WO2022084000A1 - Robuste batterieeinrichtung und kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2022084000A1
WO2022084000A1 PCT/EP2021/077063 EP2021077063W WO2022084000A1 WO 2022084000 A1 WO2022084000 A1 WO 2022084000A1 EP 2021077063 W EP2021077063 W EP 2021077063W WO 2022084000 A1 WO2022084000 A1 WO 2022084000A1
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battery device
partitioning element
housing
cell
partitioning
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PCT/EP2021/077063
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Andreas Fuchs
Frank TENFELDE
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery device with a plurality of cell modules and a motor vehicle equipped therewith.
  • Batteries are used in many different technical areas and applications today.
  • the operational safety of batteries is an important factor in the design, not least because there are increasingly higher demands being placed on batteries, for example with regard to the greatest possible energy density and capacity as well as relatively high charging and discharging capacities.
  • the safety of a battery for example a Ensuring a high-voltage traction battery in a motor vehicle, even in the event of an accident or fire, is a significant expense with conventional batteries, which can be associated with correspondingly high costs, large space requirements and high weight.
  • At least one inner fire protection wall is provided which, in conjunction with outer walls, defines a first interior space for a first battery module compartment and a second interior space for a second battery module compartment.
  • Corresponding first and second battery modules can be inserted into and removed from the corresponding compartments through a first and a second insertion side, respectively. Both the first and the second insertion side can be replaced by a respective Cover are sealed at least compared to the other battery module compartment.
  • the aim is to block the spread of pollutants, such as liquids, flames, smoke or electrolyte particles.
  • EP 2 848 557 A2 discloses a container comprising a fire retardant material, a substantially airtight cavity formed thereby for receiving at least one item, and a reinforcing material bonded to the fire retardant material. This is intended to provide a container for fire protection of transported or stored objects which can catch fire in order to prevent, contain or arrest such fires.
  • JP 2007 027 011 A also describes a power supply device which is said to have improved safety.
  • a housing is provided in which several batteries are accommodated in a chamber and a partition wall is arranged, through which this chamber is separated from an exhaust gas chamber.
  • a safety valve is provided in the partition, through which gas escaping from the batteries can enter the exhaust chamber. The gas can then pass from the exhaust gas chamber into an environment of the housing through an outlet.
  • a fire extinguisher device can be coupled to the exhaust gas chamber.
  • the object of the present invention is to improve the robustness of a multi-cell battery in an efficient manner.
  • the battery device comprises a housing and a number of cell modules accommodated therein.
  • a cell module in the present sense can be an individual battery cell or a group or an assembly of several battery cells or can include such a battery cell.
  • the battery device also has at least one partitioning element, by which the housing is divided into a number of cell receiving areas. These cell receiving areas serve to receive at least one of the cell modules. The cell receiving areas are each larger than one of the cell modules.
  • At least one of the cell modules is arranged in each of the cell receiving areas, with a free or empty deformation space remaining in each of the cell receiving areas next to the at least one cell module arranged therein.
  • the deformation spaces can be, for example, air-filled partial areas of the cell receiving areas in which no parts or components of the battery device are installed, that is to say arranged.
  • the deformation spaces can allow a change in shape and/or size of the cell modules without mechanical stress on the housing. Deformation of the housing due to forces acting on it from the outside, for example in the event of an accident, can also be absorbed by the deformation spaces without directly loading the cell modules.
  • the at least one partitioning element is designed as a fastening element, in particular as a clamping strip, by means of which the cell modules are held or fastened in the cell receiving areas adjoining the respective partitioning element.
  • the partitioning element can be made in particular from a heat-resistant or temperature-resistant material. Even if the at least one partitioning element is damaged in the event of a thermal fault in one of the cell modules, this is far less of a problem in terms of safety in the battery device than damaging another cell module. For all cell modules of the battery device, a respective Be arranged foreclosure element.
  • the at least one partitioning element can ultimately reduce or avoid a mass and/or energy transfer or exchange between the, in particular adjacent, cell receiving areas.
  • consequential damage due to the thermal runaway of one of the cell modules such as melting of an insulation, ignition of other components or parts and comprehensive ignition of an ignitable gas mixture within the battery device across all cell receiving areas, can be avoided or reduced.
  • heated electrically conductive particles in particular can be problematic, which can be effectively stopped by the at least one partitioning element.
  • the at least one partitioning element arranged between the cell modules or the cell receiving areas can provide a more effective protective effect in a simpler way, with less manufacturing effort, lower costs and - depending on the design - possibly also less Space requirements can be achieved.
  • the cell modules are fastened or held by or on the respective partitioning element, displacements, ie movements of the cell modules, can be prevented or made more difficult.
  • an impact ie a mechanical effect of one of the cell modules on a respectively adjacent cell module, can be avoided or at least mitigated. This can further reduce the risk of damage to neighboring cell modules and thus further improve the safety of the battery device.
  • the described effects or functions of the at least one partitioning element ie stopping the spread of hot gases or particles on the one hand and holding or fastening the cell modules on the other hand, act synergistically here in typical problem scenarios.
  • the at least one partitioning element therefore has a particularly favorable dual functionality. Accordingly, separate holding or fastening elements that may otherwise be necessary can be saved, or a holding or fastening element that is already present can be enlarged or formed into the at least one partitioning element. Overall, the advantageous functions and effects described can thus be achieved particularly effectively and efficiently, for example with regard to minimizing costs, weight, installation space requirements and production costs.
  • the battery device according to the invention can be or include a complete battery or a battery module for a more comprehensive battery.
  • the battery device according to the invention can have other standard parts or components, such as one or more connections for an electrical connection or contact and/or for a cooling system or a cooling circuit, an electrical or electronic circuit or device, for example a control device or battery management system, at least one fuse and/or the like.
  • the at least one partitioning element is formed entirely or partially, in particular for the most part, from a metallic material.
  • the at least one partitioning element can therefore consist entirely of the metallic material, ie, for example, a pure or solid metal or an alloy. This can enable a particularly simple production and processing as well as a particularly high temperature or heat resistance of the at least one partitioning element.
  • the at least one partitioning element can be made only partially from the metallic material and partially from another, in particular non-metallic, material. For example, to the metallic material of the non-metallic material entirely or be partially covered or sheathed.
  • the non-metallic material can in particular be electrically non-conductive.
  • the partitioning element can simultaneously form a particularly effective, heat-resistant or fireproof and mechanically particularly stable barrier and, if appropriate, electrical insulation between the cell modules. Electrical flashovers between a cell module and the at least one partitioning element can also be avoided or made more difficult in this way.
  • the at least one partitioning element is made at least partially from a heat-resistant plastic material.
  • the partitioning element can be made at least partially from a polyetherketone, a fluoroethylene, a fiber composite material and/or the like.
  • the partitioning element can have an electrically insulating effect, so that electrical flashovers or short circuits can be avoided or made more difficult, which can contribute to improved safety of the battery device according to the invention.
