DE102020113086A1 - Traktionsbatterie aufweisend ein Leitmittel für einen Fluidvolumenstrom und Kraftfahrzeug - Google Patents

Traktionsbatterie aufweisend ein Leitmittel für einen Fluidvolumenstrom und Kraftfahrzeug Download PDF

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Georg Enkirch
Mario Strack
Tobias Vennefrohne
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie aufweisend eine Batterieschale eine Mehrzahl von in der Batterieschale angeordneten Batteriemodulen, wobei jedes Batteriemodul ein Sicherheitsventil aufweist, einen Batteriedeckel und ein Ventilationselement zur Be- und/oder Entlüftung der Traktionsbatterie, wobei die Traktionsbatterie ein zumindest teilweise für einen designierten Fluidvolumenstrom regelmäßig durchlässiges Leitmittel zur Umlenkung von einem designiert aus einem Sicherheitsventil austretenden designierten Fluidvolumenstrom in Richtung des Ventilationselements aufweist, die Traktionsbatterie einen Entlüftungskanal aufweist, welcher sich von dem Leitmittel zum Ventilationselement erstreckt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Traktionsbatterie aufweisend ein Leitmittel für einen Fluidvolumenstrom und ein Kraftfahrzeug.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung eine Traktionsbatterie, welche ein zumindest teilweise für einen designierten Fluidvolumenstrom regelmäßig durchlässiges Leitmittel zur Umlenkung von einem aus einem Sicherheitsventil austretenden designierten Fluidvolumenstrom in Richtung des Ventilationselements aufweist, wobei die Traktionsbatterie weiterhin einen Entlüftungskanal aufweist, welcher sich von dem Leitmittel zu dem Ventilationselement erstreckt.
  • In Hybridkraftfahrzeugen und/oder Elektrokraftfahrzeugen werden überwiegend elektrochemische Energiespeicher mit hoher Spannungslage und/oder hoher Energiedichte eingesetzt, insbesondere in Form von Lithium-Ionen- Akkumulatoren, wobei die speicherbaren Energiemengen pro Volumeneinheit (Energiedichte) mit der Weiterentwicklung der eingesetzten elektrochemischen Energiespeicher zunimmt.
  • Kommt es in einem elektrochemischen Energiespeicher, insbesondere in einem Lithium-Ionen-Akkumulator mit flüssigem, festem oder gebundenem Elektrolyt zu einem lokalen Kurzschluss der internen Elektroden, kann der Kurzschlussstrom durch den inneren Widerstand die nähere Umgebung der Stelle des Kurzschlusses so weit aufheizen, dass die umliegenden Bereiche ebenfalls in Mitleidenschaft gezogen werden. Dieser Prozess kann sich ausweiten und die im Akkumulator gespeicherte Energie in kurzer Zeit in Form von Wärme freisetzen, insbesondere die gespeicherte elektrische und chemische Energie. Dieses oftmals exponentiell ablaufende Freisetzen von Wärme wird in der Fachsprache auch als thermisch irreversibles Eskalieren oder als thermisches Durchgehen oder allgemeiner auch als thermisches Ereignis bezeichnet (englisch: „thermal runaway“).
  • Die thermische Stabilität von elektrochemischen Energiespeichern verhält sich dabei vielfach umgekehrt proportional zur gespeicherten Energiemenge pro Volumeneinheit, wodurch der thermischen Stabilität eine steigende Bedeutung bei der Entwicklung neuer elektrochemischer Energiespeicher zukommt.
  • Im Stand der Technik bekannte Traktionsbatterien weisen eine Mehrzahl von Batteriemodulen mit jeweils einer oder mehreren elektrochemischen Batteriezellen auf. Viele bekannte Traktionsbatterien sind noch ohne Sicherheitselemente gegen eine Fehlerfortpflanzung thermischer Ereignisse ausgerüstet.
  • Kommt es in einem der Batteriemodule einer Traktionsbatterie zu einem thermischen Ereignis, so kann die freigesetzte Wärmemenge auf benachbarte Batteriemodule übertragen werden, wodurch sich auch benachbarte Batteriemodule und/oder Batteriezellen bis zum Einsetzen eines thermisch irreversiblen Eskalierens aufheizen können. Die Energie kann dabei sowohl durch direkte Wärmeleitung zwischen den Batteriemodulen, als auch indirekt über ein ggf. aus einem Batteriemodul austretendes Fluid übertragen werden. Dabei ist von Bedeutung, ob und wie das Fluid nach dem austreten aus einem Batteriemodul mit anderen Batteriemodulen in Kontakt kommt. Somit besteht im Fall eines thermischen Ereignisses in einem Batteriemodul generell die Gefahr einer Kettenreaktion, welche zu einem Totalausfall der Traktionsbatterie führen kann.
  • Zur Reduzierung der Wahrscheinlichkeit einer derartigen Kettenreaktion können geeignete Maßnahmen vorgesehen sein, welche im Fall eines thermischen Ereignisses die Übertragung eines Wärmestroms von einem Batteriemodul auf ein benachbartes Batteriemodul reduzieren sollen und somit auch dazu geeignet sind, die Sicherheit und damit die Verfügbarkeit einer Traktionsbatterie zu erhöhen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung oder eine Alternative zur Verfügung zu stellen. Vorzugsweise wird dabei die Übertragung von Wärmeenergie über den ggf. aus einem Batteriemodul austretenden Fluidvolumenstrom auf andere Batteriemodule vermindert oder verhindert.
  • Nach einem ersten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe eine Traktionsbatterie aufweisend
    • - eine Batterieschale
    • - eine Mehrzahl von in der Batterieschale angeordneten Batteriemodulen, wobei jedes Batteriemodul zumindest ein Sicherheitsventil aufweist,
    • - einen Batteriedeckel und
    • - ein Ventilationselement zur Be- und/oder Entlüftung der Traktionsbatterie, wobei
    • - die Traktionsbatterie ein zumindest teilweise für einen designierten Fluidvolumenstrom regelmäßig durchlässiges Leitmittel zur Umlenkung von einem aus einem Sicherheitsventil austretenden designierten Fluidvolumenstrom in Richtung des Ventilationselements aufweist,
    • - wobei die Traktionsbatterie einen Entlüftungskanal aufweist, welcher sich von dem Leitmittel zum Ventilationselement erstreckt.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei ...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein ...“, „genau zwei ...“ usw. gemeint sein können.
  • Im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung sei der Ausdruck „insbesondere“ immer so zu verstehen, dass mit diesem Ausdruck ein optionales, bevorzugtes Merkmal eingeleitet wird. Der Ausdruck ist nicht als „und zwar“ und nicht als „nämlich“ zu verstehen.
  • Unter einer „Traktionsbatterie“ wird ein elektrochemischer Energiespeicher verstanden. Vorzugsweise ist eine Traktionsbatterie zum Einbau in sowie zum Antrieb von Elektrofahrzeugen und/oder Hybridfahrzeugen geeignet. Eine Traktionsbatterie umfasst eine Mehrzahl von elektrochemischen Batteriemodulen.
  • Vorzugsweise weist eine Traktionsbatterie weitere Bauteile oder Komponenten auf, die zum Betrieb der Traktionsbatterie notwendig oder förderlich sind, wobei diese weiteren Bauteile oder Komponenten vorzugsweise innerhalb des Batteriegehäuses der Traktionsbatterie angeordnet sind.
  • Unter einem „Batteriemodul“ wird ein Bestandteil einer Traktionsbatterie verstanden, wobei das Batteriemodul zumindest eine elektrochemische Batteriezelle oder eine Mehrzahl von elektrochemischen Batteriezellen aufweist.
  • Vorzugsweise weist ein Batteriemodul eine Elektrolytbarriere auf, welche das reaktive Material des Batteriemoduls umschließt.
  • Weiterhin vorzugsweise weist ein Batteriemodul ein Sicherheitsventil auf.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform weist ein Batteriemodul eine Mehrzahl von Elektrolytbarrieren auf, welche jeweils ein separates Sicherheitsventil aufweisen und jeweils einen Teil des reaktiven Materials des Batteriemoduls umschließen, wobei weiterhin bevorzugt jede Elektrolytbarriere eine oder mehrere Batteriezellen umschließt.
  • Unter einem „Sicherheitsventil“ wird ein Ventil verstanden, welches dazu eingerichtet ist, ein Batteriemodul vor einem unzulässigen Druckanstieg zu schützen. Das Sicherheitsventil öffnet beim Überschreiten eines definierten Ansprechdruckes im Batteriemodul oder beim Erreichen eines Ansprechdifferenzdruckes zwischen dem Batteriemodul und der Umgebung des Batteriemoduls. Durch das Öffnen des Sicherheitsventils wird das Batteriemodul entlastet, vorzugsweise bevor die strukturelle Integrität des Batteriemoduls gefährdet wird.
  • Sofern es zu einem Überdruck in einem Batteriemodul aufweisend ein Sicherheitsventil kommt, öffnet sich das Sicherheitsventil und ein Fluidvolumenstrom tritt aus dem Batteriemodul zunächst in das Batteriegehäuse aus. Hierdurch sinkt der Druck im Inneren des Batteriemoduls. Bei dem designiert austretenden Fluidvolumenstrom kann es sich je nach Typ der Batteriezelle und/oder des Batteriemoduls, insbesondere je nach Typ des im Umfang der Batteriezelle und/oder des Batteriemoduls verwendeten Elektrolyts, um einen designierten Fluidvolumenstrom mit unterschiedlichen Aggregatzuständen handeln, insbesondere kann es sich um ein Gas, ein Gasgemisch, ein Aerosol und/oder einen Partikelstrom handeln.
  • Insbesondere ist unter bestimmten Randbedingungen denkbar, dass der designierte Fluidvolumenstrom entzündlich ist, also in einer exothermen Reaktion seine chemische Energie in thermische Energie umsetzen kann.
