DE102015110804A1

DE102015110804A1 - Batteriesatz-Entlüftungssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE102015110804A1
Application number: DE102015110804.6A
Authority: DE
Inventors: Suriyaprakash Ayyangar Janarthanam; Kanchana Perumalla
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2016-01-21
Also published as: US9685645B2; CN105280981A; CN105280981B; US20160020447A1

Abstract

Ein Batteriesatz gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält, unter anderem, ein Gehäuse, das eine Entlüftungskammer schafft, und Rohrleitungen in fluidtechnischer Verbindung mit der Entlüftungskammer. Ein Rückschlagventil ist außerhalb des Gehäuses montiert und mit den Rohrleitungen verbunden. Das Rückschlagventil gestattet den Strom von Batterieentlüftungsnebenprodukten in einer ersten Richtung, sperrt jedoch den Strom von Atmosphärenluft in eine zweite, entgegengesetzte Richtung.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf einen Batteriesatz eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Ein Entlüftungssystem eines Batteriesatzes schafft einen Strompfad zum Auslassen von Batterieentlüftungsnebenprodukten während Batteriezellenentlüftungsereignissen.
HINTERGRUND
Die Notwendigkeit, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Kraftfahrzeugen und anderen Fahrzeugen zu reduzieren, ist allgemein bekannt. Daher werden Fahrzeuge entwickelt, die die Abhängigkeit von einem Motor mit innerer Verbrennung reduzieren oder komplett beseitigen. Elektrisch betriebene Fahrzeuge sind eine Art von Fahrzeugen, die derzeit für diesen Zweck entwickelt werden. Im Allgemeinen unterscheiden sich Elektrofahrzeuge von konventionellen Kraftfahrzeugen darin, dass sie selektiv von einer oder mehreren batteriebetriebenen Elektromaschinen angetrieben werden. Im Gegensatz dazu sind konventionelle Kraftfahrzeuge ausschließlich auf den Motor mit innerer Verbrennung angewiesen, um das Fahrzeug anzutreiben.
Batteriesätze elektrisch betriebener Fahrzeuge sind typischerweise aus einem oder mehreren Batterie-Arrays aufgebaut, die mehrere Batteriezellen enthalten. Batterieentlüftungsnebenprodukte können unter Übertemperatur- und/oder Überstrombedingungen aus den Batteriezellen ausgestoßen werden. Die Batterieentlüftungsnebenprodukte müssen möglicherweise aus dem Batteriesatz entfernt werden, wenn solch ein Entlüftungsereignis auftritt.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Batteriesatz gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält, unter anderem, ein Gehäuse, das eine Entlüftungskammer schafft, und Rohrleitungen in fluidtechnischer Verbindung mit der Entlüftungskammer. Ein Rückschlagventil ist außerhalb des Gehäuses montiert und mit den Rohrleitungen verbunden. Das Rückschlagventil gestattet den Strom von Batterieentlüftungsnebenprodukten in einer ersten Richtung, sperrt jedoch den Strom von Atmosphärenluft in eine zweite, entgegengesetzte Richtung.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform des vorher genannten Batteriesatzes ist das Rückschlagventil ein Schirmventil, das eine Dichtungsscheibe und einen Ventilsitz enthält, wobei die Dichtungsscheibe zwischen einer ersten Stellung, in der die Dichtungsscheibe eine Öffnung des Ventilsitzes abdeckt, und einer zweiten Stellung, in der die Dichtungsscheibe von der Öffnung abgesetzt ist, bewegt werden kann.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Batteriesätze ist das Rückschlagventil ein Entenschnabelventil, das eine Dichtung mit beweglichen Lippen enthält. Die Lippen sind zwischen einer ersten Stellung, in der die Lippen geschlossen sind, und einer zweiten Stellung, in der die Lippen auseinander gespreizt sind, beweglich.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Batteriesätze ist das Rückschlagventil ein Inline-Rückschlagventil, das einen Ventilsitz und eine Dichtung enthält, die zwischen einer ersten Stellung, in der die Dichtung gegen den Ventilsitz liegt, und einer zweiten Stellung, in der die Dichtung vom Ventilsitz wegbewegt ist, bewegt werden kann.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Batteriesätze schafft das Gehäuse einen Kühlstrompfad, der von der Entlüftungskammer getrennt ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Batteriesätze ist wenigstens ein Batterie-Array innerhalb des Gehäuses montiert.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Batteriesätze enthalten die Rohrleitungen mehrere Stränge, die mit einer Endseite des Gehäuses verbunden sind, wobei die Stränge in fluidtechnischer Verbindung mit der Entlüftungskammer stehen.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Batteriesätze ist das Rückschlagventil an einer Schnittstelle zwischen den Rohrleitungen und einer Fahrzeugschnittstellenstruktur montiert.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Batteriesätze verläuft die Fahrzeugschnittstellenstruktur zwischen dem Gehäuse und einer Fahrzeugstruktur.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Batteriesätze enthält das Gehäuse einen Trog, eine am Trog befestigte Abdeckung und Endseiten.
