DE102021126129A1 - Cooling arrangement, battery arrangement and method for cooling a battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung (10) zum Kühlen einer Batterie mit mindestens einer Batteriezelle, wobei die Kühlanordnung (10) dazu ausgelegt ist, eine eine endotherme Reaktion ausführende Kältemischung (13a) zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle zu erzeugen. Dabei weist die Kühlanordnung (10) eine von einem Kühlmittel (13) durchströmbare Kühleinrichtung (12) zur Kühlung der mindestens einen Batteriezelle in einem ersten Zustand der mindestens einen Batteriezelle auf, wobei die Kühlanordnung (10) eine Detektionseinrichtung (24) aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen vom ersten Zustand der Batteriezelle verschiedenen zweiten Zustand, der einen Fehlerzustand darstellt, zu detektieren, und in Abhängigkeit von der Detektion des zweiten Zustands das Erzeugen der Kältemischung (13a) auszulösen, und wobei die Kühlanordnung (10) dazu ausgelegt ist, mittels der erzeugten Kältemischung (13a) die mindestens eine Batteriezelle über die Kühleinrichtung (12) zu kühlen.The invention relates to a cooling arrangement (10) for cooling a battery with at least one battery cell, the cooling arrangement (10) being designed to produce a cold mixture (13a) that carries out an endothermic reaction for cooling the at least one battery cell. The cooling arrangement (10) has a cooling device (12) through which a coolant (13) can flow, for cooling the at least one battery cell in a first state of the at least one battery cell, the cooling arrangement (10) having a detection device (24) which is is designed to detect a second state, which is different from the first state of the battery cell and represents a fault state, and to trigger the production of the cold mixture (13a) as a function of the detection of the second state, and wherein the cooling arrangement (10) is designed to to cool the at least one battery cell via the cooling device (12) by means of the cold mixture (13a) produced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie mit mindestens einer Batteriezelle, wobei die Kühlanordnung dazu ausgelegt ist, eine eine endotherme Reaktion ausführende Kältemischung zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle zu erzeugen. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Batterieanordnung mit einer solchen Kühlanordnung und ein Verfahren zum Kühlen einer Batterie.The invention relates to a cooling arrangement for cooling a battery with at least one battery cell, the cooling arrangement being designed to produce a cold mixture that carries out an endothermic reaction for cooling the at least one battery cell. Furthermore, the invention also relates to a battery arrangement with such a cooling arrangement and a method for cooling a battery.

Mit der immer größer werdenden Verbreitung von Traktionsbatterien in Fahrzeugen, die insbesondere als Hochvolt-Batterien ausgebildet sein können, werden auch immer neue Anforderungen und Gesetze bezüglich der Sicherheit dieser veröffentlicht, die sich unter anderem mit dem Verhalten einer Traktionsbatterie im Fahrzeug beim Thermal Runaway, das heißt einem thermischen Durchgehen einer Zelle beschäftigen. Beispielsweise gibt es Richtlinien, die besagen, dass nach einem detektierten Thermal Runaway einer Zelle den Fahrzeuginsassen eine Evakuierungszeit von mindestens fünf Minuten bleiben muss, in der es zu keiner Gefährdung durch zum Beispiel Feuer kommen darf.With the ever-increasing spread of traction batteries in vehicles, which can be designed in particular as high-voltage batteries, new requirements and laws regarding the safety of these are also being published, which deal, among other things, with the behavior of a traction battery in the vehicle during thermal runaway, the is to deal with a thermal runaway of a cell. For example, there are guidelines that state that after a thermal runaway of a cell has been detected, the vehicle occupants must have at least five minutes to evacuate, during which there must be no danger from fire, for example.

Um dies zu ermöglichen, wird beispielsweise versucht, eine Propagation durch zusätzliche Zellisolationen oder eine weniger reaktive Zellchemie in den Griff zu bekommen. Beide Maßnahmen haben negative Auswirkungen auf die volumetrische und gravimetrische Energiedichte. Auch auf der Kostenseite wirken sich zusätzliche Isolationen negativ aus.In order to make this possible, attempts are being made, for example, to get propagation under control by means of additional cell isolation or less reactive cell chemistry. Both measures have negative effects on the volumetric and gravimetric energy density. Additional insulation also has a negative effect on the cost side.

Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, wie zum Beispiel in der DE 20 2017 005 985 U1 beschrieben, dass durch eine Kältemischung, die eine endotherme Reaktion hervorruft, eine Kühlwirkung erzielt werden kann. Dieser Effekt wird beispielsweise auch in der DE 10 2010 004 110 A1 zum Kühlen einer Batteriezelle verwendet. Hierbei ist ein elektrochemischer Energiespeicher vorgesehen, der eine elektrochemische Zelle umfasst, sowie ein eine endotherme Reaktion ausführendes Kühlmittel. Dabei kann zum Beispiel die durch einen Kurzschluss im Energiespeicher entstehende Wärme dafür verwendet werden, die endotherme Reaktion zu initiieren und ablaufen zu lassen. Des Weiteren kann die endotherme Reaktion auch mechanisch initiiert werden, indem die miteinander reagierenden Substanzen zunächst voneinander räumlich getrennt sind und erst durch ein mechanisches Zusammenführen der Substanzen die endotherme Reaktion überhaupt ablaufen kann, wobei die Substanzen durch eine Trennvorrichtung, zum Beispiel eine Kunststofffolie, voneinander getrennt sind, durch deren Beschädigung, zum Beispiel induziert durch einen Unfall, ein Zusammenführen der Substanzen erreicht wird. Das Kühlmittel, welches aus den miteinander endotherm reagierenden Substanzen besteht, ist dabei weiterhin innerhalb der elektrochemischen Zelle angeordnet, zum Beispiel in den Bereichen um den Wickeldorn oder in Kontaktbereichen innerhalb des Zellgehäuses.Furthermore, it is known from the prior art, such as in DE 20 2017 005 985 U1 described that a cooling effect can be achieved by a cooling mixture that causes an endothermic reaction. This effect is, for example, in the DE 10 2010 004 110 A1 used to cool a battery cell. In this case, an electrochemical energy store is provided, which includes an electrochemical cell and a coolant that performs an endothermic reaction. For example, the heat generated by a short circuit in the energy storage device can be used to initiate and allow the endothermic reaction to take place. Furthermore, the endothermic reaction can also be initiated mechanically, in that the substances which react with one another are initially spatially separated from one another and the endothermic reaction can only take place at all by mechanically bringing the substances together, with the substances being separated from one another by a separating device, for example a plastic film are, through their damage, for example induced by an accident, a merging of the substances is achieved. The coolant, which consists of the substances that react endothermally with one another, is also arranged inside the electrochemical cell, for example in the areas around the winding mandrel or in contact areas inside the cell housing.

Diese Art der Kühlung hat jedoch den Nachteil, dass ein Kurzschluss oder eine mechanische Beschädigung der Zelle vorliegen muss, um die Reaktion auszulösen. Eine reine Erhitzung einer Zelle zum Beispiel, die ebenfalls mit einem thermischen Durchgehen einer Zelle einhergehen kann, führt in diesem Fall nicht zur Kühlung der Zelle. Umgekehrt kann es auch aus anderen Gründen zu einer mechanischen Beschädigung der Folie kommen und die endotherme Reaktion ausgelöst werden, selbst wenn beispielsweise gar kein Zelldefekt vorliegt. Da es sich bei der Kältemischung um eine elektrisch leitende Flüssigkeit handelt, die in die Zelle integriert ist, kann dies wiederum Ursache für einen Kurzschluss der Zelle sein.However, this type of cooling has the disadvantage that the cell must be short-circuited or mechanically damaged in order to trigger the reaction. Pure heating of a cell, for example, which can also be accompanied by thermal runaway of a cell, does not lead to cooling of the cell in this case. Conversely, mechanical damage to the film can also occur for other reasons and the endothermic reaction can be triggered, even if, for example, there is no cell defect at all. Since the cooling mixture is an electrically conductive liquid that is integrated into the cell, this in turn can cause the cell to short-circuit.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kühlanordnung, eine Batterieanordnung und ein Verfahren bereitzustellen, die eine möglichst einfache, effiziente, zuverlässige und sichere Kühlung mindestens einer Batteriezelle im Falle eines Defekts ermöglichen.It is therefore the object of the present invention to provide a cooling arrangement, a battery arrangement and a method which enable the simplest, most efficient, reliable and safest possible cooling of at least one battery cell in the event of a defect.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlanordnung, eine Batterieanordnung und ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung, sowie der Figuren.This object is achieved by a cooling arrangement, a battery arrangement and a method having the features according to the respective independent patent claims. Advantageous configurations of the invention are the subject matter of the dependent patent claims, the description and the figures.

Eine erfindungsgemäße Kühlanordnung zum Kühlen einer Batterie mit mindestens einer Batteriezelle ist dazu ausgelegt, eine eine endotherme Reaktion ausführende Kältemischung zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle zu erzeugen. Dabei weist die Kühlanordnung eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühleinrichtung zur Kühlung der mindestens einen Batteriezelle in einem ersten Zustand der mindestens einen Batteriezelle auf, wobei die Kühlanordnung eine Detektionseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen vom ersten Zustand der Batteriezelle verschiedenen zweiten Zustand, der einen Fehlerzustand darstellt, zu detektieren, und in Abhängigkeit von der Detektion des zweiten Zustands das Erzeugen der Kältemischung auszulösen. Dabei ist die Kühlanordnung weiterhin dazu ausgelegt, mittels der erzeugten Kältemischung die mindestens eine Batteriezelle über die Kühleinrichtung zu kühlen.A cooling arrangement according to the invention for cooling a battery with at least one battery cell is designed to produce a cold mixture that carries out an endothermic reaction for cooling the at least one battery cell. The cooling arrangement has a cooling device, through which a coolant can flow, for cooling the at least one battery cell in a first state of the at least one battery cell, wherein the cooling arrangement has a detection device that is designed to detect a second state that is different from the first state of the battery cell, the one Represents fault condition to detect, and in response to the detection of the second condition to trigger the generation of the refrigerant mixture. The cooling arrangement is also designed to cool the at least one battery cell via the cooling device by means of the cold mixture that is generated.

