 102020118892.7, eingereicht am 16.7.2020, ausgebildet sein, insbesondere bis auf die durch die vorlie gende Erfindung bereitgestellte Möglichkeit, ein Kühlmedium auch direkt in das Batteriegehäuse einzuführen, wie dies nachfolgend näher erläutert ist. Somit können auch die zu den Fig. 1, Fig. 2, und Fig. 3 auf den Seiten 17 bis 22 dieser früheren Anmeldung beschriebenen und in diesen Figuren der früheren Anmeldung gezeigten Merkmale und Details ebenfalls als mögliche Weiterbildungen der Batterieanordnung, des Kraftfahrzeugs und des Verfah rens im Rahmen der vorliegenden Erfindung aufgefasst werden. Zudem können auch die in den Ansprüchen 1 bis 5 dargelegten Merkmale dieser früheren Anmeldung korrespondierende Weiterbildungen der Batterieanord nung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellen, die in den Ansprüchen 6 bis 9 dargelegten Merkmale der früheren Anmeldung korrespondierende Weiterbildungen des Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung und Ansprüche 10 bis 13 der früheren Anmeldung 5 dargelegten Merkmale kor respondierende Weiterbildungen des Verfahrens zum Fluten einer Flochvolt- Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellen.
Vorliegend ist in diesem Ausführungsbeispiel nun noch eine zweite Leitung 28 vorgesehen, die den gleichen Zuführanschluss 22 mit einem Inneren des Batteriegehäuses 14 fluidisch verbindet. Auch diese Verbindung kann wiede rum mit einer der oben genannten Schutzmaßnahmen gesichert sein. Über diese zweite Leitung 28 lässt sich nunmehr vorteilhafterweise auch Kühlme dium, welches dem Zuführanschluss 22 zugeführt wird, direkt in das Innere der Batterie 12, insbesondere in das Innere des Batteriegehäuses 14, einlei ten, insbesondere so, dass dieses in direkten Kontakt zu den Batteriezellen inklusive deren Verschaltungen bringbar ist. Dadurch kann die Lösch- und Kühlwirkung maximiert werden und der Vorgang des thermischen Durchge- hens der Batteriezellen auf besonders effiziente Weise unterbrochen oder zumindest verlangsamt werden.
Der Zuführanschluss 22 und/der eine Öffnung 34 der Ablaufeinrichtung 30 befindet sich vorzugsweise seitlich in einem Bereich des Kraftfahrzeugs 10 unterhalb der Fahrzeugtür, insbesondere auf beiden Seiten des Kraftfahr zeugs 10, um eine Zugänglichkeit, beispielsweise bei einem Überschlag des Kraftfahrzeugs 10, zu erhöhen. Optional kann der Zuführanschluss 22 und/oder die Öffnung 34 der Ablaufeinrichtung 30 auch in einem Motorraum, einem Frontkofferraum, einem Unterboden, einem Fleckabschluss oder ei nem Kofferraum angeordnet sein.
Diese beiden Leitungen 24, 28 sind mit dem gleichen Zuführanschluss 26 gekoppelt, der damit einen Hauptanschluss bereitstellt. Der große Vorteil besteht also darin, dass die Feuerwehr nur einen Löschhauptanschluss, nämlich den Zuführanschluss 26, bedienen muss, um gleichzeitig die zwei wichtigen Lösch- und Kühlfunktionen auszuführen, insbesondere im Falle eines Batteriebrands, nämlich ein effektives Löschen der Hochvolt-Batterie 12 durch Einleiten von Wasser in die Hochvolt-Batterie 12, sowie gleichzeitig das Umspülen der Hochvolt-Batterie 12, um vor allem den Fahrzeugunterbo den 32, unter welchem die Hochvolt-Batterie 12 angeordnet ist, zu kühlen, um einen Brand beispielsweise des Teppichbodens im Fahrzeuginnenraum maximal hinauszuzögern.