Ein elektrisch betriebenes Fahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält, unter anderem, eine Fahrzeugstruktur, einen an der Fahrzeugstruktur montierten Batteriesatz und ein Entlüftungssystem zum Entfernen von Batterieentlüftungsnebenprodukten aus dem Batteriesatz. Das Entlüftungssystem enthält eine Entlüftungskammer und ein Rückschlagventil.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform des vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeugs enthält das Entlüftungssystem Rohrleitungen, die zwischen der Entlüftungskammer und dem Rückschlagventil verbunden sind.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeuge ist eine Fahrzeugschnittstellenstruktur zwischen dem Batteriesatz und der Fahrzeugstruktur montiert, und das Rückschlagventil ist an der Fahrzeugschnittstellenstruktur montiert.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeuge enthält der Batteriesatz ein Gehäuse mit einem Trog. Das Rückschlagventil ist am Trog montiert und enthält einen Auslass, der zur Atmosphäre freiliegt.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeuge ist die Fahrzeugstruktur ein Fahrzeugseitenbauteil, das zur Atmosphäre geöffnet ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeuge enthält der Batteriesatz einen Kühlstrompfad, der zur Entlüftungskammer abgedichtet ist.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeuge wird der Batteriesatz flüssigkeitsgekühlt.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeuge wird der Batteriesatz luftgekühlt.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeuge enthält der Batteriesatz mehrere Batterie-Arrays, die jeweils mehrere Batteriezellen enthalten, wobei jede Batteriezelle eine Lüftungsöffnung enthält, über die die Batterieentlüftungsnebenprodukte als Reaktion auf ein Entlüftungsereignis entlüftet werden.
In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten, elektrisch betriebenen Fahrzeuge gestattet das Rückschlagventil, dass Batterieentlüftungsnebenprodukte in eine erste Richtung strömen, sperrt jedoch jeglichen Gegenstrom von Atmosphärenluft in eine zweite, entgegengesetzte Richtung.
Die Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen in den vorangehenden Absätzen, den Ansprüchen oder der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, einschließlich aller ihrer verschiedenen Aspekte oder entsprechender einzelner Merkmale, können unabhängig oder in irgendeiner Kombination aufgenommen werden. Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform beschrieben werden, sind auf alle Ausführungsformen anwendbar, es sei denn, derartige Merkmale sind nicht kompatibel.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden sich für Fachleute aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ergeben. Die Zeichnungen, die zur ausführlichen Beschreibung gehören, können kurz wie folgt beschrieben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
2 veranschaulicht einen Batteriesatz gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Offenbarung.
3 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des Batteriesatzes aus 2.
4 veranschaulicht ein Entlüftungssystem gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung.
Die 5A und 5B veranschaulichen ein Rückschlagventil gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Offenbarung.
Die 6A und 6B veranschaulichen ein Rückschlagventil gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung.
7 veranschaulicht ein Rückschlagventil gemäß noch einer weiteren Ausführungsform dieser Offenbarung.
8 veranschaulicht einen Batteriesatz gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Offenbarung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In dieser Offenbarung wird ein Entlüftungssystem zum Ausstoßen von Batterieentlüftungsnebenprodukten aus einem Batteriesatz eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs ausführlich beschrieben. Das Entlüftungssystem kann eine Entlüftungskammer und ein Rückschlagventil enthalten. Das Rückschlagventil gestattet, dass Batterieentlüftungsnebenprodukten in einer ersten Richtung aus der Entlüftungskammer hinaus strömen, damit die Nebenprodukte ausgestoßen werden, sperrt jedoch jeglichen Gegenstrom von Atmosphärenluft in eine zweite, entgegengesetzte Richtung in die Entlüftungskammer hinein. Das Rückschlagventil kann innerhalb oder außerhalb des Batteriesatzes montiert sein. In einigen Ausführungsformen verlaufen die Rohrleitungen zwischen der Entlüftungskammer und dem Rückschlagventil. Dieses und andere Merkmale werden ausführlicher in den folgenden Absätzen erläutert.