Somit lässt sich vorteilhafterweise die Kühleinrichtung, die auch im normalen Betriebszustand der Batterie, das heißt wenn kein Defekt beziehungsweise Fehlerfall vorliegt, zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle verwendet wird, auch im Fehlerfall zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle unter der Verwendung der erzeugten Kältemischung nutzen. Dabei wird die Kältemischung erzeugt, wenn die Detektionseinrichtung einen solchen Fehlerfall, der vorliegend als zweiter Zustand der Batteriezelle bezeichnet wird, detektiert. Der erste Zustand korrespondier entsprechend zu einem Normalzustand, d.h. einem bestimmungsgemäßen Betriebszustand, in welchem kein Fehler oder Defekt vorliegt. Das Erzeugen der Kältemischung wird also aktiv ausgelöst, d.h. z.B. durch ein Ansteuersignal, wenn die Detektionseinrichtung den zweiten Zustand detektiert. Dadurch lässt sich die Zuverlässigkeit und Sicherheit enorm steigern. Zusätzlich können durch die Verwendung einer bestehenden Kühleinrichtung nicht nur Bauraum und Kosten eingespart werden, da auf zusätzliche Vorkehrungen, wie zum Beispiel die Integration der Kältemischungskomponenten in eine Zelle, verzichtet werden kann, sondern es lässt sich hierdurch gleichzeitig auch eine sichere Trennung von Kühlmittel beziehungsweise Kältemischung und der mindestens einen Batteriezelle bereitstellen. Dadurch kann weder das Kühlmittel noch die Kältemischung in direkten Kontakt mit der mindestens einen Batteriezelle geraten. Hieraus resultierende Gefahren können damit ebenso vermieden werden. Ein zusätzlicher besonders großer Vorteil der Nutzung der Kühleinrichtung zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle im Fehlerfall über die Kältemischung besteht zudem noch darin, dass es sich so einfach bewerkstelligen lässt, nicht nur die betreffende defekte Zelle zu kühlen, sondern auch andere von der Batterie umfasste weitere Batteriezellen. Hierzu kann zum Beispiel eine gemeinsame Kühleinrichtung, zum Beispiel eine Art Kühlplatte mit Kühlkanälen, die zum Beispiel einen Kühlboden eines Batteriegehäuses darstellen kann, genutzt werden. Die durch die Kältemischung erzeugte Kühlwirkung kann damit vorteilhafterweise nicht nur zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle, welche den Defekt aufweist, genutzt werden, sondern auch zur Kühlung weiterer von der Batterie umfasster Batteriezellen. Dies beruht wiederum auf der Erkenntnis, dass sich ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle oftmals sehr schnell auf andere benachbarte Batteriezellen überträgt und auch zum Überhitzen dieser Batteriezellen und wiederum zu einem thermischen Durchgehen dieser Batteriezellen führt. Dies endet letztendlich in einer Kettenreaktion über alle Zellen der Batterie hinweg. Dies lässt sich beispielsweise durch die Erfindung und ihre später noch erläuterten Ausgestaltungen vorteilhafterweise vermeiden, indem zum Beispiel die Kühlwirkung der Kältemischung im Defektfall auch für andere Zellen gleichzeitig genutzt werden kann. Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung besteht zudem darin, dass zur Erzeugung der Kältemischung beispielsweise das im normalen Betrieb zur Kühlung der mindestens einen Batteriezelle vorgesehene Kühlmittel genutzt werden kann. Damit lässt sich eine kurzzeitige, extrem effiziente Kühlwirkung durch Erzeugung der Kältemischung auf besonders effiziente und bauraumsparende Weise umsetzen. Die Erfindung ermöglicht es so vorteilhafterweise, durch Abkühlung der mindestens einen Batteriezelle ein Thermal Runaway dieser Zelle in seiner Intensität stark zu vermindern und die Propagation auf die Nachbarzellen bei ausreichender Kühlung sogar zu verhindern. Zwar besitzen die meisten Batterien in Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugen eine Kühlung zur Temperierung der Batteriezellen im Fahr- und Ladebetrieb, um eine effektive Abkühlung der Batterie bei einem Thermal Runaway zu erreichen, ist diese Kühlung jedoch nicht ausreichend. Durch die Zugabe von Chemikalien, wie dies im Zuge der Erzeugung der Kältemischung vorgesehen sein kann, kann eine stark endotherme Reaktion, vorzugsweise mit dem Kühlmittel, herbeigeführt werden und die Batterie beziehungsweise zumindest die mindestens eine Batteriezelle dabei stark abgekühlt werden, und so die Reaktion verlangsamt werden oder gar gestoppt werden.Thus, the cooling device, which is also in the normal operating state of the battery, that is, if there is no defect, can advantageously be used wise fault is present, is used to cool the at least one battery cell, also use in the event of a fault to cool the at least one battery cell using the generated cooling mixture. In this case, the cold mixture is generated when the detection device detects such a fault, which is referred to here as the second state of the battery cell. The first state correspondingly corresponds to a normal state, ie a specified operating state in which there is no error or defect. The generation of the cold mixture is thus actively triggered, ie for example by a control signal, when the detection device detects the second state. This increases reliability and safety enormously. In addition, the use of an existing cooling device not only saves installation space and costs, since additional precautions, such as the integration of the cold mixture components in a cell, can be dispensed with, but at the same time a safe separation of coolant or cold mixture is also possible and provide the at least one battery cell. As a result, neither the coolant nor the cold mixture can come into direct contact with the at least one battery cell. Dangers resulting from this can also be avoided. An additional particularly great advantage of using the cooling device to cool the at least one battery cell in the event of a fault via the cooling mixture is that it is so easy to cool not only the defective cell in question, but also other cells included in the battery battery cells. For this purpose, for example, a common cooling device, for example a type of cooling plate with cooling channels, which can represent a cooling floor of a battery housing, for example, can be used. The cooling effect generated by the cold mixture can thus advantageously be used not only to cool the at least one battery cell that has the defect, but also to cool other battery cells comprised by the battery. This in turn is based on the knowledge that a thermal runaway of a battery cell often spreads very quickly to other adjacent battery cells and also leads to overheating of these battery cells and in turn to a thermal runaway of these battery cells. This ultimately ends in a chain reaction across all cells of the battery. This can advantageously be avoided, for example, by the invention and its configurations, which will be explained later, in that, for example, the cooling effect of the cooling mixture can also be used simultaneously for other cells in the event of a defect. Another major advantage of the invention is that the coolant provided during normal operation for cooling the at least one battery cell can be used to generate the cold mixture. A short-term, extremely efficient cooling effect can thus be implemented by generating the cold mixture in a particularly efficient and space-saving manner. The invention thus advantageously makes it possible, by cooling the at least one battery cell, to greatly reduce the intensity of a thermal runaway of this cell and even to prevent propagation to the neighboring cells with sufficient cooling. Although most batteries in electric or hybrid vehicles have cooling to regulate the temperature of the battery cells during driving and charging in order to achieve effective cooling of the battery in the event of thermal runaway, this cooling is not sufficient. By adding chemicals, as can be provided in the course of generating the cooling mixture, a strong endothermic reaction, preferably with the coolant, can be brought about and the battery or at least the at least one battery cell can be greatly cooled in the process, and the reaction is thus slowed down be or even be stopped.

Zum einen kann durch das Erzeugen einer Kältemischung also ein Absenken der Ursprungstemperatur der Ausgangskomponenten, aus welchen die Kältemischung erzeugt wird, erreicht werden. Dadurch kann eine zusätzliche Kühlwirkung des Kühlmittels erreicht werden, wodurch die Kühlwirkung beziehungsweise Brandbekämpfungswirkung deutlich gesteigert werden kann. Gerade, wenn zum Beispiel auch nur wenig Kühlmittel zur Verfügung steht, wie dies im Kraftfahrzeug bei beschränktem Bauraum in der Regel der Fall ist, so bietet diese zusätzliche Temperaturerniedrigung einen großen Mehrwert hinsichtlich der Verhinderung oder Verlangsamung eines Thermal Runaways. Zum anderen kann durch die Kältemischung auch eine bestimmte Energiemenge aufgenommen werden, ohne dass sich hierdurch die Temperatur der Kältemischung erhöht. Die der Kältemischung zugeführte Energie wird stattdessen für einen Phasenübergang oder Lösungsvorgang zumindest einer Komponente der Kältemischung verwendet. Dies ermöglicht es wiederum, dass die kühlende Wirkung der Kältemischung für längere Zeit aufrechterhalten werden kann, als bei reinen Kühlmitteln, wie zum Beispiel Wasser.On the one hand, by creating a cooling mixture, the original temperature of the starting components from which the cooling mixture is produced can be reduced. As a result, an additional cooling effect of the coolant can be achieved, as a result of which the cooling effect or fire-fighting effect can be significantly increased. Especially when, for example, only little coolant is available, as is usually the case in a motor vehicle with limited installation space, this additional temperature reduction offers great added value in terms of preventing or slowing down thermal runaway. On the other hand, the cooling mixture can also absorb a certain amount of energy without the temperature of the cooling mixture increasing as a result. The energy supplied to the cryogenic mixture is instead used for a phase transition or solution process of at least one component of the cryogenic mixture. This in turn allows the cooling effect of the refrigeration mixture to be sustained for longer periods than with pure refrigerants such as water.

