WO2024022999A1 - Electric energy storage device with a degassing line - Google Patents

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WO2024022999A1
WO2024022999A1 PCT/EP2023/070406 EP2023070406W WO2024022999A1 WO 2024022999 A1 WO2024022999 A1 WO 2024022999A1 EP 2023070406 W EP2023070406 W EP 2023070406W WO 2024022999 A1 WO2024022999 A1 WO 2024022999A1
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WO
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degassing
energy storage
electrical energy
battery cells
line
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/070406
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German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Wichtrei
Markus Lampalzer
Sebastian Kratzer
Michael Klauke
Mathias Wacker
Franco Zemczak
Original Assignee
Man Truck & Bus Se
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Filing date
Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H01M50/358External gas exhaust passages located on the battery cover or case
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane

Definitions

  • the invention relates to an electrical energy storage device and a motor vehicle with such an energy storage device.
  • Electrical energy storage devices for motor vehicles usually consist of a large number of battery cells that are electrically interconnected or can be interconnected.
  • battery cells e.g. an internal short circuit
  • external influences or a fault in one of the battery cells can lead to thermal runaway.
  • Large amounts of energy are released through internal exothermic reactions, with at least part of the cell's electrolyte changing into a gaseous state.
  • the temperature of the gas can reach peak values of several hundred °C and even over 1000 °C.
  • the gas stream can also contain conductive particles, which under certain circumstances can lead to a short circuit on live components. In the energy storage, this can lead to chain reactions (thermal propagation), which can ultimately destroy the entire energy storage.
  • a disadvantage of the known solutions for gas removal is often their high weight, e.g. B. due to correspondingly thick walls to ensure sufficient temperature resistance in the event of a fault.
  • the invention is therefore based on the object of providing an improved device for energy storage for a motor vehicle. It is preferably an object of the invention to provide a solution that is as simple and light as possible, by means of which the highest possible protection against thermal propagation can be achieved. These tasks can be solved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.
  • a first independent aspect of the present disclosure relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle.
  • the electrical energy storage is preferably an electrical energy storage for a commercial vehicle, e.g. B. for a truck and/or a bus.
  • the electrical energy storage has several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells), each of which preferably has a degassing element for cell degassing (e.g. a pressure relief valve).
  • the plurality of battery cells are preferably arranged next to one another and/or all oriented in the same way.
  • the multiple battery cells can each be arranged with their degassing element oriented upwards.
  • the electrical energy storage further has a degassing line, which fluidly connects the degassing elements of the plurality of battery cells to one another.
  • the degassing line can be designed as a pipeline.
  • the corresponding degassing line preferably serves to collect or absorb substances (e.g. gases and/or particles) emerging from the respective degassing elements during cell degassing and/or to discharge (e.g. control) these substances from the electrical energy storage device.
  • the electrical energy storage is characterized in that the degassing line has a heat-resistant material, namely a preferably mineral silicate (e.g. mica) and/or a high-temperature plastic (e.g. a polyimide).
  • a part of the degassing line, onto which the (hot) substances of the battery cells can impinge immediately after their release from the respective degassing elements can be made of mica, while other areas of the degassing line that are less exposed to temperature can be made of the high-temperature plastic.
  • the heat-resistant material may have a melting temperature of at least 150 °C, preferably at least 250 °C, particularly preferably at least 400 °C.
  • the heat-resistant material can thus melt from a temperature of 150 ° C, preferably 250 ° C, particularly preferably 400 ° C, that is, change from the solid to the liquid aggregate state.
  • the silicate may include mica (e.g., muscovite or phlogopite).
  • the silicate or the heat-resistant material can be natural mica plates and / or artificial mica, such as. B. micanite.
  • Artificial mica which can also be referred to as pressed mica, preferably has (e.g. natural) mica fragments (e.g. mica waste) which are pressed with a, preferably heat-resistant, binder (e.g. with a silicone resin).
  • the proportion of binder is preferably ⁇ 15%, particularly preferably ⁇ 10%. Due to the high temperature resistance of mica (melting point > 1200 °C) as well as its low density and therefore its low weight, safe and easy heat protection of the degassing line can be achieved in an advantageous manner.
  • the high-temperature plastic can comprise a, preferably aromatic, polyimide (e.g. Vespel).
  • the polyimide preferably has an imide group in its molecular structure, consisting of two acyl groups bonded to nitrogen.
  • polyimide also has good temperature resistance and low weight, so that a light and safer degassing line can also be advantageously created with this material.
  • the high-temperature plastic can be used in areas of the degassing line that are less exposed to high temperatures.
  • the degassing line can be designed to collect substances (e.g. gases and/or particles) emerging from the plurality of battery cells via the degassing elements and preferably to direct them out of the electrical energy storage device.
  • the degassing line can z. B. be tubular and / or channel-shaped.
  • the degassing line can be in fluid communication with the respective degassing elements of the plurality of battery cells, for example via corresponding openings in the degassing line and/or supply lines.
  • the degassing line can be designed to at least partially limit a receiving space for substances emerging from the respective degassing elements.
  • the receiving space is preferably separated (fluidically). of live components of the battery cells (e.g. their contacts) or the electrical energy storage (e.g. HV rails). In an advantageous manner, thermal and/or electrical damage to the battery cells can be avoided as far as possible.
  • the degassing line can (e.g. at least in sections) have a hollow profile section.
  • the hollow profile section can have a rectangular, square or other (circumferentially) closed cross-section, which preferably delimits the receiving space on the circumferential side.
  • the hollow profile section has a plurality of through openings (e.g. holes and/or recesses), which are preferably arranged in alignment with the respective degassing elements.
  • one of the multiple through openings can be arranged above one of the multiple degassing elements.
  • the plurality of through openings can also each be designed to enable a (free or unhindered) passage of the substances emerging from the respective degassing elements during cell degassing into the degassing line or the receiving space.
  • a gas discharge that is as closed or sealed as possible can be provided.
  • the degassing line can (e.g. at least in sections) have an open profile section (e.g. a U-, C- and/or hat-profile section).
  • an open profile section e.g. a U-, C- and/or hat-profile section.
  • the term “open” profile should preferably refer to a cross section of the profile (profile cross section).
  • closed hollow profiles e.g. pipes
  • open profiles such as U-profiles, C-profiles and/or hat profiles
  • the open profile section preferably has a cross section that is open towards the respective degassing elements.
  • the open profile section can be arranged such that an opening of the open profile section faces the degassing elements.
  • the open profile section is preferably connected at least in sections to the plurality of battery cells (possibly via a seal) or delimits the receiving space together with them. In an advantageous manner, a gas discharge that is as easy to install as possible can be provided.
  • the degassing line can have a base body (e.g. made of plastic) to which the heat-resistant material (e.g. artificial mica) is applied as a coating.
  • the base body can thus be coated with the heat-resistant material.
  • the coating can have a thickness of less than 2 mm, preferably less than 1 mm. As will be explained below, this can advantageously achieve an application of the heat-resistant material that is as needs-based as possible.
  • the coating may have a first region with a first thickness of the coating and a second region with a second thickness of the coating that is different from the first thickness.
  • the thickness in the second area can be specifically increased or reinforced, e.g. B. in order to increase the temperature resistance of the degassing line in this area.
  • the second area can be a particularly temperature-exposed area, e.g. B. act in an area arranged opposite the degassing elements, the degassing line.
  • the coating can be arranged, preferably exclusively, on a surface of the base body facing the respective degassing elements.
  • the coating can be arranged (e.g. only) on an inside (e.g. delimiting the receiving space) of the hollow profile section and/or the open profile section.
  • a resistant impact surface can be provided as required as possible for the (hot) substances emerging from the respective degassing elements during cell degassing.
  • the heat-resistant material can be formed as a (e.g. pressed and/or cast) molded part (e.g. as a tube).
  • the entire degassing line e.g. continuously
  • mica fragments can be pressed into a predetermined shape using a synthetic resin (e.g. epoxy or a silicone resin) as a binder and then baked under pressure and temperature.
  • a synthetic resin e.g. epoxy or a silicone resin
  • the degassing line can essentially (e.g. continuously) consist of the heat-resistant material.
  • the degassing line can, for example, be formed essentially exclusively from the heat-resistant material.
  • the electrical energy storage can have a cover plate. This cover plate can be arranged between the degassing line and the multiple battery cells and cover the multiple battery cells. The cover plate preferably serves to protect the plurality of battery cells from substances escaping from the respective degassing elements, e.g. B. conductive particles. Additionally or alternatively, the cover plate can also serve as protection against contact and, for example. B. Cover the contacts of the several battery cells. The safety of the electrical energy storage can thereby be further increased in an advantageous manner.
  • the cover plate can have a plurality of passages (e.g. holes), wherein the several passages can each be arranged correspondingly (e.g. aligned) to the respective degassing elements.
  • the multiple passages can be arranged above one of the multiple degassing elements.
  • the multiple passages can each be designed to allow (free or unhindered) passage of the substances emerging from the respective degassing elements during cell degassing (through the cover plate) into the degassing line or the receiving space.
  • a contour of the respective passages can be designed to correspond in shape to a respective outer contour of the associated degassing elements.
  • the cover plate may cover a side surface of each of the plurality of battery cells.
  • the cover plate can therefore extend at least in sections over all of the several battery cells.
  • additional components e.g. contacting elements
  • the cover plate can cover a top surface of each of the several battery cells.
  • the cover plate can therefore z. B. be arranged above the several battery cells.
  • the cover plate together with the degassing line, can limit a receiving space for substances emerging from the respective degassing elements.
  • the cover plate can limit the receiving space together with the open profile section (e.g. designed as a U-profile section).
  • the cover plate can cover the receiving space, for example. B. downwards and the degassing line limits the receiving space upwards.
  • the electrical energy storage can have at least one outlet valve (e.g. a pressure relief valve).
  • the at least one outlet valve can be arranged on a housing of the electrical energy storage device.
  • the housing can have a passage in which the at least one outlet valve is arranged.
  • the at least one outlet valve preferably serves to remove the substances emerging from the respective degassing elements from the housing.
  • a connection to the environment or to the outside of the electrical energy storage can thus be enabled via the at least one outlet valve.
  • the at least one outlet valve can be fluidly connected to the degassing line.
  • the degassing line can open into the at least one outlet valve. In an advantageous manner, the substances released during cell degassing can be removed from the electrical energy storage device.
  • the plurality of battery cells can be arranged in the form of at least two battery cell stacks.
  • the at least two battery cell stacks preferably each have the same stacking direction.
  • the at least two battery cell stacks can be arranged next to each other, offset in parallel.
  • the degassing line can have at least two straight main line sections.
  • these can each be assigned to one of the at least two battery cell stacks.
  • the at least two straight main line sections can, for example, each extend along the respective battery cell stack.
  • One of the at least two straight main line sections can be arranged above one of the at least two battery cell stacks.
  • the degassing line can have at least one connecting line section that connects the two straight main line sections to one another.
  • the at least one connecting line section preferably runs perpendicular to the at least two straight main line sections.
  • the at least one connecting line section can be designed as a separate component, which can be attached (e.g. glued) to the two straight main line sections.
  • the at least one connecting line section can be used together with the two straight ones
  • Main line sections can be designed as a one-piece component, in which the aforementioned components z. B. are integrally connected to one another.
  • the at least one connecting line section can extend at least in sections above the two straight main line sections.
  • the two straight main line sections can thus be arranged below the at least one connecting line section with respect to a vertical axis of the electrical energy storage.
  • the at least one connecting line section can connect the two straight main line sections to one another in an arc.
  • the at least one connecting line section can extend at least in sections below the two straight main line sections.
  • the two straight main line sections can thus be arranged above the at least one connecting line section with respect to a vertical axis of the electrical energy storage.
  • the at least one connecting line section can run or be arranged laterally next to the plurality of battery cells (e.g. at one or more stack ends).
  • the electrical energy storage can have at least one sealing element.
  • the at least one sealing element can be arranged between the degassing line and the plurality of battery cells.
  • the at least one sealing element can z. B. be designed in the form of a sealing ring or in the form of an elastomer mat.
  • the at least one sealing element can be made of an elastic material.
  • the at least one sealing element preferably serves to seal a gap located between the degassing line and the plurality of battery cells. This can advantageously ensure that the gases and/or particles released during cell degassing reach the degassing line or the receiving space as completely as possible.
  • the disclosure relates to a motor vehicle (e.g. a truck or a bus), the motor vehicle having an electrical energy storage device as disclosed in this document.
  • the motor vehicle is preferably a commercial vehicle, ie a motor vehicle which, due to its design and equipment, is specifically designed to transport goods and/or to tow one or more (e.g. agricultural) trailer vehicles.
  • the commercial vehicle can be a truck, a semi-trailer, a construction site vehicle and/or an agricultural machine (e.g. a tractor).
  • Figure 1A shows a schematic representation of an electrical energy storage device according to an embodiment
  • Figure 1B shows a schematic representation of an electrical energy storage device with a degassing line according to an embodiment
  • Figures 2A-2C various views of a degassing line according to an embodiment
  • FIGS. 3A-3C show schematic representations of degassing lines according to various further embodiments
  • FIG. 4A shows a schematic representation of an electrical energy storage device with a degassing line according to a further embodiment
  • Figures 4B-5B various views of a degassing line according to another
  • FIGS 1A, 1B and 4A show (partially) embodiments of an electrical energy storage device 10 for a motor vehicle (not shown).
  • the electrical energy storage 10 can provide electrical energy for at least one electrical drive unit for driving the motor vehicle.
  • the motor vehicle can be driven by a central electric drive, by several electric wheel hub drives or by several electric drives close to the wheel.
  • the electrical energy storage 10 can be designed as a high-voltage energy storage device.
  • the high-voltage energy storage can z. B. with one DC voltage between 60 V and 1.5 kV, particularly preferably between 400 V and 850 V, can be operated or operated.
  • the electrical energy storage 10 can be charged externally via an electrical charging cable connected to a charging socket of the motor vehicle.
  • the electrical energy storage 10 has several (e.g. forty-eight) battery cells 12.
  • the multiple battery cells 12 can, for. B. lithium-ion battery cells.
  • the multiple battery cells 12 can each be designed the same.
  • the multiple battery cells 12 can each have an electrolyte and an electrode stack and/or electrode coil.
  • the multiple battery cells 12 can each have a cell housing. An electrolyte and an electrode stack or electrode coil can be accommodated in the respective cell housings.
  • the cell housing can have a top surface, a bottom surface and a lateral surface connecting the top and bottom surfaces.
  • the plurality of battery cells 12 may each be prismatic battery cells.
  • the multiple battery cells 12 can also be designed as bag cells or as round cells.
  • the multiple battery cells 12 can be arranged in one layer.
  • the plurality of battery cells 12 are preferably all oriented in the same way (cf. FIG. 1 A).
  • the top surfaces of the plurality of battery cells 12 can each be oriented upwards.
  • the multiple battery cells 12 can be arranged in the form of a battery cell stack or multiple battery cell stacks.
  • the plurality of battery cells 12 can be arranged in the form of at least two (e.g. three), preferably parallel, battery cell stacks.
  • the battery cell stacks can each have the same design or each have the same number of battery cells 12 (e.g. sixteen battery cells 12).
  • the battery cells 12 can be arranged next to one another or stacked one behind the other along a stacking direction.
  • the stacking direction can be oriented horizontally, for example.
  • the at least two battery cell stacks preferably each have the same stacking direction.
  • a gap filler e.g. a gap pad
  • the plurality of battery cells 12 may each have contact poles 12b (e.g. a positive pole and a negative pole).
  • the respective contact poles 12b can z. B. be arranged on the respective top surfaces of the battery cells 12.
  • the contact poles 12b of the several Battery cells 12 can be connected to one another (e.g. in series).
  • the electrical energy storage 10 can have a cell contacting system (not shown).
  • the plurality of battery cells 12 preferably also each have a degassing element 12a for cell degassing.
  • the respective degassing elements 12a can each be designed in the form of a pressure relief valve and/or in the form of a material weakening or predetermined breaking point (e.g. in the form of a rupture disk).
  • the respective degassing elements 12a can open automatically when a pressure threshold value is exceeded inside the respective battery cells 12 or within the cell housing.
  • the respective degassing elements 12a can thus serve to protect the respective battery cells 12 from damaging excess pressure.
  • the respective degassing elements 12a can be designed to produce a gas stream from a respective interior of the cell housing, e.g. B.
  • the respective degassing elements 12a can each be arranged on the same side surface of the respective battery cells 12 as the contact poles 12b.