1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang 10 für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug 12. Obwohl für ein Hybridelektrofahrzeug (HEV) aufgezeigt, sollte verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Konzepte nicht auf HEVs beschränkt sind und sich auf andere elektrisch betriebene Fahrzeuge erstrecken können, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEVs) und batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs).
In einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein Power-Split-Antriebsstrangsystem, das ein erstes Antriebssystem und ein zweites Antriebssystem einsetzt. Das erste Antriebssystem enthält eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor 14 und einem Generator 18 (d. h. einer ersten Elektromaschine). Das zweite Antriebssystem enthält wenigstens einen Elektromotor 22 (d. h. eine zweite Elektromaschine), den Generator 18 und eine Batteriebaugruppe 24. In diesem Beispiel wird das zweite Antriebssystem als ein elektrisches Antriebssystem des Antriebsstrangs 10 betrachtet. Das erste und das zweite Antriebssystem generieren Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 28 des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12 anzutreiben. Obwohl eine Power-Split-Konfiguration gezeigt wird, erstreckt sich diese Offenbarung auf alle Hybrid- oder Elektrofahrzeuge, einschließlich Vollhybride, Parallelhybride, serielle Hybride, Mildhybride oder Mikrohybride.
Der Verbrennungsmotor 14, der in diesem Beispiel einen Motor mit innerer Verbrennung enthalten könnte, und der Generator 18 können durch ein Verteilergetriebe 30, wie zum Beispiel ein Planetengetriebe, verbunden sein. Selbstverständlich können andere Verteilergetriebearten, einschließlich anderer Zahnradsätze und Getriebe, verwendet werden, um den Verbrennungsmotor 14 mit dem Generator 18 zu verbinden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Verteilergetriebe 30 ein Planetengetriebe, das einen Zahnkranz 32, ein Sonnenrad 34 und eine Trägerbaugruppe 36 enthält.
Der Generator 18 kann vom Verbrennungsmotor 14 über das Verteilergetriebe 30 angetrieben werden, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 18 kann alternativ als ein Elektromotor funktionieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch er Drehmoment an eine Welle 38 abgibt, die mit dem Verteilergetriebe 30 verbunden ist. Weil der Generator 18 betriebsfähig mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden ist, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 14 vom Generator 18 gesteuert werden.
Der Zahnkranz 32 des Verteilergetriebes 30 kann mit einer Welle 40 verbunden sein, die mit Fahrzeugantriebsrädern 28 durch ein zweites Verteilergetriebe 44 verbunden ist. Das zweite Verteilergetriebe 44 kann einen Zahnradsatz enthalten, der mehrere Zahnräder 46 aufweist. Andere Verteilergetriebe können ebenfalls geeignet sein. Die Zahnräder 46 übertragen Drehmoment vom Verbrennungsmotor 14 zu einem Differentialgetriebe 48, um schließlich Traktion für die Fahrzeugantriebsräder 28 bereitzustellen. Das Differentialgetriebe 48 kann mehrere Zahnräder enthalten, die die Übertragung von Drehmoment zu den Fahrzeugantriebsrädern 28 ermöglichen. In einer Ausführungsform ist das zweite Verteilergetriebe 44 mechanisch mit einer Achse 50 über das Differentialgetriebe 48 gekoppelt, um Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 28 zu verteilen.
Der Elektromotor 22 kann auch eingesetzt werden, um die Fahrzeugantriebsräder 28 durch Drehmomentabgabe an eine Welle 52 anzutreiben, die ebenfalls mit dem zweiten Verteilergetriebe 44 verbunden ist. In einer Ausführungsform wirken der Elektromotor 22 und der Generator 18 als Teile eines Bremsenergierückgewinnungssystems zusammen, in dem sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 18 als Elektromotoren eingesetzt werden können, um Drehmoment abzugeben. Zum Beispiel können sowohl der Elektromotor 22 als auch der Generator 18 jeweils elektrische Leistung an die Batteriebaugruppe 24 abgeben.