  • Vorzugsweise weist ein Sicherheitsventil eine Berstmembran auf, wobei eine Berstmembran dazu eingerichtet ist, bei einem definierten Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der Berstmembran irreversibel zu brechen, sodass ein Fluidvolumenstrom nach dem Bersten durch die Berstmembran strömen kann. Hierdurch kann ein Batteriemodul vor einem schädigenden Unter- und/oder Überdruck vorteilhaft geschützt werden.
  • Unter einer „Batteriezelle“ wird ein Speicher für elektrische Energie auf elektrochemischer Basis verstanden, welcher jeweils eine Elektrodenanordnung mit einem Kathodenkontaktierungselement und einem Anodenkontaktierungselement aufweist. Dabei sind im Inneren der Batteriezelle vorzugsweise die Kathode und die Anode vielschichtig aufgebaut, wobei die einzelnen Schichten im Wechsel gestapelt sind und jeweils durch einen geeigneten Separator elektrisch voneinander getrennt sind.
  • Unter einem „Fluidvolumenstrom“ wird ein Stoffstrom verstanden. Der Fluidvolumenstrom gibt an, wie viel Volumen eines Fluids pro Zeitspanne durch einen festgelegten Querschnitt transportiert wird.
  • Unter einem „designierten Fluidvolumenstrom“ wird derjenige Fluidvolumenstrom verstanden, welcher eintritt, wenn ein Sicherheitsventil eines Batteriemoduls öffnet.
  • Ein designierter aus einem Sicherheitsventil austretender Fluidvolumenstrom ist dabei insbesondere auch ein Wärmestrom, da sich das Batteriemodul durch das thermische Ereignis zuvor aufgeheizt hat.
  • Insbesondere kann ein designierter Fluidvolumenstrom einen Partikelstrom aufweisen, sofern sich Bestandteile des Batteriemoduls und/oder der zumindest einen Batteriezelle durch das thermische Ereignis zuvor aufgeheizt und abgebaut haben.
  • Unter einem „Batteriegehäuse“ wird eine feste Hülle für eine Traktionsbatterie verstanden, welche dazu eingerichtet ist, die innerhalb des Batteriegehäuses angeordneten Komponenten der Traktionsbatterie schützend zu umgeben.
  • Vorzugsweise besteht ein Batteriegehäuse aus einer Batterieschale und einem Batteriedeckel, wobei die Batterieschale und der Batteriedeckel stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein können oder miteinander verbindbar ausgestaltet sind.
  • Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform kann das Batteriegehäuse von weiteren Komponenten ergänzt werden, insbesondere von einem Plattenelement und/oder einer Entlüftungseinheit.
  • Vorzugsweise weist ein Batteriegehäuse zumindest eine Entlüftungseinheit auf, welche zur Be- und/oder Entlüftung der Traktionsbatterie eingerichtet ist und welche sowohl ein Leitmittel als auch einen Entlüftungskanal aufweist. Vorzugsweise weist eine Entlüftungseinheit weiterhin zumindest ein Ventilationselement auf, durch welches ein Stoffstrom zwischen dem Innenraum des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses ausgetauscht werden kann. Vorzugsweise kann eine Entlüftungseinheit stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig mit der Batterieschale und/oder dem Batteriedeckel verbunden sein.
  • Vorzugsweise weist ein Batteriegehäuse eine Mehrzahl von Entlüftungseinheiten auf, vorzugsweise jeweils aufweisend zumindest ein Ventilationselement.
  • Unter einer „Batterieschale“ wird ein Gehäusebestandteil einer Traktionsbatterie verstanden. Insbesondere ist eine Batterieschale zur Aufnahme von Batteriemodulen und/oder Batteriezellen einer Traktionsbatterie eingerichtet, sodass diese durch die Batterieschale geschützt und/oder zumindest mittelbar mit einem Kraftfahrzeug befestigt werden können.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist auch eine Batterieschale denkbar, welche eine im Wesentlichen flächige Struktur mit einer oder mehreren jeweils im Wesentlichen flächig ausgeführten Ebenen aufweist, wobei zumindest eine Ebene der Batterieschale zur Aufnahme von Batteriemodulen und/oder Batteriezellen einer Traktionsbatterie eingerichtet ist, sodass diese durch die Batterieschale zumindest mittelbar mit einem Kraftfahrzeug befestigt werden können. Vorzugsweise wird das Batteriegehäuse einer derart ausgeführten Batterieschale durch einen komplementär geformten Batteriedeckel ergänzt, welcher in Kombination mit der Batterieschale vorteilhaft dazu eingerichtet ist, die Batteriemodule und/oder Batteriezellen vor äußeren Einflüssen zu schützen.
  • Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist unter anderem auch denkbar, dass eine Batterieschale ein Ventilationselement aufweist.
  • Unter einem „Batteriedeckel“ wird ein Bestandteil eines Batteriegehäuses verstanden, welcher dazu eingerichtet ist, eine Batterieschale zu verschließen. Vorzugsweise ist ein Batteriedeckel dazu eingerichtet, als abnehmbarer Verschluss für die Batterieschale zu dienen. Ein Batteriedeckel ist vorzugsweise derart komplementär zu einer jeweiligen Batterieschale ausgeformt, dass er zum Schutz der von einem Batteriegehäuse aufgenommenen Komponenten gegenüber Einflüssen von außen eingerichtet ist, insbesondere zum Schutz der Batteriemodule und/oder Batteriezellen vor äußeren Einflüssen eingerichtet ist.
  • Vorzugsweise ist ein Batteriedeckel dazu eingerichtet, Komponenten einer Traktionsbatterie aufzunehmen.
  • In einer derartigen besonders bevorzugten Ausführungsform kann ein Batteriedeckel dazu eingerichtet sein, Batteriemodule und/oder Batteriezellen einer Traktionsbatterie aufzunehmen, sodass diese durch den Batteriedeckel geschützt und/oder zumindest mittelbar mit einem Kraftfahrzeug befestigt werden können.
  • Konkret ist also eine Traktionsbatterie denkbar, welche sowohl in der Batterieschale als auch in dem Batteriedeckel zur Aufnahme und zum Schutz von Batteriemodulen und/oder Batteriezellen eingerichtet ist. In diesem Fall wird der in der designierten Einbaulage der Traktionsbatterie unterhalb angeordnete Gehäusebestandteil als Batterieschale und der oberhalb angeordnete Gehäusebestandteil als Batteriedeckel bezeichnet.
  • Vorzugsweise weist ein Batteriedeckel ein Ventilationselement auf.
  • Unter einem „Ventilationselement“ wird ein Bauteil oder eine Baugruppe verstanden, die zur Be- und/oder Entlüftung des Batteriegehäuses eingerichtet ist. Dabei kann ein Ventilationselement jederzeit einen Stoffstrom zwischen dem Innenraum des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses zulassen. Weiterhin ist aber auch denkbar, dass ein Ventilationselement einen Stoffstrom durch das Ventilationselement nur unter gewissen Randbedingungen zulässt, insbesondere erst beim Überschreiten eines definierten Druckunterschieds zwischen dem Innenraum des Batteriegehäuses und der Umgebung des Batteriegehäuses.
  • Vorzugsweise weist das Ventilationselement eine semipermeable Membran auf.
  • Unter einer „semipermeablen Membran“ wird eine teilweise durchlässige Wand verstanden, welche für Partikel mit einer Größe unterhalb einer membranabhängigen definierten Größe erlaubt die semipermeable Membran zu passieren, während Partikel mit einer Größe oberhalb dieser membranabhängigen definierten Größe die Membran nicht passieren können.
  • Vorzugsweise wird unter einer semipermeablen Membran eine Membran verstanden, welche einen Gasaustausch, insbesondere Luftaustausch, zulässt, während die Membran für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, zumindest bis zu einer membranabhängigen Druckdifferenz zwischen den beiden Oberflächen der Membran nicht durchlässig ist, insbesondere bis zu einer Druckdifferenz von 0,05 bar, bevorzugt bis zu einer Druckdifferenz von 0,1 bar, besonders bevorzugt bis zu einer Druckdifferenz von 0,2 bar.
  • Vorzugsweise weist das Ventilationselement eine Berstmembran auf. Weiterhin vorzugsweise weist ein Ventilationselement eine semipermeable Membran und ein Berstelement, insbesondere in Form einer semipermeablen Berstmembran auf.
  • Eine Berstmembran innerhalb eines Ventilationselements ist dazu eingerichtet, bei einem definierten Druckunterschied zwischen den beiden Seiten der Berstmembran irreversibel zu brechen, sodass ein designierter Fluidvolumenstrom nach dem Bersten durch die Berstmembran aus dem Innenraum des Batteriegehäuses in die Umgebung des Batteriegehäuses strömen kann. Hierdurch kann das Batteriegehäuse vor einem schädigenden Unter- und/oder Überdruck vorteilhaft geschützt werden.
  • Insgesamt kann durch ein Ventilationselement in Form einer semipermeablen Berstmembran vorteilhaft erreicht werden, dass während des regulären Betriebs der Traktionsbatterie Feuchtigkeit aus dem Innenraum des Batteriegehäuses ferngehalten werden kann, während eine Be- und/oder Entlüftung des Batteriegehäuses gewährleitstet werden kann und wobei das Ventilationselement im Fall eines rapiden Druckanstiegs der Druckdifferenz oberhalb der Berstdruckdifferenz irreversibel aufbricht und damit die Struktur des Batteriegehäuses nicht gefährdet wird. Vorzugsweise kann ein derartiges Ventilationselement ausgetauscht werden.
  • Unter einem „Leitmittel“ wird ein Mittel verstanden, welches dazu eingerichtet ist, einen designierten Fluidvolumenstrom in den Entlüftungskanal umzulenken, wobei sich der designierte Fluidvolumenstrom vorzugsweise mittels einer vorteilhaften strömungsmechanischen Auslegung nicht zunächst vor dem Leitmittel und/oder in dem Leitmittel aufstaut.
  • Mit anderen Worten ist ein Leitmittel dazu eingerichtet, einen designierten Fluidvolumenstrom zu führen und dabei umzulenken, idealerweise bei einem möglichst geringen Totaldruckverlust des designierten Fluidvolumenstroms.