  • a particularly low weight of the partitioning element and thus the battery device as a whole for example in comparison to an all-metal design of the at least one partitioning element, can be achieved and a particularly flexible—if necessary also irregular—shaping of the at least one partitioning element can be made possible.
  • the latter enables a particularly effective partitioning of the cell receiving areas from one another and a particularly good use of installation space within the housing of the battery device according to the invention.
  • the at least one partitioning element only largely separates the cell receiving areas adjoining it from one another, but leaves open a direct connection between the cell receiving areas.
  • the partitioning element can have a recess or a passage and/or can only be brought up to a predetermined distance from at least one side or inner wall of the housing or an adjacent partitioning element. Due to the fact that the cell receiving areas are largely separated from one another by the partitioning element, particle spread and an exchange or inflow of air or oxygen between the adjacent ones, ie through the at least one Foreclosure element separated from each other cell receiving areas are significantly inhibited or limited.
  • the connection of the cell receiving areas through the partitioning element or past the partitioning element enables, for example, pressure to propagate or distribute pressure over a larger volume than just a single cell receiving area.
  • an increase in pressure within the corresponding cell receiving area can be reduced in comparison to a completely hermetic isolation or sealing of the cell receiving areas. This can lead to a correspondingly reduced risk of the housing bursting or breaking open in an uncontrolled manner in the event of a thermal fault in one of the cell modules.
  • a degassing opening or an overpressure valve does not necessarily have to be provided in each cell receiving area, which saves effort and costs and possibly improves the stability and security of the battery device against mechanical forces.
  • the at least one partitioning element also forms at least part of a wall of a component housing of the battery device for accommodating a particularly electrical or electronic component of the battery device.
  • a fuse, a voltage measuring device, a control unit, a battery management system, a control or supply circuit and/or the like can be accommodated, ie arranged, in the component housing formed at least partially by the at least one partitioning element. If the component housing is formed entirely by the partitioning element, this can enable the at least one component accommodated in the component housing to be accommodated particularly securely, for example against the effects of mechanical forces or damage.
  • the remaining part of the component housing can be formed, for example, by the housing, ie a wall of the housing of the battery device. This can enable a particularly material-saving and space-efficient design of the component housing.
  • the proposed embodiment of the present invention a further increased functional integration can be achieved, which, for example Material expenditure and costs can be saved and a particularly effective and efficient use of space can be made possible.
  • the at least partial formation of the component housing by or from the partitioning element can also contribute to further improving the safety of the battery device, since the protective properties of the partitioning element that are provided anyway also protect the at least one component accommodated in the component housing, for example from thermal and/or or electrical influences in the event of a fault in one of the cell modules.
  • the at least one component accommodated in the component housing can be connected by a line leading out of the housing, potentially creating a propagation path for material, hot gas, particles or the like escaping from a damaged cell module and/or an entry path for Air or oxygen may be present to feed a fire within the enclosure.
  • a propagation or entry path is particularly effectively protected by the partitioning element, without a corresponding separate component having to be provided.
  • the at least one partitioning element is designed at least partially as a stiffening strut for stiffening the housing.
  • the at least one partitioning element extends from a first wall of the housing to an opposite wall of the second housing.
  • the mechanical stability of the housing or of the battery device can be improved.
  • This can also contribute to the increased safety of the battery device according to the invention, since buckling of the housing due to mechanical forces or loads acting on it from the outside, which could lead to damage to one of the cell modules, can be avoided or reduced. Because this gain in safety is achieved by means of the at least one partitioning element provided anyway as part of the battery device according to the invention, further increased functional integration can be achieved, ie the safety of the battery device can be improved particularly efficiently.
  • the stiffening effect of The partitioning element can be achieved, for example, by appropriate profiling, the introduction of one or more beads or at least partial manufacture of the partitioning element from a hardened metal.
  • the partitioning element can be a strut, in particular made of hardened metal, that is to say particularly torsion-resistant, or can comprise at least one corresponding strut element.
  • Such a strut element can be embedded, for example, in a matrix made of another, for example lighter and/or electrically non-conductive, material.
  • the strut element By embedding the strut element in this way, it can also be protected from a direct thermal influence of an adjacent, thermally continuous cell module, as a result of which structural stability or integrity of the partitioning element and the battery device as a whole can be maintained particularly reliably and for a particularly long time even in the event of a thermal fault in one of the cell modules .
  • the housing has a degassing point.
  • the at least one partitioning element is then set up to deflect or divert a gas and/or particle flow impinging on the partitioning element from the adjoining cell receiving areas in the direction of the degassing point.
  • the degassing point can be or comprise an opening, a valve and/or a membrane, for example.
  • the degassing point can function as an exit point for gas escaping from the housing, for example in the event that there is overpressure in the housing compared to its surroundings.
  • a material flow or material escape from the housing can take place in a controlled manner, that is to say at a predetermined point or in a predetermined direction, and thus in a particularly safe manner.
  • the deflection or deflection of the gas or particle flow through the partitioning element can be achieved, for example, by its arrangement, orientation and/or shape.
  • the at least one partitioning element in particular a main extension plane or a surface or side of the at least one partitioning element facing an adjacent cell receiving area, is used to deflect the gas or particle flow relative to an outer wall, for example a base, a cover and /or a side wall of the housing at an angle.
  • the at least one partitioning element has a guide structure aligned in the direction of the inlet opening.
  • the at least one partitioning element has a hollow curvature directed away from the cell receiving area.
  • an inclined position of the partitioning element can mean that the partitioning element and an adjacent or adjoining area or section of the housing are not at right angles to one another, ie enclose an angle different from 90° and 270°.
  • a gas or particle flow hitting the partitioning element parallel to the respective area or section of the housing can be deflected in a preferred direction of rotation by appropriate adjustment of the inclined position, i.e. the angle of the partitioning element relative to the housing. the cell module accommodated therein and is directed away from the neighboring cell modules.
  • Said lightweight structure can be formed, for example, by at least one elongate guide element or baffle plate, ie one that extends longitudinally in the direction of the degassing opening, at least one correspondingly elongate channel or rib and/or the like.
  • a preferred direction of rotation can also be imposed on the gas or particle flow impinging on the partitioning element or reflected or deflected by it after impingement, in particular by preventing or reducing a reflection or deflection of the gas or particle flow transverse to the longitudinal direction of the guide structure.
  • the hollow curvature i.e. a concave design or shape of the partitioning element or its surface facing the respective cell receiving areas in relation to an inner center point of the partitioning element
  • the tendency of a gas or particle flow impinging on the partitioning element to spread preferentially along the surface of the partitioning element can be exploited. in order to impose a preferred direction of rotation in the direction of the degassing opening on this gas or particle flow.
  • material escaping from the respective thermally continuous cell module can be discharged from the housing in a particularly effective and controlled manner, ie in a predictable or directed manner. This can reduce the risk of this material damaging neighboring cell modules and/or components or persons arranged in the vicinity of the housing or the battery device.
  • the configurations of the present invention proposed here also ultimately contribute to the improved safety of the battery device according to the invention.