Der Batteriesatz 24 ist ein Beispiel für eine Art einer Batteriebaugruppe eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Der Batteriesatz 24 kann einen Hochspannungsbatteriesatz enthalten, der mehrere Batterie-Arrays enthält, die in der Lage sind, elektrische Leistung zum Betreiben des Elektromotors 22 und des Generators 18 abzugeben. Andere Arten von Energiespeichereinrichtungen und/oder Energieabgabeeinrichtungen können ebenfalls zum elektrischen Versorgen des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12 verwendet werden.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform weist das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 zwei wesentliche Betriebsarten auf. Das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 kann in einer Elektrofahrzeug-(EV-, Electric Vehicle)Betriebsart betrieben werden, in der der Elektromotor 22 zum Fahrzeugantrieb genutzt wird (im Allgemeinen ohne Unterstützung durch den Verbrennungsmotor 14), wodurch der Ladezustand der Batteriebaugruppe 24 bei gewissen Fahrmustern/-zyklen bis zu ihrer maximal erlaubten Entladerate entleert wird. Die EV-Betriebsart ist ein Beispiel für eine Charge-Depleting-(Entladungs-)Betriebsart des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12. Unter einigen Umständen kann sich während der EV-Betriebsart der Ladezustand der Batteriebaugruppe 24 erhöhen, zum Beispiel aufgrund eines Bremsenergierückgewinnungzeitraums. In einer Standard-EV-Betriebsart ist der Verbrennungsmotor 14 im Allgemeinen ausgeschaltet, er könnte jedoch, wie erforderlich, auf Basis eines Fahrzeugsystemzustands oder wie vom Bediener gestattet betrieben werden.
Das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 kann zusätzlich in einer Hybrid-(HEV-)Betriebsart betrieben werden, in der sowohl der Verbrennungsmotor 14 als auch der Elektromotor 22 zum Fahrzeugantrieb verwendet werden. Die HEV-Betriebsart ist ein Beispiel für eine Charge-Sustaining-(Ladungserhaltungs-)Betriebsart des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12. In der HEV-Betriebsart kann das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 die Verwendung des Elektromotors 22 zum Antrieb reduzieren, um den Ladezustand der Batteriebaugruppe 24 auf einem konstanten oder annähernd konstanten Pegel zu halten, indem die Verwendung des Verbrennungsmotors 14 zum Antrieb erhöht wird. Das elektrisch betriebene Fahrzeug 12 kann im Schutzbereich dieser Offenbarung, zusätzlich zur EV- und HEV-Betriebsart, in anderen Betriebsarten betrieben werden.
Die 2 und 3 veranschaulichen einen Batteriesatz 54, der in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug eingebaut sein kann. Zum Beispiel könnte der Batteriesatz 54 in der Batteriebaugruppe 24 des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12 aus 1 eingesetzt werden. Die Batteriebaugruppe 24 könnte einen oder mehrere Batteriesätze 54 enthalten, um Komponenten des elektrisch betriebenen Fahrzeugs 12 elektrische Leistung zuzuführen. Es ist nicht beabsichtigt, dass die Anzahl von durch die Batteriebaugruppe 24 eingesetzten Batteriesätzen 54 diese Offenbarung einschränkt, und sie könnte, neben anderen Faktoren, abhängig von der Fahrzeugart variieren.
Eines oder mehrere Batterie-Arrays 56 sind innerhalb des Batteriesatzes 54 montiert. Obwohl in dieser Ausführungsform zwei Batterie-Arrays 56 gezeigt werden, könnte der Batteriesatz 54 im Schutzbereich dieser Offenbarung irgendeine Anzahl von Batterie-Arrays 56 aufnehmen. Jedes Batterie-Array 56 enthält mehrere Batteriezellen 58. Die Batteriezellen 58 können nebeneinander geschichtet sein (in die Seite von 3 hinein) und relativ zueinander gehalten werden, um jeweils das Batterie-Array 56 aufzubauen. Die Batteriezellen 58 sind in einer nicht einschränkenden Ausführungsform prismatische Lithium-Ionen-Zellen. Alternativ könnten andere Batteriezellen genutzt werden, einschließlich zylindrische und Pouch-Zellen.