  • Unter einem „regelmäßig durchlässigen“ Leitmittel wird verstanden, dass das Leitmittel regulär zwischen den einzelnen Elementen, insbesondere einer Platte und/oder einem Umlenkungselement und/oder einer Umlenkschaufel, des Leitmittels, welche jeweils versetzt zueinander angeordnet sind, einen frei durchströmbaren Querschnitt aufweist, durch den ein designierter Fluidvolumenstrom strömen kann.
  • Vorzugsweise ist ein Element oder sind die Elemente des Leitmittels so ausgebildet, dass jeweils in der direkten Projektionsrichtung oberhalb eines Sicherheitsventils oder eines jeden Sicherheitsventils ein frei für den designierten Fluidvolumenstrom durchströmbarer Querschnitt angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist ein Leitmittel so ausgebildet, dass ein designierter Fluidvolumenstrom aus dem Leitmittel vorzugsweise und/oder überwiegend so abströmt, dass er in Richtung des Ventilationselements gerichtet abströmt.
  • Vorzugsweise ist ein Leitmittel dazu eingerichtet und/oder so ausgebildet, dass eine Strömungsablösung des designierten Fluidvolumenstroms an dem Leitmittel verhindert wird, bevor der designierte Fluidvolumenstrom die in Richtung des Ventilationselements orientierte designierte Abströmkante des Leitmittels erreicht hat.
  • Vorzugsweise ist das hier vorgeschlagene Leitmittel strömungsmechanisch so ausgelegt, dass der designierte heiße Fluidvolumen- und Wärmestrom nur noch erschwert in einen Barrierebereich zwischen den Batteriemodulen und dem Leitmittel zurückströmen kann.
  • Unter einem „Barrierebereich“ wird dabei ein Bereich verstanden, welcher sich zwischen dem Leitmittel und denjenigen Batteriemodulen erstreckt, welche nicht thermisch eskalieren oder eskaliert sind.
  • Vorzugsweise ist der Barrierebereich zur Aufnahme einer thermischen Isolationsschicht aus einem im Vergleich zu einem designierten Fluidvolumenstrom kalten Gasvolumen eingerichtet.
  • Unter einem „Einströmbereich“ wird in Abgrenzung zu dem Barrierebereich ein Bereich zwischen dem thermisch eskalierenden Batteriemodul oder dem thermisch eskalierten Batteriemodul und dem Leitmittel verstanden.
  • Vorzugsweise wird der Einströmbereich von dem Barrierebereich durch die Stromröhre des aus dem Sicherheitsventil designiert austretenden Fluidvolumenstrom abgegrenzt.
  • Vorzugsweise ist der Einströmbereich gegenüber dem Barrierebereich vergleichsweise klein.
  • Vorzugsweise strömt der designierte Fluidvolumenstrom eines thermisch eskalierenden oder eskalierten Batteriemoduls aus dem Sicherheitsventil zunächst in den Einströmbereich.
  • Vorzugsweise weist das Leitmittel und/oder zumindest ein Element eines Leitmittels, insbesondere eine Platte und/oder ein Umlenkungselement und/oder eine Umlenkschaufel, eine Hinterkante, also die in Strömungsrichtung eines designierten Fluidvolumenstroms am weitesten stromab liegende Geometrie des Leitmittels und/oder des Elements des Leitmittels, auf, welche derart ausgestaltet ist, dass ein designierter Fluidvolumenstrom in tangentialer Richtung von der Geometrie abströmt, sie also nicht umfließt.
  • Vorzugsweise ist die Hinterkante vergleichsweise scharfkantig ausgeführt, also insbesondere nicht grob gerundet.
  • Vorzugsweise ist das hier vorgeschlagene Leitmittel aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgeformt, insbesondere auf Basis von Polyamid. Neben einem Leitmittel, welches im Wesentlichen aus Kunststoff besteht, sind so vorzugsweise auch Ausführungsformen denkbar, in denen ein Leitmittel mit Fasern gefüllt ist und/oder Glasfasern aufweist und/oder Kohlefasern aufweist und/oder Naturfasern aufweist.
  • Vorzugsweise kann das hier vorgeschlagene Leitmittel in den Batteriedeckel oder andere bestehende Strukturelemente aus Kunststoff integriert werden.
  • Vorzugsweise kann das hier vorgeschlagene Leitmittel mit einem Kunststoffpressverfahren oder einem Spritzgussverfahren hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann das hier vorgeschlagene Leitmittel auch im Metall-Druckguss vorteilhaft hergestellt werden.
  • Unter einer „Umlenkung“ des designierten Fluidvolumenstroms wird eine Richtungsänderung des designierten Fluidvolumenstroms von wenigstens 30°, vorzugsweise wenigstens 50° und besonders von wenigstens 70° gegenüber der designierten Austrittsrichtung aus dem Sicherheitsventil verstanden.
  • Vorzugsweise beträgt die Umlenkung des designierten Fluidvolumenstroms in Wechselwirkung mit dem Entlüftungskanal nahezu 90°, vorzugsweise 90° und weiterhin vorzugsweise mehr als 90°.
  • Unter einem „Entlüftungskanal“ wird ein frei für einen designierten Fluidvolumenstrom durchströmbarer also barrierefreier Kanal verstanden, welcher von Seitenwänden und dem Leitmittel gebildet wird, wobei der Entlüftungskanal von dem Leitmittel zum Ventilationselement führt, sodass ein designierter Fluidvolumenstrom mittels dem Leitmittel in den Entlüftungskanal eingeleitet wird, von dem Entlüftungskanal zu dem Ventilationselement geführt wird und durch das Ventilationselement in die Umgebung der Traktionsbatterie entweichen kann.
  • Insbesondere trennt der Entlüftungskanal räumlich einen Bereich innerhalb des Entlüftungskanals von einem anderen Bereich innerhalb der Traktionsbatterie, in welchem unter anderem die Batteriezellen angeordnet sind, jedoch weist ein Entlüftungskanal eine oder mehrere Öffnungen auf, die regelmäßig eine Durchströmung zwischen den beiden genannten Bereichen zulassen.
  • Bisher sind im Stand der Technik Traktionsbatterien bekannt, die ein Sicherheitsventil in einem Batteriemodul aufweisen, sodass im Fall eines Überdruckes in einem Batteriemodul, insbesondere in Folge eines thermischen Ereignisses innerhalb des Batteriemoduls, ein designierter Fluidvolumenstrom aus dem Batteriemodul freigesetzt werden kann. Dieser strömt zunächst in das freie Volumen in der Umgebung des Batteriemoduls im Innenraum des Batteriegehäuses.
  • Auch wenn im Stand der Technik bereits Batteriegehäuse mit einem Ventilationselement zur Be- und/oder Entlüftung des freien Volumens des Innenraums der Traktionsbatterie bekannt sind, so verteilt sich der designierte Fluidvolumenstrom zunächst überwiegend vollständig in dem freien Volumen des Innenraums der Traktionsbatterie und strömt erst im Anschluss entsprechend etwaiger Randbedingungen des Ventilationselements aus dem freien Volumen des Batteriegehäuses ab.
  • Es konnte bei im Stand der Technik bekannten Ausführungsformen von Traktionsbatterien beobachtet werden, dass der designierte Fluidvolumenstrom, welcher auch einen Wärmestrom mit sich führt, diesen Wärmestrom in erheblichem Maß an benachbarte Batteriemodule abgibt. Hierdurch heizen sich benachbarte Batteriemodule und/oder abweichende Batteriemodule ebenfalls zusätzlich auf, wodurch es in der Folge auch in diesen Batteriemodulen zu einem jeweiligen thermischen Ereignis kommen kann. Dies kann eine Kettenreaktion auslösen, welche zum Totalausfall der Traktionsbatterie führen kann.
  • Weiterhin sind im Stand der Technik Traktionsbatterien bekannt, welche in einem Wirkzusammenhang mit dem Sicherheitsventil des Batteriemoduls ein zweites oberhalb gelegenes Sicherheitsventil aufweisen, welches ein Rückstrom des designierten Fluidvolumenstroms zu den benachbarten Batteriemodulen verhindern soll. Dies erfordert jedoch zunächst einen erneuten Druckanstieg in dem Bereich zwischen dem Sicherheitsventil des Batteriemoduls und dem oberhalb gelegenen zweiten Sicherheitsventil, wodurch der designierte Fluidvolumenstrom zunächst beruhigt wird, an kinetischer Energie zugunsten einer zusätzlichen Wärmeproduktion verliert und somit ebenfalls lediglich langsamer aus der Traktionsbatterie abströmen kann.
  • Der von dem designierten Fluidvolumenstrom auf benachbarte Batteriemodule übertragene Wärmestrom hängt auch von der lokalen Nähe des designierten Fluidvolumen- und Wärmestroms zu einem benachbarten Batteriemodul und der Verweilzeit des designierten Fluidvolumen- und Wärmestroms innerhalb des Batteriegehäuses ab.
  • Insofern ist ein besonders schnelles Abströmen des designierten Fluidvolumen und Wärmestroms aus dem Batteriegehäuse vorteilhaft, damit die Wahrscheinlichkeit einer Kettenreaktion reduziert werden kann und die Verfügbarkeit der Traktionsbatterie damit gesteigert werden kann.
  • Durch Vorsehen des hier vorgeschlagenen Leitmittels innerhalb des Batteriegehäuses kann die kinetische Energie des aus dem an dem Batteriemodul vorgesehenen Sicherheitsventil austretenden designierten Fluidvolumenstroms ideal genutzt werden, um den designierten Fluidvolumen- und Wärmestrom schnellstmöglich so umzulenken, dass er in Richtung des Ventilationselements strömt, wobei er vorzugsweise gleichzeitig von den benachbarten Batteriemodulen möglichst beabstandet durch den Entlüftungskanal zum Ventilationselement geführt wird.
  • Das hier vorgeschlagene Leitmittel führt weiterhin dazu, dass der designierte Fluidvolumenstrom zwischen dem an dem Batteriemodul angeordneten Sicherheitsventil und dem Ventilationselement mit dem geringstmöglichen Totaldruckverlust geführt werden kann, wodurch der designierte Fluidvolumen- und Wärmestrom schnellstmöglich aus dem Batteriegehäuse ausströmen kann.