Gerade das Umspülen der Hochvolt-Batterie 12 lässt sich durch die Gehäu sestruktur 18 besonders vorteilhaft ausgestalten, denn dadurch können die einzelnen Seiten des Batteriegehäuses besonders effizient durch großflächi gen Kontakt mit dem Kühlmedium 21 gekühlt werden und nicht nur durch Anspritzen oder Ähnliches temporär und lückenhaft gekühlt werden. Die Gehäusestruktur 18 bildet also gewissermaßen ein durchström bares Tauch becken für die Batterie 12. Dadurch lässt sich die in der Batterie 12 entste hende Hitze in alle Richtungen abführen und dadurch die Kühlleistung maxi mieren. Damit dieser Zwischenraum 20 nicht nur mit dem Kühlmedium 21 befüllbar, sondern auch durchströmbar ist, ist vorzugsweise zusätzlich mindestens noch einen Ablaufeinrichtung 30 vorgesehen, welche das Abführen des Kühlmediums 21 zumindest aus der Hochvolt-Batterie 12 beziehungsweise dem Batteriegehäuse, sowie insbesondere aus dem Zwischenraum 20, er möglicht. Zu diesem Zweck kann die Ablaufeinrichtung 30 eine Ablauföffnung 34 aufweisen, die über eine Leitung 36 fluidisch mit dem Zwischenraum 20 verbunden ist. Auch diese Leitung 36 kann durch eine der oben genannten Schutzmaßnahmen vor Missbrauch geschützt sein und zum Beispiel tempo rär verschließbar ausgebildet sein. Weiterhin kann die Ablaufeinrichtung 30 noch eine weitere Ablaufleitung 38 aufweisen, die ebenfalls eine Austrittsöff nung 34 mit dem Inneren des Batteriegehäuses 14 fluidisch verbindet. Eben so kann diese Leitung 38 mit einer der beschriebenen Schutzmaßnahmen vor Missbrauch geschützt ausgebildet sein. Wenngleich auch die beiden Öffnungen 34 der Ablaufeinrichtung 30 in Fig. 1 separat dargestellt sind, so können diese auch in eine gemeinsame Öffnung 34 münden. Insbesondere kann an diesen Öffnungen 34 analog zum Zuführanschluss 22 ebenso eine Anschlusseinrichtung ausgebildet sein. Mit anderen Worten können die Zu führeinrichtung 26 und die Ablaufeinrichtung 30 baugleich nur an unter schiedlichen Positionen der Gehäusestruktur 18 und des Batteriegehäuses 14 angeordnet sein. Vorzugsweise befinden sich diese beiden Einrichtungen, das heißt die Zuführeinrichtung 26 und die Ablaufeinrichtung 30, möglichst weit voneinander in Bezug auf zumindest eine erste Richtung entfernt, die zum Beispiel die Fahrzeuglängsrichtung oder die Fahrzeugquerrichtung darstellen kann. Dadurch können die Strömungsverhältnisse optimiert wer den. Gleichzeitig ist es bevorzugt, dass auch die Ablaufeinrichtung 30 als Zuführeinrichtung 26 genutzt werden kann und umgekehrt. Mit anderen Wor ten kann über die Ablaufeinrichtung 30 sowohl dem Zwischenraum 20 als auch dem Inneren des Batteriegehäuses 14 das Kühlmedium 21 zugeführt werden, und umgekehrt kann dieses Kühlmedium 21 aus dem Inneren des Batteriegehäuses 14 und dem Zwischenraum 20 über die Zuführeinrichtung 26 abgeführt werden. Ist nur einer dieser beiden Einrichtungen im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs 10 zugänglich, so kann der am einfachsten zu gängliche Anschluss genutzt werden, um die Batterie 12 außenseitig und innenseitig zu fluten. Darüber hinaus ist es auch denkbar, noch weitere Zu führeinrichtungen 26 und Ablaufeinrichtungen 30 vorzusehen. Durch das gezielte Ausleiten des Kühlmediums aus der Gehäusestruktur 18 sowie aus der Batterie 12 kann ein definierter Löschmediumstrom in der Hochvolt- Batterie 12 und in der umschließenden Gehäusestruktur 18 bereitgestellt werden, wodurch sich Wärme effizienter abführen lässt. So kann also an mindestens einem Hauptwassereinfüllstutzen, wie zum Beispiel dem Zuführ anschluss 22, beispielsweise ein Feuerwehrschlauch angeschlossen wer den, so dass die HV-Batterie 12 direkt mit Löschwasser umspült und in die HV-Batterie 12 direkt gespült werden kann. An mindestens einem Auslass stutzen, im Allgemeinen der Ablaufeinrichtung 30, verlässt dann das Wasser die umschließende Gehäusestruktur 18 und die Hochvolt-Batterie 12.