  • a further aspect of the present invention is a motor vehicle which has at least one battery device according to the invention.
  • the battery device can in particular be a traction battery or part of a traction battery of the motor vehicle according to the invention.
  • the motor vehicle according to the invention can in particular be the motor vehicle mentioned in connection with the battery device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a battery device with a plurality of cell modules
  • FIG. 2 shows a further schematic view of a battery device with a plurality of cell modules.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a battery device 10 from a side perspective.
  • the battery device 10 here comprises a housing 12 and a plurality of cell modules 14 accommodated therein, which in turn can each be or comprise at least one or more individual battery cells.
  • a damaged cell module 16 and a neighboring cell module 18 adjacent to it are shown purely schematically or by way of example as the plurality of cell modules 14 .
  • the battery device 10 can have a large number of cell modules 14 .
  • a partitioning element 20 is arranged between the cell modules 14 within the housing 12 .
  • the partitioning element 20, which can be made of a temperature-resistant plastic or metal as a partitioning plate, for example, divides an interior space or internal volume of the housing 12 into a plurality of cell receiving areas, in this case at least two. In the present case, each of these cell receiving areas accommodates one of the cell modules 14 and also includes a respective free, i.e. empty, deformation space 22.
  • the partitioning element 20 therefore divides a larger volume of air within the housing 12 into several smaller portions assigned to the individual cell receiving areas, which prevents the total free oxygen in the air within the housing 12 during the thermal runaway of one of the cell modules 14, in this case the damaged cell module 16, can be avoided or slowed down.
  • FIG. 2 also shows a battery device 10, which can be the battery device 10 from FIG. 1 or an alternative variant thereof.
  • the battery device 10 shown in FIG. 2 is constructed essentially like the battery device 10 shown in FIG. 1, ie it has the components and parts described there.
  • a gas outlet 28 is shown in FIG. 2 as part of the battery device 10 . Gas and/or particles can escape from the interior of the housing 12 into its surroundings through this gas outlet 28 .
  • the gas outlet 28 can be or include a pressure relief valve, for example.
  • the gas and particle flow 24 emitted or emanating from the damaged cell module 16 can be deflected or deflected by the partitioning element 20 in the direction of the gas outlet 28, as a result of which a particularly effective and efficient discharge from the housing 12 can be achieved.
  • the partitioning element 20 leaves a passage 26 free between the adjacent cell receiving areas or the deformation spaces 22 . In this way, even if the neighboring cell module 18 is damaged, gas or particles emanating from it can reach the gas outlet 28 and be guided out of the housing 12 through it.
  • the battery device 10 here also includes a further partitioning element 30.
  • This further partitioning element 30 forms at least partially or in certain areas a further wall or delimitation of the cell receiving areas.
  • the flow of gas and particles 24 can also be inhibited or deflected, as described, if it does not move, or does not primarily move, starting from the damaged cell module 16 in the direction of the partitioning element 20 .
  • a large number of cell receiving areas can be formed within the housing 12 by the partitioning elements 20, 30 and, if appropriate, further partitioning elements which are provided and not shown here for the sake of clarity.
  • These partitioning elements 20, 30 can then not only prevent a propagation of a thermal runaway of one of the cell modules 16 over the entire battery device 10, but also ensure mechanical stability of the housing 12 will.
  • at least one of the partitioning elements 20, 30 can be designed as a corresponding support or strut.
  • the partitioning element 20 can assume or fulfill at least one further function.
  • the further partitioning element 30 forms a separate component housing 32, for example within the housing 12, in which a component 34, indicated schematically, of the battery device 10 is arranged in the present case.
  • the component 34 can be or include, for example, an electrical or electronic device, a circuit board of a controller, a fuse or a contactor and/or the like.
  • the battery device 10 - as shown here - comprises a plurality of partitioning elements 20, 30, it can be provided in particular that only one of these partitioning elements 20, 30 forms such a component housing 32 or a part thereof. As a result, the remaining partitioning elements 20, 30, in particular the partitioning element 20 here, can be configured or shaped in a correspondingly simpler manner.

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Abstract

Die Batterieeinrichtung umfasst ein Gehäuse, mehrere darin aufgenommene Zellmodule und wenigstens ein Abschottungselement. Durch das wenigstens eine Abschottungselement ist, durch welches das Gehäuse in mehrere Zellaufnahmebereiche unterteilt ist, die jeweils größer als eines der Zellmodule sind und in denen jeweils wenigstens eines der Zellmodule angeordnet ist, sodass in jedem der Zellaufnahmebereiche neben dem wenigstens einen darin angeordneten Zellmodul ein leerer Deformationsraum verbleibt, wobei das wenigstens eine Abschottungselement als Befestigungselement ausgebildet ist, mittels welchem die Zellmodule in den an das jeweilige Abschottungselement angrenzenden Zellaufnahmebereichen gehalten sind.

Description

Robuste Batterieeinrichtung und Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieeinrichtung mit mehreren Zellmodulen sowie ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug.
Batterien kommen heutzutage in vielerlei verschiedenen technischen Bereichen und Anwendungen zum Einsatz. Nicht zuletzt da dort zunehmend höhere Anforderungen an Batterien, beispielsweise hinsichtlich einer möglichst großen Energiedichte und Kapazität sowie relativ großer Lade- und Entladeleistungen, gestellt werden, stellt die Betriebssicherheit von Batterien einen wichtigen Faktor in der Auslegung dar. Um die Sicherheit einer Batterie, beispielsweise einer Hochvolt-Traktionsbatterie eines Kraftfahrzeugs, auch bei einem Unfall oder im Brandfall sicherzustellen, wird bei herkömmlichen Batterien ein signifikanter Aufwand getrieben, was mit entsprechend hohen Kosten, hohem Bauraumbedarf und hohem Gewicht einhergehen kann.
Vor diesem Hintergrund ist in der US 2018 / 0 105 062 A1 eine Batteriemodulabteilkammer für ein Energiespeichersystem beschrieben. Dabei ist wenigstens eine innere Feuerschutzwand vorgesehen, die in Verbindung mit Außenwänden einen ersten Innenraum für ein erstes Batteriemodulabteil und einen zweiten Innenraum für ein zweites Batteriemodulabteil definiert. Entsprechende erste und zweite Batteriemodule können durch eine erste bzw. eine zweite Einschubseite in die entsprechenden Abteile eingeschoben und aus den entsprechenden Abteilen entnommen werden. Sowohl die erste als auch die zweite Einschubseite können durch eine jeweilige Abdeckung zumindest gegenüber dem jeweils anderen Batteriemodulabteil versiegelt werden. Insgesamt soll damit die Ausbreitung von Schadstoffen, beispielsweise Flüssigkeiten, Flammen, Rauch oder Elektrolytpartikeln, blockiert werden.