  • the respective degassing elements 12a can be arranged on the respective cover surfaces of the battery cells 12 (e.g. between the contact poles). Accordingly, the degassing elements 12a of the plurality of battery cells 12 of the electrical energy storage device 10 can all be oriented upwards.
  • the electrical energy storage 10 can also have a housing 11.
  • the housing 11 can z. B. made of a metal alloy or plastic.
  • the multiple battery cells 12 can be accommodated in the housing 11.
  • the housing 11 can serve to protect the multiple battery cells 12 against external influences, in particular dirt and/or moisture.
  • the housing 11 can be frame-shaped, preferably polygonal-frame-shaped (e.g. rectangular-frame-shaped).
  • the housing 11 is preferably completely circumferential or forms a closed, multi-sided (e.g. four-sided) frame (see, for example, Figure 1 A).
  • the housing 11 can have a length. This can, for example, denote a spatial extent along a longitudinal axis L of the housing 11 or the energy storage device 10.
  • the longitudinal axis L can, for example, run in the direction of the longest extension of the housing 11 or the energy storage device 10.
  • the housing 11 can also have a width. This can, for example, denote a spatial extent along a transverse axis Q of the housing 11 or the energy storage device 10.
  • the transverse axis Q can, for example, be oriented in a further direction perpendicular to the longitudinal axis L.
  • the longitudinal axis L and transverse axis Q can each be oriented horizontally.
  • the housing 11 or the energy storage 10 can have a vertical axis H. This can preferably be perpendicular to the longitudinal axis L and transverse axis Q.
  • the vertical axis H can be oriented vertically or parallel to the direction of gravity.
  • the energy storage 10 can also have a, preferably plate-shaped, base (not shown).
  • the floor can cover the housing 11 from below.
  • the energy storage 10 can also have a, preferably plate-shaped, cover (not shown).
  • the lid can cover the housing 11 from above.
  • the electrical energy storage 10 also has a degassing line 14 (e.g. in the form of a pipeline) (see, for example, Figures 1 B and 4A).
  • the degassing line 14 can be arranged in the housing 11 or accommodated in the housing 11.
  • the degassing line 14 preferably serves to collect the substances (e.g. gases and/or particles) emerging from the respective degassing elements during cell degassing as separated as possible from the other components of the electrical energy storage 10 or to collect the substances from the electrical energy storage in as controlled a way as possible 10 to be discharged.
  • substances e.g. gases and/or particles
  • a receiving space 20 can be formed in the degassing line 14 for the substances emerging from the respective degassing elements 12a.
  • the receiving space 20 can be designed as a free cavity delimited by the degassing line 14 (e.g. inside the degassing line 14).
  • the degassing line 14 or the energy storage 10 can have the receiving space 20.
  • the receiving space 20 can be fluidically separated from other components of the electrical energy storage 10 (e.g. the contact poles 12b of the plurality of battery cells) by the degassing line 14.
  • the respective degassing elements 12a of the plurality of battery cells 12 can be fluidly connected to one another via the degassing line 14.
  • the degassing line 14 or the receiving space 20 can z. B. be arranged above the several battery cells 12 or above the respective degassing elements 12a.
  • the degassing line 14 or the receiving space 20 can thus be aligned essentially in a horizontal plane.
  • the degassing line 14 can at least partially be connected directly to the several battery cells 12 rest or be connected to the several battery cells 12 via a seal (not shown).
  • the degassing line 14 can be tubular and/or tubular.
  • the degassing line 14 can (e.g. at least in sections) have a hollow profile section 14a (cf. e.g. Figure 3A).
  • This can e.g. B. have a rectangular, square or other (circumferentially) closed cross section.
  • the hollow profile section 14a therefore has, at least in sections, a completely circumferential wall (on the circumferential side).
  • the hollow profile section 14a can, for example, have a width of 50-80 mm and/or a height of up to 20 mm.
  • the hollow profile section 14a can limit the receiving space 20 for the substances emerging from the respective degassing elements 12a.
  • the receiving space 20 can be designed as a free cavity delimited by the hollow profile section 14a.
  • the hollow profile section 14a can be oriented essentially along the transverse axis Q of the housing 11 or the energy storage 10 or have its longest extension along the transverse axis Q.
  • the hollow profile section 14a or the degassing line 14 can have a plurality of through openings 15 (e.g. holes and/or recesses).
  • the receiving space 20 can be connected (fluidically) to the degassing elements 12a via the multiple through openings 15.
  • the plurality of through openings 15 should preferably be arranged on a lateral surface of the hollow profile section 14a.
  • the plurality of through openings 15 can be arranged on an underside of the hollow profile section 14a, preferably facing the plurality of battery cells 12 (cf. Figures 2C and 5A).
  • the hollow profile section 14a can have one or two front openings.
  • the multiple through openings 15 can each be arranged aligned or aligned with the respective degassing elements 12a.
  • one of the multiple through openings 15 can be arranged above one of the multiple degassing elements 12a.
  • one of the several through openings 15 can be assigned to one of the degassing elements 12a.
  • the multiple through openings 15 can also be arranged in a grid and/or a pattern.
  • the plurality of through openings 15 can be arranged in one row or in several rows (e.g. three), preferably arranged parallel next to one another.
  • Preferred the grid and/or the pattern of the plurality of through openings 15 corresponds to a grid and/or pattern in which the plurality of battery cells 12 or their degassing elements 12a are arranged.
  • the degassing line 14 can also be trough-shaped and/or channel-shaped.
  • the degassing line 14 can have (e.g. at least in sections) an open profile section 14b (cf. Figures 3B and 3C).
  • the degassing line 14 (e.g. at least in sections) can have a II, C and/or hat profile section.
  • the open profile section 14b should preferably have an open (e.g. open on one side) cross section or a cross section with an opening.
  • the opening of the cross section faces the degassing elements 12a or is oriented in the direction of the degassing elements 12a.
  • it can be a II, C and/or hat profile section that is open at the bottom.
  • the open profile section 14b can limit the receiving space 20 for the substances emerging from the respective degassing elements 12a.
  • the receiving space 20 can, for example, be designed as a free cavity delimited by the open profile section 14b. In one embodiment, the open profile section 14b can limit the receiving space 20 laterally and upwards.
  • the receiving space 20 can also be limited by the several battery cells 12.
  • the receiving space 20 can be delimited at the bottom by the several battery cells 12.
  • the open profile section 14b can be connected to the several battery cells 12 (e.g. their top surfaces).
  • the open profile section 14b preferably open in the direction of the plurality of battery cells 12, can be z. B. at least in sections rest directly on the several battery cells 12 or be connected to the several battery cells 12 via a seal (not shown).
  • the electrical energy storage 10 can have at least one cover plate 18 (see FIG. 3C). This can be arranged between the degassing line 14 (e.g. the open profile section 14b) and the several battery cells 12. Accordingly, the degassing line 14 can be connected to the plurality of battery cells 12 via the cover plate 18.
  • a seal (not shown) can be arranged between the cover plate 18 and the several battery cells 12 or between the cover plate 18 and the degassing line 14.
  • the at least one cover plate 18 can cover the plurality of battery cells 12 (e.g. their cover surfaces and/or their contact poles 12b).
  • the cover plate 18 can span the plurality of battery cells 12 (e.g. their top surfaces).
  • the at least one cover plate 18 is preferably used Protection of the several battery cells 12 or their contact poles 12b from substances emerging from the respective degassing elements 12a, such as. B. conductive particles. Furthermore, the at least one cover plate 18 can also serve as protection against contact.
  • the at least one cover plate 18 can have a flat and/or flat shape.
  • the cover plate 18 can be essentially cuboid-shaped.
  • the at least one cover plate 18 can be aligned essentially horizontally.
  • the at least one cover plate 18 can include a (e.g. lower) side surface facing the plurality of battery cells 12, which can also be referred to as the first side surface.
  • the at least one cover plate 18 may further comprise a second side surface that is opposite (e.g. upper) to the first side surface.
  • the second side surface can be coated with a heat-resistant material.
  • the second side surface can limit the receiving space 20 (e.g. downwards).
  • the at least one cover plate 18 can have several passages 18a (e.g. holes).
  • the multiple passages 18a can each be arranged aligned or aligned with the respective degassing elements 12a.
  • one of the multiple passages 18a can be arranged above one of the multiple degassing elements 12a.
  • one of the several passages 18a of the at least one cover plate 18 can be assigned to one of the degassing elements 12a.
  • the multiple passages 18a may further be arranged in a grid and/or a pattern.
  • the plurality of passages 18a can be arranged in one row or in several rows (e.g. three), preferably arranged in parallel next to one another.
  • the grid and/or the pattern of the plurality of passages 18a preferably corresponds to a grid and/or pattern in which the plurality of battery cells 12 or their degassing elements 12a are arranged.
  • the at least one cover plate 18 can also include several cover plates 18, preferably of the same design.
  • the at least one cover plate 18 can therefore also be designed in several parts.
  • the plurality of cover plates 18 can each be assigned to one of the battery cell stacks and/or joined together.
  • the electrical energy storage 10 can have at least one outlet valve (not shown) which is arranged on the housing 11.
  • the at least one outlet valve can z. B. be arranged on a side surface of the housing 11.
  • the at least one outlet valve can be arranged on the housing 11 at the level of the battery cells 12.
  • the at least one outlet valve can be in the form of a pressure relief valve and/or a in the form of a material weakening or predetermined breaking point (e.g. in the form of a rupture disk) in the housing 11.
  • the at least one outlet valve can be connected (fluidically) to the degassing line 14 or the receiving space 20.
  • the degassing line 14 or the receiving space 20 can open into the at least one outlet valve or into an outlet line connected to the at least one outlet valve.
  • the at least one outlet valve can open automatically when a pressure threshold value in the degassing line 14 or in the receiving space 20 is exceeded.
  • the at least one outlet valve can be designed to allow a gas flow to escape from the degassing line 14 or from the receiving space 20 into an environment of the housing 11.
  • the substances emerging from one of the degassing elements 12a can, for example, first flow into the degassing line 14 or the receiving space 20 and from there reach at least one outlet valve 13, where they can ultimately be discharged into the outside space.
  • the at least one outlet valve can comprise a plurality of outlet valves or for the electrical energy storage device 10 to have a plurality of such outlet valves.
  • the degassing line 14 can have at least two (e.g. three) straight main line sections 14.1.
  • the at least two straight main line sections 14.1 can each be assigned to one of the at least two battery cell stacks.
  • one of the at least two straight main line sections 14.1 can extend continuously along one of the at least two battery cell stacks.
  • a first straight main line section of the at least two straight main line sections 14.1 can cover or span all battery cells 12 of a first of the at least two battery cell stacks and a second straight main line section of the at least two straight main line sections 14.1 can cover or span all battery cells 12 of a second of the at least two battery cell stacks.
  • the at least two straight main line sections 14.1 can be arranged parallel to one another and/or at the same height.
  • the at least two straight main line sections 14.1 can each be oriented along the transverse axis Q of the energy storage 10 or the housing 11 or have their longest extension along the transverse axis Q.
  • the at least two straight main line sections 14.1 can each be closed on one of their end faces.
  • the at least two straight main line sections 14.1 can each be designed in the form of the aforementioned hollow profile section 14a or the open profile section 14b or each have the aforementioned hollow profile section 14a or open profile section 14b.
  • the degassing line 14 can have at least one connecting line section 14.2, which connects the two straight main line sections 14.1 to one another.
  • the at least one connecting line section 14.2 preferably runs perpendicular to the at least two straight main line sections 14.1.
  • the at least one connecting line section 14.2 can thus be oriented along the longitudinal axis L of the energy storage 10 or the housing 11.
  • the at least one connecting line section 14.2 can extend at least in sections above or below the two straight main line sections.
  • the at least one connecting line section 14.2 can contain the two straight main line sections
  • the at least one connecting line section 14.2 can be arranged at least in sections at the level of the plurality of battery cells 12.
  • the at least one connecting line section 14.2 can be arranged adjacent or adjacent to respective end faces of the at least two battery cell stacks.
  • the at least one connecting line section 14.2 can each be arranged at an end region of the two straight main line sections 14.1.
  • the degassing line 14 can thus be designed in the form of the letter “E”.
  • the at least one connecting line section 14.2 can be arranged in a central area of the two straight main line sections 14.1 or in an area between the end area and the middle area (see Figures 4B and 5A).
  • the at least one connecting line section 14.2 can have several (e.g. two) connecting line sections
  • the present degassing line 14 is further characterized in that it has a heat-resistant material 16, namely a silicate and/or a high-temperature plastic (see Figures 3A-3C).
  • a heat-resistant material 16 can be understood as a material that withstands high temperatures (e.g. temperatures > 100 ° C) or retains its characteristic properties even at high temperatures.
  • the heat-resistant material 16 can have a melting temperature of at least 150 ° C, preferably at least 250 ° C, particularly preferably at least 400 ° C.
  • Salts and esters of ortho-silicic acid and their condensates can be understood as silicate.
  • the silicate can be, for example, a mineral silicate, such as. B. mica.
  • the degassing line 14 or the heat-resistant material 16 can be natural mica plates and/or natural mica fragments, e.g. B. made of muscovite or phlogopite.
  • the mica fragments can be bonded with a, preferably heat-resistant, binder (e.g. with a silicone resin) to form so-called artificial mica or pressed mica.
  • the degassing line 14 or the heat-resistant material 16 can, for example, also be mica paper, e.g. B. multi-layer silicone resin-impregnated mica paper.
  • a high-temperature plastic can be understood as a polymer material with high heat resistance.
  • the heat-resistant material 16 or the high-temperature plastic can comprise a, preferably aromatic, polyimide (e.g. Vespel).
  • the heat-resistant material 16 or the high-temperature plastic can also include, for example, a polyamideimide, a polyether ketone and/or a polyether ether ketone.
  • the high-temperature plastic can be a thermoplastic and/or a thermoset.
  • the degassing line 14 can be coated with the heat-resistant material 16 (see Figure 3A).
  • the degassing line 14 can have a base body (e.g. made of plastic and/or high-temperature plastic) to which the heat-resistant material 16 is applied as a coating.
  • the coating can be applied to the entire base body or only in sections, e.g. B. in particularly temperature-exposed areas.
  • the coating can be arranged exclusively on a surface of the base body facing the respective degassing elements 12a. So the coating can e.g. B. be arranged on an inside of the hollow profile section 14a and / or the open profile section 14b.
  • the coating can be homogeneous.
  • the coating can be spatially structured.
  • the coating can e.g. B. a first Have an area with a first thickness of the coating and a second area with a second thickness of the coating that is different from the first thickness.
  • the degassing line 14 or the coating can therefore have at least two different layer thicknesses of the heat-resistant material 16.
  • the degassing line 14 can further comprise a molded part made of the heat-resistant material 16 (see Figures 3B and 3C).
  • the heat-resistant material 16 can be designed as a (e.g. pressed and/or cast) molded part (e.g. as a tube and/or profile element).
  • the entire degassing line 14 e.g. continuously
  • the heat-resistant material 16 can be originally formed and/or reshaped in the form of the degassing line 14.
  • mica fragments can be pressed into a pipe structure using a synthetic resin (e.g. epoxy or a silicone resin) as a binder and then baked under pressure and temperature. Accordingly, the (entire) degassing line 14 can essentially consist of the heat-resistant material 16.
  • the electrical energy storage 10 can each have further of the aforementioned components. These can be designed as described above. The several of the aforementioned components can be offset from one another or repeatedly arranged in different positions. In one embodiment, the electrical energy storage 10 can be, for example, a multi-layer energy storage (not expressly shown).
  • the electrical energy storage device 10 can have additional battery cells which are arranged in a further or offset position or plane compared to the aforementioned multiple battery cells 12.
  • the plurality of additional battery cells can be arranged offset in parallel (e.g. above or below) to the plurality of battery cells 12.
  • the several additional battery cells can each have a further degassing element for cell degassing.
  • the electrical energy storage 10 can have a further degassing line, which can fluidly connect the further degassing elements of the several further battery cells to one another.
  • the further degassing line can also have the heat-resistant material (e.g. in the form of a coating).
  • the further degassing line can be fluidly connected (e.g.
  • the further degassing line can also be connected to a further outlet valve (e.g. a pressure relief valve).
  • a further outlet valve e.g. a pressure relief valve
  • the further Exhaust valve may be arranged on the housing 11.
  • the housing 11 is preferably designed in several parts or modularly.
  • the housing 11 can have several, preferably frame-shaped, housing sections that are stacked, preferably one on top of the other. In a preferred embodiment, each of the housing sections has a corresponding outlet valve.