Zum Erzeugen der Kältemischung werden vorzugsweise, wie dies später näher erläutert wird, zumindest zwei Substanzen miteinander gemischt. Grundsätzlich kann der Ausgangsaggregatzustand dieser mindestens zwei Substanzen beliebig sein, zum Beispiel gasförmig, flüssig oder fest. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn zumindest eine der beiden Substanzen flüssig ist. Durch eine flüssige Komponente lässt sich die Kühlwirkung maximieren. Die andere der beiden Komponenten ist vorzugsweise zumindest im Ausgangszustand, das heißt vor dem Erzeugen der Kältemischung, fest. Nachdem die Kältemischung erzeugt ist, insbesondere durch Mischen der mindestens zwei Substanzen, kann zum Beispiel die zweite Substanz ihren Zustand, zum Beispiel Aggregatszustand oder Lösungszustand, ändern, und zum Beispiel vom festen Aggregatszustand ebenfalls in den flüssigen Aggregatszustand übergehen oder von einem ungelösten in einen gelösten Zustand übergehen, wobei durch dessen Lösungsvorgang der Umgebung Energie entzogen wird, was das Herunterkühlen der Kältemischung ermöglicht.To produce the cold mixture, at least two substances are preferably mixed with one another, as will be explained in more detail later. In principle, the initial state of aggregation of these at least two substances can be arbitrary, for example gaseous, liquid or solid. However, it is particularly advantageous if at least one of the two substances is liquid. A liquid component maximizes the cooling effect. The other of the two components is preferable at least in the initial state, i.e. before the cold mixture is produced. After the cold mixture has been produced, in particular by mixing the at least two substances, the second substance can, for example, change its state, for example its state of aggregation or its solution state, and can also change from the solid state of aggregation to the liquid state of aggregation or from an undissolved to a dissolved state transition to a state in which energy is extracted from the environment as a result of its dissolving process, which enables the cooling mixture to be cooled down.

Die zu kühlende Batterie des Kraftfahrzeugs stellt dabei vorzugsweise eine Hochvolt-Batterie dar. Diese umfasst mindestens eine Batteriezelle, vorzugsweise jedoch mehr als nur eine Batteriezelle, insbesondere vielzählige Batteriezellen, die optional auch zu Batteriemodulen zusammengefasst sein können. Zum Beispiel kann die Hochvolt-Batterie also mehrere Batteriemodule mit jeweils mehreren Batteriezellen umfassen. Das Kraftfahrzeug, in welchem die Erfindung vorzugsweise Anwendung findet, kann entsprechend als Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug ausgebildet sein. Die Batterie fungiert entsprechend als Traktionsbatterie für das Kraftfahrzeug. Bei den Batteriezellen handelt es sich beispielsweise um Lithium-Ionen-Zellen. Diese weisen im Vergleich zu anderen Zellchemien eine sehr hohe Energiedichte auf.The motor vehicle battery to be cooled is preferably a high-voltage battery. This comprises at least one battery cell, but preferably more than just one battery cell, in particular numerous battery cells, which can optionally also be combined into battery modules. For example, the high-voltage battery can therefore include multiple battery modules, each with multiple battery cells. The motor vehicle in which the invention is preferably used can be designed accordingly as an electric or hybrid vehicle. The battery acts accordingly as a traction battery for the motor vehicle. The battery cells are, for example, lithium-ion cells. Compared to other cell chemistries, these have a very high energy density.

Wie bereits erwähnt, kann es sich bei der Kühleinrichtung zum Beispiel um eine Kühlplatte handeln, die Kühlkanäle aufweist, die von dem Kühlmittel durchströmbar sind. Die Detektionseinrichtung kann zur Detektion des Fehlerzustands einen oder mehrere Sensoren umfassen. Eine Detektion kann dabei zum Beispiel auf einer Spannungsmessung der Zellspannung der mindestens einen Batteriezelle beruhen, wobei zum Beispiel anhand eines Spannungseinbruchs ein Kurzschluss beziehungsweise Defekt der Zelle detektiert werden kann. Beispielsweise kann die Detektionseinrichtung auch einen Drucksensor umfassen, der einen Überdruck in der Batteriezelle und/oder innerhalb eines Batteriegehäuses, in welchem die Batteriezelle aufgenommen ist, erfassen kann. Die Detektionseinrichtung kann auch einen Gassensor aufweisen, der zum Beispiel eine bestimmte Gaszusammensetzung, die auf ein Ausgasen einer Batteriezelle hinweist, detektieren kann. Auch kann die Detektionseinrichtung einen Temperatursensor aufweisen, der eine der mindestens einen Batteriezelle zugeordnete Temperatur erfassen kann. Überschreitet diese einen vorgegebenen Schwellwert, so kann der zweite Zustand als detektiert gelten. Das Detektieren des zweiten Zustands kann also durch Detektieren eines Überdrucks in der Batterie, durch Detektieren einer erhöhten Zelltemperatur, durch einen Spannungsabfall oder durch ein Detektieren eines Ausgasens einer Zelle erfasst werden. Auch beliebige Kombinationen dieser Detektionsmöglichkeiten sind denkbar. Damit ist ein sehr zuverlässiges Detektieren eines Defekts der mindestens einen Batteriezelle möglich. Die Detektion einer bestimmten Temperaturerhöhung zur Detektion des zweiten Zustands ist dabei besonders vorteilhaft, da sich daran ein beginnender Thermal Runaway sehr frühzeitig erkennen lässt, insbesondere noch bevor die betreffende Zelle ausgast.As already mentioned, the cooling device can be a cooling plate, for example, which has cooling channels through which the coolant can flow. The detection device can include one or more sensors for detecting the error state. A detection can be based, for example, on a voltage measurement of the cell voltage of the at least one battery cell, with a short circuit or defect in the cell being able to be detected, for example, based on a voltage drop. For example, the detection device can also include a pressure sensor that can detect an overpressure in the battery cell and/or inside a battery housing in which the battery cell is accommodated. The detection device can also have a gas sensor which can, for example, detect a specific gas composition that indicates outgassing of a battery cell. The detection device can also have a temperature sensor which can detect a temperature associated with the at least one battery cell. If this exceeds a predetermined threshold value, then the second state can be considered as detected. The second state can thus be detected by detecting an overpressure in the battery, by detecting an increased cell temperature, by a voltage drop or by detecting outgassing of a cell. Any combinations of these detection options are also conceivable. This enables a defect in the at least one battery cell to be detected very reliably. The detection of a specific temperature increase for the detection of the second state is particularly advantageous since the beginning of a thermal runaway can be detected very early on, in particular even before the cell in question outgasses.

Wie oben bereits erwähnt, ist es bevorzugt, dass die Kühlanordnung dazu ausgelegt ist, zum Erzeugen der Kältemischung mindestens zwei vor dem Erzeugen voneinander separierte Substanzen zu mischen. Dabei ist es weiterhin sehr vorteilhaft, wenn zum Beispiel eine erste Substanz der mindestens zwei Substanzen das Kühlmittel darstellt, welches insbesondere ein Kühlmittel auf Wasserbasis darstellt. Üblicherweise wird als Kühlmittel ein Wasser-Glykol-Gemisch verwendet, was sich auch hervorragend zur Erzeugung der Kältemischung eignet. Damit können vorteilhafterweise im Fahrzeug üblicherweise ohnehin vorhandene Ressourcen zur Erzeugung der Kältemischung genutzt werden. Hierbei kann das Kühlmittel insbesondere dasjenige darstellen, welches zur Kühlung der mindestens einen Batteriezelle im ersten Zustand der mindestens einen Batteriezelle die Kühleinrichtung durchströmt. Somit kann also das im Normalbetrieb zur Kühlung der Zellen genutzte Kühlmittel gleichzeitig auch zur Erzeugung der Kältemischung im Fehlerfall verwendet werden.As already mentioned above, it is preferable for the cooling arrangement to be designed to mix at least two substances that were separated from one another before they were produced, in order to produce the cold mixture. It is furthermore very advantageous if, for example, a first substance of the at least two substances represents the coolant, which in particular represents a water-based coolant. A water-glycol mixture is usually used as the coolant, which is also ideal for generating the cooling mixture. In this way, resources that are usually already present in the vehicle can advantageously be used to produce the cold mixture. In this case, the coolant can in particular be that which flows through the cooling device for cooling the at least one battery cell in the first state of the at least one battery cell. Thus, the coolant used in normal operation to cool the cells can also be used at the same time to generate the cold mixture in the event of a fault.

Weiterhin ist es sehr vorteilhaft, wenn mindestens eine zweite Substanz der mindestens zwei Substanzen ein Salz darstellt. Dieses Salz kann zur Erzeugung der Kältemischung endotherm in der ersten Substanz auf Wasserbasis gelöst werden. Wenn also die Kältemischung durch Mischung der mindestens zwei Substanzen erzeugt, das heißt, wird also das bereitgestellte Salz mit zumindest dem Wasser gemischt, so wird das Salz im Wasser gelöst, wodurch der Umgebung Energie entzogen wird, was einerseits zur Abkühlung der Kältemischung führt und andererseits korrespondierend zur Kühlung der Umgebung. Nach dem Mischen der mindestens zwei Substanzen stellt sich also eine für zumindest eine bestimmte Zeitdauer geringere Temperatur der Kältemischung ein als die Ausgangstemperatur der mindestens zwei Substanzen vor dem Mischen. Durch die Mischung eines Salzes mit Wasser lässt sich dieses Abkühlen auf besonders einfache und kostengünstige Weise realisieren. Dieser Effekt lässt sich dabei grundsätzlich bei jeder Ausgangstemperatur nutzen. Dabei kann die Kühlanordnung weiterhin eine Dosiereinheit mit einem Reservoir zur Aufnahme zumindest der zweiten Substanz der mindestens zwei Substanzen aufweisen. Mit anderen Worten kann in dieser Dosiereinheit mit dem Reservoir das Salz oder die Salzmischung aufbewahrt werden, welches im Notfall, das heißt, bei Detektion des zweiten Zustands der mindestens einen Batteriezelle, dem Kühlmittel zugeführt wird, um die Kältemischung zu erzeugen.Furthermore, it is very advantageous if at least one second substance of the at least two substances is a salt. This salt can be endothermically dissolved in the first water-based substance to produce the cryogenic mixture. So if the cold mixture is produced by mixing the at least two substances, i.e. if the salt provided is mixed with at least the water, the salt is dissolved in the water, whereby energy is extracted from the environment, which on the one hand leads to the cooling of the cold mixture and on the other hand corresponding to the cooling of the environment. After the mixing of the at least two substances, the temperature of the cooling mixture is lower than the starting temperature of the at least two substances before mixing for at least a certain period of time. This cooling can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner by mixing a salt with water. In principle, this effect can be used at any starting temperature. The cooling arrangement can also have a dosing unit with a reservoir for receiving at least the second substance of the at least two substances. In other words, in this dosing unit with the Reservoir, the salt or the salt mixture are kept, which in an emergency, that is, upon detection of the second state of the at least one battery cell, the coolant is supplied to generate the cold mixture.

