DE102021132497A1

DE102021132497A1 - Battery assembly for fire prevention and motor vehicle

Info

Publication number: DE102021132497A1
Application number: DE102021132497.1A
Authority: DE
Inventors: Dirk Bäder; Michael Grabowski
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung (2) für ein Kraftfahrzeug (1) zur Brandprävention. Die Batterieanordnung (2) umfasst eine Antriebsbatterie (10) mit einer Vielzahl an Batterieelementen (12), die einen Stapelverbund (13) bilden und in einem Batteriegehäuse (11) angeordnet sind. Zum Kühlen der Batterieelemente (12) umfasst die Batterieanordnung (2) eine Kühleinrichtung (20) mit einem Kühlkörper (21), der thermisch leitend mit dem Stapelverbund (13) verbunden ist. Zum Kühlen wird von einem ersten Kühlmittelversorger (30) ein erstes Kühlmittel (31) an den Kühlkörper (21) bereitgestellt. Liegt für eines der Batterieelemente (12) ein vorgegebener Erhitzungszustand (Z) vor, wird die Kühlmittelversorgung mittels einer Kühlmittelanschlusseinheit (22) der Kühleinrichtung (20) auf einen zweiten Kühlmittelversorger (40) umgeschaltet. Dieser stellt ein zweites Kühlmittel (41) an den Kühlkörper (21) bereit. Zusätzlich umfasst der Kühlkörper (21) wenigstens eine Auslassstelle (21b), die beim Vorliegen des Erhitzungszustands (Z) zum Ausleiten des ersten und/oder zweiten Kühlmittels (41, 31) aus dem Kühlkörper (21) ausgebildet ist.The invention relates to a battery arrangement (2) for a motor vehicle (1) for fire prevention. The battery arrangement (2) comprises a drive battery (10) with a large number of battery elements (12) which form a stacked assembly (13) and are arranged in a battery housing (11). To cool the battery elements (12), the battery arrangement (2) comprises a cooling device (20) with a heat sink (21) which is thermally conductively connected to the stacked assembly (13). For cooling, a first coolant (31) is made available to the heat sink (21) by a first coolant supplier (30). If one of the battery elements (12) is in a predetermined state of heat (Z), the coolant supply is switched to a second coolant supplier (40) by means of a coolant connection unit (22) of the cooling device (20). This provides a second coolant (41) to the heat sink (21). In addition, the cooling body (21) comprises at least one outlet point (21b) which is formed for discharging the first and/or second coolant (41, 31) from the cooling body (21) when the heating state (Z) is present.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung zur Brandprävention für ein Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Batterieanordnung. Die Batterieanordnung umfasst eine Antriebsbatterie mit einem Batteriegehäuse und mit einer Vielzahl an Batterieelementen, die in einer vorgegebenen Stapelrichtung nebeneinander in dem Batteriegehäuse angeordnet sind und einen Stapelverbund bilden. Die Batterieanordnung umfasst zudem eine Kühleinrichtung mit einem Kühlkörper, der von einem Kühlmittel durchströmbar ist. Der Kühlkörper ist in dem Batteriegehäuse angeordnet ist und ist zum Kühlen der Batterieelemente zumindest mit einer sich entlang der Stapelrichtung erstreckenden Oberfläche des Stapelverbunds thermisch leitend gekoppelt. Schließlich umfasst die Batterieanordnung einen ersten Kühlmittelversorger, der ausgebildet ist, in einem vorgegebenen Normalbetrieb der Antriebsbatterie ein erstes Kühlmittel an den Kühlkörper bereitzustellen,The invention relates to a fire prevention battery arrangement for a motor vehicle. The invention also relates to a motor vehicle with a corresponding battery arrangement. The battery arrangement includes a drive battery with a battery housing and with a multiplicity of battery elements which are arranged next to one another in a predetermined stacking direction in the battery housing and form a stacked assembly. The battery arrangement also includes a cooling device with a heat sink through which a coolant can flow. The heat sink is arranged in the battery housing and is thermally conductively coupled to at least one surface of the stacked assembly that extends along the stacking direction for cooling the battery elements. Finally, the battery arrangement includes a first coolant supplier, which is designed to provide a first coolant to the heat sink in a predetermined normal operation of the drive battery,