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Abstract

The invention relates to an electric energy storage device (10) for a motor vehicle. The electric energy storage device (10) has a plurality of battery cells (12), each of which has a degassing element (12a) for degassing the cell. The electric energy storage device (10) additionally has a degassing line (14) which fluidically connects the degassing elements (12a) of the plurality of battery cells (12) together. The degassing line (14) has a heat-resistant material (16), namely a silicate and/or a high-temperature plastic.

Description

Elektrischer Energiespeicher mit einer Entgasungsleitung Electrical energy storage with a degassing line
Beschreibung Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher sowie ein Kraftfahrzeug mit einem ebensolchen Energiespeicher. The invention relates to an electrical energy storage device and a motor vehicle with such an energy storage device.
Elektrische Energiespeicher (z. B. Hochvoltbatterien) für Kraftfahrzeuge bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl elektrisch miteinander verschalteter bzw. verschaltbarer Batteriezellen. Insbesondere bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Batteriezellen können dabei äußere Einflüsse oder ein Fehler in einer der Batteriezellen (z. B. ein innerer Kurzschluss) zum thermischen Durchgehen führen. Dabei werden durch interne exotherme Reaktionen große Energiemengen freigesetzt, wobei zumindest ein Teil des Elektrolyten der Zelle in einen gasförmigen Zustand übergeht. Die Temperatur des Gases kann hierbei Spitzenwerte von mehreren hundert °C und auch über 1000 °C erreichen. Weiterhin kann der Gasstrom auch leitfähige Partikel enthalten, welche unter Umständen zu einem Kurzschluss an spannungsführenden Bauteilen führen können. Im Energiespeicher kann dies zu Kettenreaktionen (thermische Propagation) führen, wodurch letztlich der gesamte Energiespeicher zerstört werden kann. Electrical energy storage devices (e.g. high-voltage batteries) for motor vehicles usually consist of a large number of battery cells that are electrically interconnected or can be interconnected. Especially when using lithium-ion battery cells, external influences or a fault in one of the battery cells (e.g. an internal short circuit) can lead to thermal runaway. Large amounts of energy are released through internal exothermic reactions, with at least part of the cell's electrolyte changing into a gaseous state. The temperature of the gas can reach peak values of several hundred °C and even over 1000 °C. Furthermore, the gas stream can also contain conductive particles, which under certain circumstances can lead to a short circuit on live components. In the energy storage, this can lead to chain reactions (thermal propagation), which can ultimately destroy the entire energy storage.
Um in einem Fehlerfall den Gasstrom möglichst kontrolliert aus Batteriezellen abzuleiten, ist daher im Stand der Technik das Vorsehen entsprechender Überdruck- bzw. Sicherheitsventile, sog. „safety vents“, an den Batteriezellen bekannt. Beispielhaft sei hier auf die US 2006/0292437A1 verwiesen. Zur Vermeidung einer Schädigung weiterer Batteriekomponenten sollte der entsprechende Gasstrom dabei möglichst abgetrennt von den restlichen Batteriekomponenten aus dem elektrischen Energiespeicher geführt werden, was z. B. über entsprechende Kanalsysteme erfolgen kann. In order to divert the gas flow from battery cells in the most controlled manner possible in the event of a fault, it is known in the prior art to provide appropriate pressure or safety valves, so-called “safety vents”, on the battery cells. As an example, reference is made to US 2006/0292437A1. To avoid damage to other battery components, the corresponding gas stream should be carried out of the electrical energy storage device as separated as possible from the remaining battery components, which can be achieved, for example. B. can be done via appropriate channel systems.
Nachteilig an den bekannten Lösungen zur Gasausleitung ist oftmals deren hohes Gewicht, z. B. aufgrund entsprechend dicker Wandungen zur Gewährleistung einer ausreichenden Temperaturbeständigkeit im Fehlerfall. A disadvantage of the known solutions for gas removal is often their high weight, e.g. B. due to correspondingly thick walls to ensure sufficient temperature resistance in the event of a fault.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Energiespeicherung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen. Bevorzugt ist es hierbei eine Aufgabe der Erfindung, eine möglichst einfache und leichte Lösung bereitzustellen, mittels derer ein möglichst hoher Schutz gegenüber einer thermischen Propagation erreicht werden kann. Diese Aufgaben können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. The invention is therefore based on the object of providing an improved device for energy storage for a motor vehicle. It is preferably an object of the invention to provide a solution that is as simple and light as possible, by means of which the highest possible protection against thermal propagation can be achieved. These tasks can be solved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments and applications of the invention are the subject of the dependent claims and are explained in more detail in the following description with partial reference to the figures.
Ein erster unabhängiger Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen elektrischen Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug. Bevorzugt ist der elektrische Energiespeicher ein elektrischer Energiespeicher für ein Nutzfahrzeug, z. B. für einen Lastkraftwagen und/oder einen Omnibus. A first independent aspect of the present disclosure relates to an electrical energy storage device for a motor vehicle. The electrical energy storage is preferably an electrical energy storage for a commercial vehicle, e.g. B. for a truck and/or a bus.
Der elektrische Energiespeicher weist mehrere Batteriezellen (z. B. Lithium-Ionen- Batteriezellen) auf, die vorzugsweise jeweils ein Entgasungselement zur Zellentgasung (z. B. ein Überdruckventil) aufweisen. Bevorzugt sind die mehreren Batteriezellen dabei nebeneinander und/oder alle gleich orientiert angeordnet. Beispielsweise können die mehrere Batteriezellen jeweils mit ihrem Entgasungselement nach oben orientiert angeordnet sein. The electrical energy storage has several battery cells (e.g. lithium-ion battery cells), each of which preferably has a degassing element for cell degassing (e.g. a pressure relief valve). The plurality of battery cells are preferably arranged next to one another and/or all oriented in the same way. For example, the multiple battery cells can each be arranged with their degassing element oriented upwards.
Der elektrische Energiespeicher weist ferner eine Entgasungsleitung auf, welche die Entgasungselemente der mehreren Batteriezellen fluidisch miteinander verbindet. Beispielsweise kann die Entgasungsleitung als eine Rohrleitung ausgebildet sein. Bevorzugt dient die entsprechende Entgasungsleitung zum Sammeln bzw. Aufnehmen von bei der Zellentgasung aus den jeweiligen Entgasungselementen austretenden Stoffen (z. B. Gase und/oder Partikel) und/oder zum (z. B. kontrollieren) Ausleiten dieser Stoffe aus dem elektrischen Energiespeicher. The electrical energy storage further has a degassing line, which fluidly connects the degassing elements of the plurality of battery cells to one another. For example, the degassing line can be designed as a pipeline. The corresponding degassing line preferably serves to collect or absorb substances (e.g. gases and/or particles) emerging from the respective degassing elements during cell degassing and/or to discharge (e.g. control) these substances from the electrical energy storage device.
Der elektrische Energiespeicher zeichnet sich dadurch aus, dass die Entgasungsleitung ein hitzebeständiges Material, nämlich ein, vorzugsweise mineralisches, Silikat (z. B. Glimmer) und/oder einen Hochtemperaturkunststoff (z. B. ein Polyimid), aufweist. Lediglich beispielhaft kann hierbei ein Teil der Entgasungsleitung, auf welchen die (heißen) Stoffe der Batteriezellen unmittelbar nach ihrer Freisetzung aus den jeweiligen Entgasungselementen auftreffen können, aus Glimmer ausgeführt sein, während weitere weniger stark temperaturexponierte Bereiche der Entgasungsleitung aus dem Hochtemperaturkunststoff ausgebildet sein können. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine temperaturbeständige und insbesondere im Vergleich zu ansonsten meist üblichen Stahlbauteilen eine möglichst gewichtssparende Gasausleitung bereitgestellt werden, mittels welcher bei der Zellentgasung freigesetzte Gase und/oder Partikel möglichst abgetrennt von den weiteren Komponenten des Energiespeichers gesammelt bzw. abgeführt werden können. Nach einem Aspekt kann das hitzebeständige Material eine Schmelztemperatur von mindestens 150 °C, vorzugsweise mindestens 250 °C, besonders bevorzugt mindestens 400 °C, aufweisen. Beispielsweise kann das hitzebeständige Material somit ab einer Temperatur von 150 °C, vorzugsweise 250 °C, besonders bevorzugt 400 °C, schmelzen, das heißt, vom festen in den flüssigen Aggregatzustand übergehen. The electrical energy storage is characterized in that the degassing line has a heat-resistant material, namely a preferably mineral silicate (e.g. mica) and/or a high-temperature plastic (e.g. a polyimide). By way of example only, a part of the degassing line, onto which the (hot) substances of the battery cells can impinge immediately after their release from the respective degassing elements, can be made of mica, while other areas of the degassing line that are less exposed to temperature can be made of the high-temperature plastic. In an advantageous manner, a temperature-resistant and, in particular in comparison to otherwise usual steel components, a gas outlet that is as weight-saving as possible can be provided, by means of which gases and/or particles released during cell degassing can be collected or removed as separated as possible from the other components of the energy storage device. According to one aspect, the heat-resistant material may have a melting temperature of at least 150 °C, preferably at least 250 °C, particularly preferably at least 400 °C. For example, the heat-resistant material can thus melt from a temperature of 150 ° C, preferably 250 ° C, particularly preferably 400 ° C, that is, change from the solid to the liquid aggregate state.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Silikat Glimmer (z. B. Muskovit oder Phlogopit) umfassen. Beispielsweise kann das Silikat bzw. das hitzebeständige Material natürliche Glimmerplatten und/oder Kunstglimmer, wie z. B. Mikanit, umfassen. Bevorzugt weist Kunstglimmer, welcher auch als Pressglimmer bezeichnet werden kann, dabei (z. B. natürliche) Glimmerbruchstücke (z. B. Glimmerabfälle) auf, welche mit einem, vorzugsweise hitzebeständigen, Bindemittel (z. B. mit einem Silikonharz) verpresst sind. Der Anteil an Bindemittel ist vorzugsweise < 15%, besonders bevorzugt < 10%. Aufgrund der hohen Temperaturbeständigkeit von Glimmer (Schmelzpunkt > 1200 °C) sowie seiner geringen Dichte und damit seines geringen Gewichts kann dadurch auf vorteilhafte Weise ein sicherer und leichter Hitzeschutz der Entgasungsleitung realisiert werden. In another aspect, the silicate may include mica (e.g., muscovite or phlogopite). For example, the silicate or the heat-resistant material can be natural mica plates and / or artificial mica, such as. B. micanite. Artificial mica, which can also be referred to as pressed mica, preferably has (e.g. natural) mica fragments (e.g. mica waste) which are pressed with a, preferably heat-resistant, binder (e.g. with a silicone resin). The proportion of binder is preferably <15%, particularly preferably <10%. Due to the high temperature resistance of mica (melting point > 1200 °C) as well as its low density and therefore its low weight, safe and easy heat protection of the degassing line can be achieved in an advantageous manner.
Zudem oder alternativ kann der Hochtemperaturkunststoff ein, vorzugsweise aromatisches, Polyimid (z. B. Vespel) umfassen. Vorzugsweise weist das Polyimid in seiner Molekularstruktur eine Imid-Gruppe, bestehend aus zwei an Stickstoff gebundenen Acylgruppen, auf. Ebenso wie Glimmer weist auch Polyimid eine gute Temperaturbeständigkeit bei geringem Gewicht auf, sodass auch mit diesem Material auf vorteilhafte Weise eine leichte und sicherere Entgasungsleitung realisiert werden kann. Insbesondere kann der Hochtemperaturkunststoff in weniger stark temperaturexponierten Bereichen der Entgasungsleitung Anwendung finden. Additionally or alternatively, the high-temperature plastic can comprise a, preferably aromatic, polyimide (e.g. Vespel). The polyimide preferably has an imide group in its molecular structure, consisting of two acyl groups bonded to nitrogen. Like mica, polyimide also has good temperature resistance and low weight, so that a light and safer degassing line can also be advantageously created with this material. In particular, the high-temperature plastic can be used in areas of the degassing line that are less exposed to high temperatures.
Nach einem weiteren Aspekt kann die Entgasungsleitung ausgebildet sein, aus den mehreren Batteriezellen über die Entgasungselemente austretende Stoffe (z. B. Gase und/oder Partikel) zu sammeln und vorzugsweise aus dem elektrischen Energiespeicher zu leiten. Die Entgasungsleitung kann dazu z. B. rohrförmig und/oder kanalförmig ausgebildet sein. Dabei kann die Entgasungsleitung mit den jeweiligen Entgasungselementen der mehreren Batteriezellen bspw. über entsprechende Öffnungen in der Entgasungsleitung und/oder Zuführleitungen in Fluidverbindung stehen. According to a further aspect, the degassing line can be designed to collect substances (e.g. gases and/or particles) emerging from the plurality of battery cells via the degassing elements and preferably to direct them out of the electrical energy storage device. The degassing line can z. B. be tubular and / or channel-shaped. The degassing line can be in fluid communication with the respective degassing elements of the plurality of battery cells, for example via corresponding openings in the degassing line and/or supply lines.
Zudem oder alternativ kann die Entgasungsleitung ausgebildet sein, zumindest abschnittsweise einen Aufnahmeraum für aus den jeweiligen Entgasungselementen austretende Stoffe zu begrenzen. Bevorzugt ist der Aufnahmeraum dabei (fluidisch) getrennt von spannungsführenden Komponenten der Batteriezellen (z. B. deren Kontakten) bzw. des elektrischen Energiespeichers (z. B. HV-Schienen). Auf vorteilhafte Weise können dadurch thermische und/oder elektrische Schäden an den Batteriezellen möglichst vermieden werden. Additionally or alternatively, the degassing line can be designed to at least partially limit a receiving space for substances emerging from the respective degassing elements. The receiving space is preferably separated (fluidically). of live components of the battery cells (e.g. their contacts) or the electrical energy storage (e.g. HV rails). In an advantageous manner, thermal and/or electrical damage to the battery cells can be avoided as far as possible.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Entgasungsleitung (z. B. zumindest abschnittsweise) einen Hohlprofilabschnitt aufweisen. Lediglich beispielhaft kann der Hohlprofilabschnitt einen rechteckigen, quadratischen oder anderen (umfangseitig) geschlossenen Querschnitt aufweisen, welcher vorzugsweise den Aufnahmeraum umfangsseitig begrenzt. In einer Ausführungsform weist der Hohlprofilabschnitt mehrere Durchgangsöffnungen (z. B. Löcher und/oder Aussparungen) auf, die vorzugsweise jeweils fluchtend zu den jeweiligen Entgasungselementen angeordnet sind. Beispielsweise kann jeweils eine der mehreren Durchgangsöffnungen jeweils über einem der mehreren Entgasungselemente angeordnet sein. Die mehreren Durchgangsöffnungen können ferner jeweils ausgebildet sein, einen (freien bzw. ungehinderten) Durchtritt der bei der Zellentgasung aus den jeweiligen Entgasungselementen austretenden Stoffe in die Entgasungsleitung bzw. den Aufnahmeraum zu ermöglichen. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine möglichst abgeschlossene bzw. abgedichtete Gasabführung bereitgestellt werden. According to a further aspect, the degassing line can (e.g. at least in sections) have a hollow profile section. By way of example only, the hollow profile section can have a rectangular, square or other (circumferentially) closed cross-section, which preferably delimits the receiving space on the circumferential side. In one embodiment, the hollow profile section has a plurality of through openings (e.g. holes and/or recesses), which are preferably arranged in alignment with the respective degassing elements. For example, one of the multiple through openings can be arranged above one of the multiple degassing elements. The plurality of through openings can also each be designed to enable a (free or unhindered) passage of the substances emerging from the respective degassing elements during cell degassing into the degassing line or the receiving space. In an advantageous manner, a gas discharge that is as closed or sealed as possible can be provided.