Der Batteriesatz 54 kann zusätzlich ein Gehäuse 60 enthalten, das die Batterie-Arrays 56 aufnimmt. In einer Ausführungsform enthält das Gehäuse 60 einen Trog 62, eine Abdeckung 64 und Endplatten 80. Der Trog 62 ist ein Sockel des Batteriesatzes 54 und stützt die Batterie-Arrays 56. Die Abdeckung 64 kann über dem Trog 62 positioniert und an diesem befestigt sein, um die Batterie-Arrays 56 des Batteriesatzes 54 aufzunehmen. Die Endplatten 80 schaffen gegenüberliegende Enden des Gehäuses 60. Zusammen verdecken der Trog 62, die Abdeckung 64 und die Endplatten 80 im Wesentlichen die Batterie-Arrays 56 innerhalb des Batteriesatzes 54.
Kühlstrompfade 66 können zwischen den benachbarten Batterie-Arrays 56 und zwischen dem Gehäuse 60 und den Batterie-Arrays 56 verlaufen. Ein Kühlfluid, wie zum Beispiel ein Luftstrom oder ein flüssiges Kühlmittel, kann durch die Kühlstrompfade 66 übertragen werden, um die Batteriezellen 58 der Batterie-Arrays 56 zu kühlen. Mit anderen Worten: Der Batteriesatz 54 kann entweder luft- oder flüssigkeitsgekühlt sein.
Jede Batteriezelle 58 kann eine oder mehrere Lüftungsöffnungen 70 enthalten. Die Lüftungsöffnungen 70 stoßen während gewisser Batteriezellenentlüftungsereignisse Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 aus den Batteriezellen 58 aus, wie zum Beispiel Gase oder andere Nebenprodukte. Entlüftungsereignisse können zum Beispiel unter Übertemperatur- oder Überladungsbedingungen der Batteriezellen 58 oder unter anderen Bedingungen auftreten.
Die Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 können in Entlüftungskammern 68 entlüften, die innerhalb des Batteriesatzes 54 angeordnet sind. In 2 wird ein Teil des Gehäuses 60 als entfernt gezeigt, um die zu einem der Batterie-Arrays 56 zugehörige Entlüftungskammer 68 zu veranschaulichen. In einer Ausführungsform enthält jedes Batterie-Array 56 wenigstens eine zugehörige Entlüftungskammer 68. Wie am besten in 3 gezeigt wird, können die Entlüftungskammern 68 aus verschiedenen innenliegenden Komponenten des Batteriesatzes 54 gebildet werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, einer Rahmenbaugruppe 71 jedes Batterie-Arrays 54, Busschienenmodule 73, des Gehäuses 60 (in dieser Ausführungsform einschließlich der Abdeckung 64) usw.
In einer Ausführungsform, wie zum Beispiel für einen luftgekühlten Batteriesatz, sind die Entlüftungskammern 68 von den Kühlstrompfaden 66 getrennt. Die Entlüftungskammern 68 müssen möglicherweise von den Kühlstrompfaden 66 getrennt sein, die das Kühlfluid aus dem Batteriesatz 54 zu einem Ort im Innern des elektrisch betriebenen Fahrzeugs ausstoßen. Eine oder mehrere Dichtungen 72 können die Entlüftungskammern 68 gegenüber den Kühlstrompfaden 66 abdichten, um zu vermeiden, dass sich Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 mit dem durch die Kühlstrompfade 66 übertragenen Kühlfluid mischen. Die Dichtungen 72 können die Entlüftungskammern 68 auch gegenüber einer Außenseite des Gehäuses 60 abdichten. Die Positionen der Dichtungen 72 können, abhängig von verschiedenen Designüberlegungen, variieren.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 2 und 3 veranschaulicht 4 ein beispielhaftes Entlüftungssystem 74 zum Ausstoßen der Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 aus dem Batteriesatz 54. In einer Ausführungsform enthält das Entlüftungssystem 74 eine oder mehrere Entlüftungskammern 68, Rohrleitungen 76 und ein Rückschlagventil 78. Das Entlüftungssystem 74 schafft einen Entlüftungspfad VP (mit durchgezogenen Linien gezeigt) zum Ausstoßen der Batterieentlüftungsnebenprodukte 69, wenn ein Batteriezellenentlüftungsereignis stattfindet. Zum Beispiel können die Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 unter ihrem eigenen Antriebsdruck durch die Entlüftungskammer 68, die Rohrleitungen 76 und das Rückschlagventil 78 strömen, bevor sie nach außerhalb des Batteriesatzes 54 ausgestoßen werden, wie zum Beispiel in die Atmosphäre 55 (d. h. nach außerhalb des Fahrzeugs).