Gerade von heutzutage verbreitet eingesetzten lithiumbasierten Batterien ist bekannt, dass Kurzschlüsse oder Beschädigungen einer Batteriezelle zu einer exothermen, sich selbst verstärkenden Reaktion (englisch: thermal runaway) führen können, was zu einer entsprechenden thermischen Anregung und Zerstörung auch benachbarter Batteriezellen und somit letztlich einer exothermen Kettenreaktion über die gesamte Batterie hinweg führen kann. Brände können aber auch in anderen Anwendungen oder für andere Geräte, die transportiert oder gelagert werden müssen, problematisch sein, wie etwa elektrische, elektronische oder medizinische Ausrüstung oder Geräte. Dazu offenbart die
EP 2 848 557 A2 einen Container, der ein feuerhemmendes Material, eine durch dieses geformte im Wesentlichen luftdichte Kavität zum Aufnehmen wenigstens eines Gegenstands und ein mit dem feuerhemmenden Material verbundenes Verstärkungsmaterial umfasst. Damit soll ein Container zum Feuerschutz transportierter oder gelagerter Gegenstände, die Feuer fangen können, bereitgestellt werden, um derartige Feuer zu verhindern, einzudämmen oder zu hemmen.
Auch die JP 2007 027 011 A beschreibt ein Leistungsversorgungsgerät, das eine verbesserte Sicherheit aufweisen soll. Dazu ist ein Gehäuse vorgesehen, in dem in einer Kammer mehrere Batterien aufgenommen sind und eine Trennwand angeordnet ist, durch welche diese Kammer von einer Abgaskammer getrennt ist. In der Trennwand ist ein Sicherheitsventil vorgesehen, durch das aus den Batterien austretendes Gas in die Abgaskammer gelangen kann. Durch einen Auslass kann das Gas dann aus der Abgaskammer in eine Umgebung des Gehäuses gelangen. Mit der Abgaskammer kann dabei eine Feuerlöschereinrichtung gekoppelt sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auf effiziente Weise eine Robustheit einer mehrzelligen Batterie zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben. Die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung umfasst ein Gehäuse und mehrere darin aufgenommene Zellmodule. Einen Zellmodul im vorliegenden Sinne kann eine einzelne Batteriezelle oder eine Gruppe oder ein Verbund mehrerer Batteriezellen sein oder eine solche bzw. einen solchen umfassen. Die Batterieeinrichtung weist weiter wenigstens ein Abschottungselement auf, durch welches das Gehäuse in mehrere Zellaufnahmebereiche unterteilt ist. Diese Zellaufnahmebereiche dienen zum Aufnehmen jeweils wenigstens eines der Zellmodule. Dabei sind die Zellaufnahmebereiche jeweils größer als eines der Zellmodule. In den Zellaufnahmebereichen ist jeweils wenigstens eines der Zellmodule angeordnet, wobei in jedem der Zellaufnahmebereiche neben dem wenigstens einen darin angeordneten Zellmodul ein freier oder leerer Deformationsraum verbleibt. Die Deformationsräume können, beispielsweise luftgefüllte, Teilbereiche der Zellaufnahmebereiche sein, in denen keine Bauteile oder Komponenten der Batterieeinrichtung verbaut, also angeordnet sind. Die Deformationsräume können eine Form- und/oder Größenveränderung der Zellmodule ohne mechanische Belastung des Gehäuses ermöglichen. Durch die Deformationsräume kann ebenso eine Verformung des Gehäuses durch von außen, beispielsweise bei einem Unfall auf dieses einwirkende Kräfte aufgefangen werden, ohne die Zellmodule direkt zu belasten. Das wenigstens eine Abschottungselement ist dabei als Befestigungselement, insbesondere als Klemmleiste, ausgebildet, mittels welchem die Zellmodule in den an das jeweilige Abschottungselement angrenzenden Zellaufnahmebereichen gehalten oder befestigt sind.
Wie eingangs bereits angedeutet kann bei einer Beschädigung eines der Zellmodule eine exotherme Reaktion stattfinden, wodurch erhitztes Gas und Partikel aus dem Zellmodul ausströmen oder austreten können. Dieses Gas bzw. diese Partikel können dabei Wärmeenergie transportieren konnte und somit in herkömmlichen Batterieeinrichtungen zu jeweils benachbarten Zellmodulen gelangen und diese beschädigen. Dies wird in der vorliegenden Erfindung durch das wenigstens eine Abschottungselement zumindest teilweise verhindert. Dazu kann das Abschottungselement insbesondere aus einem wärme- oder temperaturbeständigen Material gefertigt sein. Selbst wenn das wenigstens eine Abschottungselement im thermischen Fehlerfall eines der Zellmodule beschädigt wird, ist in dies hinsichtlich der Sicherheit in der Batterieeinrichtung weitaus weniger problematisch als die Beschädigung eines weiteren Zellmoduls. Bevorzugt kann für alle Zellmodule der Batterieeinrichtung zwischen jeweils zwei benachbarten Zellmodulen bzw. zwischen allen Paaren einander zugewandter Seiten der Zellmodule ein jeweiliges Abschottungselement angeordnet sein. Durch das wenigstens eine Abschottungselement kann letztlich ein Masse- und/oder Energieübertragung oder -austausch zwischen den, insbesondere benachbarten, Zellaufnahmebereichen reduziert oder vermieden werden. Entsprechende Masse- und/oder Energieströme - letztere beispielsweise in Form von durch das jeweilige beschädigte, insbesondere thermisch durchgehende, Zellmodul ausgesendeter Wärmestrahlung - können also durch das wenigstens eine Abschottungselement jeweils blockiert, aufgehalten, umgelenkt oder abgelenkt bzw. absorbiert werden. Dadurch können letztlich Folgebeschädigungen aufgrund des thermischen Durchgehens eines der Zellmodule, wie beispielsweise ein Schmelzen einer Isolation, eine Entzündung weiterer Komponenten oder Bauteile sowie eine umfassende Entzündung eines zündfähigen Gasgemisches innerhalb der Batterieeinrichtung über alle Zellaufnahmebereiche hinweg, vermieden oder reduziert werden. Hierfür können insbesondere erhitzte elektrisch leitfähige Partikel problematisch sein, die durch das wenigstens eine Abschottungselement effektiv aufgehalten werden können. Im Gegensatz zu einer entsprechend robusteren Ausgestaltung individueller Zell- oder Modulgehäuse der Zellmodule kann durch das zwischen den Zellmodulen bzw. den Zellaufnahmebereichen angeordnete wenigstens eine Abschottungselement eine effektivere Schutzwirkung auf einfachere Weise, mit geringerem Herstellungsaufwand, geringeren Kosten und - je nach Ausgestaltung - gegebenenfalls auch geringerem Bauraumbedarf erreicht werden. Insbesondere kann eine größere Flexibilität und einfachere Realisierung hinsichtlich einer Materialwahl für das wenigstens eine Abschottungselement und ein Herstellerverfahren der Zellmodule bzw. der Batterieeinrichtung insgesamt gegeben sein, da das Abschottungselement nicht in einen Herstellungsprozess der einzelnen Zellmodule integriert werden muss und elektrische Eigenschaften der Zellmodule nicht berücksichtigen muss.