Um nun die mindestens eine Batteriezelle im Fehlerfall mittels der Kältemischung über die Kühleinrichtung zu kühlen, gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten, nämlich eine direkte Kühlung durch die Kältemischung und eine indirekte Kühlung durch die Kältemischung, die nun nachfolgend näher erläutert werden.In order to cool the at least one battery cell in the event of a fault using the cooling mixture via the cooling device, there are basically two options, namely direct cooling using the cooling mixture and indirect cooling using the cooling mixture, which are now explained in more detail below.

Dabei stellt es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn die Kühlanordnung derart ausgebildet ist, dass die Kühleinrichtung von der erzeugten Kältemischung zur Kühlung der mindestens einen Batteriezelle durchströmbar ist. Dies korrespondiert also zur direkten Kältemischungskühlung. Dabei durchströmt die erzeugte Kältemischung also die Kühleinrichtung, zum Beispiel deren Kühlkanäle, die im Normalbetrieb vom Kältemittel durchströmt werden. Um dies zu bewerkstelligen kann zum Beispiel oben beschriebene zweite Substanz, das heißt also zum Beispiel das Salz oder die Salzmischung, einfach dem im Kühlmittelkreislauf zirkulierenden Kühlmittel zugeführt werden. Dadurch wird automatisch die Kältemischung erzeugt, die dann entsprechend weiterhin durch diesen Kühlkreislauf und entsprechend auch durch die Kühleinrichtung zirkuliert wird.It represents an advantageous embodiment of the invention when the cooling arrangement is designed in such a way that the cooling mixture generated can flow through the cooling device for cooling the at least one battery cell. So this corresponds to direct refrigeration mixture cooling. The cold mixture produced flows through the cooling device, for example its cooling channels, through which the refrigerant flows during normal operation. In order to accomplish this, for example, the second substance described above, that is to say for example the salt or the salt mixture, can simply be added to the coolant circulating in the coolant circuit. As a result, the cooling mixture is automatically generated, which is then correspondingly further circulated through this cooling circuit and accordingly also through the cooling device.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kühlanordnung eine Zuführleitung zur Zuführung des Kühlmittels zur Kühleinrichtung im ersten Zustand der mindestens einen Batteriezelle und zur Zuführung der Kältemischung zur Kühleinrichtung im Falle der Detektion des zweiten Zustands der mindestens einen Batteriezelle aufweist, wobei die Kühlmittelzuführleitung eine erste Entgasungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines beim Erzeugen der Kältemischung entstehenden Gases aus der Kühlmittelzuführleitung auszuführen. Diese vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass beim Erzeugen einer Kältemischung in der Regel Gase entstehen. Gelangen diese Gase ins Kühlsystem, zum Beispiel in die Kühlkanäle, die durch die Kühleinrichtung bereitgestellt sind, so mindert dies die Kühlwirkung in vielerlei Hinsicht. Zum einen führt dies zu einer sehr inhomogenen Kühlung, da die mit Gas gefüllten Teile der Kühlkanäle eine deutlich geringere Kühlwirkung haben als die mit der Kältemischung gefüllten Teile der Kühlkanäle. Weiterhin kann ein solches Gas im Kühlsystem einen Überdruck bewirken, für den das eigentliche Kühlsystem, das heißt, die Kühleinrichtung, nicht ausgelegt ist. Schlimmstenfalls führt dies zu einer Beschädigung der Kühleinrichtung, zum Beispiel einem Leck in einem der Kühlkanäle. Durch die Entgasungseinrichtung kann dies nun vorteilhafterweise vermieden werden, indem zumindest ein Großteil des beim Erzeugen der Kältemischung entstehenden Gases aus der Kühlmittelzuführleitung abgeführt wird, und somit es gar nicht in die Kühleinrichtung gelangen kann. Eine solche Entgasungseinrichtung kann zum Beispiel einfach als Überdruckventil ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Entgasungseinrichtung an einem räumlichen lokalen Maximum der Zuführleitung angeordnet sein. Dadurch würde sich ein solches Gas, das üblicherweise leichter ist als eine Flüssigkeit, in diesem lokal erhöhten Bereich ansammeln und könnte über die Entgasungseinrichtung damit einfach abgeführt werden.Furthermore, it is particularly advantageous if the cooling arrangement has a supply line for supplying the coolant to the cooling device in the first state of the at least one battery cell and for supplying the cold mixture to the cooling device if the second state of the at least one battery cell is detected, the coolant supply line having a first degassing device which is designed to carry out at least part of a gas produced during the generation of the cold mixture from the coolant supply line. This advantageous embodiment of the invention is based on the knowledge that gases are generally produced when a cold mixture is produced. If these gases get into the cooling system, for example into the cooling channels provided by the cooling device, this reduces the cooling effect in many respects. On the one hand, this leads to very inhomogeneous cooling, since the parts of the cooling channels filled with gas have a significantly lower cooling effect than the parts of the cooling channels filled with the cooling mixture. Furthermore, such a gas can cause an overpressure in the cooling system for which the actual cooling system, ie the cooling device, is not designed. In the worst case, this leads to damage to the cooling device, for example a leak in one of the cooling channels. This can now advantageously be avoided by the degassing device, in that at least a large part of the gas produced during the generation of the cold mixture is discharged from the coolant supply line, so that it cannot get into the cooling device at all. Such a degassing device can, for example, simply be designed as a pressure relief valve. For example, the degassing device can be arranged at a spatial local maximum of the feed line. As a result, such a gas, which is usually lighter than a liquid, would accumulate in this locally elevated area and could therefore be easily discharged via the degassing device.

Die Kühlmittelzuführleitung kann auch an mehreren Stellen eine solche Entgasungseinrichtung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche Entgasungseinrichtung auch in einem Bereich der Kühleinrichtung selbst angeordnet sein und fluidisch mit einem der Kühlkanäle gekoppelt sein.The coolant supply line can also have such a degassing device at several points. Alternatively or additionally, such a degassing device can also be arranged in a region of the cooling device itself and fluidly coupled to one of the cooling channels.

Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kühlanordnung einen ersten Kühlkreislauf auf, wobei die Kühleinrichtung Teil des ersten Kühlkreislaufs ist, wobei die Kühlanordnung dazu ausgelegt ist, die Kältemischung in einem fluidisch vom ersten Kühlkreislauf separierten Kältemischungsbereich zu erzeugen, und wobei die Kühlanordnung eine Wärmetauschereinrichtung aufweist, die den ersten Kühlkreislauf thermisch mit dem Kältemischungsbereich koppelt.In a further very advantageous embodiment of the invention, the cooling arrangement has a first cooling circuit, the cooling device being part of the first cooling circuit, the cooling arrangement being designed to generate the cooling mixture in a cooling mixture area which is fluidically separated from the first cooling circuit, and the cooling arrangement having a Having heat exchanger device, which thermally couples the first cooling circuit with the cold mixing area.

Dies korrespondiert zur oben erwähnten indirekten Kältemischungskühlung. In diesem Fall durchläuft die erzeugte Kältemischung nicht selbst die Kühlkanäle der Kühleinrichtung, sondern kühlt lediglich das Kühlmittel über einen Wärmetauscher, wobei das Kühlmittel weiterhin wie üblich durch den ersten Kühlkreislauf zirkuliert und damit auch die Kühleinrichtung durchläuft. Der Kältemischungsbereich kann insbesondere als Kältemischungsreservoir und/oder als ein Kältemischungskreislauf bereitgestellt sein. Dieser kann also einen zweiten Kühlkreislauf darstellen. Dieser Kältemischungskreislauf ist entsprechend vom ersten Kühlkreislauf fluidisch separiert, aber thermisch mit diesem über den Wärmetauscher gekoppelt. Wenngleich diese Ausgestaltung bautechnisch etwas aufwendiger ist, so hat dies jedoch den großen Vorteil, dass hierdurch sichergestellt werden kann, dass kein Gas, welches beim Erzeugen der Kältemischung entsteht, in den ersten Kühlkreislauf gelangen kann, da dieser vollständig fluidisch vom Kältemischungsbereich separiert ist. Eine eventuelle Beschädigung der Kühlstrukturen der Kühleinrichtung durch Überdruck oder eine inhomogene Kühlung bedingt durch ein solches Eindringen von Gas kann somit vorteilhafterweise ausgeschlossen werden. Nichts desto weniger kann dennoch ein entsprechendes Entgasungsventil beziehungsweise eine Entgasungseinrichtung vorgesehen sein.This corresponds to the indirect cold mixture cooling mentioned above. In this case, the cold mixture generated does not itself run through the cooling channels of the cooling device, but only cools the coolant via a heat exchanger, the coolant continuing to circulate as usual through the first cooling circuit and thus also runs through the cooling device. The cold mixture area can be provided in particular as a cold mixture reservoir and/or as a cold mixture circuit. This can therefore represent a second cooling circuit. This refrigeration mixture circuit is correspondingly fluidly separated from the first cooling circuit, but thermally coupled to it via the heat exchanger. Although this configuration is somewhat more complex in terms of construction, it has the great advantage that it can be ensured that no gas that is produced when the cold mixture is generated can get into the first cooling circuit, since this is completely fluidically separated from the cold mixture area. Any damage to the cooling structures of the cooling device due to excess pressure or inhomogeneous cooling due to such ingress of gas can thus advantageously be ruled out. Nothing the less can nevertheless, a corresponding degassing valve or a degassing device may be provided.