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform sind die Rohrleitungen 76 an einer Endplatte 80 des Batteriesatzes 54 angebracht und verbinden fluidisch mit der bzw. den Entlüftungskammer(n) 68. Die Rohrleitungen 76 können einen oder mehrere Stränge 81 zum Verbinden mit mehreren Entlüftungskammern 68 enthalten. Zum Beispiel kann jeder Strang 81 mit einer anderen Entlüftungskammer 68 verbinden. An einer Schnittstelle zwischen den Strängen 81 der Rohrleitungen 76 und der Endplatte 80 können Durchführungstüllen 82 positioniert sein, um Leckage zu verhindern und die Befestigung an der Endplatte 80 zu vereinfachen.
Das Rückschlagventil 78 kann ein Einwegventil sein, das gestattet, dass die Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 (den Entlüftungspfad VP entlang) aus dem Batteriesatz 54 in die Atmosphäre 55 strömen. Das Rückschlagventil 78 kann auch Atmosphärenluft davon abhalten, entlang eines Gegenstrompfads RP (gezeigt mit gestrichelten Linien) aus der Atmosphäre 55 in die Entlüftungskammer 68 zu strömen. Feuchtigkeit der Atmosphärenluft ist innerhalb des Batteriesatzes 54 nicht erwünscht und wird daher vom Eintritt durch das Rückschlagventil 78 abgehalten.
Eine Fahrzeugschnittstellenstruktur 84 kann von einem Teil des Trogs 62 (oder alternativ des Gehäuses 60) des Batteriesatzes 54 verlaufen. Die Fahrzeugschnittstellenstruktur 84 kann Teil des Trogs 62 sein, oder sie kann eine getrennte Struktur sein, wie zum Beispiel eine Klammer, die am Trog 62 montiert ist. Der Batteriesatz 54 kann an einer Fahrzeugstruktur 86 unter Verwendung der Fahrzeugschnittstellenstruktur 84 montiert sein. In einer Ausführungsform ist die Fahrzeugstruktur 86 ein Fahrzeugseitenbauteil, das wenigstens eine Öffnung zur Atmosphäre 55 oder einem Ort außerhalb des elektrisch betriebenen Fahrzeugs aufweist. Andere Strukturen können alternativ als die Fahrzeugstruktur 86 eingesetzt werden.
In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Rückschlagventil 78 an der Fahrzeugschnittstellenstruktur 84 montiert. Das Rückschlagventil 78 kann an einer Schnittstelle zwischen den Rohrleitungen 76 und der Fahrzeugschnittstellenstruktur 84 positioniert sein. Auch andere wartbare und verbaubare Montagepositionen werden in Betracht gezogen.
Das Rückschlagventil 78 kann die unterschiedlichsten Designs annehmen. Nicht einschränkende Ausführungsformen verschiedener Rückschlagventildesigns werden in den 5–7 veranschaulicht.
Die 5A und 5B veranschaulichen ein Rückschlagventil 78 gemäß einer ersten, nicht einschränkenden Ausführungsform. In dieser Ausführungsform ist das Rückschlagventil 78 ein Schirmventil, das einen Ventilkörper 88 enthält, der in einem Ventilsitz 90 montiert ist. Eine Dichtungsscheibe 92 verläuft vom Ventilkörper 88. In der ersten Stellung X, die in 5A gezeigt wird, liegt die Dichtungsscheibe 92 flach gegen den Ventilsitz 90, um eine oder mehrere Öffnungen 94 abzudecken, die durch den Ventilsitz 90 gebildet werden. In einer ersten Stellung X wird Atmosphärenluft A, die in einer ersten Richtung D1 übertragen wird, vom Eintreten in die Öffnungen 94 abgehalten. Mit anderen Worten: Das Rückschlagventil 78 hält die Atmosphärenluft A vom Eintreten in den Batteriesatz 54 durch das Rückschlagventil 78 ab.
In der zweiten Stellung X', die in 5B gezeigt wird, ist die Dichtungsscheibe 92 vom Ventilsitz 90 durch den Druck angehoben worden, der von der Antriebsströmung der Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 in einer zweiten Richtung D2 erzeugt wird, die entgegengesetzt zur ersten Richtung D1 ist. Der Strom der Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 hebt die Dichtungsscheibe 92 weg vom Ventilsitz 90, um die Öffnungen 94 freizulegen, und gestattet, dass die Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 aus dem Batteriesatz 54 ausgestoßen werden.