Zudem oder alternativ kann die Entgasungsleitung (z. B. zumindest abschnittsweise) einen offenen Profilabschnitt (z. B. einen U-, C- und/oder Hut-Profilabschnitt) aufweisen. Wie im Zusammenhang mit Profilen üblich, soll sich der Ausdruck „offenes“ Profil hierbei bevorzugt auf einen Querschnitt des Profils (Profilquerschnitt) beziehen. So kann im Allgemeinen zwischen geschlossenen Hohlprofilen (z. B. Rohren), die keine Öffnung aufweisen, und offenen Profilen (wie z. B. U-Profilen, C-Profilen und/oder Hutprofilen), die eine Öffnung aufweisen, unterschieden werden. Bevorzugt weist der offene Profilabschnitt einen zu den jeweiligen Entgasungselementen hin offenen Querschnitt auf. Beispielsweise kann der offene Profilabschnitt derart angeordnet sein, dass eine Öffnung des offenen Profilabschnitts den Entgasungselementen zugewandt ist. Bevorzugt ist der offene Profilabschnitt dabei zumindest abschnittsweise mit den mehreren Batteriezellen (ggf. über eine Dichtung) verbunden bzw. begrenzt mit diesen zusammen den Aufnahmeraum. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch eine möglichst einfach zu montierende Gasabführung bereitgestellt werden. Additionally or alternatively, the degassing line can (e.g. at least in sections) have an open profile section (e.g. a U-, C- and/or hat-profile section). As is usual in connection with profiles, the term “open” profile should preferably refer to a cross section of the profile (profile cross section). In general, a distinction can be made between closed hollow profiles (e.g. pipes), which have no opening, and open profiles (such as U-profiles, C-profiles and/or hat profiles), which have an opening. The open profile section preferably has a cross section that is open towards the respective degassing elements. For example, the open profile section can be arranged such that an opening of the open profile section faces the degassing elements. The open profile section is preferably connected at least in sections to the plurality of battery cells (possibly via a seal) or delimits the receiving space together with them. In an advantageous manner, a gas discharge that is as easy to install as possible can be provided.
Nach einem weiteren Aspekt kann die Entgasungsleitung einen Grundkörper (z. B. aus Kunststoff) aufweisen, auf den das hitzebeständige Material (z. B. Kunstglimmer) als Beschichtung aufgebracht ist. Der Grundkörper kann somit mit dem hitzebeständigen Material beschichtet sein. Beispielsweise kann die Beschichtung eine Dicke von weniger als 2 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, aufweisen. Wie im Folgenden ausgeführt wird, kann dadurch auf vorteilhafte Weise eine möglichst bedarfsgerechte Anbringung des hitzebeständigen Materials erreicht werden. According to a further aspect, the degassing line can have a base body (e.g. made of plastic) to which the heat-resistant material (e.g. artificial mica) is applied as a coating. The base body can thus be coated with the heat-resistant material. For example, the coating can have a thickness of less than 2 mm, preferably less than 1 mm. As will be explained below, this can advantageously achieve an application of the heat-resistant material that is as needs-based as possible.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Beschichtung einen ersten Bereich mit einer ersten Dicke der Beschichtung und einen zweiten Bereich mit einer, von der ersten Dicke unterschiedlichen, zweiten Dicke der Beschichtung, aufweisen. Beispielsweise kann die Dicke in dem zweiten Bereich gezielt erhöht bzw. verstärkt sein, z. B. um dadurch die Temperaturbeständigkeit der Entgasungsleitung in diesem Bereich zu erhöhen. Beispielsweise kann es sich bei dem zweiten Bereich um einen besonders temperaturexponierten Bereich, z. B. einen gegenüberliegend zu den Entgasungselementen angeordneten Bereich, der Entgasungsleitung handeln. According to a further aspect, the coating may have a first region with a first thickness of the coating and a second region with a second thickness of the coating that is different from the first thickness. For example, the thickness in the second area can be specifically increased or reinforced, e.g. B. in order to increase the temperature resistance of the degassing line in this area. For example, the second area can be a particularly temperature-exposed area, e.g. B. act in an area arranged opposite the degassing elements, the degassing line.
Zudem oder alternativ kann die Beschichtung, vorzugsweise ausschließlich, an einer den jeweiligen Entgasungselementen zugewandten Oberfläche des Grundkörpers angeordnet sein. Beispielsweise kann die Beschichtung jeweils (z. B. nur) an einer (z. B. den Aufnahmeraum begrenzenden) Innenseite des Hohlprofilabschnitts und/oder des offenen Profilabschnitts angeordnet sein. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch möglichst bedarfsgerecht eine widerstandsfähige Auftrefffläche für die bei der Zellentgasung aus den jeweiligen Entgasungselementen austretenden (heißen) Stoffe bereitgestellt werden. Additionally or alternatively, the coating can be arranged, preferably exclusively, on a surface of the base body facing the respective degassing elements. For example, the coating can be arranged (e.g. only) on an inside (e.g. delimiting the receiving space) of the hollow profile section and/or the open profile section. In an advantageous manner, a resistant impact surface can be provided as required as possible for the (hot) substances emerging from the respective degassing elements during cell degassing.
Nach einem weiteren Aspekt kann das hitzebeständige Material als (z. B. gepresstes und/oder gegossenes) Formteil (z. B. als Rohr) ausgebildet sein. Beispielsweise kann die gesamte Entgasungsleitung (z. B. durchgängig) aus dem hitzebeständigen Material gefertigt sein. In einer Ausführungsform können bspw. Glimmerbruchstücke mit einem Kunstharz (z. B. Epoxidoder ein Silikonharz) als Bindemittel in eine vorbestimmte Form verpresst und dann unter Druck und Temperatur verbacken sein. According to a further aspect, the heat-resistant material can be formed as a (e.g. pressed and/or cast) molded part (e.g. as a tube). For example, the entire degassing line (e.g. continuously) can be made of the heat-resistant material. In one embodiment, for example, mica fragments can be pressed into a predetermined shape using a synthetic resin (e.g. epoxy or a silicone resin) as a binder and then baked under pressure and temperature.
Zudem oder alternativ kann die Entgasungsleitung im Wesentlichen (z. B. durchgängig) aus dem hitzebeständigen Material bestehen. Im Gegensatz zu der Beschichtung eines Grundkörpers kann gemäß dieser Variante die Entgasungsleitung somit bspw. im Wesentlichen ausschließlich aus dem hitzebeständigen Material ausgebildet sein. Insgesamt kann dadurch auf vorteilhafte Weise eine möglichst hohe Temperaturbeständigkeit der Entgasungsleitung erreicht werden. Gemäß einem weiteren Aspekt kann der elektrische Energiespeicher eine Abdeckplatte aufweisen. Diese Abdeckplatte kann zwischen der Entgasungsleitung und den mehreren Batteriezellen angeordnet sein und die mehreren Batteriezellen überdecken. Bevorzugt dient die Abdeckplatte zum Schutz der mehreren Batteriezellen vor aus den jeweiligen Entgasungselementen austretenden Stoffen, z. B. leitfähigen Partikeln. Zudem oder alternativ kann die Abdeckplatte auch als Berührschutz dienen und z. B. Kontakte der mehreren Batteriezellen abdecken. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch die Sicherheit des elektrischen Energiespeichers weiter erhöht werden. Additionally or alternatively, the degassing line can essentially (e.g. continuously) consist of the heat-resistant material. In contrast to the coating of a base body, according to this variant, the degassing line can, for example, be formed essentially exclusively from the heat-resistant material. Overall, the highest possible temperature resistance of the degassing line can be achieved in an advantageous manner. According to a further aspect, the electrical energy storage can have a cover plate. This cover plate can be arranged between the degassing line and the multiple battery cells and cover the multiple battery cells. The cover plate preferably serves to protect the plurality of battery cells from substances escaping from the respective degassing elements, e.g. B. conductive particles. Additionally or alternatively, the cover plate can also serve as protection against contact and, for example. B. Cover the contacts of the several battery cells. The safety of the electrical energy storage can thereby be further increased in an advantageous manner.
Nach einem weiteren Aspekt kann die Abdeckplatte mehrere Durchgänge (z. B. Löcher) aufweisen, wobei die mehreren Durchgänge jeweils korrespondierend (z. B. fluchtend) zu den jeweiligen Entgasungselementen angeordnet sein können. Beispielsweise kann jeweils einer der mehreren Durchgänge jeweils über einem der mehreren Entgasungselemente angeordnet sein. Die mehreren Durchgänge können dabei jeweils ausgebildet sein, einen (freien bzw. ungehinderten) Durchtritt der bei der Zellentgasung aus den jeweiligen Entgasungselementen austretenden Stoffe (durch die Abdeckplatte) in die Entgasungsleitung bzw. den Aufnahmeraum zu ermöglichen. Um in diesem Zusammenhang einerseits einen möglichst zuverlässigen Schutz der Batteriezellen zu ermöglichen und andererseits die Zellentgasung möglichst wenig zu beeinflussen, kann eine Kontur der jeweiligen Durchgänge jeweils formkorrespondierend zu einer jeweiligen Außenkontur der zugehörigen Entgasungselemente ausgebildet sein. According to a further aspect, the cover plate can have a plurality of passages (e.g. holes), wherein the several passages can each be arranged correspondingly (e.g. aligned) to the respective degassing elements. For example, one of the multiple passages can be arranged above one of the multiple degassing elements. The multiple passages can each be designed to allow (free or unhindered) passage of the substances emerging from the respective degassing elements during cell degassing (through the cover plate) into the degassing line or the receiving space. In order to enable the most reliable protection of the battery cells in this context and to influence the cell degassing as little as possible, a contour of the respective passages can be designed to correspond in shape to a respective outer contour of the associated degassing elements.
Zudem oder alternativ kann die Abdeckplatte eine Seitenfläche jeder der mehreren Batteriezellen bedecken. Die Abdeckplatte kann sich somit zumindest abschnittsweise über alle der mehreren Batteriezellen erstrecken. Dies soll jedoch bevorzugt nicht ausschließen, dass unter Umständen abschnittsweise auch weitere Komponenten (z. B. Kontaktierelemente) zwischen der Abdeckplatte und den mehreren Batteriezellen angeordnet sein können. In einer Ausführungsform kann die Abdeckplatte dabei jeweils eine Oberseitenfläche jeder der mehreren Batteriezellen bedecken. Die Abdeckplatte kann somit z. B. oberhalb der mehreren Batteriezellen angeordnet sein. Additionally or alternatively, the cover plate may cover a side surface of each of the plurality of battery cells. The cover plate can therefore extend at least in sections over all of the several battery cells. However, this should preferably not exclude the possibility that, under certain circumstances, additional components (e.g. contacting elements) can also be arranged in sections between the cover plate and the plurality of battery cells. In one embodiment, the cover plate can cover a top surface of each of the several battery cells. The cover plate can therefore z. B. be arranged above the several battery cells.
Zudem oder alternativ kann die Abdeckplatte zusammen mit der Entgasungsleitung einen Aufnahmeraum für aus den jeweiligen Entgasungselementen austretende Stoffe begrenzen. Beispielsweise kann die Abdeckplatte in einer Ausführungsform zusammen mit dem (z. B. als U-Profilabschnitt ausgeführten) offenen Profilabschnitt den Aufnahmeraum begrenzen. Hierbei kann die Abdeckplatte den Aufnahmeraum z. B. nach unten und die Entgasungsleitung den Aufnahmeraum nach oben begrenzen. Additionally or alternatively, the cover plate, together with the degassing line, can limit a receiving space for substances emerging from the respective degassing elements. For example, in one embodiment, the cover plate can limit the receiving space together with the open profile section (e.g. designed as a U-profile section). Here, the cover plate can cover the receiving space, for example. B. downwards and the degassing line limits the receiving space upwards.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann der elektrische Energiespeicher mindestens ein Auslassventil (z. B. ein Überdruckventil) aufweisen. Das mindestens eine Auslassventil kann dabei an einem Gehäuse des elektrischen Energiespeichers angeordnet sein. Beispielsweise kann das Gehäuse einen Durchlass aufweisen, in dem das mindestens eine Auslassventil angeordnet ist. Bevorzugt dient das mindestens eine Auslassventil zum Abführen der aus den jeweiligen Entgasungselementen austretenden Stoffe aus dem Gehäuse. Über das mindestens eine Auslassventil kann somit eine Verbindung zur Umgebung bzw. zum Außenraum des elektrischen Energiespeichers freigebbar sein. Hierbei kann das mindestens eine Auslassventil mit der Entgasungsleitung fluidisch verbunden sein. Beispielsweise kann die Entgasungsleitung in das mindestens eine Auslassventil münden. Auf vorteilhafte Weise können dadurch die bei einer Zellentgasung freigesetzten Stoffe aus dem elektrischen Energiespeicher abgeführt werden. According to a further aspect, the electrical energy storage can have at least one outlet valve (e.g. a pressure relief valve). The at least one outlet valve can be arranged on a housing of the electrical energy storage device. For example, the housing can have a passage in which the at least one outlet valve is arranged. The at least one outlet valve preferably serves to remove the substances emerging from the respective degassing elements from the housing. A connection to the environment or to the outside of the electrical energy storage can thus be enabled via the at least one outlet valve. Here, the at least one outlet valve can be fluidly connected to the degassing line. For example, the degassing line can open into the at least one outlet valve. In an advantageous manner, the substances released during cell degassing can be removed from the electrical energy storage device.
Nach einem weiteren Aspekt können die mehreren Batteriezellen in Form von zumindest zwei Batteriezellenstapeln angeordnet sein. Bevorzugt weisen die zumindest zwei Batteriezellenstapel dabei jeweils eine gleiche Stapelrichtung auf. Beispielsweise können die zumindest zwei Batteriezellenstapel parallelversetzt nebeneinander angeordneten sein. According to a further aspect, the plurality of battery cells can be arranged in the form of at least two battery cell stacks. The at least two battery cell stacks preferably each have the same stacking direction. For example, the at least two battery cell stacks can be arranged next to each other, offset in parallel.
Zudem oder alternativ kann die Entgasungsleitung zumindest zwei gerade Hauptleitungsabschnitte aufweisen. Beispielsweise können diese jeweils einem der zumindest zwei Batteriezellenstapel zugeordnet sein. Die zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte können sich bspw. jeweils entlang der jeweiligen Batteriezellenstapel erstrecken. Dabei kann jeweils einer der zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte über jeweils einem der zumindest zwei Batteriezellenstapel angeordnet sein. Additionally or alternatively, the degassing line can have at least two straight main line sections. For example, these can each be assigned to one of the at least two battery cell stacks. The at least two straight main line sections can, for example, each extend along the respective battery cell stack. One of the at least two straight main line sections can be arranged above one of the at least two battery cell stacks.
Weiterhin kann die Entgasungsleitung mindestens einen Verbindungsleitungsabschnitt aufweisen, der die zwei geraden Hauptleitungsabschnitte miteinander verbindet. Bevorzugt verläuft der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt dabei jeweils senkrecht zu den mindestens zwei geraden Hauptleitungsabschnitten. Der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt kann dabei als ein separates Bauteil ausgebildet sein, welches an den zwei geraden Hauptleitungsabschnitten angefügt (z. B. angeklebt) sein kann. Alternativ kann der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt zusammen mit den zwei geraden Hauptleitungsabschnitten als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sein, bei dem die vorgenannten Komponenten z. B. integral-einstückig miteinander verbunden sind. Furthermore, the degassing line can have at least one connecting line section that connects the two straight main line sections to one another. The at least one connecting line section preferably runs perpendicular to the at least two straight main line sections. The at least one connecting line section can be designed as a separate component, which can be attached (e.g. glued) to the two straight main line sections. Alternatively, the at least one connecting line section can be used together with the two straight ones Main line sections can be designed as a one-piece component, in which the aforementioned components z. B. are integrally connected to one another.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann sich der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt zumindest abschnittweise oberhalb der zwei geraden Hauptleitungsabschnitte erstrecken. Die zwei geraden Hauptleitungsabschnitte können somit bezüglich einer Hochachse des elektrischen Energiespeichers unterhalb des mindestens einen Verbindungsleitungsabschnitts angeordnet sein. Beispielsweise kann der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt die zwei geraden Hauptleitungsabschnitte bogenförmig miteinander verbinden. According to a further aspect, the at least one connecting line section can extend at least in sections above the two straight main line sections. The two straight main line sections can thus be arranged below the at least one connecting line section with respect to a vertical axis of the electrical energy storage. For example, the at least one connecting line section can connect the two straight main line sections to one another in an arc.
Alternativ kann sich der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt zumindest abschnittweise unterhalb der zwei geraden Hauptleitungsabschnitte erstrecken. Die zwei geraden Hauptleitungsabschnitte können somit bezüglich einer Hochachse des elektrischen Energiespeichers oberhalb des mindestens einen Verbindungsleitungsabschnitts angeordnet sein. Beispielsweise kann der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt seitlich neben den mehreren Batteriezellen (z. B. an einem oder mehreren Stapelenden) verlaufen bzw. angeordnet sein. Alternatively, the at least one connecting line section can extend at least in sections below the two straight main line sections. The two straight main line sections can thus be arranged above the at least one connecting line section with respect to a vertical axis of the electrical energy storage. For example, the at least one connecting line section can run or be arranged laterally next to the plurality of battery cells (e.g. at one or more stack ends).