  • Vorzugsweise ist das Leitmittel derart ausgeführt, dass die regelmäßig durchlässigen und damit frei von einem designierten Fluidvolumenstrom durchströmbaren Querschnittsbereiche des Leitmittels fluidkorrespondierend zu dem oder den Sicherheitsventilen angeordnet sind, insbesondere in Projektionsrichtung des oder der Sicherheitsventile angeordnet sind.
  • Die insgesamt geringen Totaldruckverluste des designierten Fluidvolumen- und Wärmestroms können dadurch reduziert werden, dass der Fluidvolumenstrom möglichst ohne Kontraktionen und Aufweitungen der Stromröhre geleitet wird, wobei Umlenkungen der Strömung durch das hier vorgeschlagene Leitmittel gut gerundet ausgeführt werden.
  • Mit anderen Worten ermöglicht das hier vorgeschlagene Leitmittel vorteilhaft, dass der designierten Fluidvolumen- und Wärmestrom, welcher im Fall eines thermischen Ereignisses aus dem an einem Batteriemodul angeordneten Sicherheitsventil ausströmt, schnellstmöglich aus dem Inneren des Batteriegehäuses abgeleitet werden kann, ohne zuvor eine kritische Wärmemenge auf ein anderes Batteriemodul übertragen zu haben.
  • Somit kann eine Kettenreaktion in Folge eines thermischen Ereignisses in einem Batteriemodul verhindert oder die Eintrittswahrscheinlichkeit einer Kettenreaktion zumindest signifikant reduziert werden.
  • Durch das Ausbleiben einer Kettenreaktion kann der nicht thermisch eskalierte Bereich der Batteriemodule weiter benutzt werden, sodass die Traktionsbatterie mit beschränkter Kapazität weiterbetrieben werden kann.
  • Weiterhin kann die Anzahl von Zusatzkomponenten zur Führung des designierten Fluidvolumen- und Wärmestroms gegenüber im Stand der Technik bekannten Lösungen vorteilhaft reduziert werden. Hierdurch sinkt weiterhin der Prüfungs- und Kontrollaufwand für Traktionselemente, da weitere Ventile, insbesondere zweite Sicherheitsventile nicht überprüft oder kontrolliert werden müssen, sofern diese nicht verbaut sind.
  • Insgesamt kann so vorteilhaft der allgemeine Energieeintrag auf die benachbarten Batteriemodule gesenkt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer thermalen Kettenreaktion der verbliebenen Batteriemodule sinkt, wodurch auch die Gefahr von Bränden und/oder Explosionen reduziert werden kann.
  • Darüber hinaus kann die Entstehung und Ausbreitung von Feuer innerhalb des Batteriegehäuses zeitlich hinausgezögert, vermieden oder zumindest die Eintretenswahrscheinlichkeit von Feuer im Batteriegehäuse reduziert werden.
  • Gemäß dem hier vorgeschlagenen Aspekt der Erfindung sei unter anderem an eine Traktionsbatterie gedacht, welche für jedes Batteriemodul ein Sicherheitsventil aufweist, welches mit einem Leitmittel in fluidmechanischer Art und Weise derart korrespondiert, dass das Leitmittel zur Umlenkung eines aus dem Sicherheitsventil designiert austretenden Fluidvolumenstroms in Richtung des zumindest einen Ventilationselements eingerichtet ist. Ein Batteriemodul kann dabei eine oder mehrere Batteriezellen aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Mehrzahl von Batteriemodulen in der Batterieschale und/oder dem Batteriedeckel befestigt werden.
  • Alternativ weist eine Traktionsbatterie gemäß dem hier vorgeschlagenen Aspekt der Erfindung für zumindest ein Batteriemodul eine Mehrzahl von Sicherheitsventilen auf, welche mit einem Leitmittel in fluidmechanischer Art und Weise derart korrespondieren, dass das Leitmittel zur Umlenkung eines aus einem jeden Sicherheitsventil designiert austretenden Fluidvolumenstroms in Richtung des zumindest einen Ventilationselements eingerichtet ist. Auch gemäß dieser Alternative kann ein Batteriemodul dabei eine oder mehrere Batteriezellen aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Mehrzahl von Batteriemodulen auch hier in der Batterieschale und/oder dem Batteriedeckel befestigt werden.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform weist das Leitmittel zumindest bereichsweise eine Platte auf, wobei zumindest eine Komponente eines Normalenvektors der Platte in Richtung des Ventilationselements ausgerichtet ist.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Unter einer „Platte“ wird ein flächiger Bauteilbereich des Leitmittels verstanden, welcher eben ist.
  • Vorzugsweise weist eine Platte keine Dickenverteilung in Richtung ihrer Längserstreckungsrichtung auf. Mit anderen Worten ist eine Platte vorzugsweise nicht profiliert.
  • Es ist jedoch auch denkbar, dass eine Platte eine Profilierung aufweist. Insbesondere sei etwa bei einer profilierten Platte an eine Tropfenform gedacht, dessen abgerundetes Ende in Richtung des Sicherheitsventils ausgerichtet ist, wobei das spitz zulaufende Ende des Tropfens in Richtung des Ventilationselements ausgerichtet ist.
  • Ein „Normalenvektor“ ist ein Vektor, welcher senkrecht auf einer Fläche oder Teilfläche steht, insbesondere auf einer Fläche oder Teilfläche des Leitmittels. Unter einer „Komponente eines Normalenvektors“ wird eine Richtungskomponente des Normalenvektors in einem Bezugskoordinatensystem verstanden, insbesondere in einem kartesischen Bezugskoordinatensystem. Vorzugsweise zeigt eine Raumrichtung des Bezugskoordinatensystems in Richtung des Ventilationselements.
  • Hier wird mit anderen Worten ein Leitmittel vorgeschlagen, welches zumindest bereichsweis eine nicht profilierte oder profilierte Platte aufweist, wobei zumindest eine Komponente eines Normalenvektors der Platte in Richtung des Ventilationselements ausgerichtet ist, während eine andere Komponente des Normalenvektors in Richtung des Sicherheitsventils ausgerichtet ist.
  • Durch die geforderte Ausrichtung des Normalenvektors der Platte kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein aus einem Sicherheitsventil austretender designierter Fluidvolumen- und Wärmestrom von dem Leitmittel in Richtung des Ventilationselements umgelenkt wird.
  • Sofern die Platte eine Profilierung aufweist, wird gefordert, dass der Normalenvektor eines Bereichs der Platte, die zumindest bereichweise das Leitmittel bildet, eine Komponente aufweist, welche in Richtung des Ventilationselements ausgerichtet ist, während eine andere Komponente des Normalenvektors in Richtung des Sicherheitsventils ausgerichtet ist.
  • Durch die Tropfenform kann vorteilhaft erreicht werden, dass der designierte Fluidvolumenstrom im Vergleich zu der Ausführungsform mit einer nicht profilierten Platte mit einem geringeren Druckverlust in Richtung des Ventilationselements umgelenkt werden kann.
  • Bevorzugt weist das Leitmittel ein Umlenkungselement auf, welches mittels einer Mehrzahl von zusammenhängenden Platten ausgebildet ist.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Unter einem „Umlenkungselement“ wird ein speziell geformtes Element des Leitmittels verstanden, welches aus einer Mehrzahl von Platten, insbesondere aus zwei Platten, vorzugsweise aus drei Platten und besonders bevorzugt aus mehr als drei Platten ausgebildet ist, wobei die einzelnen Platten jeweils einen Winkel ungleich 180° zueinander aufweisen. Mit anderen Worten bilden zwei benachbarte Platten an deren Kontaktlinie jeweils eine Kante. Vorzugsweise ist diese Kante gut gerundet ausgeführt, wobei die jeweilige Rundung jeweils in Richtung eines designierten Fluidvolumenstroms betrachtet beidseitig in einen flächigen Bereich übergeht.
  • Im Querschnitt weist ein Umlenkungselement vorzugsweise einen Polygonzug auf. Je nach Ausführung weist der Polygonzug abgerundete Ecken auf.
  • Vorzugsweise sind die ein Umlenkungselement bildenden Platten einstückig miteinander verbunden.
  • Durch das hier vorgeschlagene Element eines Leitmittels kann der designierte Fluidvolumenstrom vorteilhaft mittels mehrerer Richtungsänderungen entlang des Umlenkungselements geführt werden. Hierdurch sind die einzelnen Richtungsänderungen im Vergleich zu einem Leitmittel in Form einer Platte kleiner, wodurch der Totaldruckverlust des designierten Fluidvolumen- und Wärmestroms reduziert werden kann.
  • Weiterhin vorteilhaft kann mit einem Umlenkungselement eine komplexere Richtungsführung des designierten Fluidvolumenstroms erreicht werden, sodass auf komplexe geometrische Randbedingungen im Inneren der Traktionsbatterie reagiert werden kann. Unter komplexen geometrischen Randbedingungen wird verstanden, dass die Geometrie nicht durch eine zweidimensionale Beschreibung und eine Erstreckungsrichtung beschrieben werden kann. Dadurch kann die gedachte Mittellinie einer Stromröhre eine dreidimensionale Umlenkung ausweisen, sie liegt damit also nicht vollständig in einer einzelnen, beliebigen Ebene.
  • Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform weist das Leitmittel eine Umlenkschaufel auf.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Eine „Umlenkschaufel“ weist einen Körper mit einer konkaven Innenfläche auf. Hierbei umfasst die konkave Innenfläche mindestens eine Biegung und ist somit abschnittsweise gekrümmt ausgebildet, wobei der Krümmungsradius entlang der Längserstreckungsrichtung der Umlenkschaufel nicht notwendigerweise konstant ist. Alternativ oder ergänzend kann die konkave Innenfläche mindestens einen Knick aufweisen.