Dadurch, dass die Zellmodule durch das bzw. an dem jeweiligen Abschottungselement befestigt oder gehalten sind, können Verlagerungen, also Bewegungen der Zellmodule verhindert oder erschwert werden. Dadurch kann ein Aufprall, also eine mechanische Einwirkung eines der Zellmodule auf ein jeweils benachbartes Zellmodul vermieden oder zumindest abgeschwächt werden. Dies kann die Gefahr einer Beschädigung benachbarter Zellmodule weiter reduzieren und somit die Sicherheit der Batterieeinrichtung weiter verbessern. Die beschriebenen Wirkungen oder Funktionen des wenigstens einen Abschottungselements, also das Aufhalten einer Ausbreitung heißer Gase oder Partikel einerseits und das Halten oder Befestigen der Zellmodule andererseits, wirken hier in typischen Problemszenarien also synergistisch zusammen. Wird die Batterieeinrichtung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt, so stellen Unfälle des Kraftfahrzeugs Situationen mit erhöhtem Gefahren- oder Beschädigungspotenzial für die Batterieeinrichtung dar, in denen es mit erhöhter Wahrscheinlichkeit zu einer Beschädigung und einem anschließenden thermischen Durchgehen eines der Zellmodule kommen kann. In einer solchen Unfallsituation wirken dabei auch überdurchschnittliche mechanische Kräfte oder Beschleunigungen auf die Zellmodule wirken. Das wenigstens eine Abschottungselement weist vorliegend also eine besonders günstige Doppelfunktionalität auf. Dementsprechend können also ansonsten gegebenenfalls notwendige separate Halte- oder Befestigungselemente eingespart werden oder es kann jeweils ein ohnehin bereits vorhandenes Halte- oder Befestigungselement zu dem wenigstens einen Abschottungselement vergrößert bzw. ausgeformt werden. Insgesamt können die beschriebenen vorteilhaften Funktionen und Wirkungen somit besonders effektiv und effizient erzielt werden, beispielsweise hinsichtlich einer Minimierung von Kosten, Gewicht, Bauraumbedarf und Herstellungsaufwand.
Die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung kann eine vollständige Batterie oder ein Batteriemodul für eine umfassendere Batterie sein oder umfassen. Zusätzlich zu den hier genannten Bauteilen oder Komponenten kann die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung weitere übliche Bauteile oder Komponenten aufweisen, wie beispielsweise einen oder mehrere Anschlüsse für eine elektrische Verbindung oder Kontaktierung und/oder für ein Kühlsystem oder einen Kühlkreislauf, eine elektrische oder elektronische Schaltung oder Einrichtung, beispielsweise ein Steuergerät oder Batteriemanagementsystem, wenigstens eine Sicherung und/oder dergleichen mehr.
In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das wenigstens eine Abschottungselement ganz oder teilweise, insbesondere größtenteils, aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Das wenigstens eine Abschottungselement kann also vollständig aus dem metallischen Werkstoff, also etwa einem Rein- oder Vollmetall oder einer Legierung, bestehen. Dies kann eine besonders einfache Fertigung und Verarbeitung sowie eine besonders hohe Temperatur- oder Wärmebeständigkeit des wenigstens einen Abschottungselements ermöglichen. Ebenso kann das wenigstens eine Abschottungselement nur teilweise aus dem metallischen Werkstoff und teilweise aus einem anderen, insbesondere nicht-metallischen Werkstoff gefertigt sein. Beispielsweise kann dazu der metallische Werkstoff von dem nicht-metallischen Werkstoff ganz oder teilweise bedeckt oder ummantelt sein. Der nicht-metallische Werkstoff kann dabei insbesondere elektrisch nichtleitend sein. Durch diese Ausgestaltung kann das Abschottungselement gleichzeitig eine besonders effektive hitzebeständige bzw. feuerfeste und mechanisch besonders stabile Barriere und gegebenenfalls eine elektrische Isolation zwischen den Zellmodulen bilden. Auch können auf diese Weise elektrische Überschläge zwischen einem Zellmodul und dem wenigstens einen Abschottungselement vermieden oder erschwert werden.
In einer alternativen möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das wenigstens eine Abschottungselement zumindest teilweise aus einem hitzebeständigen Kunststoffmaterial gefertigt. Beispielsweise kann das Abschottungselement dazu zumindest teilweise aus einem Polyetherketon, einem Fluorethylen, einem Faserverbundwerkstoff und/oder dergleichen mehr gefertigt sein. Auf diese Weise kann das Abschottungselement elektrisch isolierend wirken, sodass elektrische Überschläge oder Kurzschlüsse vermieden oder erschwert werden können, was zur verbesserten Sicherheit der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung beitragen kann. Zudem kann ein besonders geringes Gewicht des Abschottungselement zu und damit der Batterieeinrichtung insgesamt, beispielsweise im Vergleich zu einer vollmetallischen Ausbildung des wenigstens einen Abschottungselements, erreicht und eine besonders flexible - bei Bedarf auch irreguläre - Formgebung des wenigstens einen Abschottungselements ermöglicht werden. Letzteres ermöglicht eine besonders effektive Abschottung der Zellaufnahmebereiche voneinander sowie eine besonders gute Bauraumausnutzung innerhalb des Gehäuses der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung schottet das wenigstens eine Abschottungselement die an dieses angrenzenden Zellaufnahmebereiche nur größtenteils voneinander ab, lässt aber eine direkte Verbindung zwischen den Zellaufnahmebereichen offen. Mit anderen Worten kann das Abschottungselement also eine Ausnehmung oder einen Durchlass aufweisen und/oder nur bis auf einen vorgegebenen Abstand an zumindest eine Seite oder Innenwand des Gehäuses oder ein benachbartes Abschottungselement herangeführt sein. Dadurch, dass die Zellaufnahmebereiche größtenteils durch das Abschottungselement voneinander separiert sind, kann eine Partikelausbreitung sowie ein Austausch oder Zufluss von Luft bzw. Sauerstoff zwischen den benachbarten, also durch das wenigstens eine Abschottungselement voneinander separierten Zellaufnahmebereichen signifikant gehemmt bzw. begrenzt werden. Gleichzeitig ermöglicht die Verbindung der Zellaufnahmebereiche durch das Abschottungselement bzw. an dem Abschottungselement vorbei beispielsweise eine Druckausbreitung oder Druckverteilung über ein größeres Volumen als nur einen einzigen Zellaufnahmebereich. Dadurch kann also im thermischen Fehlerfall eines der Zellmodule ein Druckanstieg innerhalb des entsprechenden Zellaufnahmebereichs im Vergleich zu einer vollständig hermetischen Abschottung bzw. Versiegelung der Zellaufnahmebereiche reduziert werden. Dies kann zu einer entsprechend reduzierten Gefahr dafür führen, dass das Gehäuse im thermischen Fehlerfall eines der Zellmodule platzt bzw. unkontrolliert aufbricht. Zudem muss auf diese Weise nicht notwendigerweise in jedem Zellaufnahmebereich eine Entgasungsöffnung oder ein Überdruckventil vorgesehen werden, wodurch Aufwand und Kosten eingespart und gegebenenfalls eine verbesserte Stabilität und Sicherheit der Batterieeinrichtung gegen mechanische Krafteinwirkungen erreicht werden können.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bildet das wenigstens eine Abschottungselement auch zumindest einen Teil einer Wandung eines Komponentengehäuses der Batterieeinrichtung zum Aufnehmen einer, insbesondere elektrischen oder elektronischen, Komponente der Batterieeinrichtung. Beispielsweise kann in dem so zumindest teilweise durch das wenigstens eine Abschottungselement gebildeten Komponentengehäuse eine Sicherung, ein Spannungsmessgerät, ein Steuergerät, ein Batteriemanagementsystem, eine Steuer- oder Versorgungsschaltung und/oder dergleichen mehr aufgenommen, also angeordnet sein. Ist das Komponentengehäuse vollständig durch das Abschottungselement gebildet, kann dies eine besonders sichere Unterbringung der wenigstens einen in dem Komponentengehäuse aufgenommenen Komponente, beispielsweise gegen mechanische Krafteinwirkungen oder Beschädigungen ermöglichen. Ist das Komponentengehäuse nur teilweise durch das Abschottungselement gebildet, so kann ein restlicher Teil des Komponentengehäuses beispielsweise durch das Gehäuse, also eine Wand des Gehäuses der Batterieeinrichtung gebildet sein. Dies kann eine besonders materialsparende und bauraumeffiziente Ausbildung des Komponentengehäuses ermöglichen.
Durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine weiter erhöhte Funktionsintegration erreicht werden, wodurch beispielsweise Materialaufwand und Kosten eingespart sowie eine besonders effektive und effiziente Bauraumausnutzung ermöglicht werden können. Die zumindest teilweise Ausbildung des Komponentengehäuses durch das bzw. aus dem Abschottungselement kann dabei auch zur weiter verbesserten Sicherheit der Batterieeinrichtung beitragen, da durch ohnehin vorgesehene Schutzeigenschaften des Abschottungselement dann auch die wenigstens eine in dem Komponentengehäuse aufgenommenen Komponente entsprechend geschützt ist, beispielsweise vor thermischen und/oder elektrischen Einflüssen im Fehlerfall eines der Zellmodule.
Dies kann besonders relevant sein, da die in dem Komponentengehäuse aufgenommene wenigstens eine Komponente durch eine aus dem Gehäuse herausgeführte Leitung angeschlossen sein kann, wodurch potentiell ein Ausbreitungspfad für aus einem beschädigten Zellmodul austretendes Material, heißes Gas, Partikel oder dergleichen und/oder ein Eintrittspfad für Luft bzw. Sauerstoff zum Nähren eines Brandes innerhalb des Gehäuses gegeben sein kann. Ein derartiger Ausbreitungs- bzw. Eintrittspfad wird durch das Abschottungselement besonders effektiv geschützt, ohne dass ein entsprechendes separates Bauteil vorgesehen werden müsste.
In weiterer möglicher Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das wenigstens eine Abschottungselement zumindest teilweise als Versteifungsstrebe zum Versteifen des Gehäuses ausgebildet. Dazu reicht das wenigstens eine Abschottungselement von einer ersten Wand des Gehäuses bis zu einer gegenüberliegenden Wand des zweiten Gehäuses heran. Dadurch kann eine mechanische Stabilität des Gehäuses bzw. der Batterieeinrichtung verbessert werden. Dies kann ebenfalls zur gesteigerten Sicherheit der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung beitragen, da somit eine Einwölbung des Gehäuses durch von außen auf dieses einwirkende mechanische Kräfte oder Belastungen, die zu einer Beschädigung eines der Zellmodule führen könnte, vermieden oder reduziert werden kann. Dadurch, dass dieser Gewinn an Sicherheit mittels des ohnehin als Teil der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung vorgesehenen wenigstens einen Abschottungselements erreicht wird, kann eine weiter erhöhte Funktionsintegration erreicht, die Sicherheit der Batterieeinrichtung also besonders effizient verbessert werden.
Insbesondere können diese Weise separate Streben oder Abstützungen eingespart werden, was eine Reduktion von Kosten und Materialaufwand sowie eine vergrößerte Energiedichte der Batterieeinrichtung ermöglichen kann. Die versteifende Wirkung des Abschottungselements kann beispielsweise durch entsprechende Profilierung, ein Einbringen von einer oder mehreren Sicken oder einer zumindest teilweisen Fertigung des Abschottungselements aus einem gehärteten Metall erreicht werden. Beispielsweise kann das Abschottungselement eine, insbesondere aus gehärtetem Metall, also besonders verwindungssteife, Strebe sein oder wenigstens ein entsprechendes Strebenelement umfassen. Eine solche Strebenelement kann beispielsweise in eine Matrix aus einem anderen, beispielsweise leichteren und/oder elektrisch nichtleitenden, Material eingebettet sein kann. Durch eine derartige Einbettung des Strebenelements kann dieses auch vor einem direkten Wärmeeinfluss eines benachbarten, thermisch durchgehenden Zellmoduls geschützt werden, wodurch eine strukturelle Stabilität oder Integrität des Abschottungselements und der Batterieeinrichtung insgesamt auch im thermischen Fehlerfall eines der Zellmodule besonders zuverlässig bzw. besonders lange aufrechterhalten werden kann.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Gehäuse eine Entgasungsstelle auf. Das wenigstens eine Abschottungselement ist dann dazu eingerichtet, einen aus den angrenzenden Zellaufnahmebereichen auf das Abschottungselement auftreffenden Gas- und/oder Partikelstrom in Richtung der Entgasungsstelle abzulenken oder umzuleiten. Die Entgasungsstelle kann beispielsweise eine Öffnung, ein Ventil und/oder eine Membran sein oder umfassen. Die Entgasungsstelle kann als Austrittsstelle für aus dem Gehäuse austretendes Gas, beispielsweise für den Fall, dass in dem Gehäuse gegenüber dessen Umgebung ein Überdruck herrscht, fungieren. Dadurch kann in einem entsprechenden Fehlerfall ein Materialstrom oder Materialaustritt aus dem Gehäuse in kontrollierter Weise, also an vorgegebener stelle bzw. in einer vorgegebenen Richtung, und damit besonders sicher erfolgen.
Das Ablenken oder Umlenken des Gas- oder Partikelstroms durch das Abschottungselement kann beispielsweise durch dessen Anordnung, Ausrichtung und/oder Formgebung erreicht werden. In einer möglichen Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ist dazu das wenigstens eine Abschottungselement, insbesondere eine Haupterstreckungsebene oder eine einem angrenzenden Zellaufnahmebereiche zugewandte Oberfläche oder Seite des wenigstens einen Abschottungselement, zum Ablenken des Gas- oder Partikelstroms relativ zu einer Außenwand, beispielsweise einem Boden, einem Deckel und/oder eine Seitenwand, des Gehäuses schräg gestellt. In einer zusätzlichen oder alternativen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das wenigstens eine Abschottungselement eine in Richtung der Eingangsöffnung ausgerichtete Leitstrukturierung auf. In einer zusätzlichen oder alternativen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das wenigstens eine Abschottungselement eine von dem Zellaufnahmebereich weg gerichtete Hohlwölbung auf.