Nach einem weiteren Aspekt kann der elektrische Energiespeicher mindestens ein Dichtelement aufweisen. Das mindestens eine Dichtelement kann zwischen der Entgasungsleitung und den mehreren Batteriezellen angeordnet sein. Das mindestens eine Dichtelement kann z. B. in Form eines Dichtrings oder in Form einer Elastomermatte ausgebildet sein. Das mindestens eine Dichtelement kann aus einem elastischen Material gefertigt sein. Das mindestens eine Dichtelement dient bevorzugt zum Abdichten eines zwischen der Entgasungsleitung und den mehreren Batteriezellen befindlichen Zwischenraums. Auf vorteilhafte Weise kann dadurch sichergestellt werden, dass die bei der Zellentgasung freigesetzten Gase und/oder Partikel möglichst vollständig in die Entgasungsleitung bzw. den Aufnahmeraum gelangen. According to a further aspect, the electrical energy storage can have at least one sealing element. The at least one sealing element can be arranged between the degassing line and the plurality of battery cells. The at least one sealing element can z. B. be designed in the form of a sealing ring or in the form of an elastomer mat. The at least one sealing element can be made of an elastic material. The at least one sealing element preferably serves to seal a gap located between the degassing line and the plurality of battery cells. This can advantageously ensure that the gases and/or particles released during cell degassing reach the degassing line or the receiving space as completely as possible.
Weiterhin betrifft die Offenbarung ein Kraftfahrzeug (z. B. einen LKW oder einen Omnibus), wobei das Kraftfahrzeug einen elektrischen Energiespeicher, wie in diesem Dokument offenbart ist, aufweist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein Nutzfahrzeug, d. h. ein Kraftfahrzeug, das durch seine Bauart und Einrichtung speziell zum Transport von Gütern und/oder zum Ziehen eines oder mehrerer (z. B. landwirtschaftlicher) Anhängerfahrzeuge ausgelegt ist. Beispielsweise kann das Nutzfahrzeug ein Lastkraftwagen, ein Sattelschlepper, ein Baustellenfahrzeug und/oder eine landwirtschaftliche Maschine (z. B. ein Traktor) sein. Furthermore, the disclosure relates to a motor vehicle (e.g. a truck or a bus), the motor vehicle having an electrical energy storage device as disclosed in this document. The motor vehicle is preferably a commercial vehicle, ie a motor vehicle which, due to its design and equipment, is specifically designed to transport goods and/or to tow one or more (e.g. agricultural) trailer vehicles. For example, the commercial vehicle can be a truck, a semi-trailer, a construction site vehicle and/or an agricultural machine (e.g. a tractor).
Die zuvor beschriebenen Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: The previously described aspects and features of the present disclosure can be combined with one another in any way. Further details and advantages are described below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1A eine schematische Darstellung eines elektrischen Energiespeichers gemäß einer Ausführungsform; Figure 1A shows a schematic representation of an electrical energy storage device according to an embodiment;
Figur 1 B eine schematische Darstellung eines elektrischen Energiespeichers mit einer Entgasungsleitung gemäß einer Ausführungsform; Figure 1B shows a schematic representation of an electrical energy storage device with a degassing line according to an embodiment;
Figuren 2A-2C verschiedene Ansichten einer Entgasungsleitung gemäß einer Ausführungsform; Figures 2A-2C various views of a degassing line according to an embodiment;
Figuren 3A-3C schematische Darstellungen von Entgasungsleitungen gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen; Figures 3A-3C show schematic representations of degassing lines according to various further embodiments;
Figuren 4A eine schematische Darstellung eines elektrischen Energiespeichers mit einer Entgasungsleitung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und 4A shows a schematic representation of an electrical energy storage device with a degassing line according to a further embodiment; and
Figuren 4B-5B verschiedene Ansichten einer Entgasungsleitung gemäß einer weiterenFigures 4B-5B various views of a degassing line according to another
Ausführungsform. Embodiment.
Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, sodass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Weiterhin wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit mehrfach vorkommende Komponenten nicht jeweils separat referenziert. The embodiments shown in the figures are at least partially identical, so that similar or identical parts are provided with the same reference numbers and for their explanation reference is also made to the description of the other embodiments or figures in order to avoid repetition. Furthermore, for reasons of clarity, components that occur multiple times were not referenced separately.
Die Figuren 1A, 1 B und 4A zeigen (ausschnittsweise) Ausführungsformen eines elektrischen Energiespeichers 10 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt). Der elektrische Energiespeicher 10 kann hierbei elektrische Energie für mindestens eine elektrische Antriebseinheit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Beispielsweise kann das Kraftfahrzeug mittels eines zentralen Elektroantriebs, mittels mehrerer Elektroradnabenantriebe oder mehrerer radnaher Elektroantriebe angetrieben sein. Der elektrische Energiespeicher 10 kann als ein Hochvolt-Energiespeicher ausgeführt sein. Der Hochvolt-Energiespeicher kann z. B. mit einer Gleichspannung zwischen 60 V und 1 ,5 kV, besonders bevorzugt zwischen 400 V und 850 V, betrieben werden bzw. betreibbar sein. Der elektrische Energiespeicher 10 kann extern über ein an einer Ladesteckdose des Kraftfahrzeugs angeschlossenes elektrisches Ladekabel aufladbar sein. Figures 1A, 1B and 4A show (partially) embodiments of an electrical energy storage device 10 for a motor vehicle (not shown). The electrical energy storage 10 can provide electrical energy for at least one electrical drive unit for driving the motor vehicle. For example, the motor vehicle can be driven by a central electric drive, by several electric wheel hub drives or by several electric drives close to the wheel. The electrical energy storage 10 can be designed as a high-voltage energy storage device. The high-voltage energy storage can z. B. with one DC voltage between 60 V and 1.5 kV, particularly preferably between 400 V and 850 V, can be operated or operated. The electrical energy storage 10 can be charged externally via an electrical charging cable connected to a charging socket of the motor vehicle.
Der elektrische Energiespeicher 10 weist mehrere (z. B. achtundvierzig) Batteriezellen 12 auf. Die mehreren Batteriezellen 12 können z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen sein. Die mehreren Batteriezellen 12 können jeweils gleich ausgebildet sein. Die mehreren Batteriezellen 12 können jeweils einen Elektrolyten und einen Elektrodenstapel und/oder Elektrodenwickel aufweisen. Die mehreren Batteriezellen 12 können weiterhin jeweils ein Zellgehäuse aufweisen. In den jeweiligen Zellgehäusen kann jeweils ein Elektrolyt und ein Elektrodenstapel bzw. Elektrodenwickel aufgenommen sein. Das Zellgehäuse kann eine Deckfläche, eine Bodenfläche und eine, die Deck- und Bodenfläche miteinander verbindende Mantelfläche aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform können die mehreren Batteriezellen 12 jeweils prismatische Batteriezellen sein. Die mehreren Batteriezellen 12 können jedoch auch als Beutelzellen oder als Rundzellen ausgeführt sein. The electrical energy storage 10 has several (e.g. forty-eight) battery cells 12. The multiple battery cells 12 can, for. B. lithium-ion battery cells. The multiple battery cells 12 can each be designed the same. The multiple battery cells 12 can each have an electrolyte and an electrode stack and/or electrode coil. The multiple battery cells 12 can each have a cell housing. An electrolyte and an electrode stack or electrode coil can be accommodated in the respective cell housings. The cell housing can have a top surface, a bottom surface and a lateral surface connecting the top and bottom surfaces. In a preferred embodiment, the plurality of battery cells 12 may each be prismatic battery cells. However, the multiple battery cells 12 can also be designed as bag cells or as round cells.
Die mehreren Batteriezellen 12 können in einer Lage angeordnet sein. Bevorzugt sind die mehreren Batteriezellen 12 dabei alle gleich orientiert (vgl. Figur 1 A). Beispielsweise können die Deckflächen der mehreren Batteriezellen 12 jeweils nach oben ausgerichtet sein. Innerhalb der Lage können die mehreren Batteriezellen 12 in Form eines Batteriezellenstapels oder mehrerer Batteriezellenstapel angeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren Batteriezellen 12 in Form von zumindest zwei (z. B. drei), vorzugsweise parallel nebeneinander angeordneten, Batteriezellenstapeln angeordnet sein. Die Batteriezellenstapel können jeweils gleich ausgebildet sein bzw. jeweils eine gleiche Anzahl an Batteriezellen 12 (z. B. sechzehn Batteriezellen 12) aufweisen. Innerhalb eines Batteriezellenstapels können die Batteriezellen 12 entlang einer Stapelrichtung nebeneinander bzw. hintereinander gestapelt angeordnet sein. Die Stapelrichtung kann bspw. horizontal orientiert sein. Bevorzugt weisen die zumindest zwei Batteriezellenstapel jeweils die gleiche Stapelrichtung auf. Weiterhin ist es möglich, dass zum Überbrücken einer Lücke zwischen den Batteriezellen 12 eines Batteriezellenstapels jeweils ein Lückenfüller (z. B. ein Gappad) zwischen zwei der Batteriezellen 12 eines Batteriezellenstapels angeordnet ist. The multiple battery cells 12 can be arranged in one layer. The plurality of battery cells 12 are preferably all oriented in the same way (cf. FIG. 1 A). For example, the top surfaces of the plurality of battery cells 12 can each be oriented upwards. Within the layer, the multiple battery cells 12 can be arranged in the form of a battery cell stack or multiple battery cell stacks. For example, the plurality of battery cells 12 can be arranged in the form of at least two (e.g. three), preferably parallel, battery cell stacks. The battery cell stacks can each have the same design or each have the same number of battery cells 12 (e.g. sixteen battery cells 12). Within a battery cell stack, the battery cells 12 can be arranged next to one another or stacked one behind the other along a stacking direction. The stacking direction can be oriented horizontally, for example. The at least two battery cell stacks preferably each have the same stacking direction. Furthermore, it is possible for a gap filler (e.g. a gap pad) to be arranged between two of the battery cells 12 of a battery cell stack in order to bridge a gap between the battery cells 12 of a battery cell stack.
Die mehreren Batteriezellen 12 können jeweils Kontaktpole 12b (z. B. einen Pluspol und einen Minuspol) aufweisen. Die jeweiligen Kontaktpole 12b können z. B. an den jeweiligen Deckflächen der Batteriezellen 12 angeordnet sein. Die Kontaktpole 12b der mehreren Batteriezellen 12 können miteinander (z. B. in Reihe) verbunden sein. Hierzu kann der elektrische Energiespeicher 10 ein Zellkontaktiersystem aufweisen (nicht dargestellt). The plurality of battery cells 12 may each have contact poles 12b (e.g. a positive pole and a negative pole). The respective contact poles 12b can z. B. be arranged on the respective top surfaces of the battery cells 12. The contact poles 12b of the several Battery cells 12 can be connected to one another (e.g. in series). For this purpose, the electrical energy storage 10 can have a cell contacting system (not shown).
Bevorzugt weisen die mehreren Batteriezellen 12 ferner jeweils ein Entgasungselement 12a zur Zellentgasung auf. Beispielsweise können die jeweiligen Entgasungselemente 12a jeweils in Form eines Überdruckventils und/oder einer in Form einer Materialschwächung bzw. Sollbruchstelle (z. B. in Form einer Berstscheibe) ausgebildet sein. Die jeweiligen Entgasungselemente 12a können selbsttätig bei Überschreiten eines Druckschwellenwertes im Inneren der jeweiligen Batteriezellen 12 bzw. innerhalb des Zellgehäuses öffnen. Die jeweiligen Entgasungselemente 12a können somit zum Schutz der jeweiligen Batteriezellen 12 vor einem schädigenden Überdruck dienen. Entsprechend können die jeweiligen Entgasungselemente 12a dazu ausgebildet sein, einen Gasstrom aus einem jeweiligen Innenraum des Zellgehäuses, z. B. entlang eines vorbestimmten Entgasungspfades, in eine Umgebung der jeweiligen Batteriezelle 12 entweichen zu lassen. Die jeweiligen Entgasungselemente 12a können jeweils auf einer gleichen Seitenfläche der jeweiligen Batteriezellen 12 wie die Kontaktpole 12b angeordnet sein. Beispielsweise können die jeweiligen Entgasungselemente 12a an den jeweiligen Deckflächen der Batteriezellen 12 (z. B. zwischen den Kontaktpolen) angeordnet sein. Entsprechend können die Entgasungselemente 12a der mehreren Batteriezellen 12 des elektrischen Energiespeichers 10 alle nach oben orientiert sein. The plurality of battery cells 12 preferably also each have a degassing element 12a for cell degassing. For example, the respective degassing elements 12a can each be designed in the form of a pressure relief valve and/or in the form of a material weakening or predetermined breaking point (e.g. in the form of a rupture disk). The respective degassing elements 12a can open automatically when a pressure threshold value is exceeded inside the respective battery cells 12 or within the cell housing. The respective degassing elements 12a can thus serve to protect the respective battery cells 12 from damaging excess pressure. Accordingly, the respective degassing elements 12a can be designed to produce a gas stream from a respective interior of the cell housing, e.g. B. along a predetermined degassing path into an environment of the respective battery cell 12. The respective degassing elements 12a can each be arranged on the same side surface of the respective battery cells 12 as the contact poles 12b. For example, the respective degassing elements 12a can be arranged on the respective cover surfaces of the battery cells 12 (e.g. between the contact poles). Accordingly, the degassing elements 12a of the plurality of battery cells 12 of the electrical energy storage device 10 can all be oriented upwards.
Der elektrische Energiespeicher 10 kann ferner ein Gehäuse 11 aufweisen. Das Gehäuse 11 kann z. B. aus einer Metalllegierung oder Kunststoff sein. In dem Gehäuse 11 können die mehreren Batteriezellen 12 aufgenommen sein. Das Gehäuse 11 kann dazu dienen, die mehreren Batteriezellen 12 gegen äußere Einflüsse, insbesondere Schmutz und/oder Feuchtigkeit, zu schützen. Das Gehäuse 11 kann rahmenförmig, vorzugsweise mehreckrahmenförmig (z. B. rechteckrahmenförmig), sein. Bevorzugt ist das Gehäuse 11 vollständig umlaufend bzw. bildet einen geschlossenen, mehrseitigen (z. B. vierseitigen) Rahmen (vgl. z. B. Figur 1 A). The electrical energy storage 10 can also have a housing 11. The housing 11 can z. B. made of a metal alloy or plastic. The multiple battery cells 12 can be accommodated in the housing 11. The housing 11 can serve to protect the multiple battery cells 12 against external influences, in particular dirt and/or moisture. The housing 11 can be frame-shaped, preferably polygonal-frame-shaped (e.g. rectangular-frame-shaped). The housing 11 is preferably completely circumferential or forms a closed, multi-sided (e.g. four-sided) frame (see, for example, Figure 1 A).
Das Gehäuse 11 kann eine Länge aufweisen. Diese kann dabei bspw. eine räumliche Ausdehnung entlang einer Längsachse L des Gehäuses 11 bzw. des Energiespeichers 10 bezeichnen. Die Längsachse L kann bspw. in Richtung der längsten Ausdehnung des Gehäuses 11 bzw. des Energiespeichers 10 verlaufen. Das Gehäuse 11 kann ferner eine Breite aufweisen. Diese kann dabei bspw. eine räumliche Ausdehnung entlang einer Querachse Q des Gehäuses 11 bzw. des Energiespeichers 10 bezeichnen. Die Querachse Q kann dabei bspw. in eine weitere Richtung senkrecht zur Längsachse L orientiert sein. Beispielsweise können die Längsachse L und Querachse Q jeweils horizontal orientiert sein. Weiterhin kann das Gehäuse 11 bzw. der Energiespeicher 10 eine Hochachse H aufweisen. Diese kann bevorzugt senkrecht auf der Längsachse L und Querachse Q stehen. Beispielsweise kann die Hochachse H vertikal bzw. parallel zur Schwerkraftrichtung orientiert sein. The housing 11 can have a length. This can, for example, denote a spatial extent along a longitudinal axis L of the housing 11 or the energy storage device 10. The longitudinal axis L can, for example, run in the direction of the longest extension of the housing 11 or the energy storage device 10. The housing 11 can also have a width. This can, for example, denote a spatial extent along a transverse axis Q of the housing 11 or the energy storage device 10. The transverse axis Q can, for example, be oriented in a further direction perpendicular to the longitudinal axis L. For example, the longitudinal axis L and transverse axis Q can each be oriented horizontally. Furthermore, the housing 11 or the energy storage 10 can have a vertical axis H. This can preferably be perpendicular to the longitudinal axis L and transverse axis Q. For example, the vertical axis H can be oriented vertically or parallel to the direction of gravity.