Auch kann an die Öffnungen 34, die durch Auslassstutzen bereitgestellt sein können, auch ein Schlauch oder eine Abführvorrichtung angeschlossen wer den, so dass ein gezieltes Ausleiten des Wassers beispielsweise in die Ka nalisation oder einen Straßengraben oder einen Auffangbehälter möglich ist, was gerade dann von Vorteil ist, wenn das Wasser sehr heiß ist und zum Teil Schadstoffe enthält. Weiterhin ist es auch denkbar, dass das Wasser bezie hungsweise im Allgemeinen das Kühlmedium 21 zwischen Wasserauslass stutzen 34 und Wassereinlassstutzen 24 zirkuliert werden kann, gegebenen falls mit einer Pump- und Kühlungseinrichtung, die in diesem Beispiel nicht näher dargestellt ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die umschließende Gehäusestruktur 18 wasserdicht ausgelegt ist, mindestens auf einen Druck, welcher dem Was serdruck eines Feuerwehrschlauchs entspricht. Die Dichtigkeit der umschlie ßenden Gehäusestruktur 18 wird über Dichtungen, Verschraubungen, Ver klebungen beziehungsweise andere Dichtmittel eingestellt.
Die umschließende Gehäusestruktur 18 kann zudem mindestens einen ab gedichteten Durchbruch 40 (vergleiche Fig. 3) für Kabelanschlüsse oder Batteriekühlungsrohre und so weiter aufweisen. Mit anderen Worten können durch diesen Durchbruch 40 elektrische Kabel 42 (vergleiche ebenfalls Fig. 3) zur Hochvolt-Batterie 12 beziehungsweise in deren Gehäuse 14 ge führt sein, sowie weitere Komponenten, wie Kühlungsrohre oder Schläuche, um eine Batteriekühlung im normalen Betrieb bereitzustellen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 10 mit einer Batterieanordnung 11 und einer Flutungsvorrichtung 16 gemäß einem weite ren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere kann die Flutungsvor richtung 16 wie zur Fig. 1 ausgeführt ausgebildet sein, bis auf die nachfol gend beschriebenen Unterschiede. In diesem Beispiel weist die Zuführein richtung 26 nunmehr keine zweite Leitung 28, die vom Zuführanschluss 22 direkt in das Innere des Batteriegehäuses 14 führt, auf. Stattdessen weist das Batteriegehäuse 14 selbst Öffnungen 44 auf, durch welche das Kühlme dium 21, welches über den Zuführanschluss 22 in den Zwischenraum 20 geführt wurde, in das Innere des Batteriegehäuses 14 eindringen kann. Die se Öffnungen 44 können dabei als permanente Öffnungen im Batteriegehäu se 14 ausgebildet sein oder als freigebbare Öffnungen, zum Beispiel unter einem bestimmten Mindestdruck freigebbare Öffnungen oder bei einer be stimmten Mindesttemperatur freigebbare Öffnungen. Grundsätzlich lassen sich diese Öffnungen 44 an jeder beliebigen Seite des Batteriegehäuses 14 vorsehen. Das Batteriegehäuse 14 weist dabei mindestens eine solche Öff nung 44 auf, vorzugsweise mindestens zwei, die wiederum besonders be vorzugt möglichst weit voneinander entfernt angeordnet sind, sodass ideal erweise das Kühlmedium 