  • Dabei ist vorgesehen, dass die mindestens eine Umlenkschaufel, üblicherweise die konkave Innenseite der mindestens einen Umlenkschaufel in Richtung des Ventilationselements orientiert ist. Mit anderen Worten soll die konkave Innenseite der mindestens einen Umlenkschaufel dem Ventilationselement zugewandt sein.
  • Mit dem hier vorgeschlagenen Leitmittel in Form einer Umlenkschaufel kann der Totaldruckverlust des designierten Fluidvolumenstroms in Folge der Umlenkung der Strömung weiter vorteilhaft reduziert werden, insbesondere gegenüber einer Platte oder einem Umlenkungselement.
  • Besonders bevorzugt ist die Umlenkschaufel profiliert ausgebildet.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Unter einem „profilierten“ Element des Leitmittels wird verstanden, dass das Element, insbesondere die Platte und/oder das Umlenkungselement und/oder die Umlenkschaufel, in Richtung des designierten Fluidvolumenstroms von dem Sicherheitsventil zu dem Ventilationselement eine variierende Dickenverteilung aufweist.
  • Vorzugsweise weist ein profiliertes Element eines Leitmittels die Dickenverteilung eines Tropfenprofils auf.
  • Vorzugsweise ähnelt die Form einer profilierten Umlenkschaufel einer gewölbten Tragfläche.
  • Die Innenseite der Umlenkschaufel kann als „Druckseite“ angesehen werden, da durch die von der Geometrie hervorgerufene zirkulationsinduzierte Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit auf dieser Seite der Umlenkschaufel zwischenzeitlich absinkt, wodurch der statische Druck, welcher auf die Umlenkschaufel wirkt, in Folge des Bernoulli-Effekts lokal ansteigt. Mit anderen Worten führt die Erhaltung der spezifischen Energie der Fluidelemente entlang einer Stromlinie dazu, dass eine Reduzierung der lokalen Strömungsgeschwindigkeit zu einer Erhöhung des Druckes führt und umgekehrt. Der gegenteilige Effekt wirkt auf der anderen Seite der Umlenkschaufel. Auf der anderen Seite wird die Strömungsgeschwindigkeit lokal erhöht, wodurch der statische Druck lokal sinkt, weswegen diese Seite auch als Saugseite bezeichnet werden kann. Der Unterdruck auf der Saugseite bewirkt, dass die Strömung an die Kontur der Umlenkschaufel angesaugt wird, womit auch eine Richtungsänderung in die Strömung eingebracht wird.
  • So kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Totaldruckverluste durch eine möglichst gleichförmige und sanfte Umlenkung des designierten Fluidvolumenstroms erneut reduziert werden können, insbesondere weil ein geringeres Maß an Turbulenz in dem designierten Fluidvolumenstrom erreicht werden kann, insbesondere im Vergleich zu einer Platte oder einem Umlenkungselement oder einer nicht profilierten Umlenkschaufel als potenzielle Elemente des Leitmittels.
  • Somit lässt sich mit einer profilierten Umlenkschaufel das Risiko einer thermischen Kettenreaktion besonders stark reduzieren.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Leitmittel eine Kaskade von Platten und/oder Umlenkungselementen und/oder Umlenkschaufeln auf.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Unter einer „Kaskade“ wird eine Mehrzahl von Elementen des Leitmittels verstanden, welche jeweils versetzt zueinander angeordnet sind, sodass zwischen den einzelnen Elementen ein frei von einem designierten Fluidvolumenstrom durchströmbarer Querschnitt gebildet wird.
  • Vorzugsweise wird eine Kaskade von einer Mehrzahl von Platten gebildet.
  • Weiterhin vorzugsweise wird eine Kaskade von einer Mehrzahl von Umlenkungselementen gebildet.
  • Besonders bevorzugt wird eine Kaskade von einer Mehrzahl von Umlenkschaufeln gebildet, insbesondere von einer Mehrzahl von profilierten Umlenkschaufeln.
  • Ebenfalls sei daran gedacht, dass eine Kaskade von unterschiedlichen Elementen gebildet sein kann. So kann eine Kaskade unter anderem gleichermaßen von einer Mehrzahl von Umlenkschaufeln und/oder Umlenkungselementen und/oder Platten gebildet sein.
  • Vorzugsweise sind die einzelnen Elemente des Leitmittels nebeneinander und jeweils versetzt zueinander angeordnet, weiterhin vorzugsweise mit einem gleichen Abstand zwischen den einzelnen Elementen.
  • Unter anderem sei aber auch an eine Kaskade von Elementen eines Leitmittels gedacht, welche nicht äquidistant zueinander angeordnet sind, sodass auf spezifische Geometrische Randbedingungen innerhalb des Batteriegehäuses der Traktionsbatterie reagiert werden kann.
  • Vorzugsweise ist eine Kaskade von Elementen des Leitmittels so ausgebildet, dass jeweils in der direkten Projektionsrichtung oberhalb eines Sicherheitsventils ein frei für den designierten Fluidvolumenstrom durchströmbarer Querschnitt angeordnet ist.
  • Vorzugsweise weisen die einzelnen in einer Kaskade angeordneten Element des Leitmittels die gleiche Größe auf.
  • Jedoch sei auch an eine Kaskade gedacht, welche Elemente des Leitmittels mit unterschiedlicher Größe aufweist, damit situationsgerecht ein möglichst geringer Totaldruckverlust beim Umlenken des designierten Fluidvolumenstroms vorteilhaft erreicht werden kann.
  • Mit anderen Worten wird hier ein aerodynamisch gestaltetes Umlenkgitter für ein Leitmittel in Form einer Kaskade aus Elementen des Leitmittels vorgeschlagen.
  • Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass ein designierter Fluidvolumenstrom, unabhängig von demjenigen Sicherheitsventil aus dem er austritt, besonders effizient zu dem Ventilationselement geführt werden kann, wodurch das Risiko einer thermischen Kettenreaktion besonders vorteilhaft reduziert werden kann.
  • Optional erstreckt sich der Entlüftungskanal oberhalb des Leitmittels.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Unter einer Erstreckung des Entlüftungskanals „oberhalb“ des Leitmittels wird verstanden, dass der Entlüftungskanal aus Sicht eines Batteriemoduls oberhalb und auf der anderen Seite des Leitmittels angeordnet ist. Unter „oberhalb“ ist explizit nicht zwangsläufig ein oberhalb im Sinne der Ausrichtung im Einbauzustand im Kraftfahrzeug zu verstehen, insbesondere auch nicht in Relation mit der Richtung der Schwerkraft/Erdbeschleunigung. Gegenüber der Gesamtausrichtung im Einbauzustand kann ein Entlüftungskanal gemäß diesem Aspekt der Erfindung also auch seitlich und/oder unterhalb angeordnet sein.
  • Mit anderen Worten ist das Leitmittel bei einem sich oberhalb des Leitmittels erstreckenden Entlüftungskanal dazu eingerichtet, den designierten Fluidvolumenstrom aus einer aus einem Sicherheitsventil ausströmenden Richtung in Richtung des Ventilationselements umzulenken.
  • Vorteilhaft kann hiermit ein sehr geringer Totaldruckverlust des designierten Fluidvolumenstroms auf seiner zurückzulegenden Strecke zwischen dem Sicherheitsventil und dem Ventilationselement erreicht werden, insbesondere wegen der geometrisch bedingten nur geringfügigen und damit besonders effizienten Umlenkung des heißen designierten Fluidvolumenstroms in Richtung des Ventilationselements.
  • Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass ein Barrierebereich zwischen den Batteriemodulen und dem Leitmittel weitestgehend frei von einem aus einem Sicherheitsventil designiert ausströmenden heißen Fluidvolumenstrom bleibt, wodurch ein thermischer Isolationsbereich zwischen dem heißen designierten Fluidvolumenstrom in dem Entlüftungskanal und den Batteriemodulen entsteht, welche seitlich desjenigen Batteriemoduls angeordnet sind, aus dem der heiße designierte Fluidvolumenstrom ausströmt.
  • Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist das Verhältnis zwischen einem freien Querschnitt zwischen zwei Leitelementen und dem Querschnitt zwischen dem Einströmbereich und dem zumindest einen Barrierebereich größer als 1.
  • Bevorzugt ist das Verhältnis zwischen einem freien Querschnitt zwischen zwei Leitelementen und dem Querschnitt zwischen dem Einströmbereich und dem zumindest einen Barrierebereich größer als 1,1, weiterhin bevorzugt größer als 1,2, weiterhin bevorzugt größer als 1,3, besonders bevorzugt größer als 1,5, weiterhin besonders bevorzugt größer als 1,7 und weiterhin besonders bevorzugt größer als 2,0.
  • Weiterhin ist das Verhältnis zwischen einem freien Querschnitt zwischen zwei Leitelementen und dem Querschnitt zwischen dem Einströmbereich und dem zumindest einen Barrierebereich vorzugsweise größer als 3, weiterhin vorzugsweise größer als 4, bevorzugt größer als 6, weiterhin bevorzugt größer als 8 und besonders bevorzugt größer als 10.
  • Vorteilhaft kann hierdurch erreicht werden, dass der Totaldruckverlust eines designierten Fluidvolumenstroms beim Strömen in Richtung des Barrierebereichs höher ist als der Totaldruckverlust eines designierten Fluidvolumenstroms beim Strömen von dem Einströmbereich durch das Leitmittel in Richtung des Entlüftungskanals. Dadurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass der designierte Fluidvolumenstrom überwiegend durch das Leitmittel in Richtung des Entlüftungskanals strömt und sich gleichzeitig in dem Barrierebereich eine thermisch isolierende Schicht ausbilden kann, die die Neigung benachbarter Batteriemodule ebenfalls zu eskalieren zusätzlich vorteilhaft abmindern kann.
  • Weiterhin optional erstreckt sich der Entlüftungskanal seitlich des Leitmittels.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Erstreckt sich der Entlüftungskanal „seitlich“ des Leitmittels, so ist hierunter zu verstehen, dass der Entlüftungskanal aus Sicht eines Batteriemoduls oberhalb des Batteriemoduls angeordnet ist, wobei er sich weiterhin auch seitlich des ebenfalls oberhalb des Batteriemoduls angeordneten Leitmittels erstreckt. Aus Sicht des Batteriemoduls ist der Entlüftungskanal also seitlich neben dem Leitmittel angeordnet.