In batterieelektrischen Kraftfahrzeugen, also zum Beispiel einem Elektro- oder Hybridfahrzeug, kann eine Antriebsbatterie als elektrochemischer Energiespeicher eingesetzt werden. Die Antriebsbatterie kann zum Beispiel ein Akkumulator oder eine Sekundärbatterie sein. Das heißt, die Antriebsbatterie kann in einem Ladebetrieb und einem Entladebetrieb betrieben werden. In dem Ladebetrieb kann die Antriebsbatterie zum Beispiel mittels eines entsprechenden Ladeanschlusses an einen externen Energieversorger angeschlossen werden. Der externe Energieversorger kann zum Beispiele eine Ladestation oder eine Wallbox sein. In dem Entladebetrieb kann die Antriebsbatterie beispielsweise eine elektrische Maschine und/oder ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie versorgen.In battery-electric motor vehicles, for example an electric or hybrid vehicle, a drive battery can be used as an electrochemical energy store. The drive battery can be, for example, an accumulator or a secondary battery. That is, the drive battery can be operated in a charging mode and a discharging mode. In the charging mode, the drive battery can be connected to an external energy supplier, for example by means of a corresponding charging connection. The external energy supplier can be a charging station or a wall box, for example. In the discharging mode, the drive battery can supply electrical energy, for example, to an electrical machine and/or an on-board network of the motor vehicle.

Zum Bereitstellen oder Aufnehmen der elektrischen Energie umfasst die Antriebsbatterie eines oder mehrere Batterieelemente. Ein Batterieelement kann zum Beispiel eine Batteriezelle, also eine galvanische oder elektrochemische Zelle sein. Für die Batteriezellen sind unterschiedliche Technologien oder ist eine unterschiedliche Elektrochemie einsetzbar. Zum Beispiel sind Batteriezellen auf Lithium-Ion-Basis oder Lithium-Eisen-Phosphat-Basis bekannt. Es gibt auch sogenannte Festkörperbatterien. Alternativ kann ein Batterieelement zum Beispiel ein Batteriemodul sein. Ein Batteriemodul kann mehrere in geeigneter Weise elektrisch verschaltete Batteriezellen umfassen, die gemeinsam in einem Modulgehäuse angeordnet sind. Zum Bilden der Antriebsbatterie können die Batterieelemente in einer vorgegebenen Stapelrichtung nebeneinander in einem Batteriegehäuse der Antriebsbatterie angeordnet werden. Das Batteriegehäuse kann zum Beispiel eine Batteriewanne sein. Dabei sind die Batterieelemente in geeigneter Weise elektrisch miteinander verschaltet oder aneinander angeschlossen, sodass eine gewünschte Energiemenge der elektrischen Energie bereitgestellt werden kann.The drive battery includes one or more battery elements for providing or absorbing the electrical energy. A battery element can, for example, be a battery cell, i.e. a galvanic or electrochemical cell. Different technologies or different electrochemistry can be used for the battery cells. For example, battery cells based on lithium-ion or lithium-iron-phosphate are known. There are also so-called solid-state batteries. Alternatively, a battery element can be a battery module, for example. A battery module can include a plurality of suitably electrically interconnected battery cells which are arranged together in a module housing. To form the drive battery, the battery elements can be arranged next to one another in a predetermined stacking direction in a battery housing of the drive battery. The battery housing can be a battery tray, for example. In this case, the battery elements are electrically interconnected or connected to one another in a suitable manner, so that a desired amount of electrical energy can be provided.

Der Lade-und Entladebetrieb können als Normalbetrieb der Antriebsbatterie bezeichnet werden. In dem Normalbetrieb kann es aufgrund eines Innenwiderstands, den die Antriebsbatterie beziehungsweise deren Batterieelemente aufweist, zum Erwärmen kommen. Bei dem Erwärmen ist darauf zu achten, dass eine Temperatur jedes der Batterieelemente einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert nicht überschreitet. Beim Überschreiten des Temperaturgrenzwerts kann es nämlich zu einem so genannte Thermal Runaway (thermischen Durchgehen) des jeweiligen Batterieelements kommen. Beim thermischen Durchgehen läuft in einem aktiven Material, welches die Elektrochemie des Batterieelements bildet, eine unaufhaltsame exotherme elektrochemische Reaktion ab. Dabei gibt das Batterieelement je nach genutzter Technologie ab Erreichen oder Überschreiten des Temperaturgrenzwert innerhalb von wenigen Sekunden, zum Beispiel 2 bis 5 Sekunden bis zu 60 Prozent der gespeicherten elektrochemischen Energie in Form von Wärmeenergie ab. Bei einer Lithium-Ionen-Batterie kann der Temperaturgrenzwert zum Beispiel bei etwa 84°C liegen. Beim thermischen Durchgehen können einige oder alle der übrigen Batterieelemente in dem Batteriegehäuse in einer Kettenreaktion mitgerissen werden und ebenfalls thermisch durchgehen. Das Auslösen einer solchen Kettenreaktion wird als thermal propagation (thermische Ausbreitung) bezeichnet. Es kann es zu einem Batteriebrand kommen.The charging and discharging operation can be referred to as normal operation of the drive battery. During normal operation, the drive battery or its battery elements can heat up due to an internal resistance. When heating, care must be taken that a temperature of each of the battery elements does not exceed a predetermined temperature limit value. If the temperature limit is exceeded, a so-called thermal runaway (thermal runaway) of the respective battery element can occur. In thermal runaway, an unstoppable exothermic electrochemical reaction occurs in an active material that makes up the electrochemistry of the battery element. Depending on the technology used, the battery element emits up to 60 percent of the stored electrochemical energy in the form of thermal energy within a few seconds, for example 2 to 5 seconds, once the temperature limit value has been reached or exceeded. For example, for a lithium-ion battery, the temperature limit may be around 84°C. During thermal runaway, some or all of the remaining battery elements in the battery case may be swept up in a chain reaction and also thermally run away. Triggering such a chain reaction is called thermal propagation. A battery fire may result.