Der Energiespeicher 10 kann weiterhin einen, vorzugsweise plattenförmigen, Boden aufweisen (nicht dargestellt). Der Boden kann das Gehäuse 11 von unten abdecken. The energy storage 10 can also have a, preferably plate-shaped, base (not shown). The floor can cover the housing 11 from below.
Der Energiespeicher 10 kann ferner einen, vorzugsweise plattenförmigen, Deckel aufweisen (nicht dargestellt). Der Deckel kann das Gehäuse 11 von oben abdecken. The energy storage 10 can also have a, preferably plate-shaped, cover (not shown). The lid can cover the housing 11 from above.
Der elektrische Energiespeicher 10 weist ferner eine Entgasungsleitung 14 (z. B. in Form einer Rohrleitung) auf (vgl. z. B. Figuren 1 B und 4A). Die Entgasungsleitung 14 kann dabei im Gehäuse 11 angeordnet sein bzw. im Gehäuse 11 aufgenommen sein. Die Entgasungsleitung 14 dient bevorzugt dazu, die bei der Zellentgasung aus den jeweiligen Entgasungselementen austretenden Stoffe (z. B. Gase und/oder Partikel) möglichst abgetrennt von den weiteren Komponenten des elektrischen Energiespeichers 10 zu sammeln bzw. die Stoffe möglichst kontrolliert aus dem elektrischen Energiespeicher 10 abzuführen. The electrical energy storage 10 also has a degassing line 14 (e.g. in the form of a pipeline) (see, for example, Figures 1 B and 4A). The degassing line 14 can be arranged in the housing 11 or accommodated in the housing 11. The degassing line 14 preferably serves to collect the substances (e.g. gases and/or particles) emerging from the respective degassing elements during cell degassing as separated as possible from the other components of the electrical energy storage 10 or to collect the substances from the electrical energy storage in as controlled a way as possible 10 to be discharged.
In der Entgasungsleitung 14 kann dazu ein Aufnahmeraum 20 für die aus den jeweiligen Entgasungselementen 12a austretenden Stoffe ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Aufnahmeraum 20 als ein durch die Entgasungsleitung 14 begrenzter freier Hohlraum (z. B. im Inneren der Entgasungsleitung 14) ausgebildet sein. Entsprechend kann die Entgasungsleitung 14 bzw. der Energiespeicher 10 den Aufnahmeraum 20 aufweisen. Der Aufnahmeraum 20 kann durch die Entgasungsleitung 14 von weiteren Komponenten des elektrischen Energiespeichers 10 (z. B. den Kontaktpolen 12b der mehreren Batteriezellen) fluidisch getrennt sein. For this purpose, a receiving space 20 can be formed in the degassing line 14 for the substances emerging from the respective degassing elements 12a. For example, the receiving space 20 can be designed as a free cavity delimited by the degassing line 14 (e.g. inside the degassing line 14). Accordingly, the degassing line 14 or the energy storage 10 can have the receiving space 20. The receiving space 20 can be fluidically separated from other components of the electrical energy storage 10 (e.g. the contact poles 12b of the plurality of battery cells) by the degassing line 14.
Weiterhin können über die Entgasungsleitung 14 die jeweiligen Entgasungselemente 12a der mehreren Batteriezellen 12 fluidisch miteinander verbunden sein. Die Entgasungsleitung 14 bzw. der Aufnahmeraum 20 kann dabei z. B. oberhalb der mehreren Batteriezellen 12 bzw. oberhalb der jeweiligen Entgasungselemente 12a angeordnet sein. Die Entgasungsleitung 14 bzw. der Aufnahmeraum 20 kann somit im Wesentlichen in einer Horizontalebene ausgerichtet sein. Ferner kann die Entgasungsleitung 14 zumindest abschnittsweise direkt an den mehreren Batteriezellen 12 anliegen oder über eine Dichtung (nicht dargestellt) mit den mehreren Batteriezellen 12 verbunden sein. Furthermore, the respective degassing elements 12a of the plurality of battery cells 12 can be fluidly connected to one another via the degassing line 14. The degassing line 14 or the receiving space 20 can z. B. be arranged above the several battery cells 12 or above the respective degassing elements 12a. The degassing line 14 or the receiving space 20 can thus be aligned essentially in a horizontal plane. Furthermore, the degassing line 14 can at least partially be connected directly to the several battery cells 12 rest or be connected to the several battery cells 12 via a seal (not shown).
Die Entgasungsleitung 14 kann rohrförmig und/oder röhrenförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Entgasungsleitung 14 (z. B. zumindest abschnittsweise) einen Hohlprofilabschnitt 14a aufweisen (vgl. z. B. Figur 3A). Dieser kann z. B. einen rechteckigen, quadratischen oder anderen (umfangseitig) geschlossenen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise weist der Hohlprofilabschnitt 14a somit zumindest abschnittsweise eine (umfangsseitig) vollständig umlaufende Wandung auf. Der Hohlprofilabschnitt 14a kann dabei bspw. eine Breite von 50-80 mm aufweisen und/oder eine Höhe von bis zu 20 mm aufweisen. Der Hohlprofilabschnitt 14a kann den Aufnahmeraum 20 für die aus den jeweiligen Entgasungselementen 12a austretenden Stoffe begrenzen. Beispielsweise kann der Aufnahmeraum 20 als ein durch den Hohlprofilabschnitt 14a begrenzter freier Hohlraum ausgebildet sein. Der Hohlprofilabschnitt 14a kann im Wesentlichen entlang der Querachse Q des Gehäuses 11 bzw. des Energiespeichers 10 orientiert sein bzw. seine längste Ausdehnung entlang der Querachse Q aufweisen. The degassing line 14 can be tubular and/or tubular. For example, the degassing line 14 can (e.g. at least in sections) have a hollow profile section 14a (cf. e.g. Figure 3A). This can e.g. B. have a rectangular, square or other (circumferentially) closed cross section. Preferably, the hollow profile section 14a therefore has, at least in sections, a completely circumferential wall (on the circumferential side). The hollow profile section 14a can, for example, have a width of 50-80 mm and/or a height of up to 20 mm. The hollow profile section 14a can limit the receiving space 20 for the substances emerging from the respective degassing elements 12a. For example, the receiving space 20 can be designed as a free cavity delimited by the hollow profile section 14a. The hollow profile section 14a can be oriented essentially along the transverse axis Q of the housing 11 or the energy storage 10 or have its longest extension along the transverse axis Q.
Um ein Einströmen der bei der Zellentgasung freigesetzten Stoffe in die Entgasungsleitung 14 bzw. den Hohlprofilabschnitt 14a zu ermöglichen, kann der Hohlprofilabschnitt 14a bzw. die Entgasungsleitung 14 mehrere Durchgangsöffnungen 15 (z. B. Löcher und/oder Aussparungen) aufweisen. Über die mehreren Durchgangsöffnungen 15 kann der Aufnahmeraum 20 mit den Entgasungselementen 12a (fluidisch) verbunden sein. Die mehreren Durchgangsöffnungen 15 sollen dabei bevorzugt an einer Mantelfläche des Hohlprofilabschnitts 14a angeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren Durchgangsöffnungen 15 an einer, vorzugsweise den mehreren Batteriezellen 12 zugewandten, Unterseite des Hohlprofilabschnitts 14a angeordnet sein (vgl. Figur 2C und 5A). Zusätzlich kann der Hohlprofilabschnitt 14a eine oder zwei stirnseitige Öffnungen aufweisen. Die mehreren Durchgangsöffnungen 15 können jeweils fluchtend bzw. ausgerichtet zu den jeweiligen Entgasungselementen 12a angeordnet sein. Beispielsweise kann jeweils eine der mehreren Durchgangsöffnungen 15 jeweils über einem der mehreren Entgasungselemente 12a angeordnet sein. Entsprechend kann jeweils einem der Entgasungselemente 12a eine der mehreren Durchgangsöffnungen 15 zugeordnet sein. Die mehreren Durchgangsöffnungen 15 können ferner in einem Raster und/oder einem Muster angeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren Durchgangsöffnungen 15 in einer Reihe oder mehreren (z. B. drei), vorzugsweise parallel nebeneinander angeordneten, Reihen angeordnet sein. Bevorzugt korrespondiert das Raster und/oder das Muster der mehreren Durchgangsöffnungen 15 mit einem Raster und/oder Muster, in dem die mehreren Batteriezellen 12 bzw. deren Entgasungselemente 12a angeordnet sind. In order to enable the substances released during cell degassing to flow into the degassing line 14 or the hollow profile section 14a, the hollow profile section 14a or the degassing line 14 can have a plurality of through openings 15 (e.g. holes and/or recesses). The receiving space 20 can be connected (fluidically) to the degassing elements 12a via the multiple through openings 15. The plurality of through openings 15 should preferably be arranged on a lateral surface of the hollow profile section 14a. For example, the plurality of through openings 15 can be arranged on an underside of the hollow profile section 14a, preferably facing the plurality of battery cells 12 (cf. Figures 2C and 5A). In addition, the hollow profile section 14a can have one or two front openings. The multiple through openings 15 can each be arranged aligned or aligned with the respective degassing elements 12a. For example, one of the multiple through openings 15 can be arranged above one of the multiple degassing elements 12a. Accordingly, one of the several through openings 15 can be assigned to one of the degassing elements 12a. The multiple through openings 15 can also be arranged in a grid and/or a pattern. For example, the plurality of through openings 15 can be arranged in one row or in several rows (e.g. three), preferably arranged parallel next to one another. Preferred the grid and/or the pattern of the plurality of through openings 15 corresponds to a grid and/or pattern in which the plurality of battery cells 12 or their degassing elements 12a are arranged.
Die Entgasungsleitung 14 kann auch wannenförmig und/oder kanalförmig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Entgasungsleitung 14 (z. B. zumindest abschnittsweise) einen offenen Profilabschnitt 14b aufweisen (vgl. Figuren 3B und 3C). Beispielsweise kann die Entgasungsleitung 14 (z. B. zumindest abschnittsweise) einen II-, C- und/oder Hut- Profilabschnitt aufweisen. Der offene Profilabschnitt 14b soll bevorzugt einen offenen (z. B. einseitig offenen) Querschnitt bzw. einen Querschnitt mit einer Öffnung aufweisen. Bevorzugt ist die Öffnung des Querschnitts dabei den Entgasungselementen 12a zugewandt bzw. in Richtung der Entgasungselemente 12a orientiert. Beispielsweise kann es sich um einen nach unten offenen II-, C- und/oder Hut-Profilabschnitt handeln. Der offene Profilabschnitt 14b kann den Aufnahmeraum 20 für die aus den jeweiligen Entgasungselementen 12a austretenden Stoffe begrenzen. Der Aufnahmeraum 20 kann bspw. als ein durch den offenen Profilabschnitt 14b begrenzter freier Hohlraum ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann der offene Profilabschnitt 14b den Aufnahmeraum 20 seitlich und nach oben begrenzen. The degassing line 14 can also be trough-shaped and/or channel-shaped. For example, the degassing line 14 can have (e.g. at least in sections) an open profile section 14b (cf. Figures 3B and 3C). For example, the degassing line 14 (e.g. at least in sections) can have a II, C and/or hat profile section. The open profile section 14b should preferably have an open (e.g. open on one side) cross section or a cross section with an opening. Preferably, the opening of the cross section faces the degassing elements 12a or is oriented in the direction of the degassing elements 12a. For example, it can be a II, C and/or hat profile section that is open at the bottom. The open profile section 14b can limit the receiving space 20 for the substances emerging from the respective degassing elements 12a. The receiving space 20 can, for example, be designed as a free cavity delimited by the open profile section 14b. In one embodiment, the open profile section 14b can limit the receiving space 20 laterally and upwards.
Weiterhin kann der Aufnahmeraum 20 auch durch die mehreren Batteriezellen 12 begrenzt sein. Beispielsweise kann der Aufnahmeraum 20 unten von den mehreren Batteriezellen 12 begrenzt sein. Hierzu kann der offene Profilabschnitt 14b mit den mehreren Batteriezellen 12 (z. B. deren Deckflächen) verbunden sein. So kann der offene, vorzugsweise in Richtung der mehreren Batteriezellen 12 offene, Profilabschnitt 14b z. B. zumindest abschnittsweise direkt an den mehreren Batteriezellen 12 anliegen oder über eine Dichtung (nicht dargestellt) mit den mehreren Batteriezellen 12 verbunden sein. Furthermore, the receiving space 20 can also be limited by the several battery cells 12. For example, the receiving space 20 can be delimited at the bottom by the several battery cells 12. For this purpose, the open profile section 14b can be connected to the several battery cells 12 (e.g. their top surfaces). The open profile section 14b, preferably open in the direction of the plurality of battery cells 12, can be z. B. at least in sections rest directly on the several battery cells 12 or be connected to the several battery cells 12 via a seal (not shown).
Weiterhin kann der elektrische Energiespeicher 10 mindestens eine Abdeckplatte 18 aufweisen (vgl. Figur 3C). Diese kann zwischen der Entgasungsleitung 14 (z. B. dem offene Profilabschnitt 14b) und den mehreren Batteriezellen 12 angeordnet sein. Entsprechend kann die Entgasungsleitung 14 über die Abdeckplatte 18 mit den mehreren Batteriezellen 12 verbunden sein. Auch hier kann zwischen der Abdeckplatte 18 und den mehreren Batteriezellen 12 bzw. zwischen der Abdeckplatte 18 und der Entgasungsleitung 14 jeweils eine Dichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die mindestens eine Abdeckplatte 18 kann die mehreren Batteriezellen 12 (z. B. deren Deckflächen und/oder deren Kontaktpole 12b) überdecken. Beispielsweise kann die Abdeckplatte 18 die mehreren Batteriezellen 12 (z. B. deren Deckflächen) Überspannen. Bevorzugt dient die mindestens eine Abdeckplatte 18 zum Schutz der mehreren Batteriezellen 12 bzw. deren Kontaktpole 12b vor aus den jeweiligen Entgasungselementen 12a austretenden Stoffen, wie z. B. leitfähigen Partikeln. Weiterhin kann die mindestens eine Abdeckplatte 18 auch als Berührschutz dienen. Furthermore, the electrical energy storage 10 can have at least one cover plate 18 (see FIG. 3C). This can be arranged between the degassing line 14 (e.g. the open profile section 14b) and the several battery cells 12. Accordingly, the degassing line 14 can be connected to the plurality of battery cells 12 via the cover plate 18. Here too, a seal (not shown) can be arranged between the cover plate 18 and the several battery cells 12 or between the cover plate 18 and the degassing line 14. The at least one cover plate 18 can cover the plurality of battery cells 12 (e.g. their cover surfaces and/or their contact poles 12b). For example, the cover plate 18 can span the plurality of battery cells 12 (e.g. their top surfaces). The at least one cover plate 18 is preferably used Protection of the several battery cells 12 or their contact poles 12b from substances emerging from the respective degassing elements 12a, such as. B. conductive particles. Furthermore, the at least one cover plate 18 can also serve as protection against contact.
Die mindestens eine Abdeckplatte 18 kann eine flache und/oder flächige Form aufweisen. Beispielsweise kann die Abdeckplatte 18 im Wesentlichen quaderförmig sein. Die mindestens eine Abdeckplatte 18 kann im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sein. Die mindestens eine Abdeckplatte 18 kann eine den mehreren Batteriezellen 12 zugewandte (z. B. untere) Seitenfläche umfassen, welche auch als erste Seitenfläche bezeichnet werden kann. Die mindestens eine Abdeckplatte 18 kann ferner eine der ersten Seitenfläche entgegengesetzte (z. B. obere) zweite Seitenfläche umfassen. Die zweite Seitenfläche kann mit einem hitzebeständigen Material beschichtet sein. Die zweite Seitenfläche kann den Aufnahmeraum 20 (z. B. nach unten) begrenzen. The at least one cover plate 18 can have a flat and/or flat shape. For example, the cover plate 18 can be essentially cuboid-shaped. The at least one cover plate 18 can be aligned essentially horizontally. The at least one cover plate 18 can include a (e.g. lower) side surface facing the plurality of battery cells 12, which can also be referred to as the first side surface. The at least one cover plate 18 may further comprise a second side surface that is opposite (e.g. upper) to the first side surface. The second side surface can be coated with a heat-resistant material. The second side surface can limit the receiving space 20 (e.g. downwards).