  • Dabei ist das Leitmittel dazu eingerichtet, den aus dem Batteriemodul designiert ausströmenden Fluidvolumenstrom so umzulenken, dass er in den Entlüftungskanal mit Richtung in Richtung des Ventilationselements umgelenkt wird.
  • Vorteilhaft kann hiermit eine Ausführungsform erreicht werden, die nur einen besonders geringen Bauraumbedarf aufweist.
  • Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist ein Leitmittel und/oder ein Element des Leitmittels, insbesondere eine Platte und/oder ein Umlenkungselement und/oder eine Umlenkschaufel, dazu eingerichtet, sich bei einem Wärmeeintrag zu verformen, wobei eine designierte Verformung dazu eingerichtet ist, dass durch die designierte Verformung ein frei von einem designierten Fluidvolumenstrom durchströmbarer Querschnitt zwischen zwei benachbarten Elementen verkleinert und/oder verschlossen wird.
  • Vorzugsweise ist die thermische Verformung des hier vorgeschlagenen Leitmittels strömungsmechanisch so ausgelegt, dass der designierte heiße Fluidvolumen- und Wärmestrom nur noch erschwert in einen Barrierebereich zwischen den Batteriemodulen und dem Leitmittel zurückströmen kann.
  • Unter anderem sei gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform daran gedacht, dass die thermische Verformung des hier vorgeschlagenen Leitmittels dazu führt, dass das regelmäßig durchlässige Leitmittel ein Leitelement in Form einer Platte und/oder eines Umlenkungselements und/oder einer Umlenkschaufel aufweist, welches nach der thermisch induzierten Verformung an seinem direkt benachbarten Leitelement anliegt, insbesondere fluiddicht anliegt. Die thermische Verformung kann dabei ein oder mehrere oder alle Leitelemente eines Leitmittels betreffen.
  • Auf diese Weise kann vorteilhaft erreicht werden, dass die Separierung des heißen designierten Fluidvolumen- und Wärmestroms gegenüber den benachbarten Batteriemodulen weiter verbessert werden kann, wodurch das Risiko einer thermalen Kettenreaktion weiter sinkt.
  • Gemäß einer optionalen Ausführungsform ist das Leitmittel als Leitmitteleinheit ausgebildet.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Unter einer Ausführungsform in welcher das Leitmittel als „Leitmitteleinheit“ ausgeführt ist, wird verstanden, dass das Leitmittel als separates Bauteil oder als separate Baugruppe ausgeformt wird. Mit anderen Worten wird die Leitmitteleinheit nicht in einem Verfahrensschritt gemeinsam mit der Batterieschale oder dem Batteriedeckel ausgeformt.
  • Vorzugsweise kann die Leitmitteleinheit in einem nachfolgenden Prozessschritt jedoch mit der Batterieschale oder dem Batteriedeckel stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden werden.
  • Vorzugsweise ist die Leitmitteleinheit dazu eingerichtet, den Entlüftungskanal zumindest einseitig so zu begrenzen, dass ein designierter Fluidvolumenstrom durch das Leitmittel in den Entlüftungskanal einströmen kann.
  • Vorteilhaft kann hiermit eine besonders kostengünstige Herstellung des Leitmittels erreicht werden.
  • Weiterhin kann vorteilhaft erreicht werden, dass das Leitmittel nachgerüstet und/oder bei Bedarf ausgetauscht werden kann.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Entlüftungskanal in dem Batteriedeckel ausgeformt.
  • In einer Ausführungsform in welcher der Entlüftungskanal in dem Batteriedeckel ausgeformt ist, weist der Batteriedeckel vorzugsweise auch das Ventilationselement auf.
  • Hierdurch kann vorteilhaft ein robustes Bauteil erreicht werden, welches einfach und kompakt gestaltet werden kann.
  • Weiterhin kann hierdurch vorteilhaft der Montageaufwand für den Entlüftungskanal reduziert werden.
  • Gemäß einer optionalen Ausführungsform sind der Entlüftungskanal und das Leitmittel in dem Batteriedeckel ausgeformt.
  • Zweckmäßigerweise weist der Batteriedeckel nach einer der hier beschriebenen Ausführungsweise vorzugsweise auch das Ventilationselement auf.
  • Vorzugsweise kann zusätzlich zu dem Batteriedeckel ein Plattenelement ausgeformt sein, welches dazu eingerichtet ist, zumindest den Bereich des Batteriedeckels, in welchem der Entlüftungskanal und das Leitmittel angeordnet sind, einseitig zu bedecken und damit vorzugsweise den Entlüftungskanal auszubilden.
  • Dabei sei gemäß einer ersten Variante daran gedacht, dass der Batteriedeckel an der designiert der Batterieschale und somit vorzugsweise auch den Batteriemodulen zugewandten Seite von einem Plattenelement bedeckt wird. Dieses Plattenelement kann stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Batteriedeckel verbunden sein. In dieser Variante weist das Plattenelement einen oder mehrere Durchbrüche auf und/oder das Plattenelement verschließt den Batteriedeckel nicht vollflächig in Richtung des Entlüftungskanals, sodass ein designierter Fluidvolumenstrom von der Batterieschale und somit von den Batteriemodulen in den Entlüftungskanal einströmen kann.
  • Gemäß einer zweiten Variante sei daran gedacht, dass der Batteriedeckel an seiner Außenseite, also an der von den Batteriemodulen abgewandten Seite von einem Plattenelement verschlossen werden kann. Weiterhin bevorzugt kann der Batteriedeckel in dieser Ausführungsform einen für einen designierten Fluidvolumenstrom durchlässigen Bereich aufweisen, über den der designierte Fluidvolumenstrom von dem Batteriemodul oder den Batteriemodulen ausströmend in den Batteriedeckel einströmen kann, insbesondere in den Bereich des Batteriedeckels, welcher das Leitmittel und den Entlüftungskanal aufweist. Das Plattenelement auf der Außenseite des Batteriedeckels kann stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Batteriedeckel verbunden sein.
  • Hierdurch kann vorteilhaft ein robustes Bauteil mit integrierter Funktionalität erreicht werden, welches einfach und kompakt gestaltet werden kann.
  • Weiterhin kann hierdurch vorteilhaft der Montageaufwand für den Entlüftungskanal und das Leitmittel reduziert werden.
  • Gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform sind der Entlüftungskanal und das Leitmittel in einer Entlüftungseinheit ausgeformt.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Unter einer „Entlüftungseinheit“ wird ein separates Bauteil oder eine separate Baugruppe verstanden, welche das Leitmittel und den Entlüftungskanal aufnimmt. Dieses separate Bauteil oder diese separate Baugruppe kann mit dem Batteriegehäuse verbunden werden, insbesondere mit dem Batteriedeckel oder der Batterieschale.
  • Vorteilhaft kann hierdurch ein funktionsoptimiert ausgelegtes und gefertigtes kompaktes und robustes Bauteil erreicht werden.
  • Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Kraftfahrzeug aufweisend eine Traktionsbatterie nach dem ersten Aspekt der Erfindung.
  • Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
    • Unter einem „Kraftfahrzeug“ wird ein durch einen Motor angetriebenes Fahrzeug verstanden. Vorzugsweise ist ein Kraftfahrzeug nicht an eine Schiene gebunden oder zumindest nicht dauerhaft spurgebunden.
  • Es versteht sich, dass sich die vorstehend beschriebenen Vorteile einer Traktionsbatterie unmittelbar auf ein Kraftfahrzeug erstrecken, welches eine derartige Traktionsbatterie aufweist.
  • Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Gegenstand des zweiten Aspekts mit dem Gegenstand des vorstehenden Aspekts der Erfindung vorteilhaft kombinierbar ist, und zwar sowohl einzeln oder in beliebiger Kombination kumulativ.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
    • 1: schematisch eine erste Traktionsbatterie aus dem Stand der Technik;
    • 2: schematisch eine zweite Traktionsbatterie aus dem Stand der Technik;
    • 3: schematisch eine Traktionsbatterie mit einem Leitmittel und einem sich oberhalb des Leitmittels erstreckenden Entlüftungskanal;
    • 4: perspektivisch eine Traktionsbatterie mit einem Leitmittel und einem sich oberhalb des Leitmittels erstreckenden Entlüftungskanal;
    • 5: schematisch eine Traktionsbatterie mit einem durch den Wärmeeintrag lokal verformten Leitmittel;
    • 6a: schematisch eine Traktionsbatterie mit einem Leitmittel und einem sich seitlich des Leitmittels erstreckenden Entlüftungskanal;
    • 6b: perspektivisch eine Traktionsbatterie mit einem Leitmittel und einem sich seitlich des Leitmittels erstreckenden Entlüftungskanal;
    • 7: schematisch einen Batteriedeckel mit einem integrierten Entlüftungskanal und eine Leitmitteleinheit;
    • 8: schematisch eine Entlüftungseinheit mit integrierten Entlüftungskanal und Leitmittel;
    • 9: schematisch einen Batteriedeckel mit integriertem Entlüftungskanal und Leitmittel und ein innenliegendes Plattenelement; und
    • 10: schematisch einen Batteriedeckel mit integriertem Entlüftungskanal und Leitmittel und ein außenliegendes Plattenelement.
  • In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
  • Die Traktionsbatterie 1 in 1 besteht im Wesentlichen aus einem Batteriegehäuse 10 und einer Mehrzahl von Batteriemodulen 20, 22, wovon ein Batteriemodul 20 thermisch eskaliert ist.
  • Jedes Batteriemodul 20, 22 weist ein separates Sicherheitsventil 24 auf, durch welches ein designierter Fluidvolumenstrom 26 bei einem drohenden Überdruck in dem Batteriemodul 20, 22 entweichen kann.
  • Das Batteriegehäuse 10 der Traktionsbatterie 1 weist ein Ventilationselement 42 auf, durch welches der Innenraum (nicht bezeichnet) der Traktionsbatterie 1 gegenüber der Umgebung 5 der Traktionsbatterie 1 be- und entlüftet werden kann.