Daher stellt es eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar, wenn der Kältemischungsbereich, der insbesondere durch ein Kältemischungsreservoir und/oder einen Kältemischungskreislauf bereitgestellt ist, eine zweite Entgasungseinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines beim Erzeugen der Kältemischung entstehenden Gases aus dem Kältemischungsbereich auszuführen. Dies hat ähnliche Vorteile wie bereits zur ersten Entgasungseinrichtung beschrieben. Dies ermöglicht es beispielsweise, das Kältemischungsreservoir beziehungsweise den Kältemischungskreislauf einfacher auszulegen, da dieser entsprechend keinen hohen Drücken standhalten muss. Zudem kann auch hierdurch wiederum die Kühleffizienz gesteigert werden, da durch das im Kältemischungskreislauf zirkulierende Gas ebenfalls die Wärmeaufnahme über den Wärmetauscher gemindert wäre.It is therefore a further very advantageous embodiment of the invention if the cold mixture region, which is provided in particular by a cold mixture reservoir and/or a cold mixture circuit, has a second degassing device which is designed to remove at least part of a gas produced when the cold mixture is generated to perform the cold mixing area. This has advantages similar to those already described for the first degassing device. This makes it possible, for example, to design the cold mixture reservoir or the cold mixture circuit in a simpler way, since it accordingly does not have to withstand high pressures. In addition, this can also in turn increase the cooling efficiency, since the heat absorption via the heat exchanger would also be reduced by the gas circulating in the cooling mixture circuit.

Ein Wärmetauscher kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Beispielsweise könnte im einfachsten Fall eine Wärmetauschereinrichtung bereits dadurch bereitgestellt sein, indem ein zum ersten Kühlkreislauf korrespondierender Leitungsabschnitt sehr nahe oder sogar kontaktierend an einem dem Kältemischungskreislauf zugeordneten Leitungsabschnitt angeordnet ist, oder direkt am Kältemischungsbereich beziehungsweise Kältemischungsreservoir. Eine Kopplung kann aber auch über einen Kühlkörper erfolgen, der die beiden genannten Leitungsabschnitte miteinander noch besser thermisch koppelt. Auch andere Ausgestaltungen sind denkbar.In principle, a heat exchanger can be designed in any way. For example, in the simplest case, a heat exchanger device could already be provided by arranging a line section corresponding to the first cooling circuit very close or even in contact with a line section assigned to the cold mixture circuit, or directly at the cold mixture area or cold mixture reservoir. However, a coupling can also take place via a heat sink, which thermally couples the two line sections mentioned to one another even better. Other configurations are also conceivable.

Wie oben bereits beschrieben, kann die Kühlanordnung eine Dosiereinheit mit einem Reservoir zur Aufnahme zumindest einer zweiten Substanz der mindestens zwei Substanzen, die insbesondere ein Salz darstellt, aufweisen. Dabei ist es bevorzugt, dass die Dosiereinheit dazu ausgelegt ist, bei Detektion des zweiten Zustands zur Erzeugung der Kältemischung zumindest einen Teil der im Reservoir aufgenommenen zumindest einen zweiten Substanz der Zuführleitung und/oder dem Kältemischungsbereich zuzuführen. Ist also der Kühlmechanismus als direkte Kältemischungskühlung ausgeführt, gemäß welcher die erzeugte Kältemischung direkt durch die Kühlkanäle der Kühleinrichtung zirkuliert wird, so kann zum Erzeugen der Kältemischung das im Reservoir befindliche Salz über die Dosiereinrichtung in geeigneter Menge einfach der Zuführleitung zur Zuführung der Kältemischung zur Kühleinrichtung zugeführt werden. Insbesondere kann hierbei also das im Reservoir aufgenommene Salz einfach dem ersten Kühlkreislauf zugeführt werden, der durch das zirkulierende herkömmliche Kühlmittel bereitgestellt ist. Im Falle einer indirekten Kältemischungskühlung kann ganz analog über die Dosiereinheit das im Reservoir aufgenommene Salz dem Kältemischungsbereich zugeführt werden, insbesondere dem Kältemischungskreislauf, in dem bereits das Kühlmittel, insbesondere vorzugsweise ebenfalls eine Wasser-Glykol-Mischung, zirkuliert wird. Im zweiten Fall kann grundsätzlich auch eine vom Kühlmittel verschiedene erste Substanz zur Erzeugung der Kältemischung verwendet werden, die vorzugsweise eine flüssige Substanz darstellt, insbesondere unter Normalbedingungen, und vorzugsweise eine Substanz auf Wasserbasis ist.As already described above, the cooling arrangement can have a dosing unit with a reservoir for receiving at least one second substance of the at least two substances, which is in particular a salt. It is preferred that the dosing unit is designed to supply at least a portion of the at least one second substance received in the reservoir to the feed line and/or the cold mixture region upon detection of the second state for generating the cold mixture. If the cooling mechanism is designed as direct cold mixture cooling, according to which the generated cold mixture is circulated directly through the cooling channels of the cooling device, then to generate the cold mixture the salt in the reservoir can simply be fed in a suitable quantity via the dosing device to the feed line for feeding the cold mixture to the cooling device become. In particular, the salt contained in the reservoir can easily be fed to the first cooling circuit, which is provided by the circulating conventional coolant. In the case of indirect cold mixture cooling, the salt contained in the reservoir can be fed to the cold mixture area, in particular the cold mixture circuit, in which the coolant, in particular preferably also a water-glycol mixture, is already circulated. In the second case, in principle, a first substance that is different from the coolant can also be used to generate the cold mixture, which is preferably a liquid substance, in particular under normal conditions, and is preferably a water-based substance.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Batterieanordnung mit einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die für die erfindungsgemäße Kühlanordnung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten damit in gleicher Weise auch für die erfindungsgemäße Batterieanordnung.Furthermore, the invention also relates to a battery arrangement with a cooling arrangement according to the invention or one of its configurations. The advantages mentioned for the cooling arrangement according to the invention and its configurations also apply in the same way to the battery arrangement according to the invention.

Dabei weist die Batterieanordnung die Batterie mit der mindestens einen Batteriezelle auf. Vorzugsweise umfasst die Batterie mehrere Batteriezellen umfassend die mindestens eine Batteriezelle, wobei die Kühleinrichtung zur Kühlung der mehreren Batteriezellen ausgelegt ist. Insbesondere kann die Kühleinrichtung dabei zur gleichzeitigen Kühlung der mehreren Batteriezellen ausgelegt sein. Dies gilt sowohl für den Normalbetrieb als auch für die Kühlung im Fehlerfall mittels der Kältemischung. Mit anderen Worten wird im Fehlerfall nicht nur gezielt die defekte beziehungsweise thermisch durchgehende Zelle gekühlt, sondern auch alle übrigen der mehreren Batteriezellen, die an die gleiche Kühleinrichtung angebunden sind. Dadurch können die Nachbarzellen der thermisch durchgehenden Zelle bereits gekühlt werden, bevor sie sich selbst im Thermal Runaway befinden und ein Stoppen der Propagation kann dadurch deutlich effizienter erreicht werden. Zudem bietet diese zentrale Lösung Kosten- und Bauraumvorteile.In this case, the battery arrangement has the battery with the at least one battery cell. The battery preferably comprises a plurality of battery cells including the at least one battery cell, the cooling device being designed for cooling the plurality of battery cells. In particular, the cooling device can be designed for the simultaneous cooling of the multiple battery cells. This applies both to normal operation and to cooling in the event of a fault using the cooling mixture. In other words, in the event of a fault, not only is the defective or thermally continuous cell cooled in a targeted manner, but also all the other battery cells that are connected to the same cooling device. As a result, the neighboring cells of the thermally continuous cell can already be cooled before they are themselves in thermal runaway and the propagation can be stopped much more efficiently as a result. In addition, this central solution offers cost and installation space advantages.

Die Batterie kann wie oben bereits beschrieben als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein und zum Beispiel mehrere Batteriemodule mit jeweils mehreren Batteriezellen umfassen. Dabei ist es prinzipiell auch denkbar, pro Modul oder Modulgruppe separate Kühleinrichtungen vorzusehen. Es können aber auch alle von der Batterie umfassten Batteriezellen und Batteriemodule durch eine gemeinsame Kühleinrichtung gekühlt werden. Mit anderen Worten muss eine selektive Batteriemodulkühlung oder Zellkühlung nicht umgesetzt sein.As already described above, the battery can be in the form of a high-voltage battery and can, for example, comprise a number of battery modules each having a number of battery cells. In principle, it is also conceivable to provide separate cooling devices for each module or group of modules. However, all of the battery cells and battery modules included in the battery can also be cooled by a common cooling device. In other words, selective battery module cooling or cell cooling does not have to be implemented.

Auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Batterieanordnung oder einer ihrer Ausgestaltungen soll als zur Erfindung gehörend angesehen werden.A motor vehicle with a battery arrangement according to the invention or one of its designs designs should be considered as belonging to the invention.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Kühlen einer Batterie mit mindestens einer Batteriezelle mittels einer Kühlanordnung, die eine eine endotherme Reaktion ausführende Kältemischung zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle erzeugt. Dabei weist die Kühlanordnung eine Kühleinrichtung auf, die in einem ersten Zustand der mindestens einen Batteriezelle von einem Kühlmittel durchströmt wird. Weiterhin weist die Kühlanordnung eine Detektionseinrichtung auf, die einen vom ersten Zustand der Batteriezelle verschiedenen zweiten Zustand, der einen Fehlerzustand darstellt, detektiert, und in Abhängigkeit von der Detektion des zweiten Zustands das Erzeugen der Kältemischung auslöst. Weiterhin wird die mindestens eine Batteriezelle mittels der erzeugten Kältemischung über die Kühleinrichtung gekühlt.Furthermore, the invention also relates to a method for cooling a battery with at least one battery cell by means of a cooling arrangement that produces a cold mixture that carries out an endothermic reaction for cooling the at least one battery cell. The cooling arrangement has a cooling device through which a coolant flows in a first state of the at least one battery cell. Furthermore, the cooling arrangement has a detection device, which detects a second state, which is different from the first state of the battery cell and represents a fault state, and triggers the production of the cold mixture as a function of the detection of the second state. Furthermore, the at least one battery cell is cooled via the cooling device by means of the cold mixture produced.

Die für die erfindungsgemäße Kühlanordnung und ihre Ausgestaltung beschriebenen Vorteile gelten in gleicher Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren.The advantages described for the cooling arrangement according to the invention and its configuration also apply in the same way to the method according to the invention.

Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kühlanordnung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as have already been described in connection with the developments of the cooling arrangement according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of features of the described embodiments. The invention also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, unless the embodiments were described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

  • 1 eine schematische und perspektivische Darstellung einer Kühlanordnung mit einer direkten Kältemischungskühlung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 2 eine schematische Darstellung einer Kühlanordnung mit einer indirekten Kältemischungskühlung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:
  • 1 a schematic and perspective view of a cooling arrangement with a direct cooling mixture cooling according to an embodiment of the invention; and
  • 2 a schematic representation of a cooling arrangement with an indirect cooling mixture cooling according to a further embodiment of the invention.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that each also develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is also intended to encompass combinations of the features of the embodiments other than those illustrated. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols designate elements with the same function.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kühlanordnung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Beispiel ist die Kühlanordnung als eine direkte Kältemischungskühlung ausgestaltet, wie dies nun nachfolgend näher erläutert wird. Die Kühlanordnung 10 weist zunächst eine Kühleinrichtung 12 auf, welche wiederum mehrere von einem Kühlmittel 13 durchströmbare Kühlkanäle 14 umfasst. Das Kühlmittel 13 sowie dessen Strömungsrichtung sind dabei vorliegend exemplarisch durch Pfeile veranschaulicht. Diese Kühleinrichtung 12 ist dabei Teil eines ersten Kühlkreislaufs 16, von welchem vorliegend nur ein Teil dargestellt ist. Über eine Kühlmittelzuführleitung 18 kann das Kühlmittel 13 der Kühleinrichtung 12, insbesondere den Kühlkanälen 14 zugeführt werden. Diese dargestellte Kühlstruktur, das heißt, die Kühlkanäle 14, können dabei auch in eine Kühlplatte integriert sein, auf welcher vorliegend nicht näher dargestellte Batteriezellen einer Batterie, insbesondere einer Hochvolt-Batterie für ein Kraftfahrzeug, angeordnet sind. Die von einer solchen Hochvolt-Batterie umfassten Batteriezellen können dabei insbesondere durch eine gemeinsame solche Kühleinrichtung 12 gekühlt werden. Die Kühlmittelzuführleitung 18 ist dabei über einen Zuführanschluss 20 an der Kühleinrichtung 12 beziehungsweise deren Kühlkanäle beziehungsweise Kühlkanalsystem 14 angeschlossen. Denkbar ist es dabei auch, das Kühlmittel 13 nicht nur über einen solchen Zuführanschluss 20 zuzuführen, sondern beispielsweise auch über mehrere. Weiterhin weist die Kühleinrichtung 12 mindestens einen Abführanschluss 22 auf, wobei auch hier wiederum mehrere solcher Abführanschlüsse 22 zum Abführen des Kühlmittels 13 aus der Kühleinrichtung 12 denkbar sind. Über ein weiteres Leitungssystem mit weiteren Kühlkreiskomponenten, wie zum Beispiel eine Pumpe, ein Kühlmittelreservoir, und so weiter, kann der Abführanschluss 22 wiederum mit dem Zuführanschluss 20 fluidisch verbunden sein. Somit zirkuliert im normalen Betrieb der Batterie das Kühlmittel 13 in diesem Kältemittelkreislauf 16, durchläuft dabei zum Kühlen der Batteriezellen die Kühleinrichtung 12, wird daraufhin wieder abgekühlt und erneut der Kühleinrichtung 12 über die Zuführleitung 18 zugeführt, und so weiter. Grundsätzlich eignet sich eine solche Kühleinrichtung 12 beziehungsweise der Kühlkreislauf 16 auch zum Beheizen von Batteriezellen, zum Beispiel zum Zwecke einer Vorkonditionierung oder ähnlichem. Ob hierdurch eine Kühl- oder Heizfunktion umgesetzt wird, hängt von der eingestellten Temperatur des Kühlmittels ab. 1 shows a schematic representation of a cooling arrangement 10 according to an embodiment of the invention. In this example, the cooling arrangement is designed as a direct cold mixture cooling, as will now be explained in more detail below. The cooling arrangement 10 initially has a cooling device 12 which in turn comprises a plurality of cooling channels 14 through which a coolant 13 can flow. The coolant 13 and its direction of flow are illustrated here as an example by arrows. This cooling device 12 is part of a first cooling circuit 16, only part of which is shown here. The coolant 13 can be supplied to the cooling device 12 , in particular to the cooling channels 14 , via a coolant supply line 18 . This cooling structure shown, that is, the cooling channels 14, can also be integrated into a cooling plate on which battery cells of a battery, not shown in detail here, in particular a high-voltage battery for a motor vehicle, are arranged. The battery cells comprised by such a high-voltage battery can be cooled in particular by a common cooling device 12 of this type. The coolant supply line 18 is connected via a supply connection 20 to the cooling device 12 or its cooling channels or cooling channel system 14 . It is also conceivable here to supply the coolant 13 not only via one such supply connection 20, but also via several, for example. Furthermore, the cooling device 12 has at least one discharge connection 22, several such discharge connections 22 for discharging the coolant 13 from the cooling device 12 being conceivable here as well. The discharge connection 22 can in turn be fluidically connected to the supply connection 20 via a further line system with further cooling circuit components, such as a pump, a coolant reservoir, and so on. Thus, during normal operation of the battery, the coolant 13 circulates in this coolant circuit 16, passing through it for cooling the battery cells, the cooling device 12 is then cooled again and fed back to the cooling device 12 via the feed line 18, and so on. In principle, such a cooling device 12 or the cooling circuit 16 is also suitable for heating battery cells, for example for the purpose of preconditioning or the like. Whether a cooling or heating function is implemented as a result depends on the set temperature of the coolant.

Im Falle eines Thermal Runaways einer Batteriezelle kann ein solcher Thermal Runaway in seiner Intensität stark vermindert werden und eine Propagation auf Nachbarzellen sogar verhindert werden, wenn die Zellen dabei ausreichend gekühlt werden. Eine herkömmliche Kühlung für Batteriezellen reicht hierfür jedoch nicht aus. Die Erfindung und ihre Ausgestaltungen ermöglicht es nun vorteilhafterweise, die Kühlleistung des beschriebenen Kühlsystems zumindest kurzzeitig stark zu erhöhen und so die Reaktion zu verlangsamen oder gar zu stoppen. Dies kann durch das Erzeugen einer Kältemischung 13a erreicht werden. Um dies zu ermöglichen, weist die Kühlanordnung 10 zunächst noch eine Detektionseinrichtung 24 auf, die dazu ausgelegt ist, einen solchen Defektfall einer Batteriezelle zu detektieren. Weiterhin ist in diesem Beispiel als Teil der Kühlanordnung 10 eine Dosiereinheit 26 mit einem Reservoir 28 zur Aufnahme einer Substanz, im vorliegenden Beispiel eines Salzes 30, vorgesehen. Die Detektionseinrichtung 24 ist weiterhin dazu ausgelegt, das Erzeugen der Kältemischung auszulösen. Zu diesem Zweck kann die Detektionseinrichtung 24 entweder direkt oder indirekt dazu ausgebildet sein, die Dosiereinheit 26 entsprechend anzusteuern, um das Salz 30 dem Kühlmittel 13 beizumischen, um dadurch die Kältemischung 13a zu erzeugen. Währenddessen wird das Kühlmittel, dem nunmehr dieses Salz 30 beigemischt ist, weiter wie gewohnt durch die Kühleinrichtung 12 und insbesondere durch den Kühlkreislauf 16 zirkuliert, wie zuvor beschrieben. Durch die Beimischung des Salzes 30 wird eine Kältemischung 13a erzeugt, die zu einer enormen Abkühlung des Kühlmittels 13 führt. Das Kühlmittel stellt vorzugsweise eine Wasser-Glykol-Mischung dar, dem das Salz 30 beigemischt wird. Als Salze könnten dem Kühlmittel 13 zum Beispiel Bariumhydroxid und Ammoniumthiocyanat beigemischt werden, um die Kältemischung 13a zu erreichen. Dies lässt sich zum Beispiel durch folgende Formel beschreiben: Ba(OH)2 + 8 H2O + 2 NH4SCN → Ba2+ + 2 SCN- + 2NH3 + 10 H2O In the case of a thermal runaway of a battery cell, such a thermal runaway can be greatly reduced in intensity and propagation to neighboring cells can even be prevented if the cells are sufficiently cooled. However, conventional cooling for battery cells is not sufficient for this. The invention and its configurations now advantageously make it possible to greatly increase the cooling capacity of the described cooling system, at least for a short time, and thus to slow down or even stop the reaction. This can be achieved by creating a cryogenic mixture 13a. In order to make this possible, the cooling arrangement 10 initially also has a detection device 24 which is designed to detect such a defect in a battery cell. Furthermore, in this example, as part of the cooling arrangement 10, a dosing unit 26 with a reservoir 28 for receiving a substance, in the present example a salt 30, is provided. The detection device 24 is also designed to trigger the production of the cold mixture. For this purpose, the detection device 24 can be designed either directly or indirectly to correspondingly control the dosing unit 26 in order to admix the salt 30 to the coolant 13 in order thereby to produce the cold mixture 13a. Meanwhile, the coolant, which is now mixed with this salt 30, continues to circulate as usual through the cooling device 12 and in particular through the cooling circuit 16, as previously described. By adding the salt 30, a cold mixture 13a is produced, which leads to an enormous cooling of the coolant 13. The coolant is preferably a water-glycol mixture, to which the salt 30 is added. Barium hydroxide and ammonium thiocyanate, for example, could be admixed as salts to the coolant 13 in order to achieve the cooling mixture 13a. This can be described, for example, by the following formula: Ba(OH) 2 + 8H2O + 2NH4SCN → Ba2 + + 2SCN- + 2NH3 + 10H2O