Eine Schrägstellung des Abschottungselement kann im vorliegenden Sinne bedeuten, dass das Abschottungselement und ein benachbarter oder angrenzender Bereich oder Abschnitt des Gehäuses nicht rechtwinklig zueinander stehen, also einen von 90° und 270° verschiedenen Winkel einschließen. Dadurch kann beispielsweise ein parallel zu dem jeweiligen Bereich oder Abschnitt des Gehäuses auf das Abschottungselement auftreffender Gas- oder Partikelstrom durch entsprechende Einstellung der Schrägstellung, also des Winkels des Abschottungselement relativ zu dem Gehäuse, in eine Vorzugsdrehrichtung abgelenkt werden, die von dem jeweiligen Zellaufnahmebereich bzw. dem darin aufgenommenen Zellmodul sowie von den benachbarten Zellmodulen weg gerichtet ist.
Die genannte Leichtstruktur kann beispielsweise durch wenigstens ein längliches, also in Richtung der Entgasungsöffnung längserstrecktes Leitelement oder Leitblech, wenigstens eine entsprechend längliche Rinne oder Rippe und/oder dergleichen gebildet sein. Dadurch kann dem auf das Abschottungselement auftreffenden bzw. von diesem nach dem Auftreffen reflektierten oder abgelenkten Gas- oder Partikelstrom ebenfalls eine Vorzugsdrehrichtung aufgeprägt werden, insbesondere durch Verhinderung oder Reduzierung einer Reflexion oder Ablenkung des Gas- oder Partikelstroms quer zur Längserstreckungsrichtung der Leitstruktur.
Durch die Hohlwölbung, also eine bezogen auf einen inneren Mittelpunkt des Abschottungselements konkave Ausgestaltung oder Ausformung des Abschottungselement bzw. dessen dem jeweiligen Zellaufnahmebereichen zugewandter Oberfläche, kann die Tendenz eines auf das Abschottungselement auftreffenden Gasoder Partikelstrom ausgenutzt werden, sich bevorzugt entlang der Oberfläche des Abschottungselement auszubreiten, um diesem Gas- oder Partikelstrom eine Vorzugsdrehrichtung in Richtung der Entgasungsöffnung aufzuprägen. Durch die hier vorgeschlagenen Ausgestaltungsmöglichkeiten des wenigstens einen Abschottungselements kann aus dem jeweiligen thermisch durchgehenden Zellmodul austretendes Material besonders effektiv und kontrolliert, also auf vorhersagbar oder gerichtete Weise aus dem Gehäuse abgeführt werden. Dadurch kann die Gefahr dafür reduziert werden, dass durch dieses Material benachbarte Zellmodule und/oder in der Umgebung des Gehäuses bzw. der Batterieeinrichtung angeordnete Bauteile oder Personen geschädigt werden. Auch die hier vorgeschlagenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung tragen also letztlich zur verbesserten Sicherheit der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung bei.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das wenigstens eine erfindungsgemäße Batterieeinrichtung aufweist. Die Batterieeinrichtung kann dabei insbesondere eine Traktionsbatterie oder ein Teil einer Traktionsbatterie des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sein. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann insbesondere das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung genannte Kraftfahrzeug sein.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Batterieeinrichtung mit mehreren Zellmodulen ; und
Fig. 2 eine weitere schematische Ansicht einer Batterieeinrichtung mit mehreren Zellmodulen.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Batterieeinrichtung 10 aus einer seitlichen Perspektive dargestellt. Die Batterieeinrichtung 10 umfasst hier ein Gehäuse 12 sowie mehrere darin aufgenommene Zellmodule 14, die ihrerseits jeweils wenigstens eine oder mehrere einzelnen Batteriezellen sein oder umfassen können. Vorliegend sind als die mehreren Zellmodule 14 rein schematisch bzw. beispielhaft ein beschädigtes Zellmodul 16 und ein diesem benachbartes Nachbarzellmodul 18 dargestellt. Für praktische Anwendungen kann die Batterieeinrichtung 10 eine Vielzahl von Zellmodulen 14 aufweisen.
Zwischen den Zellmodulen 14 ist innerhalb des Gehäuses 12 ein Abschottungselement 20 angeordnet. Durch das Abschottungselement 20, das beispielsweise aus einem temperaturbeständigen Kunststoff oder als Schottblech aus Metall gefertigt sein kann, wird ein Innenraum oder Innenvolumen des Gehäuses 12 in mehrere, vorliegend wenigstens zwei Zellaufnahmebereiche unterteilt. Jeder dieser Zellaufnahmebereiche nimmt vorliegend eines der Zellmodule 14 auf und umfasst zudem einen jeweiligen freigehaltenen, also leeren Deformationsraum 22. Durch das Abschottungselement 20 wird also ein größeres Luftvolumen innerhalb des Gehäuses 12 in mehrere, den einzelnen Zellaufnahmebereichen zugeordnete kleinere Anteile unterteilt, wodurch eine Verpuffung des gesamten freien Luftsauerstoffs innerhalb des Gehäuses 12 beim thermischen Durchgehen eines der Zellmodule 14, vorliegend des beschädigtes Zellmodul 16, vermieden oder verlangsamt werden kann.
Bei dem thermischen Durchgehen des beschädigten Zellmoduls 16 tritt aus diesem ein hier schematisch angedeuteter Gas- und Partikelstrom 24 aus. Dieser kann auf das Abschottungselement 20 auftreffen und durch dieses blockiert, also an seiner Ausbreitung gehindert werden. Durch das Abschottungselement 20 wird hier also verhindert oder zumindest die Gefahr dafür reduziert, dass der erhitzte Gas- und Partikelstrom 24 direkt auf das Nachbarzellmodul 18 auftrifft und dieses ebenfalls zum thermischen Durchgehen an regt.
Das Abschottungselement 20 separiert die an dieses angrenzenden Zellaufnahmebereiche zwar größtenteils voneinander, reicht hier aber nicht an allen Seiten ganz bis an das Gehäuse 12 heran. Damit lässt das Abschottungselement 20 also einen Durchlass 26 als direkte Verbindung zwischen den durch das Abschottungselement 20 voneinander separierten Zellaufnahmebereichen frei. Fig. 2 zeigt ebenfalls eine Batterieeinrichtung 10, bei der es sich um die Batterieeinrichtung 10 aus Fig. 1 oder eine alternative Variante davon handeln kann. Die in Fig. 2 dargestellte Batterieeinrichtung 10 ist im Wesentlichen wie die in Fig. 1 dargestellte Batterieeinrichtung 10 aufgebaut, weist also die dort beschriebenen Komponenten und Bauteile auf. Zusätzlich ist in Fig. 2 als Teil der Batterieeinrichtung 10 ein Gasauslass 28 dargestellt. Durch diesen Gasauslass 28 können Gas und/oder Partikel aus dem Inneren des Gehäuses 12 in dessen Umgebung austreten. Dazu kann der Gasauslass 28 beispielsweise ein Überdruckventil sein oder umfassen.