  • Aus dem thermisch eskalierten Batteriemodul 20 strömt ein designierter Fluidvolumenstrom 26 über das zugehörige Sicherheitsventil 24 in den Innenraum (nicht bezeichnet) des Batteriegehäuses 10.
  • Der designierte Fluidvolumenstrom 26 wird in der Traktionsbatterie 1 nicht umgelenkt, prallt gegen das Batteriegehäuse 10 und verteilt sich zunächst im Innenraum (nicht bezeichnet) des Batteriegehäuses. Hierdurch wärmt sich der Innenraum (nicht bezeichnet) des Batteriegehäuses 10 in Folge des von dem designierten Fluidvolumenstroms 26 mitgeführten Wärmestroms (nicht bezeichnet) auf, wodurch es zu einer Beschleunigung der thermischen Ausbreitung 50 von dem thermisch eskalierten Batteriemodul 20 auf die benachbarten Batteriemodule 22 kommt.
  • Erreichen die benachbarten Batteriemodule 22 eine kritische Temperatur (nicht dargestellt), so können auch die benachbarten Batteriemodule 22 thermisch eskalieren. Dies kann sich in Form einer Kettenreaktion fortsetzen, wodurch die Gefahr einer Entzündung der Traktionsbatterie 1 ansteigt.
  • Die Traktionsbatterie 1 in 2 weist ein Batteriegehäuse 10 auf, welches aus einer Batterieschale 12 und einem Batteriedeckel 14 besteht.
  • Batteriedeckel 14 und Batterieschale 12 sind formschlüssig oder kraftschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden.
  • Der Batteriedeckel 14 weist eine Ebene (nicht bezeichnet) mit einer Mehrzahl von zweiten Sicherheitsventilen 28 auf, welche einen Barriereraum (nicht bezeichnet) zwischen den Batteriemodulen 20, 22 und der Ebene (nicht bezeichnet) begrenzen.
  • Vorzugsweise kommuniziert jeweils ein zweites Sicherheitsventil 28 mit jeweils einem Sicherheitsventil 24.
  • Im Fall einer thermischen Eskalation des Batteriemoduls 20 öffnet sich das Sicherheitsventil 24 des Batteriemoduls 20 und ein designierter Fluidvolumenstrom 26 tritt aus dem Batteriemodul 20 aus und in den Barriereraum (nicht bezeichnet) unterhalb der Ebene (nicht bezeichnet) mit der Mehrzahl von zweiten Sicherheitsventilen 28 ein.
  • Ab einem definierten Überdruck in dem Barriereraum öffnet sich das zweite Sicherheitsventil 28 oberhalb des Sicherheitsventils 24 des Batteriemoduls 20 und der designierte Fluidvolumenstrom 26 kann seinen Weg in den Bereich oberhalb der Ebene (nicht bezeichnet) und anschließend durch das Ventilationselement 42 in die Umgebung 5 der Traktionsbatterie 1 fortsetzen.
  • Die Traktionsbatterie 1 in 3 weist ein Leitmittel 30 auf, welches eine Mehrzahl von Elementen des Leitmittels 32 aufweist. Bei den Elementen des Leitmittels 32 handelt es sich um Umlenkungselemente 32, welche in einer Kaskade (nicht bezeichnet) angeordnet sind.
  • Kommt es zu einer thermischen Eskalation des Batteriemoduls 20 und tritt über das Sicherheitsventil 24 des Batteriemoduls 20 ein designierter Fluidvolumenstrom 26 aus, so wird er unmittelbar von dem Leitmittel 30 in den Entlüftungskanal 40 in Richtung des Ventilationselements 42 umgelenkt, von wo aus er in die Umgebung 5 der Traktionsbatterie 1 entweichen kann.
  • Der Entlüftungskanal 40 ist dazu eingerichtet, den designierten Fluidvolumenstrom 26 ohne größere Totaldruckverluste (nicht abgebildet) in Richtung des Ventilationselements 42 weiterzuleiten.
  • Unterhalb des Leitmittels 30 verbleibt neben dem thermisch eskalierten Batteriemodul 20 oberhalb der benachbarten Batteriemodule 22 ein Teil der vor dem thermischen Ereignis vorhandenen, vergleichsweise kalten Luft (nicht dargestellt) und bildet so eine Barriereschicht (nicht bezeichnet) aus kalter Luft (nicht dargestellt) innerhalb eines Barrierebereichs (nicht bezeichnet) gegenüber dem designierten Fluidvolumenstrom 26, welche eine thermische Isolation zwischen den benachbarten Batteriemodulen 22 und dem designierten Fluidvolumenstrom 26 in dem Entlüftungskanal 40 bewirkt und somit einen Wärmestrom (nicht abgebildet) von dem designierten Fluidvolumenstrom 26 in die benachbarten Batteriemodule 22 reduziert.
  • Demnach ergibt sich vorzugsweise zwischen dem Leitmittel 30 und den nicht thermisch eskalierten Batteriemodulen 22 innerhalb des dort befindlichen Barrierebereichs (nicht bezeichnet) eine thermisch isolierende Barriereschicht (nicht bezeichnet), welche sich vorteilhaft zwischen dem vergleichsweise heißen designierten Fluidvolumenstrom 26 und den thermisch nicht eskalierten Batteriemodulen 22 erstreckt.
  • In Abgrenzung zu dem Barrierebereich (nicht bezeichnet) befindet sich zwischen dem Leitmittel 30 und dem thermisch eskalierten Batteriemodul 20 ein Einströmbereich (nicht bezeichnet, in welchen der designierte Fluidvolumenstrom 26 aus dem Sicherheitsventil 24 zunächst einströmt.
  • Die Traktionsbatterie 1 in 4 ist perspektivisch dargestellt. Die Elemente 32 des Leitmittels 30 sind seitlich verschlossen, wodurch ein designierter Fluidvolumenstrom 26 noch besser und mit geringeren Totaldruckverlusten (nicht abgebildet) in den Entlüftungskanal 40 umgelenkt und in Richtung des Ventilationselements 42 geleitet werden kann.
  • Die Traktionsbatterie 1 in 5 weist ein Leitmittel 30 auf, welches eine Mehrzahl von thermisch verformten Elementen 34 des Leitmittels 30 aufweist.
  • Durch den oberhalb des Leitmittels 30 durch den Entlüftungskanal 40 in Richtung des Ventilationselements 42 strömenden designierten Fluidvolumenstrom 26 sind die Elemente 34 des Leitmittels 30 thermisch verformt.
  • Die thermische Verformung (nicht bezeichnet) ist derart ausgeprägt, dass ein freier Querschnitt (nicht bezeichnet) zwischen zwei benachbarten Elementen 34 des Leitmittels 30 sowie zwischen dem Entlüftungskanal 40 und dem Barrierebereich (nicht bezeichnet) durch die Verformung (nicht bezeichnet) verkleinert oder verschlossen wird.
  • Hierdurch kann eine Durchmischung des im Vergleich zu der Luft in der Barriereschicht (nicht bezeichnet) heißen designierten Fluidvolumenstroms 26 vermindert oder verhindert werden, wodurch die thermische Isolation der Barriereschicht (nicht bezeichnet) gegenüber den benachbarten Batteriemodulen 22 verbessert werden kann.
  • Vorzugsweise kann das Leitmittel 30 direkt oberhalb des Sicherheitsventils 24, aus dem der designierte Fluidvolumenstrom 26 ausströmt, durch den designierte Fluidvolumenstrom 26 in gegensätzlicher Weise verformt werden, sodass sich der freie Querschnitt, durch den der designierte Fluidvolumenstrom 26 strömt, vergrößert. Dabei wird optional und bevorzugt auch der freie Querschnitt des Entlüftungskanal 40 in der vom Ventilationselement 42 abgewandten Richtung verringert, wodurch vorteilhaft eine unerwünschte Nebenströmung des designierten Fluidvolumenstroms 26 in den von dem Ventilationselement 42 abgewandten Bereich des Entlüftungskanals 40 reduziert oder verhindert werden kann.
  • Die Traktionsbatterie 1 in 6a und 6b weist einen Entlüftungskanal 40 auf, welcher seitlich des Leitmittels 30 angeordnet ist. Dies ist in 6a schematisch und in 6b perspektivisch dargestellt.
  • Ein designierter Fluidvolumenstrom (nicht dargestellt) tritt im Fall eines thermischen Eskalierens eines Batteriemoduls 22 über ein Sicherheitsventil 24 in den Bereich des Leitmittels 30 aus, wird dort durch die Interaktion mit den Elementen 32 des Leitmittels 30 in den seitlich des Leitmittels 30 angeordneten Entlüftungskanal 40 umgelenkt und von dort mit möglichst geringen weiteren Totaldruckverlusten (nicht dargestellt) in Richtung des Ventilationselements 42 weitergeleitet.
  • Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) ist ebenso denkbar, dass eine Traktionsbatterie 1 in Anlehnung an die Traktionsbatterie 1 aus 6a und 6b ebenfalls einen Entlüftungskanal 40 aufweist, welcher seitlich des Leitmittels 30 angeordnet ist, wobei anstelle der in 6a und 6b dargestellten Sicherheitsventile 24 jeweils Durchbrüche (nicht dargestellt) ausgebildet sind.
  • Auf der von dem Leitmittel 30 abgewandten Seite der Durchbrüche (nicht dargestellt) sind in diesem Fall Batteriemodule 22 angeordnet, welche vorzugsweise mit den Durchbrüchen (nicht dargestellt) kommunizierend angeordnet sind. Dabei ist ein Barrierebereich (nicht dargestellt) vorgesehen, welcher zwischen den Batteriemodulen 22 und dem Leitmittel 30 angeordnet ist.
  • Der Entlüftungskanal 40 in 7 ist unmittelbar in dem Batteriedeckel 14 ausgeformt.