Die mindestens eine Abdeckplatte 18 kann mehrere Durchgänge 18a (z. B. Löcher) aufweisen. Die mehreren Durchgänge 18a können jeweils fluchtend bzw. ausgerichtet zu den jeweiligen Entgasungselementen 12a angeordnet sein. Beispielsweise kann jeweils einer der mehreren Durchgänge 18a jeweils über einem der mehreren Entgasungselemente 12a angeordnet sein. Entsprechend kann jeweils einem der Entgasungselemente 12a einer der mehreren Durchgänge 18a der mindestens einen Abdeckplatte 18 zugeordnet sein. Die mehreren Durchgänge 18a können ferner in einem Raster und/oder einem Muster angeordnet sein. Beispielsweise können die mehreren Durchgänge 18a in einer Reihe oder mehreren (z. B. drei), vorzugsweise parallel nebeneinander angeordneten, Reihen angeordnet sein. Bevorzugt korrespondiert das Raster und/oder das Muster der mehreren Durchgänge 18a mit einem Raster und/oder Muster, in dem die mehreren Batteriezellen 12 bzw. deren Entgasungselemente 12a angeordnet sind. Die mindestens eine Abdeckplatte 18 kann ferner auch mehrere, vorzugsweise gleich ausgebildete, Abdeckplatten 18 umfassen. Die mindestens eine Abdeckplatte 18 kann somit auch mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise können die mehreren Abdeckplatten 18 jeweils einem der Batteriezellenstapel zugeordnet sein und/oder aneinandergefügt sein. The at least one cover plate 18 can have several passages 18a (e.g. holes). The multiple passages 18a can each be arranged aligned or aligned with the respective degassing elements 12a. For example, one of the multiple passages 18a can be arranged above one of the multiple degassing elements 12a. Accordingly, one of the several passages 18a of the at least one cover plate 18 can be assigned to one of the degassing elements 12a. The multiple passages 18a may further be arranged in a grid and/or a pattern. For example, the plurality of passages 18a can be arranged in one row or in several rows (e.g. three), preferably arranged in parallel next to one another. The grid and/or the pattern of the plurality of passages 18a preferably corresponds to a grid and/or pattern in which the plurality of battery cells 12 or their degassing elements 12a are arranged. The at least one cover plate 18 can also include several cover plates 18, preferably of the same design. The at least one cover plate 18 can therefore also be designed in several parts. For example, the plurality of cover plates 18 can each be assigned to one of the battery cell stacks and/or joined together.
Weiterhin kann der elektrische Energiespeicher 10 mindestens ein Auslassventil (nicht dargestellt) aufweisen, das am Gehäuse 11 angeordnet ist. Das mindestens eine Auslassventil kann z. B. an einer Seitenfläche des Gehäuses 11 angeordnet sein. Beispielsweise kann das mindestens eine Auslassventil auf Höhe der Batteriezellen 12 am Gehäuse 11 angeordnet sein. Das mindestens eine Auslassventil kann in Form eines Überdruckventils und/oder einer in Form einer Materialschwächung bzw. Sollbruchstelle (z. B. in Form einer Berstscheibe) im Gehäuse 11 ausgebildet sein. Das mindestens eine Auslassventil kann mit der Entgasungsleitung 14 bzw. dem Aufnahmeraum 20 (fluidisch) verbunden sein. Beispielsweise kann die Entgasungsleitung 14 bzw. der Aufnahmeraum 20 in das mindestens eine Auslassventil oder in eine mit dem mindestens einen Auslassventil verbundene Auslassleitung münden. Das mindestens eine Auslassventil kann selbsttätig bei Überschreiten eines Druckschwellenwertes in der Entgasungsleitung 14 bzw. in dem Aufnahmeraum 20 öffnen. Das mindestens eine Auslassventil kann dazu ausgebildet sein, einen Gasstrom aus der Entgasungsleitung 14 bzw. aus dem Aufnahmeraum 20 in eine Umgebung des Gehäuses 11 entweichen zu lassen. Im Falle einer Zellentgasung können somit die aus einem der Entgasungselemente 12a austretenden Stoffe bspw. zunächst in die Entgasungsleitung 14 bzw. den Aufnahmeraum 20 strömen und von dort zum mindestens einen Auslassventil 13 gelangen, wo sie letztlich in den Außenraum abgeführt werden können. Es ist ferner möglich, dass das mindestens eine Auslassventil mehrere Auslassventile umfasst bzw. der elektrische Energiespeicher 10 mehrere ebensolche Auslassventile aufweist. Furthermore, the electrical energy storage 10 can have at least one outlet valve (not shown) which is arranged on the housing 11. The at least one outlet valve can z. B. be arranged on a side surface of the housing 11. For example, the at least one outlet valve can be arranged on the housing 11 at the level of the battery cells 12. The at least one outlet valve can be in the form of a pressure relief valve and/or a in the form of a material weakening or predetermined breaking point (e.g. in the form of a rupture disk) in the housing 11. The at least one outlet valve can be connected (fluidically) to the degassing line 14 or the receiving space 20. For example, the degassing line 14 or the receiving space 20 can open into the at least one outlet valve or into an outlet line connected to the at least one outlet valve. The at least one outlet valve can open automatically when a pressure threshold value in the degassing line 14 or in the receiving space 20 is exceeded. The at least one outlet valve can be designed to allow a gas flow to escape from the degassing line 14 or from the receiving space 20 into an environment of the housing 11. In the case of cell degassing, the substances emerging from one of the degassing elements 12a can, for example, first flow into the degassing line 14 or the receiving space 20 and from there reach at least one outlet valve 13, where they can ultimately be discharged into the outside space. It is also possible for the at least one outlet valve to comprise a plurality of outlet valves or for the electrical energy storage device 10 to have a plurality of such outlet valves.
Um die bei einer Zellentgasung freigesetzten Stoffe zu sammeln bzw. zum Auslassventil zu leiten, sind grundsätzlich verschiedene Konfigurationen der Entgasungsleitung 14 möglich (vgl. Figuren 1 B und 4A). Beispielsweise kann die Entgasungsleitung 14 zumindest zwei (z. B. drei) gerade Hauptleitungsabschnitte 14.1 aufweisen. Die zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 können jeweils einem der zumindest zwei Batteriezellenstapel zugeordnet sein. So kann sich jeweils einer der zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 jeweils durchgängig entlang eines der zumindest zwei Batteriezellenstapel erstrecken. Beispielsweise kann ein erster gerader Hauptleitungsabschnitt der zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 alle Batteriezellen 12 eines ersten der zumindest zwei Batteriezellenstapel überdecken bzw. Überspannen und ein zweiter gerader Hauptleitungsabschnitt der zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 alle Batteriezellen 12 eines zweiten der zumindest zwei Batteriezellenstapel überdecken bzw. Überspannen. Die zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 können entsprechend parallel nebeneinander und/oder auf der gleichen Höhe angeordnet sein. Die zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 können jeweils entlang der Querachse Q des Energiespeichers 10 bzw. des Gehäuses 11 orientiert sein bzw. ihre längste Ausdehnung jeweils entlang der Querachse Q aufweisen. Die zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 können jeweils an einer ihrer Stirnseiten geschlossen sein. Die zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 können jeweils in Form des vorgenannten Hohlprofilabschnitts 14a oder des offenen Profilabschnitts 14b ausgebildet sein bzw. jeweils den vorgenannten Hohlprofilabschnitt 14a oder offenen Profilabschnitt 14b aufweisen. In order to collect the substances released during cell degassing or to direct them to the outlet valve, different configurations of the degassing line 14 are possible (cf. Figures 1 B and 4A). For example, the degassing line 14 can have at least two (e.g. three) straight main line sections 14.1. The at least two straight main line sections 14.1 can each be assigned to one of the at least two battery cell stacks. Thus, one of the at least two straight main line sections 14.1 can extend continuously along one of the at least two battery cell stacks. For example, a first straight main line section of the at least two straight main line sections 14.1 can cover or span all battery cells 12 of a first of the at least two battery cell stacks and a second straight main line section of the at least two straight main line sections 14.1 can cover or span all battery cells 12 of a second of the at least two battery cell stacks. The at least two straight main line sections 14.1 can be arranged parallel to one another and/or at the same height. The at least two straight main line sections 14.1 can each be oriented along the transverse axis Q of the energy storage 10 or the housing 11 or have their longest extension along the transverse axis Q. The at least two straight main line sections 14.1 can each be closed on one of their end faces. The at least two straight main line sections 14.1 can each be designed in the form of the aforementioned hollow profile section 14a or the open profile section 14b or each have the aforementioned hollow profile section 14a or open profile section 14b.
Weiterhin kann die Entgasungsleitung 14 mindestens einen Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 aufweisen, der die zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 miteinander verbindet. Bevorzugt verläuft der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 dabei jeweils senkrecht zu den zumindest zwei geraden Hauptleitungsabschnitten 14.1. Der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 kann somit entlang der Längsachse L des Energiespeichers 10 bzw. des Gehäuses 11 orientiert sein. Der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 kann sich zumindest abschnittweise oberhalb oder unterhalb der zwei geraden Hauptleitungsabschnitte erstrecken. Beispielsweise kann der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 die zwei geraden HauptleitungsabschnitteFurthermore, the degassing line 14 can have at least one connecting line section 14.2, which connects the two straight main line sections 14.1 to one another. The at least one connecting line section 14.2 preferably runs perpendicular to the at least two straight main line sections 14.1. The at least one connecting line section 14.2 can thus be oriented along the longitudinal axis L of the energy storage 10 or the housing 11. The at least one connecting line section 14.2 can extend at least in sections above or below the two straight main line sections. For example, the at least one connecting line section 14.2 can contain the two straight main line sections
14.1 in Form eines nach unten oder oben offenen Bogens verbinden (vgl. Figur 2B oder 5B). In einer Ausführungsform kann der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 zumindest abschnittsweise auf Höhe der mehreren Batteriezellen 12 angeordnet sein. Beispielsweise kann der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 angrenzend oder benachbart zu jeweiligen Stirnseiten der zumindest zwei Batteriezellenstapel angeordnet sein. 14.1 connect in the form of an arch that is open at the bottom or top (see Figure 2B or 5B). In one embodiment, the at least one connecting line section 14.2 can be arranged at least in sections at the level of the plurality of battery cells 12. For example, the at least one connecting line section 14.2 can be arranged adjacent or adjacent to respective end faces of the at least two battery cell stacks.
Weiterhin kann der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 jeweils an einem Endbereich der zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 angeordnet sein. Im Fall von drei parallelen Hauptleitungsabschnitten 14.1 , die paarweise über einen Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 verbunden sind, kann die Entgasungsleitung 14 somit in Form des Buchstabens „E“ ausgebildet sein. Der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 kann jedoch jeweils an einem mittleren Bereich der zwei geraden Hauptleitungsabschnitte 14.1 oder an einem Bereich zwischen dem Endbereich und dem mittleren Bereich angeordnet sein (vgl. Figur 4B und 5A). Weiterhin kann der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 mehrere (z. B. zwei) VerbindungsleitungsabschnitteFurthermore, the at least one connecting line section 14.2 can each be arranged at an end region of the two straight main line sections 14.1. In the case of three parallel main line sections 14.1, which are connected in pairs via a connecting line section 14.2, the degassing line 14 can thus be designed in the form of the letter “E”. However, the at least one connecting line section 14.2 can be arranged in a central area of the two straight main line sections 14.1 or in an area between the end area and the middle area (see Figures 4B and 5A). Furthermore, the at least one connecting line section 14.2 can have several (e.g. two) connecting line sections
14.2 umfassen. Diese können z. B. entlang der Querachse Q voneinander beanstandet beabstandet angeordnet sein. Im Fall von drei parallelen Hauptleitungsabschnitten 14.1 können z. B. zwei der Hauptleitungsabschnitte 14.1 in einem mittleren Bereich über einen Verbindungsleitungsabschnitt 14.2 in Form des Buchstaben „H“ verbunden sein, während zwei der Hauptleitungsabschnitten 14.1 über zwei voneinander beabstandete Verbindungsleitungsabschnitte 14.2 miteinander verbunden sein können. Die vorliegende Entgasungsleitung 14 ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass diese ein hitzebeständiges Material 16, nämlich ein Silikat und/oder einen Hochtemperaturkunststoff, aufweist (vgl. Figuren 3A-3C). Als hitzebeständiges Material 16 kann dabei ein Material verstanden werden, welches hohen Temperaturen (z. B. Temperaturen > 100°C) widersteht bzw. auch bei hohen Temperaturen seine charakteristischen Eigenschaften beibehält. Beispielsweise kann das hitzebeständige Material 16 eine Schmelztemperatur von mindestens 150 °C, vorzugsweise mindestens 250 °C, besonders bevorzugt mindestens 400 °C, aufweisen. 14.2 include. These can e.g. B. can be arranged spaced apart from one another along the transverse axis Q. In the case of three parallel main line sections 14.1, e.g. B. two of the main line sections 14.1 can be connected in a central area via a connecting line section 14.2 in the form of the letter “H”, while two of the main line sections 14.1 can be connected to one another via two spaced-apart connecting line sections 14.2. The present degassing line 14 is further characterized in that it has a heat-resistant material 16, namely a silicate and/or a high-temperature plastic (see Figures 3A-3C). A heat-resistant material 16 can be understood as a material that withstands high temperatures (e.g. temperatures > 100 ° C) or retains its characteristic properties even at high temperatures. For example, the heat-resistant material 16 can have a melting temperature of at least 150 ° C, preferably at least 250 ° C, particularly preferably at least 400 ° C.
Als Silikat können Salze und Ester der Ortho-Kieselsäure und deren Kondensate verstanden werden. Das Silikat kann bspw. ein mineralisches Silikat, wie z. B. Glimmer, umfassen. Lediglich beispielhaft kann die Entgasungsleitung 14 bzw. das hitzebeständige Material 16 natürliche Glimmerplatten und/oder natürliche Glimmerbruchstücke, z. B. aus Muskovit oder Phlogopit, aufweisen. Die Glimmerbruchstücke können mit einem, vorzugsweise hitzebeständigen, Bindemittel (z. B. mit einem Silikonharz) zu sog. Kunstglimmer oder Pressglimmer verbunden sein. Die Entgasungsleitung 14 bzw. das hitzebeständige Material 16 kann bspw. auch Glimmerpapier, z. B. mehrlagiges Silikonharz-imprägniertes Glimmerpapier, umfassen. Salts and esters of ortho-silicic acid and their condensates can be understood as silicate. The silicate can be, for example, a mineral silicate, such as. B. mica. By way of example only, the degassing line 14 or the heat-resistant material 16 can be natural mica plates and/or natural mica fragments, e.g. B. made of muscovite or phlogopite. The mica fragments can be bonded with a, preferably heat-resistant, binder (e.g. with a silicone resin) to form so-called artificial mica or pressed mica. The degassing line 14 or the heat-resistant material 16 can, for example, also be mica paper, e.g. B. multi-layer silicone resin-impregnated mica paper.
Als Hochtemperaturkunststoff kann ein Polymermaterial mit einer hohen Wärmeformbeständigkeit verstanden werden. Beispielsweise kann das hitzebeständige Material 16 bzw. der Hochtemperaturkunststoff ein, vorzugsweise aromatisches, Polyimid (z. B. Vespel) umfassen. Das hitzebeständige Material 16 bzw. der Hochtemperaturkunststoff kann bspw. auch ein Polyamidimid, ein Polyetherketon und/oder ein Polyetheretherketon umfassen. Der Hochtemperaturkunststoff kann ein Thermoplast und/oder ein Duroplast sein. A high-temperature plastic can be understood as a polymer material with high heat resistance. For example, the heat-resistant material 16 or the high-temperature plastic can comprise a, preferably aromatic, polyimide (e.g. Vespel). The heat-resistant material 16 or the high-temperature plastic can also include, for example, a polyamideimide, a polyether ketone and/or a polyether ether ketone. The high-temperature plastic can be a thermoplastic and/or a thermoset.