21 durch eine der beiden Öffnungen 44 in das Batteriegehäuse 14 einströmen, dieses durchströmen und bei der anderen Öffnung 44 wieder austreten kann. Entsprechend ist es auch weiter vorteil haft, wenn eine der Öffnungen 44 im Bereich der Zuführeinrichtung 26 ange ordnet ist und die andere der beiden Öffnungen 44 im Bereich der Ablaufein richtung 30, da sich so gezielt definierte Strömungsverhältnisse einstellen lassen. Grundsätzlich sind aber auch Öffnungen 44 an anderen Stellen des Batteriegehäuses 14 denkbar. Das Kühlmedium 21, wie beispielsweise Was ser, kann also wiederum über den Zuführanschluss 22 dem Zwischenraum 20 zugeführt werden. Zu diesem Zweck kann wiederum am Zuführanschluss 22 zum Beispiel ein Feuerwehrschlauch angeschlossen werden. Um den Zuführanschluss 22 mit einer solchen die Flüssigkeit führenden Leitung 46, wie dem Feuerwehrschlauch 46, reversibel lösbar zu verbinden, kann der Zuführanschluss 22, sowie auch die Öffnung 34 der Ablaufeinrichtung 30, eine Kuppeleinheit aufweisen. Mittels der Kuppeleinheit kann also beispiels weise ein Feuerwehrschlauch an die Flutungsvorrichtung 16 angeschlossen werden, so dass die Flochvolt-Batterie 12 direkt mit der Flüssigkeit (Lösch wasser) umspült werden kann. Die jeweilige Kuppeleinheit kann dabei den jeweiligen Stutzen bzw. den Zuführanschluss 22 und/oder die Öffnung 34 mit der Leitung 46 beispielsweise mittels eines Bajonettverschluss-Prinzip zu sammenkuppeln. Die jeweilige Kuppeleinheit kann insbesondere als eine Knaggenkupplung (zum Beispiel eine Storz-Kupplung) ausgebildet sein. Eine mittels der jeweiligen Kuppeleinheit hergestellte Verbindung ist reversibel lösbar, sodass die Verbindung zerstörungsfrei hergestellt und bei Bedarf wieder gelöst werden kann. Bei der flüssigkeitsführenden Leitung 46 kann es sich beispielsweise um einen Feuerwehrschlauch 46 handeln, mittels wel cher die Flüssigkeit über eine Wegstrecke gefördert werden kann. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mittels der jeweiligen Kuppeleinheit besonders einfache eine robuste Verbindung zwischen der Flutungsvorrichtung 1646 und der flüssigkeitsführenden Leitung 46 bereitgestellt werden kann.
Das in den optionalen Zwischenraum 20 eingeführte Kühlmedium 21 dringt weiterhin über die Öffnungen 44 im Batteriegehäuse 14 in dieses ein und tritt dann in direkten Kontakt mit den im Batteriegehäuse 14 angeordneten Batte riezellen, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen. Ist das Batteriegehäuse 14 vollständig geflutet, so tritt unweigerlich aus weiteren Öffnungen 44 das Kühlmedium 21 je nach den in der Gehäusestruktur 18 sich einstellenden Druckverhältnissen aus und verlässt darüber hinaus über die Ablaufeinrich tung 30 den Zwischenraum 20 wieder. Diese Ablaufeinrichtung 30 ändert sich in einer Öffnung 34, die nach außerhalb des Kraftfahrzeugs führt.