Die 6A und 6B veranschaulichen ein anderes Rückschlagventil 178. Wo es angebracht ist, bezeichnen in dieser Offenbarung gleiche Referenznummern gleiche Elemente, und Referenznummern, zu denen 100 oder Vielfache davon addiert ist, bezeichnen modifizierte Elemente, die so zu verstehen sind, dass sie die gleichen Merkmale und Vorteile wie die entsprechenden Originalelemente einschließen.
In dieser Ausführungsform ist das Rückschlagventil 178 ein Entenschnabelventil, das einen Ventilkörper 188 und eine Dichtung 189 enthält, der innerhalb des Ventilkörpers 188 angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist die Dichtung 189 eine elastomere Dichtung, die bewegliche Lippen 191 enthält. Die Lippen 191 sind zwischen einer ersten Stellung Y (6A) und einer zweiten Stellung Y' (6B) beweglich. In der ersten Stellung Y sind die Lippen 191 geschlossen, um Atmosphärenluft A, die in einer ersten Richtung D1 übertragen wird, vom Eintreten in den Batteriesatz 54 abzuhalten. In der zweiten Stellung Y' spreizt der Druck, der vom Strom der Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 in einer Richtung D2, die entgegengesetzt zur Richtung D1 verläuft, erzeugt wird, die Lippen 191 auseinander, so dass die Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 in die Atmosphäre ausgestoßen werden können.
7 veranschaulicht noch ein anderes Rückschlagventil 278. In dieser Ausführungsform ist das Rückschlagventil 278 ein metallisches Inline-Rückschlagventil, das einen Ventilsitz 290 und eine Dichtung 292 enthält, die relativ zum Ventilsitz 290 bewegt werden kann. Der Strom von Batterieentlüftungsnebenprodukten 69 in eine erste Richtung D1 bewegt die Dichtung 292 weg vom Ventilsitz 290, so dass die Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 ausgestoßen werden, wohingegen der Strom der Atmosphärenluft A in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung D2 gesperrt wird, weil die Dichtung 292 fest gegen den Ventilsitz 290 anliegt.
8 veranschaulicht einen anderen beispielhaften Batteriesatz 154. In dieser Ausführungsform ist der Batteriesatz 154 ein flüssigkeitsgekühlter Batteriesatz. Daher enthält er eine einzige Kammer 199 anstatt getrennte Lüftungs- und Kühlkammern, wie sie zum Beispiel in den 2, 3 und 4 gezeigt werden.
Der Batteriesatz 154 kann ein Gehäuse 160 enthalten, das wenigstens eine Abdeckung 164 und einen Trog 162 aufweist, die das eine oder die mehreren Batterie-Arrays 156 umgeben. Jedes Batterie-Array 156 enthält mehrere Batteriezellen 158.
Ein Rückschlagventil 378 kann innerhalb des Gehäuses 160 montiert sein. In einer Ausführungsform ist das Rückschlagventil 378 im Trog 162 zum Ausstoßen von Batterieentlüftungsnebenprodukten 69 aus dem Batteriesatz 154 montiert. Weil das Rückschlagventil 378 innerhalb des Batteriesatzes 154 montiert ist, sind keine Rohrleitungen erforderlich, um die Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 aus dem Batteriesatz 154 auszustoßen. Ein Auslass 145 des Rückschlagventils 378 kann an irgendeinem geeigneten Ort positioniert sein, um die Batterieentlüftungsnebenprodukte 69 in die Atmosphäre zu übertragen.
Obwohl die unterschiedlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen so veranschaulicht werden, dass sie spezifische Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese besonderen Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus irgendeiner der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus irgendeiner der anderen, nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
Es versteht sich, dass in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Referenzziffern durchweg entsprechende oder ähnliche Elemente kennzeichnen. Obwohl eine besondere Komponentenanordnung offenbart und in diesen Ausführungsbeispielen veranschaulicht wird, versteht es sich, dass auch andere Anordnungen von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
Die vorher genannte Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht als in irgendeinem Sinne einschränkend interpretiert werden. Ein Durchschnittsfachmann würde verstehen, dass gewisse Modifikationen in den Schutzbereich dieser Offenbarung gelangen könnten. Aus diesen Gründen sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Schutzbereich und Gehalt dieser Offenbarung zu bestimmen.