Vorliegend kann der von dem beschädigten Zellmodul 16 emittierte oder ausgehende Gas- und Partikelstrom 24 durch das Abschottungselement 20 in Richtung des Gasauslasses 28 abgelenkt oder umgelenkt werden, wodurch eine besonders effektive und effiziente Abführung aus dem Gehäuse 12 erreicht werden kann.
Auch hier lässt das Abschottungselement 20 einen Durchlass 26 zwischen den benachbarten Zellenaufnahmebereichen bzw. den Deformationsräumen 22 frei. Damit kann auch bei einer Beschädigung des Nachbarzellmoduls 18 von diesem ausgehendes Gas oder Partikel zu dem Gasauslass 28 gelangen und durch diesen aus dem Gehäuse 12 herausgeführt werden.
Die Batterieeinrichtung 10 umfasst hier zudem ein weiteres Abschottungselement 30. Dieses weitere Abschottungselement 30 bildet zumindest teilweise oder bereichsweise eine weitere Wand oder Begrenzung der Zellaufnahmebereiche. Dadurch kann der Gas- und Partikelstrom 24 auch dann wie beschrieben gehemmt oder umgelenkt werden, wenn er sich ausgehend von dem beschädigten Zellmodul 16 nicht oder nicht primär in Richtung des Abschottungselement 20 bewegt.
Durch die Abschottungselemente 20, 30 sowie gegebenenfalls weitere vorgesehene, der Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestellte Abschottungselemente, können innerhalb des Gehäuses 12 eine Vielzahl von Zellaufnahmebereichen gebildet werden. Durch diese Abschottungselemente 20, 30 kann dann nicht nur eine Propagation eines thermischen Durchgehens eines der Zellmodule 16 über die gesamte Batterieeinrichtung 10 hinweg vermieden, sondern auch eine mechanische Stabilität des Gehäuses 12 sichergestellt werden. Dazu kann wenigstens eines der Abschottungselemente 20, 30 als entsprechende Abstützung oder Strebe ausgebildet sein.
Neben der Abschottungsfunktion zum Hemmen bzw. Umlenken des Gas- und Partikelstroms 24 und der Stabilisierungs- oder Abstützfunktion kann durch wenigstens eines der Abschottungselement 20, 30 wenigstens eine weitere Funktion übernommen oder erfüllt werden. Vorliegend bildet das weitere Abschottungselement 30 beispielsweise innerhalb des Gehäuses 12 ein separates Komponentengehäuse 32 aus, in dem vorliegend eine schematische angedeutete Komponente 34 der Batterieeinrichtung 10 angeordnet ist. Die Komponente 34 kann beispielsweise ein elektrisches oder elektronisches Gerät, eine Platine einer Steuerung, eine Sicherung oder ein Schütz und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen. Für den Fall, dass die Batterieeinrichtung 10 - wie hier dargestellt - mehrere Abschottungselemente 20, 30 umfasst, kann insbesondere vorgesehen sein, dass nur eines dieser Abschottungselemente 20, 30 ein derartiges Komponentengehäuse 32 oder einen Teil davon ausbildet. Dadurch können die übrigen Abschottungselemente 20, 30, hier also insbesondere das Abschottungselement 20, entsprechend einfacher ausgebildet bzw. geformt sein.
Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele wie eine Abschottung von Zellmodulen 14 oder freien Luftvolumina als Brandschutzmaßnahme in einer Batterie bzw. einem Hochvoltspeicher auf besonders effiziente Weise realisiert werden kann.
Bezugszeichenliste
10 Batterieeinrichtung
12 Gehäuse
14 Zellmodule
16 beschädigtes Zellmodul
18 Nachbarzellmodul
20 Abschottungselement
22 Deformationsraum
24 Gas- und Partikelstrom
26 Durchlass
28 Gasauslass
30 weiteres Abschottungselement
32 Komponentengehäuse
34 Komponente

Claims

Patentansprüche
1. Batterieeinrichtung (10), umfassend ein Gehäuse (12), mehrere darin aufgenommene Zellmodule (14) und wenigstens ein Abschottungselement (20, 30), durch welches das Gehäuse (12) in mehrere Zellaufnahmebereiche unterteilt ist, die jeweils größer als eines der Zellmodule (14) sind und in denen jeweils wenigstens eines der Zellmodule (14) angeordnet ist, sodass in jedem der Zellaufnahmebereiche neben dem wenigstens einen darin angeordneten Zellmodul (14) ein leerer Deformationsraum (22) verbleibt, wobei das wenigstens eine Abschottungselement (20, 30) als Befestigungselement (20, 30) ausgebildet ist, mittels welchem die Zellmodule (14) in den an das jeweilige Abschottungselement (20, 30) angrenzenden Zellaufnahmebereichen gehalten sind.
2. Batterieeinrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abschottungselement (20, 30) zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist.
3. Batterieeinrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abschottungselement (20, 30) zumindest teilweise aus einem hitzebeständigen Kunststoffmaterial gefertigt ist.
4. Batterieeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abschottungselement (20, 30) die daran angrenzenden Zellaufnahmebereiche größtenteils voneinander abschottet, aber eine direkte Verbindung (26) zwischen den Zellaufnahmebereichen offenlässt.
5. Batterieeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abschottungselement (20, 30) auch zumindest einen Teil einer Wandung eines Komponentengehäuses (32) der Batterieeinrichtung (10) zum Aufnehmen einer, insbesondere elektrischen oder elektronischen, Komponente (34) der Batterieeinrichtung (10) bildet.
6. Batterieeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abschottungselement (20, 30) als Versteifungsstrebe (20, 30) zum Versteifen des Gehäuses (12) ausgebildet ist und dazu von einer ersten Wand des Gehäuses (12) bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Wand des Gehäuses (12) reicht.
7. Batterieeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) eine Entgasungsstelle (28) aufweist und das wenigstens eine Abschottungselement (20, 30) dazu eingerichtet ist, einen aus den angrenzenden Zellaufnahmebereichen auf das Abschottungselement (20, 30) auftreffenden Gasoder Partikelstrom (24) in Richtung der Entgasungsstelle (28) abzulenken.
8. Batterieeinrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abschottungselement (20, 30) zum Ablenken des Gas- oder Partikelstroms (24) relativ zu einer Außenwand des Gehäuses (12) schräg gestellt ist, eine in Richtung der Entgasungsöffnung (28) ausgerichtete Leitstrukturierung aufweist und/oder eine von dem Zellaufnahmebereich weg gerichtete Hohlwölbung aufweist.
9. Kraftfahrzeug, aufweisend eine Batterieeinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zumindest als Teil einer Traktionsbatterie (10).
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