Auch in diesem Beispiel können die betreffenden Öffnungen 22, 34 wiede rum durch entsprechende Abdeckungen oder Verkleidungen verdeckt ausge führt sein, und zusätzlich können diese Zugänge wiederum eine Sicherung vor Unbefugten und vor Missbrauch aufweisen. Auch durch diese Ausgestal tung entsteht wiederum der große Vorteil, dass die Feuerwehr nur einen Löschhauptanschlüsse, nämlich den Zuführanschluss 22 oder optional alter nativ auch den Ablaufanschluss 34, bedienen muss, um gleichzeitig die zwei wichtigen Lösch- und Kühlfunktionen auszuführen, nämlich über die Öffnun gen im Batteriegehäuse 14 ein effektives Löschen der Hochvolt-Batterie 12 durch Einleiten von Wasser in die Hochvolt-Batterie 12 und zugleich auch ein Umspülen der Hochvolt-Batterie 12, um vor allem wiederum den Fahrzeug unterboden 32 zu kühlen, und einen Brand von beispielsweise des Teppich bodens im Fahrzeuginnenraum maximal hinauszuzögern.
Wie bereits beschrieben sind die Öffnungen 44 vorzugsweise räumlich nah an der Zuleitung 24 angeordnet, so dass mit entsprechendem Wasserdruck Löschmedium 21 in das Batteriegehäuse 14 befördert wird. Das eingeleitete Wasser kann über mindestens einen Wasserausgang wieder gezielt ausge leitet werden. Hierdurch ist ein definierter Löschmediumstrom in der Hoch- volt-Batterie 12 und in der umschließenden Gehäusestruktur 18 möglich.
Fig. 3 zeigt die Batterieanordnung 11 und insbesondere die Flutungsvorrich- tung 16 gemäß Fig. 2 noch einmal in einer perspektivischen Darstellung und insbesondere mit kleineren Modifikationen betreffend die Position der Öff nungen 44. Auch sind hierbei noch weitere Einrichtungen illustriert, die nach folgend nun näher erläutert werden. Zu erkennen ist hierbei zum Beispiel der abgedichtete Durchbruch 40, um elektrische Kabel 42 und andere Kompo nenten ohne Kontakt zum Kühlmedium 21 in das Innere des Batteriegehäu ses 14 zu führen. Weiterhin zeigt Fig. 3 auch einen Schlauch 46, wie bei spielsweise einen Feuerwehrschlauch 46, der mit dem Zuführanschluss 22 gekoppelt ist, und über welchen Kühlmedium 21, welches hier als Pfeil ver anschaulicht ist, dem Zwischenraum 20 zugeführt wird. Der Zuführanschluss 22 ist dabei wie beschrieben über die erste Leitung 24 mit der Gehäusestruk tur 18 gekoppelt beziehungsweise mündet in diese. Der Mündungsbereich ist vorliegend mit 48 bezeichnet und stellt einen Kopplungsbereich dar. Auch die Bereiche, in welchen die Leitungen 36 der Ablaufeinrichtung 30 an die Ge häusestruktur 18 angeschlossen sind, sind mit 48 bezeichnet und stellen ebenso Kopplungsbereiche dar. Beim Vorgang des Abklingens der Batterie entstehen Gase 50, die abgeführt werden sollten, um eine Explosionsgefahr auszuschließen. Zu diesem Zweck ist im vorliegenden Beispiel ein Ausga sungsauslass 52 angesehen, welcher mit einem Überdruckventil ausgestat tet sein kann und über welchen Gase 50 bei entsprechendem Überdruck aus der Gehäusestruktur 18 herausgeführt werden können. Entsprechende Aus gasungsauslässe können ebenso im Batteriegehäuse 14 vorgesehen sein, wenngleich diese hier nicht explizit dargestellt sind. Dieser Ausgasungsaus lass 52 ist vorliegend zusätzlich mit einem Schlauch 54 gekoppelt, der insbe sondere an diesem Auslass 52 angeschlossen ist. Durch einen solchen Schlauch 54 können die Gase gezielt abgeführt werden, was besonders vorteilhaft ist, da diese Giftstoffe enthalten können. So können diese Gase 50 vom Rettungspersonal weit weg geführt werden, während dieses mit der Insassenrettung und Batterielöschung beschäftig ist.