Die Entgasungsleitung 14 kann mit dem hitzebeständigen Material 16 beschichtet sein (vgl. Figur 3A). Beispielsweise kann die Entgasungsleitung 14 einen Grundkörper (z. B. aus Kunststoff und/oder dem Hochtemperaturkunststoff) aufweisen, auf den das hitzebeständige Material 16 als Beschichtung aufgebracht ist. Die Beschichtung kann dabei auf den gesamten Grundkörper oder nur abschnittsweise, z. B. in besonders temperaturexponierten Stellen, aufgebracht sein. Beispielsweise kann die Beschichtung ausschließlich an einerden jeweiligen Entgasungselementen 12a zugewandten Oberfläche des Grundkörpers angeordnet sein. So kann die Beschichtung z. B. an einer Innenseite des Hohlprofilabschnitts 14a und/oder des offenen Profilabschnitts 14b angeordnet sein. Die Beschichtung kann homogen sein. Alternativ kann die Beschichtung räumlich strukturiert sein. Die Beschichtung kann z. B. einen ersten Bereich mit einer ersten Dicke der Beschichtung und einen zweiten Bereich mit einer, von der ersten Dicke unterschiedlichen, zweiten Dicke der Beschichtung, aufweisen. Die Entgasungsleitung 14 bzw. die Beschichtung kann somit zumindest zwei verschiedene Schichtdicken des hitzebeständigen Materials 16 aufweisen. The degassing line 14 can be coated with the heat-resistant material 16 (see Figure 3A). For example, the degassing line 14 can have a base body (e.g. made of plastic and/or high-temperature plastic) to which the heat-resistant material 16 is applied as a coating. The coating can be applied to the entire base body or only in sections, e.g. B. in particularly temperature-exposed areas. For example, the coating can be arranged exclusively on a surface of the base body facing the respective degassing elements 12a. So the coating can e.g. B. be arranged on an inside of the hollow profile section 14a and / or the open profile section 14b. The coating can be homogeneous. Alternatively, the coating can be spatially structured. The coating can e.g. B. a first Have an area with a first thickness of the coating and a second area with a second thickness of the coating that is different from the first thickness. The degassing line 14 or the coating can therefore have at least two different layer thicknesses of the heat-resistant material 16.
Die Entgasungsleitung 14 kann weiterhin ein Formteil aus dem hitzebeständigen Material 16 umfassen (vgl. Figur 3B und 3C). Beispielsweise kann das hitzebeständige Material 16 als (z. B. gepresstes und/oder gegossenes) Formteil (z. B. als Rohr und/oder Profilelement) ausgebildet sein. In einer Ausführungsform kann bspw. die gesamte Entgasungsleitung 14 (z. B. durchgängig) aus dem hitzebeständigen Material 16 gefertigt sein. Hierzu kann das hitzebeständige Material 16 in Form der Entgasungsleitung 14 urgeformt und/oder umgeformt sein. Beispielweise kann können Glimmerbruchstücke mit einem Kunstharz (z. B. Epoxid- oder ein Silikonharz) als Bindemittel in eine Rohrstruktur verpresst und dann unter Druck und Temperatur verbacken sein. Entsprechend kann die (gesamte) Entgasungsleitung 14 im Wesentlichen aus dem hitzebeständigen Material 16 bestehen. The degassing line 14 can further comprise a molded part made of the heat-resistant material 16 (see Figures 3B and 3C). For example, the heat-resistant material 16 can be designed as a (e.g. pressed and/or cast) molded part (e.g. as a tube and/or profile element). In one embodiment, for example, the entire degassing line 14 (e.g. continuously) can be made of the heat-resistant material 16. For this purpose, the heat-resistant material 16 can be originally formed and/or reshaped in the form of the degassing line 14. For example, mica fragments can be pressed into a pipe structure using a synthetic resin (e.g. epoxy or a silicone resin) as a binder and then baked under pressure and temperature. Accordingly, the (entire) degassing line 14 can essentially consist of the heat-resistant material 16.
Weiterhin kann der elektrische Energiespeicher 10 jeweils weitere der vorgenannten Komponenten aufweisen. Diese können dabei wie vorstehend beschrieben ausgebildet sein. Die mehreren der vorgenannten Komponenten können dabei zueinander versetzt bzw. sich wiederholend in verschiedenen Lagen angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann der elektrische Energiespeicher 10 bspw. ein mehrlagiger Energiespeicher sein (nicht ausdrücklich dargestellt). Furthermore, the electrical energy storage 10 can each have further of the aforementioned components. These can be designed as described above. The several of the aforementioned components can be offset from one another or repeatedly arranged in different positions. In one embodiment, the electrical energy storage 10 can be, for example, a multi-layer energy storage (not expressly shown).
So kann der elektrische Energiespeicher 10 bspw. weitere Batteriezellen aufweisen, die im Vergleich zu den vorgenannten mehreren Batteriezellen 12 in einer weiteren bzw. versetzten Lage bzw. Ebene angeordnet sind. Beispielsweise können die mehreren weiteren Batteriezellen parallel versetzt (z. B. oberhalb oder unterhalb) zu den mehreren Batteriezellen 12 angeordnet sein. Auch die mehreren weiteren Batteriezellen können jeweils ein weiteres Entgasungselement zur Zellentgasung aufweisen. Weiterhin kann der elektrische Energiespeicher 10 eine weitere Entgasungsleitung aufweisen, welche die weiteren Entgasungselemente der mehreren weiteren Batteriezellen fluidisch miteinander verbinden kann. Auch die weitere Entgasungsleitung kann dabei das hitzebeständige Material (z. B. in Form einer Beschichtung) aufweisen. Die weitere Entgasungsleitung kann (z. B. lagenübergreifen) mit der vorgenannten Entgasungsleitung 14 fluidisch verbunden sein. Zudem oder alternativ kann die weitere Entgasungsleitung auch mit einem weiteren Auslassventil (z. B. ein Überdruckventil) verbunden sein. Beispielsweise kann das weitere Auslassventil am Gehäuse 11 angeordnet sein. Bevorzugt ist das Gehäuse 11 hierbei mehrteilig bzw. modular ausgeführt. Beispielsweise kann das Gehäuse 11 mehrere, vorzugsweise rahmenförmige, Gehäuseabschnitt aufweisen, die, vorzugsweise aufeinander, gestapelt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform weist dabei jeder der Gehäuseabschnitte ein entsprechendes Auslassventil auf. For example, the electrical energy storage device 10 can have additional battery cells which are arranged in a further or offset position or plane compared to the aforementioned multiple battery cells 12. For example, the plurality of additional battery cells can be arranged offset in parallel (e.g. above or below) to the plurality of battery cells 12. The several additional battery cells can each have a further degassing element for cell degassing. Furthermore, the electrical energy storage 10 can have a further degassing line, which can fluidly connect the further degassing elements of the several further battery cells to one another. The further degassing line can also have the heat-resistant material (e.g. in the form of a coating). The further degassing line can be fluidly connected (e.g. across layers) to the aforementioned degassing line 14. Additionally or alternatively, the further degassing line can also be connected to a further outlet valve (e.g. a pressure relief valve). For example, the further Exhaust valve may be arranged on the housing 11. The housing 11 is preferably designed in several parts or modularly. For example, the housing 11 can have several, preferably frame-shaped, housing sections that are stacked, preferably one on top of the other. In a preferred embodiment, each of the housing sections has a corresponding outlet valve.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Although the invention has been described with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made and equivalents substituted without departing from the scope of the invention. Accordingly, the invention is not intended to be limited to the embodiments disclosed, but is intended to include all embodiments that fall within the scope of the appended claims. In particular, the invention also claims protection for the subject matter and features of the subclaims, regardless of the claims referred to.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
10 Elektrischer Energiespeicher10 Electrical energy storage
11 Gehäuse 11 housing
12 Batteriezelle 12 battery cell
12a Entgasungselement 12a degassing element
14 Entgasungsleitung 14 degassing line
14.1 Hauptleitungsabschnitt 14.1 Main line section
14.2 Verbindungsleitungsabschnitt14.2 Connecting line section
14a Hohlprofilabschnitt 14a hollow profile section
14b Offener Profilabschnitt 14b Open profile section
15 Durchgangsöffnung 15 passage opening
16 Hitzebeständiges Material16 Heat-resistant material
18 Abdeckplatte 18 cover plate
18a Durchgang 18a passage
20 Aufnahmeraum 20 recording room
H Hochachse H vertical axis
L Längsachse L longitudinal axis
Q Querachse Q transverse axis

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Elektrischer Energiespeicher (10) für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend: mehrere Batteriezellen (12), die jeweils ein Entgasungselement (12a) zur Zellentgasung aufweisen; und eine Entgasungsleitung (14), welche die Entgasungselemente (12a) der mehreren Batteriezellen (12) fluidisch miteinander verbindet; wobei die Entgasungsleitung (14) ein hitzebeständiges Material (16), nämlich ein Silikat und/oder einen Hochtemperaturkunststoff, aufweist 1. Electrical energy storage (10) for a motor vehicle, preferably commercial vehicle, comprising: a plurality of battery cells (12), each of which has a degassing element (12a) for cell degassing; and a degassing line (14) which fluidly connects the degassing elements (12a) of the plurality of battery cells (12) to one another; wherein the degassing line (14) has a heat-resistant material (16), namely a silicate and/or a high-temperature plastic
2. Elektrischer Energiespeicher (10) nach Anspruch 1 , wobei: das hitzebeständige Material (16) eine Schmelztemperatur von mindestens 150 °C, vorzugsweise mindestens 250 °C, besonders bevorzugt mindestens 400 °C, aufweist. 2. Electrical energy storage (10) according to claim 1, wherein: the heat-resistant material (16) has a melting temperature of at least 150 °C, preferably at least 250 °C, particularly preferably at least 400 °C.
3. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das Silikat Glimmer, vorzugsweise Kunstglimmer, umfasst; und/oder der Hochtemperaturkunststoff ein Polyimid umfasst. 3. Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, wherein: the silicate comprises mica, preferably artificial mica; and/or the high-temperature plastic comprises a polyimide.
4. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Entgasungsleitung (14): ausgebildet ist, aus den mehreren Batteriezellen (12) über die Entgasungselemente (12a) austretende Stoffe zu sammeln und vorzugsweise aus dem elektrischen Energiespeicher (10) zu leiten; und/oder zumindest abschnittsweise einen Aufnahmeraum (20) für aus den jeweiligen Entgasungselementen (12a) austretende Stoffe begrenzt. 4. Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, wherein the degassing line (14): is designed to collect substances emerging from the plurality of battery cells (12) via the degassing elements (12a) and preferably from the electrical energy storage (10). lead; and/or at least partially delimits a receiving space (20) for substances emerging from the respective degassing elements (12a).
5. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Entgasungsleitung (14) aufweist: einen Hohlprofilabschnitt (14a) mit mehreren Durchgangsöffnungen (15), wobei vorzugsweise die mehreren Durchgangsöffnungen (15) jeweils fluchtend zu den jeweiligen Entgasungselementen (12a) angeordnet sind; und/oder einen offenen Profilabschnitt (14b), vorzugsweise einen II-, C- und/oder Hut-Profil abschnitt, wobei der offene Profilabschnitt (14b) einen zu den jeweiligen Entgasungselementen (12a) hin offenen Querschnitt aufweist. 5. Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, wherein the degassing line (14) has: a hollow profile section (14a) with a plurality of through openings (15), preferably the plurality of through openings (15) each being aligned with the respective degassing elements (12a). are arranged; and/or an open profile section (14b), preferably a II, C and/or hat profile section, wherein the open profile section (14b) has a cross section that is open towards the respective degassing elements (12a).
6. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Entgasungsleitung (14) einen Grundkörper, vorzugsweise aus Kunststoff, aufweist, auf den das hitzebeständige Material (16) als Beschichtung aufgebracht ist. 6. Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, wherein: the degassing line (14) has a base body, preferably made of plastic, to which the heat-resistant material (16) is applied as a coating.
7. Elektrischer Energiespeicher (10) nach Anspruch 6, wobei die Beschichtung: a) einen ersten Bereich mit einer ersten Dicke der Beschichtung und einen zweiten Bereich mit einer, von der ersten Dicke unterschiedlichen, zweiten Dicke der Beschichtung, aufweist; und/oder b) an einer den jeweiligen Entgasungselementen (12a) zugewandten Oberfläche des Grundkörpers angeordnet ist. 7. Electrical energy storage (10) according to claim 6, wherein the coating: a) has a first region with a first thickness of the coating and a second region with a second thickness of the coating that is different from the first thickness; and/or b) is arranged on a surface of the base body facing the respective degassing elements (12a).
8. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das hitzebeständige Material (16) als, vorzugsweise gepresstes und/oder gegossenes, Formteil ausgebildet ist; und/oder die Entgasungsleitung (14) im Wesentlichen aus dem hitzebeständigen Material (16) besteht. 8. Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, wherein: the heat-resistant material (16) is designed as a, preferably pressed and / or cast, molded part; and/or the degassing line (14) essentially consists of the heat-resistant material (16).
9. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Abdeckplatte (18), die zwischen der Entgasungsleitung (14) und den mehreren Batteriezellen (12) angeordnet ist und die die mehreren Batteriezellen (12) überdeckt, vorzugsweise zum Schutz der mehreren Batteriezellen (12) vor aus den jeweiligen Entgasungselementen (12a) austretenden Stoffen. 9. Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, further comprising: a cover plate (18) which is arranged between the degassing line (14) and the plurality of battery cells (12) and which covers the plurality of battery cells (12), preferably for Protection of the several battery cells (12) from substances escaping from the respective degassing elements (12a).
10. Elektrischer Energiespeicher (10) nach Anspruch 9, wobei die Abdeckplatte (18): a) mehrere Durchgänge (18a) aufweist, die jeweils korrespondierend, vorzugsweise fluchtend, zu den jeweiligen Entgasungselementen (12a) angeordnet sind; und/oder b) eine Seitenfläche, vorzugsweise jeweils eine Oberseitenfläche, jeder der mehreren Batteriezellen (12) bedeckt; und/oder c) zusammen mit der Entgasungsleitung (14) einen Aufnahmeraum (20) für aus den jeweiligen Entgasungselementen (12a) austretende Stoffe begrenzt. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: mindestens ein, vorzugsweise an einem Gehäuse (11) des elektrischen Energiespeichers angeordnetes, Auslassventil, das mit der Entgasungsleitung (14) fluidisch verbunden ist, vorzugsweise zum Abführen der aus den jeweiligen Entgasungselementen (12a) austretenden Stoffen aus dem Gehäuse (11). Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die mehreren Batteriezellen (12) in Form von zumindest zwei Batteriezellenstapeln angeordnet sind, die vorzugsweise jeweils eine gleiche Stapelrichtung aufweisen; die Entgasungsleitung (14) zumindest zwei gerade Hauptleitungsabschnitte (14.1) aufweist, die jeweils einem der zumindest zwei Batteriezellenstapel zugeordnet sind; und die Entgasungsleitung (14) mindestens einen Verbindungsleitungsabschnitt (14.2) aufweist, der die zwei geraden Hauptleitungsabschnitte (14.1) miteinander verbindet. Elektrischer Energiespeicher (10) nach Anspruch 12, wobei: sich der mindestens eine Verbindungsleitungsabschnitt (14.2) zumindest abschnittweise oberhalb oder unterhalb der zwei geraden Hauptleitungsabschnitte (14.1) erstreckt. Elektrischer Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: mindestens ein Dichtelement, das zwischen der Entgasungsleitung (14) und den mehreren Batteriezellen (12) angeordnet ist. Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, aufweisend einen elektrischen Energiespeicher (10) nach einem der vorherigen Ansprüche. 10. Electrical energy storage (10) according to claim 9, wherein the cover plate (18): a) has a plurality of passages (18a), each of which is arranged correspondingly, preferably aligned, to the respective degassing elements (12a); and/or b) a side surface, preferably a top surface, of each of the plurality of battery cells (12) is covered; and/or c) together with the degassing line (14), a receiving space (20) is delimited for substances emerging from the respective degassing elements (12a). Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, further comprising: at least one outlet valve, preferably arranged on a housing (11) of the electrical energy storage, which is fluidly connected to the degassing line (14), preferably for discharging the gases from the respective degassing elements (12a) escaping substances from the housing (11). Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, wherein: the plurality of battery cells (12) are arranged in the form of at least two battery cell stacks, which preferably each have the same stacking direction; the degassing line (14) has at least two straight main line sections (14.1), each of which is assigned to one of the at least two battery cell stacks; and the degassing line (14) has at least one connecting line section (14.2) which connects the two straight main line sections (14.1) to one another. Electrical energy storage (10) according to claim 12, wherein: the at least one connecting line section (14.2) extends at least in sections above or below the two straight main line sections (14.1). Electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims, further comprising: at least one sealing element which is arranged between the degassing line (14) and the plurality of battery cells (12). Motor vehicle, preferably commercial vehicle, having an electrical energy storage (10) according to one of the preceding claims.
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