Aber auch andere Salze wie Ammoniumnitrat oder Ammoniumchlorid, die eine endotherme Reaktion mit Wasser eingehen, wären denkbar.However, other salts such as ammonium nitrate or ammonium chloride, which enter into an endothermic reaction with water, are also conceivable.

Bei einem detektierten Thermal Runaway, wie sich dies durch die Detektionseinrichtung 24 bewerkstelligen lässt, wird also im Bereich des Kühlmitteleinlasses 20 das Kühlmittel 13 der Batterie, also meist eine Wasser-Glykol-Mischung, in oder mittels einer Dosiereinheit 26 direkt mit dem Salz 30 gemischt und dadurch eine endotherme Reaktion direkt im Kältemittelkreislauf 16 herbeigeführt. Dadurch kühlt sich das Kühlmittel 13 schlagartig ab, welches nun in Kombination mit dem zugeführten Salz 30 die Kältemischung 13a darstellt, und kann so die Batterie beziehungsweise die Batteriezellen besser kühlen und eine Propagation verhindern. Zur Vermeidung eines zu großen Überdrucks innerhalb des Kühlsystems und zur Vermeidung von Gasansammlungen im Bereich der Zellkühlung, welche die Wärmeübertragung beeinträchtigen, ist es zudem bevorzugt, dass die Kühlanordnung 10 eine Entgasungseinrichtung 32 aufweist, zum Beispiel ein Überdruckventil. Dies kann zum Beispiel in die Zuführleitung 18 integriert sein. Dadurch kann das Gas aus der Zuführleitung 18 abgeführt werden, bevor dieses in die Kühleinrichtung 12, insbesondere in die Kühlkanäle 14 gelangt. Das abgeführte Gas kann dabei in eine Umgebung der Kühlanordnung 10, insbesondere eine Umgebung der gesamten Batterie und sogar in eine Umgebung des Kraftfahrzeugs abgegeben werden. Alternativ kann es auch in einem Gasauffangbehälter gesammelt werden bzw. in einen solchen eingeleitet werden. Auch die Mischung des Salzes 30 mit dem Kühlmittel 13 zur Kältemischung 13a im Bereich der Dosiereinheit 26 ist in 1 exemplarisch durch Pfeile veranschaulicht.If a thermal runaway is detected, as can be accomplished by the detection device 24, the coolant 13 of the battery, i.e. usually a water-glycol mixture, is mixed directly with the salt 30 in or by means of a dosing unit 26 in the area of the coolant inlet 20 and thereby bring about an endothermic reaction directly in the refrigerant circuit 16 . As a result, the coolant 13 cools down abruptly, which now in combination with the supplied salt 30 represents the cold mixture 13a, and can thus cool the battery or the battery cells better and prevent propagation. In order to avoid excessive overpressure within the cooling system and to avoid gas accumulations in the area of the cell cooling, which impair the heat transfer, it is also preferred that the cooling arrangement 10 has a degassing device 32, for example a pressure relief valve. This can be integrated into the feed line 18, for example. As a result, the gas can be discharged from the supply line 18 before it reaches the cooling device 12, in particular the cooling channels 14. The discharged gas can be discharged into the surroundings of the cooling arrangement 10, in particular into the surroundings of the entire battery and even into the surroundings of the motor vehicle. Alternatively, it can also be collected in a gas collection container or introduced into one. Mixing the salt 30 with the coolant 13 to form the cold mixture 13a in the area of the dosing unit 26 is also in 1 illustrated by arrows.

2 zeigt ein weiteres Beispiel einer Kühlanordnung 10. Auch diese Kühlanordnung 10 weist wiederum eine Kühleinrichtung 12 auf, die wie zur 1 beschrieben ausgebildet sein kann. Auch hier ist diese Kühleinrichtung 12 wiederum Teil eines Kühlkreislaufes 16, in welchem das Kühlmittel 13 zirkuliert und so im normalen Betriebszustand der Batterie die Zellen kühlt oder temperiert. Tritt nun ein Fehlerfall ein, der wiederum durch die Detektionseinrichtung 24 detektiert werden kann, so wird auch hier wiederum eine Kältemischung 13a erzeugt. Diese wird jedoch nicht dem ersten Kühlkreislauf, in dem die Kühleinrichtung 12 eingebunden ist, zugeführt, sondern zirkuliert stattdessen in einem zweiten separaten Kühlkreislauf 34. Diese beiden Kühlkreisläufe 16, 34 können über einen Wärmetauscher 36 miteinander thermisch gekoppelt sein. Das bedeutet, dass ein thermischer Widerstand zwischen den beiden Kreisläufen 16, 34 im Bereich des Wärmetauschers 36 geringer ist als außerhalb des Wärmetauschers 36. Nichts desto weniger kann aber auch hier die Kältemischung 13a wie zuvor beschrieben erzeugt werden. Auch hierzu kann die Kühlanordnung 10 eine Dosiereinheit 26 mit einem Reservoir 28 umfassen, in welchem eine zur Erzeugung der Kältemischung 13a zu verwendende Substanz 30, vorzugsweise wiederum ein Salz 30 angeordnet ist. Dieses kann über die Dosiereinheit 26 auf Ansteuerung, zum Beispiel über die Detektionseinrichtung 24 hin, einer weiteren Substanz zur Erzeugung der Kältemischung 13a zugeführt werden. Diese weitere Substanz stellt vorzugsweise wiederum ein Kältemittel 13`, vorzugsweise wiederum eine Wasser-Glykol-Mischung, dar, die sich im zweiten Kreislauf 34 befindet. Alternativ kann auch für diese zweite Substanz 13` ein eigenes Reservoir vorgesehen sein, welches hier jedoch nicht dargestellt ist. Grundsätzlich kann als zweite Substanz 13' aber auch eine von dem Kühlmittel 13 verschiedene Flüssigkeit verwendet werden. Denkbar ist es auch, dass dieser zweite Kreislauf 34, der zwar fluidisch vom ersten Kreislauf 16 entkoppelt ist, über ein gemeinsames Kühlmittelreservoir gespeist wird. In diesem Beispiel wird also das Salz 30 nicht direkt mit dem Kühlmittel 13, welches am ersten Kühlmittelkreislauf 16 zirkuliert, gemischt, sondern in einem separaten Kreislauf 34. Das Kühlmittel 13 der Batterie, das heißt dem ersten Kreislauf 16, wird dann über den Wärmetauscher 36 abgekühlt. Das hat den Vorteil, dass kein beim Erzeugen der Kältemischung 13a entstehendes Gas in den Batteriekreislauf, das heißt in den ersten Kühlkreislauf 16, kommen kann. Zusätzlich kann auch hier wiederum eine Entgasungseinrichtung 32 vorgesehen sein, diesmal jedoch im zweiten Kreislauf 34. 2 shows another example of a cooling arrangement 10. This cooling arrangement 10 in turn has a cooling device 12, which as for 1 described can be formed. Here, too, this cooling device 12 is part of a cooling circuit 16 in which the coolant 13 circulates and thus cools or tempers the cells in the normal operating state of the battery. If an error now occurs, which in turn can be detected by the detection device 24, a cold mixture 13a is again produced here as well. However, this is not fed to the first cooling circuit in which the cooling device 12 is integrated, but instead circulates in a second separate cooling circuit 34. These two cooling circuits 16, 34 can be thermally coupled to one another via a heat exchanger 36. This means that a thermal resistance between the two circuits 16, 34 in the area of the heat exchanger 36 is lower than outside of the heat exchanger 36. Nonetheless, the cold mixture 13a can also be produced here as described above. For this purpose, too, the cooling arrangement 10 can comprise a dosing unit 26 with a reservoir 28, in which one for generating the Cold mixture 13a to be used substance 30, preferably in turn a salt 30 is arranged. This can be supplied to a further substance for generating the cold mixture 13a via the dosing unit 26 in response to activation, for example via the detection device 24 . This further substance is preferably in turn a coolant 13 ′, preferably in turn a water-glycol mixture, which is located in the second circuit 34 . Alternatively, a separate reservoir can also be provided for this second substance 13', which is not shown here, however. In principle, however, a liquid that is different from the coolant 13 can also be used as the second substance 13 ′. It is also conceivable that this second circuit 34, which is fluidly decoupled from the first circuit 16, is fed via a common coolant reservoir. In this example, the salt 30 is not mixed directly with the coolant 13, which circulates in the first coolant circuit 16, but in a separate circuit 34. The coolant 13 of the battery, i.e. the first circuit 16, is then mixed via the heat exchanger 36 cooled. This has the advantage that no gas produced when generating the cooling mixture 13a can get into the battery circuit, that is to say into the first cooling circuit 16 . In addition, a degassing device 32 can also be provided here, but this time in the second circuit 34.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Batteriekühlung bei einer Thermal Propagation durch eine endotherme Reaktion im Kühlwasser mittels Kältemischung bereitgestellt werden kann. Diese dadurch erreichte, zumindest kurzfristige, deutlich erhöhte Kühlleistung ermöglicht es, Zellen mit höherer Energiedichte zu verwenden beziehungsweise die Zwischenzellisolierung zu reduzieren und dennoch für ausreichend Sicherheit selbst im Falle einer thermischen Propagation einer Zelle zu sorgen.Overall, the examples show how the invention can be used to provide battery cooling during thermal propagation through an endothermic reaction in the cooling water using a cold mixture. This significantly increased cooling capacity, at least in the short term, makes it possible to use cells with a higher energy density or to reduce the inter-cell insulation and still ensure sufficient safety even in the event of thermal propagation of a cell.