Am Anschluss 34 der Ablaufeinrichtung 30 ist in diesem Beispiel ebenfalls ein Schlauch 56 angeschlossen. Über diesen Schlauch 56 kann das Kühl medium 21 definiert aus dem Zwischenraum 20 abgeführt werden und zum Beispiel in einen Container oder Straßengraben oder Ähnliches geleitet wer den. Zusätzlich ist in diesem Beispiel noch eine Sensoreinrichtung 58 vorge sehen, die mit dem Schlauch 56 gekoppelt ist beziehungsweise in Kontakt mit dem abgeführten Kühlmedium 21 gebracht sein kann, um diverse Mes sungen durchführen zu können, auf Basis von welchen sich die Abklingzeit des thermischen Events der Batterie 12 bestimmen lässt. Mittels einer sol chen Sensoreinrichtung 58 können also beispielsweise die Wasserein- und - auslasstemperatur ermittelt werden sowie die Wasserstrommenge, um eine mögliche Leckage festzustellen. Die Sensoreinrichtung 58 kann zudem Gas sensoren umfassen oder zur Ausführung nasschemischer Analysemethoden, zum Beispiel der Bestimmung des ph-Werts, ausgebildet sein. Weiterhin kann eine solche Sensoreinrichtung 58 an jedem Ein- und Auslass vorgese hen sein, insbesondere in den Leitungen 24, 36 selbst oder in den daran angeschlossenen Schläuchen 46, 56. Hierdurch kann der Zustand des Batte riebrands vorteilhafterweise kontrolliert werden.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung ein Batterielöschver fahren durch Batterieöffnungen und mit maximiertem Insassenschutz bereit- gestellt werden kann, welche es ermöglichen, bei einer überhitzten Batterie oder einem Batteriebrand die Batterie besonders effizient zu löschen. Der große Vorteil besteht dabei insbesondere darin, dass die Feuerwehr nur einen Löschhauptanschluss bedienen muss, um gleichzeitig zwei wichtige Funktionen bei einem Batteriebrand auszuführen, nämlich das effektive Lö schen der Hochvolt-Batterie durch Einleiten von Wasser sowie das Umspü- len der Hochvolt-Batterie, um vor allem den Fahrzeugunterboden zu kühlen. Dabei ist keine separate Löschlanze notwendig, wodurch kein Spezi alequipment erforderlich ist und auch keine gesonderte Schulung. Somit kann jede Feuerwehr weltweit einen Batteriebrand eindämmen. Zum Stop pen oder Verzögern eines Batteriebrands eines Fahrzeugs ist auch kein vollständiges Fluten des gesamten Fahrzeugs in einem Container mehr nötig. Eingeklemmte Personen können über einen längeren Zeitraum aus dem Fahrzeug herausgeschnitten werden, auch wenn die Batterie bereits anfängt zu brennen. Dies ist durch ein Fluten der Batterie in der neuen um schließenden Gehäusestruktur möglich. Deutlich schnelleres Abklingen der Batterie gegenüber herkömmlichen Maßnahmen ist ebenso ermöglicht. Es entfällt ein Zeitverlust zur Besorgung des Containers, des Wasservolumens oder der Feuerwehrfahrzeuge mit Kran. Die Fahrzeuge müssen nicht mehr tagelang innerhalb des Wassercontainers verbleiben, da nicht mit Sicherheit detektiert werden kann, ob die Batterie bereits abgeklungen ist, weil während dieser Abklingzeit immer noch ein abstraktes Sicherheitsrisiko besteht, was zur Folge hat, das der Abklingprozess in Anwesenheit der Feuerwehr beglei tet werden muss. Durch das effektive Kühlen, wie dies dagegen durch die Erfindung ermöglicht wird, können die Abklingzeiten deutlich verringert wer den.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Batterieanordnung (11) für ein Kraftfahrzeug (10), wobei die Batteriean ordnung (11) eine Hochvolt-Batterie (12) aufweist, die ein Batteriege häuse (14) und mehrere Batteriezellen in dem Batteriegehäuse (14) aufweist, sowie eine Flutungsvorrichtung (16) zum Fluten der Hochvolt- Batterie (12), wobei die Flutungsvorrichtung (16) mindestens einen Zu führanschluss aufweist, wobei die Batterieanordnung (11) dazu ausge bildet ist, ein dem mindestens einen Zuführanschluss (22) zugeführtes Kühlmedium in das Batteriegehäuse (14) einzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flutungsvorrichtung (16) mindestens eine Ablaufeinrichtung (30) aufweist, durch welche dem Batteriegehäuse (14) zugeführtes Kühlme dium (21) aus der Batterieanordnung (11) herausführbar ist.