Claims

Batteriesatz, der Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das eine Entlüftungskammer schafft; Rohrleitungen in fluidtechnischer Verbindung mit der Entlüftungskammer; und ein Rückschlagventil, das außerhalb des Gehäuses montiert ist und mit den Rohrleitungen verbunden ist, wobei das Rückschlagventil den Strom von Batterieentlüftungsnebenprodukten in einer ersten Richtung gestattet, während es den Strom von Atmosphärenluft in eine zweite, entgegengesetzte Richtung sperrt.
Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil ein Schirmventil ist, das eine Dichtungsscheibe und einen Ventilsitz enthält, wobei die Dichtungsscheibe zwischen einer ersten Stellung, in der die Dichtungsscheibe eine Öffnung des Ventilsitzes abdeckt, und einer zweiten Stellung, in der die Dichtungsscheibe von der Öffnung abgesetzt ist, bewegt werden kann.
Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil ein Entenschnabelventil ist, das eine Dichtung mit beweglichen Lippen enthält, wobei die Lippen zwischen einer ersten Stellung, in der die Lippen geschlossen sind, und einer zweiten Stellung, in der die Lippen auseinander gespreizt sind, bewegt werden kann.
Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil ein Inline-Rückschlagventil ist, das einen Ventilsitz und eine Dichtung enthält, die zwischen einer ersten Stellung, in der die Dichtung gegen den Ventilsitz liegt, und einer zweiten Stellung, in der die Dichtung vom Ventilsitz wegbewegt ist, bewegt werden kann.
Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen von der Entlüftungskammer getrennten Kühlstrompfad schafft.
Batteriesatz nach Anspruch 1, der wenigstens ein innerhalb des Gehäuses montiertes Batterie-Array umfasst.
Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei die Rohrleitungen mehrere Stränge enthalten, die mit einer Endseite des Gehäuses verbunden sind, wobei die Stränge in fluidtechnischer Verbindung mit der Entlüftungskammer stehen.
Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil an einer Schnittstelle zwischen den Rohrleitungen und einer Fahrzeugschnittstellenstruktur montiert ist.
Batteriesatz nach Anspruch 8, wobei die Fahrzeugschnittstellenstruktur zwischen dem Gehäuse und einer Fahrzeugstruktur verläuft.
Batteriesatz nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen Trog, eine am Trog befestigte Abdeckung und Endseiten enthält.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Fahrzeugstruktur; einen an der Fahrzeugstruktur montierten Batteriesatz; und ein Entlüftungssystem zum Entfernen von Batterieentlüftungsnebenprodukten aus dem Batteriesatz, wobei das Entlüftungssystem eine Entlüftungskammer und ein Rückschlagventil enthält.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Entlüftungssystem Rohrleitungen enthält, die zwischen der Entlüftungskammer und dem Rückschlagventil verbunden sind.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, das eine Fahrzeugschnittstellenstruktur umfasst, die zwischen dem Batteriesatz und der Fahrzeugstruktur montiert ist, und wobei das Rückschlagventil an der Fahrzeugschnittstellenstruktur montiert ist.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei der Batteriesatz ein Gehäuse mit einem Trog enthält, wobei das Rückschlagventil am Trog montiert ist und einen Auslass enthält, der zur Atmosphäre freiliegt.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei die Fahrzeugstruktur ein Fahrzeugseitenbauteil ist, das zur Atmosphäre geöffnet ist.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei der Batteriesatz einen Kühlstrompfad enthält, der gegen die Entlüftungskammer abgedichtet ist.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei der Batteriesatz flüssigkeitsgekühlt ist.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei der Batteriesatz luftgekühlt ist.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei der Batteriesatz mehrere Batterie-Arrays enthält, die jeweils mehrere Batteriezellen enthalten, wobei jede Batteriezelle eine Lüftungsöffnung enthält, über die die Batterieentlüftungsnebenprodukte als Reaktion auf ein Entlüftungsereignis entlüftet werden.
Elektrisch betriebenes Fahrzeug nach Anspruch 11, wobei das Rückschlagventil gestattet, dass Batterieentlüftungsnebenprodukte in eine erste Richtung strömen, jedoch jeglichen Gegenstrom von Atmosphärenluft in eine zweite, entgegengesetzte Richtung sperrt.