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  • DE 102010004110 A1 [0004]DE 102010004110 A1 [0004]

Claims (10)

Kühlanordnung (10) zum Kühlen einer Batterie mit mindestens einer Batteriezelle, wobei die Kühlanordnung (10) dazu ausgelegt ist, eine eine endotherme Reaktion ausführende Kältemischung (13a) zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kühlanordnung (10) eine von einem Kühlmittel (13) durchströmbare Kühleinrichtung (12) zur Kühlung der mindestens einen Batteriezelle in einem ersten Zustand der mindestens einen Batteriezelle aufweist; - wobei die Kühlanordnung (10) eine Detektionseinrichtung (24) aufweist, die dazu ausgelegt ist, einen vom ersten Zustand der Batteriezelle verschiedenen zweiten Zustand, der einen Fehlerzustand darstellt, zu detektieren, und in Abhängigkeit von der Detektion des zweiten Zustands das Erzeugen der Kältemischung (13a) auszulösen; und - wobei die Kühlanordnung (10) dazu ausgelegt ist, mittels der erzeugten Kältemischung (13a) die mindestens eine Batteriezelle über die Kühleinrichtung (12) zu kühlen.Cooling arrangement (10) for cooling a battery with at least one battery cell, the cooling arrangement (10) being designed to produce a cold mixture (13a) which carries out an endothermic reaction for cooling the at least one battery cell, characterized in that - the cooling arrangement (10 ) has a cooling device (12) through which a coolant (13) can flow for cooling the at least one battery cell in a first state of the at least one battery cell; - wherein the cooling arrangement (10) has a detection device (24) which is designed to detect a second state, which is different from the first state of the battery cell and represents a fault state, and depending on the detection of the second state, the generation of the cold mixture (13a) to trip; and - wherein the cooling arrangement (10) is designed to cool the at least one battery cell via the cooling device (12) by means of the cold mixture (13a) produced. Kühlanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (10) derart ausgebildet ist, dass die Kühleinrichtung (12) von der erzeugten Kältemischung (13a) zur Kühlung der mindestens einen Batteriezelle durchströmbar ist.Cooling arrangement (10) after claim 1 , characterized in that the cooling arrangement (10) is designed such that the cooling device (12) of the cold mixture (13a) generated can flow through for cooling the at least one battery cell. Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (10) eine Kühlmittelzuführleitung (18) zur Zuführung des Kühlmittels (13) zur Kühleinrichtung (12) im ersten Zustand der mindestens einen Batteriezelle und zur Zuführung der Kältemischung (13a) zur Kühleinrichtung (12) im Falle der Detektion des zweiten Zustands der mindestens seinen Batteriezelle aufweist, wobei die Kühlmittelzuführleitung (18) eine erste Entgasungseinrichtung (32) aufweist, die dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines beim Erzeugen der Kältemischung (13a) entstehenden Gases aus der der Kühlmittelzuführleitung (18) auszuführen.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling arrangement (10) has a coolant supply line (18) for supplying the coolant (13) to the cooling device (12) in the first state of the at least one battery cell and for supplying the cooling mixture (13a ) to the cooling device (12) in the event of the detection of the second state of at least its battery cell, the coolant supply line (18) having a first degassing device (32) which is designed to remove at least a part of a gas generated during the production of the cooling mixture (13a). Run gas from the coolant supply line (18). Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (10) einen ersten Kühlkreislauf (16) aufweist, wobei die Kühleinrichtung (12) Teil des ersten Kühlkreislaufs (16) ist, wobei die Kühlanordnung (10) dazu ausgelegt ist, die Kältemischung (13a) in einem fluidisch vom ersten Kühlkreislauf (16) separierten Kältemischungsbereich (34) zu erzeugen, wobei die Kühlanordnung (10) eine Wärmetauschereinrichtung (36) aufweist, die den ersten Kühlkreislauf (16) thermisch mit dem Kältemischungsbereich (34) koppelt.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling arrangement (10) has a first cooling circuit (16), the cooling device (12) being part of the first cooling circuit (16), the cooling arrangement (10) being designed for this purpose is to generate the cold mixture (13a) in a cold mixture area (34) which is fluidically separated from the first cooling circuit (16), the cooling arrangement (10) having a heat exchanger device (36) which thermally connects the first cooling circuit (16) with the cold mixture area (34 ) couples. Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemischungsbereich (34), der insbesondere durch ein Kältemischungsreservoir und/oder einen Kältemischungskreislauf (34) bereitgestellt ist, eine zweite Entgasungseinrichtung (32) aufweist, die dazu ausgelegt ist, zumindest einen Teil eines beim Erzeugen der Kältemischung (13a) entstehenden Gases aus dem Kältemischungsbereich (34) auszuführen.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cold mixture region (34), which is provided in particular by a cold mixture reservoir and/or a cold mixture circuit (34), has a second degassing device (32) which is designed to at least to discharge part of a gas produced during the production of the cryogenic mixture (13a) from the cryogenic mixture region (34). Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (10) dazu ausgelegt ist, zum Erzeugen der Kältemischung (13a) mindestens zwei vor dem Erzeugen voneinander separierte Substanzen (13, 13'; 30) zu mischen.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling arrangement (10) is designed to mix at least two substances (13, 13'; 30) which are separated from one another prior to the production in order to produce the cold mixture (13a). Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Substanz (13, 13`) der mindestens zwei Substanzen das Kühlmittel (13) darstellt, welches insbesondere ein Kühlmittel (13) auf Wasserbasis darstellt.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a first substance (13, 13`) of the at least two substances represents the coolant (13), which in particular represents a water-based coolant (13). Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (10) eine Dosiereinheit (26) mit einem Reservoir (28) zur Aufnahme zumindest einer zweiten Substanz (30) der mindestens zwei Substanzen (13, 13'; 30), die insbesondere ein Salz (30) darstellt, aufweist, wobei die Dosiereinheit (26) dazu ausgelegt ist, bei Detektion des zweiten Zustands zur Erzeugung der Kältemischung (13a) zumindest einen Teil der im Reservoir (28) aufgenommenen zumindest einen zweiten Substanz (30) der Zuführleitung (18) und/oder dem Kältemischungsbereich (34) zuzuführen.Cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling arrangement (10) has a dosing unit (26) with a reservoir (28) for receiving at least one second substance (30) of the at least two substances (13, 13'; 30 ), which is in particular a salt (30), wherein the dosing unit (26) is designed, upon detection of the second state for generating the cold mixture (13a), at least part of the at least one second substance ( 30) to the supply line (18) and/or to the cold mixing area (34). Batterieanordnung mit einer Kühlanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung die Batterie mit der mindestens einen Batteriezelle aufweist, insbesondere wobei die Batterie mehrere Batteriezellen umfassend die mindestens eine Batteriezelle aufweist, wobei die Kühleinrichtung (12) zur Kühlung der mehreren Batteriezellen ausgelegt ist.Battery arrangement with a cooling arrangement (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the battery arrangement has the battery with the at least one battery cell, in particular wherein the battery has a plurality of battery cells comprising the at least one battery cell, the cooling device (12) for cooling the several battery cells is designed. Verfahren zum Kühlen einer Batterie mit mindestens einer Batteriezelle mittels einer Kühlanordnung (10), die eine eine endotherme Reaktion ausführende Kältemischung (13a) zum Kühlen der mindestens einen Batteriezelle zu erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kühlanordnung (10) eine Kühleinrichtung (12) aufweist, die in einem ersten Zustand der mindestens einen Batteriezelle von einem Kühlmittel (13) durchströmt wird; - wobei die Kühlanordnung (10) eine Detektionseinrichtung (24) aufweist, die einen vom ersten Zustand der Batteriezelle verschiedenen zweiten Zustand, der einen Fehlerzustand darstellt, detektiert, und in Abhängigkeit von der Detektion des zweiten Zustands das Erzeugen der Kältemischung (13a) auslöst; und - wobei die mindestens eine Batteriezelle mittels der erzeugten Kältemischung (13a) über die Kühleinrichtung (12) gekühlt wird.Method for cooling a battery with at least one battery cell by means of a cooling arrangement (10) which produces a cold mixture (13a) which carries out an endothermic reaction for cooling the at least one battery cell, characterized in that - the cooling arrangement (10) has a cooling device (12) through which a coolant (13) flows in a first state of the at least one battery cell; - wherein the cooling arrangement (10) is a detection device (24) which detects a second state, which is different from the first state of the battery cell and represents a fault state, and triggers the production of the cold mixture (13a) as a function of the detection of the second state; and - wherein the at least one battery cell is cooled by means of the cold mixture (13a) produced via the cooling device (12).
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