Batterieanordnung (11 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flutungsvorrichtung (16) eine Gehäusestruktur (18) umfasst, welche die Hochvolt-Batterie (12) umschließt, sodass ein die das Batteriege häuse (14) allseitig umgebender, durchström barer Zwischenraum (20) verbleibt, wobei die Flutungsvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, ein dem mindestens einen Zuführanschluss (22) zugeführtes Kühlmedium (21) dem Zwischenraum (20) zuzuführen, insbesondere wobei durch die mindestens eine Ablaufeinrichtung (30) dem Zwischenraum (20) und/oder dem Batteriegehäuse (14) zugeführtes Kühlmedium (21) aus der Batterieanordnung (11) herausführbar ist.
Batterieanordnung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass mittels der Flutungsvorrichtung das Kühlmedium dem Inneren des Batteriegehäuses derart zuführbar ist, dass das Kühlmedium in direkten Kontakt mit zumindest einer der Batteriezelle, insbesondere deren Zell pole, tritt.
4. Batterieanordnung (11 ) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flutungsvorrichtung (16) eine erste Leitung (24) vom mindestens einen Zuführanschluss (22) zumindest bis zur Gehäusestruktur (18) aufweist, über welche dem mindestens einen Zuführanschluss (22) zu geführtes Kühlmedium (21) dem Zwischenraum (20) zuführbar ist.
5. Batterieanordnung (11 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flutungsvorrichtung (16) eine zweite Leitung (28) vom mindestens einen Zuführanschluss (22) zumindest bis zum Batteriegehäuse (14) aufweist, über welche dem mindestens einen Zuführanschluss (22) zu geführtes Kühlmedium (21) in das Batteriegehäuse (14) einführbar ist. 6. Batterieanordnung (11 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (14) mindestens eine Öffnung (44) aufweist, durch welche im Zwischenraum (20) befindliches Kühlmedium (21) in das Bat teriegehäuse (14) führbar ist.
7. Kraftfahrzeug (10) mit einer Batterieanordnung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
8. Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (10) eine Fahrertür und eine Beifahrertür, sowie ei nen ersten Schwellerbereich unterhalb der Fahrertür und einen zweiten Schwellerbereich unterhalb der Beifahrertür aufweist, wobei der min destens eine Zuführanschluss (22) und/oder ein Mündungsbereich der Ablaufeinrichtung (30) im ersten Schwellerbereich und/oder zweiten
Schwellerbereich angeordnet ist.
9. Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zuführanschluss (22) und/oder ein Mündungsbe reich der Ablaufeinrichtung (30) in einem Motorraum und/oder Frontkof ferraum und/oder Unterboden und/oder Heckabschluss und/oder Kof ferraum angeordnet ist.
10. Verfahren zum Fluten einer Hochvolt-Batterie (12) eines Kraftfahrzeugs (10), wobei die Hochvolt-Batterie (12) ein Batteriegehäuse (14) und mehrere Batteriezellen in dem Batteriegehäuse (14) aufweist, wobei über mindestens einen Zuführanschluss (22) ein Kühlmedium (21) in das Batteriegehäuse (14) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flutungsvorrichtung (16) mindestens eine Ablaufeinrichtung (30) aufweist, durch welche dem Batteriegehäuse (14) zugeführtes Kühlme dium (21) aus der Batterieanordnung (11) herausgeführt wird.
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