  • Das Leitmittel (nicht bezeichnet) ist mit seinen Elementen 32 in Form einer Leitmitteleinheit 36 als separates Bauteil oder als separate Baugruppe gegenüber dem Batteriedeckel 14 ausgeformt.
  • Die Leitmitteleinheit 36 kann stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Batteriedeckel 14 verbunden werden, sodass ein designierter Fluidvolumenstrom (nicht dargestellt) über die Leitmitteleinheit 36 in den Entlüftungskanal umgelenkt werden kann und von dort durch das Ventilationselement 42 den Batteriedeckel 14 in die Umgebung 5 des Batteriedeckels 14 verlassen kann.
  • Die Entlüftungseinheit 44 in 8 beinhaltet in Form einer kompakten und robusten Einheit bereits einen in der Entlüftungseinheit 44 ausgeformten Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt), ein Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt dargestellt) und ein Ventilationselement 42 zum Be- und/oder Entlüften mit der Umgebung 5.
  • Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) können neben anderen ebenfalls denkbaren Varianten in der Form eines Leitmittels 30 und/oder eines Entlüftungskanals 40, welche jeweils individuell konkret aus einer der 3 und/oder 4 und/oder 5 und/oder 6a und/oder 6b bekannt sind, ausgeführt werden.
  • Weiterhin ist ebenfalls denkbar, dass das Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und der Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) mittels einer aus der 7 bekannten Leitmitteleinheit 36 und einem aus der 7 bekannten Entlüftungskanal 40 ausgeführt werden.
  • Die Entlüftungseinheit 44 kann von außen formschlüssig oder stoffschlüssig oder kraftschlüssig mit einem Batteriegehäuse 10 insbesondere mit dem Batteriedeckel 14 verbunden werden.
  • Im Verbindungsbereich (nicht bezeichnet) weist das Batteriegehäuse 10 eine Mehrzahl von Durchbrüchen 48 auf, durch welche ein designierter Fluidvolumenstrom (nicht abgebildet) aus dem Batteriegehäuse 10 in die Entlüftungseinheit 44 eintreten kann.
  • Der Batteriedeckel 14 in 9 weist einen Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt), ein Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und ein Ventilationselement 42 zum Be- und Entlüften des Batteriegehäuses 10 mit der Umgebung 5 auf.
  • Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) können dabei gemeinsam oder seriell mit dem Batteriedeckel 14 direkt in dem Batteriedeckel 14 ausgeformt sein. In dieser zweckmäßigen Ausführungsform kann insbesondere bei einer Anordnung des Entlüftungskanals 40 seitlich des Leitmittels 30 (gemäß 6a/b) der Entlüftungskanal 40 und das Leitmittel 30 gemeinsam mit dem Batteriedeckel 14 einstückig in einem Urformverfahren (insbesondere Spritzgießen und/oder Formpressen und/oder Fließpressen) hergestellt werden.
  • Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) können mittels einem Plattenelement 46, welches eine Mehrzahl von Durchbrüchen 48 aufweist, von der Innenseite (nicht bezeichnet) des Batteriedeckels 14 abgedeckt werden, wodurch der Entlüftungskanal 40 in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform auch erst vervollständigt werden kann.
  • Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) können neben anderen ebenfalls denkbaren Varianten in der Form eines Leitmittels 30 und/oder eines Entlüftungskanals 40, welche jeweils individuell konkret aus einer der 3 und/oder 4 und/oder 5 und/oder 6a und/oder 6b bekannt sind, ausgeführt werden.
  • Weiterhin ist ebenfalls denkbar, dass das Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und der Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) mittels einer aus der 7 bekannten Leitmitteleinheit 36 und einem aus der 7 bekannten Entlüftungskanal 40 ausgeführt werden.
  • Das Plattenelement 46 kann stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Batteriedeckel 14 verbunden werden.
  • Ein designierter Fluidvolumenstrom (nicht abgebildet) kann aus dem Batteriegehäuse 10 durch die Mehrzahl von Durchbrüchen 48 in dem Plattenelement 46 in das Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und damit auch den Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) einströmen.
  • Der Batteriedeckel 14 in 10 weist einen Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt), ein Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und ein Ventilationselement 42 zum Be- und Entlüften des Batteriegehäuses 10 mit der Umgebung 5 auf.
  • Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) können gemeinsam oder seriell mit dem Batteriedeckel 14 direkt in dem Batteriedeckel 14 ausgeformt sein. In dieser zweckmäßigen Ausführungsform kann insbesondere bei einer Anordnung des Entlüftungskanals 40 seitlich des Leitmittels 30 (gemäß 6a/b) der Entlüftungskanal 40 und das Leitmittel 30 gemeinsam mit dem Batteriedeckel 14 einstückig in einem Urformverfahren (insbesondere Spritzgießen und/oder Formpressen und/oder Fließpressen) hergestellt werden.
  • Dabei kann das Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) neben anderen ebenfalls denkbaren Varianten in der Form eines Leitmittels 30, welches jeweils individuell konkret aus einer der 3 und/oder 4 und/oder 5 und/oder 6a und/oder 6b bekannt ist, ausgeführt werden.
  • Weiterhin ist ebenfalls denkbar, dass das Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) mittels einer aus der 7 bekannten Leitmitteleinheit 36 ausgeführt wird.
  • Der Entlüftungskanal 40 kann neben anderen denkbaren Ausführungsvarianten von dem Plattenelement 46 begrenzt werden. Dabei sei unter anderem auch an eine Ausgestaltung eines Entlüftungskanals 40 gedacht, welcher aus einer der 3 und/oder 4 und/oder 5 und/oder 6a und/oder 6b bekannt ist.
  • Insbesondere sei unter anderem daran gedacht, einen aus den 6a und/oder 6b bekannten Entlüftungskanal 40 mit dem Plattenelement 46 zu begrenzen.
  • Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) können mittels einem Plattenelement 46 an der Außenseite des Batteriedeckels 14 abgedeckt werden, wodurch der Entlüftungskanal 40 in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform auch erst vervollständigt werden kann.
  • Das Plattenelement 46 kann stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Batteriedeckel 14 verbunden werden.
  • Der Batteriedeckel weist im Bereich des Leitmittels 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) eine Mehrzahl von Durchbrüchen 48 auf, durch welche ein designierter Fluidvolumenstrom (nicht abgebildet) aus dem Batteriegehäuse 10 in das Leitmittel 30 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) und damit auch den Entlüftungskanal 40 (nur Platzhalter in Form einer Wabenstruktur dargestellt) einströmen kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Traktionsbatterie
    5
    Umgebung der Traktionsbatterie
    10
    Batteriegehäuse
    12
    Batterieschale
    14
    Batteriedeckel
    20
    Batteriemodul, thermisch eskaliert
    22
    Batteriemodul
    24
    Sicherheitsventil
    26
    designierter Fluidvolumenstrom
    28
    zweites Sicherheitsventil
    30
    Leitmittel
    32
    Element des Leitmittels, Platte, Umlenkungselement, Umlenkschaufel
    34
    Element des Leitmittels, thermisch verformt
    36
    Leitmitteleinheit
    40
    Entlüftungskanal
    42
    Ventilationselement
    44
    Entlüftungseinheit
    46
    Plattenelement
    48
    Durchbruch
    50
    thermische Ausbreitung

Claims (14)

  1. Traktionsbatterie (1) aufweisend - eine Batterieschale (12), - eine Mehrzahl von in der Batterieschale (12) angeordneten Batteriemodulen (20, 22), wobei jedes Batteriemodul (20, 22) zumindest ein Sicherheitsventil (24) aufweist, - einen Batteriedeckel (14) und - ein Ventilationselement (42) zur Be- und/oder Entlüftung der Traktionsbatterie (1), dadurch gekennzeichnet, dass - die Traktionsbatterie (1) ein zumindest teilweise für einen designierten Fluidvolumenstrom (26) regelmäßig durchlässiges Leitmittel (30) zur Umlenkung von einem aus einem Sicherheitsventil (24) austretenden designierten Fluidvolumenstrom (26) in Richtung des Ventilationselements (42) aufweist, - wobei die Traktionsbatterie (1) einen Entlüftungskanal (40) aufweist, welcher sich von dem Leitmittel (30) zum Ventilationselement (42) erstreckt.
  2. Traktionsbatterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (30) zumindest bereichsweise eine Platte (32) aufweist, wobei zumindest eine Komponente eines Normalenvektors der Platte (32) in Richtung des Ventilationselements (42) ausgerichtet ist.
  3. Traktionsbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (30) ein Umlenkungselement (32) aufweist, welches mittels einer Mehrzahl von zusammenhängenden Platten ausgebildet ist.
  4. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (30) eine Umlenkschaufel (32) aufweist.
  5. Traktionsbatterie (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkschaufel (32) profiliert ausgebildet ist.
  6. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (30) eine Kaskade von Platten (32) und/oder Umlenkungselementen (32) und/oder Umlenkschaufeln (32) aufweist.
  7. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Entlüftungskanal (40) oberhalb des Leitmittels (30) erstreckt.
  8. Traktionsbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Entlüftungskanal (40) seitlich des Leitmittels (30) erstreckt.
  9. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitmittel (30) und/oder ein Element des Leitmittels (32), insbesondere eine Platte (32) und/oder ein Umlenkungselement (32) und/oder eine Umlenkschaufel (32), dazu eingerichtet ist, sich bei einem Wärmeeintrag zu verformen, wobei eine designierte Verformung dazu eingerichtet ist, dass durch die designierte Verformung ein frei von einem designierten Fluidvolumenstrom (26) durchströmbarer Querschnitt zwischen zwei benachbarten Elementen (32) verkleinert und/oder verschlossen wird.
  10. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitmittel (30) als Leitmitteleinheit (36) ausgebildet ist.
  11. Traktionsbatterie (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (40) in dem Batteriedeckel (14) ausgeformt ist.
  12. Traktionsbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (40) und das Leitmittel (30) in dem Batteriedeckel (14) ausgeformt sind.
  13. Traktionsbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlüftungskanal (40) und das Leitmittel (30) in einer Entlüftungseinheit (44) ausgeformt sind.
  14. Kraftfahrzeug aufweisend eine Traktionsbatterie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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