Um die Antriebsbatterie in dem Normalbetrieb unter dem Temperaturgrenzwert zu halten, kann eine Kühleinrichtung mit einem Kühlkörper vorgesehen sein. Der Kühlkörper weist zum Beispiel Kühlkanäle auf, die von einem Kühlmittel, wie etwa einer Kühlflüssigkeit, durchströmbar sind. Das Kühlmittel kann die entstandene Wärme im Normalbetrieb aufnehmen und abführen. Dazu kann der Kühlkörper ist in dem Batteriegehäuse angeordnet sein und zwar so, dass er zumindest mit einer sich entlang der Stapelrichtung erstreckenden Oberfläche des Stapelverbunds thermisch leitend gekoppelt. Zum Bereitstellen des Kühlmittels kann zum Beispiel ein erster Kühlmittelversorger vorgesehen sein. Dieser kann zum Beispiel ein fahrzeuginterner Kühlmittelversorger sein. Die Kühleinrichtung mit dem fahrzeuginternen Kühlmittelversorger kann zum Beispiel durch einen allgemein bekannten Batteriekühlkreislauf bereitgestellt sein.In order to keep the drive battery below the temperature limit during normal operation, a cooling device with a heat sink can be provided. The heat sink has, for example, cooling channels through which a coolant, such as a coolant, can flow. The coolant can absorb and dissipate the heat generated during normal operation. For this purpose, the heat sink can be arranged in the battery housing in such a way that it is thermally conductively coupled to at least one surface of the stacked assembly that extends along the stacking direction. For example, a first coolant supplier can be provided to provide the coolant. This can be an in-vehicle coolant supplier, for example. The cooling device with the in-vehicle coolant supplier can be provided by a well-known battery cooling circuit, for example.

Eine Ausgestaltungsmöglichkeit für ein Batteriekühlsystem ist zum Beispiel aus der DE 10 2020 132 886 A1 bekannt. Darin ist ein Batteriekühlsystem mit einem bidirektional schaltbaren Kühlstrom offenbart. In Abhängigkeit von einer Temperatur einer Traktionsbatterie ist damit eine Strömungsrichtung eines Kühlmittels von einer Kühlmittelquelle zum Kühlen der Antriebsbatterie in Abhängigkeit von einer Temperatur einstellbar.One possible embodiment of a battery cooling system is, for example, from DE 10 2020 132 886 A1 known. Inside is a battery cooling system with a bidirectionally switchable Cooling flow revealed. Depending on a temperature of a traction battery, a direction of flow of a coolant from a coolant source for cooling the traction battery can thus be set as a function of a temperature.

Trotz der Kühlung kann es jedoch bei bestimmten Betriebsbedingungen oder unter bestimmten Voraussetzungen zur Überhitzung der Antriebsbatterie kommen. Das heißt, zumindest eines der Batterieelemente kann eine Temperatur größer als der vorgegebene Temperaturgrenzwert aufweisen und thermisch Durchgehen. Eine solche Betriebsbedingung kann zum Beispiel ein mechanischer Defekt zum Beispiel durch einen Fremdkörper, oder einen elektrischen Defekt, wie zum Beispiel einen Kurzschluss, oder einen thermischen Defekt, der Antriebsbatterie herbeigeführt werden. Dann kann es passieren, dass die Antriebsbatterie zum Beispiel beim Parken oder Laden unerwartet in Brand gerät. Für einen solchen Fall sind zum Beispiel gesetzliche Anforderungen bekannt, dass fünf Minuten lang nach Ausbruch des Brands keine Flammen außerhalb des Batteriegehäuses auftreten dürfen. Dazu kann in das Gehäuse zum Beispiel ein entsprechendes Isolationsmaterial vorgesehen sein oder das Batteriegehäuse kann selbst besonders massiv ausgeführt sein. Somit soll sichergestellt werden, dass eine Ausbreitung des Brands der Antriebsbatterie auf eine Umgebung bis Eintreten einer Löschmöglichkeit, wie etwa dem Eintreffen der Feuerwehr, verhindert wird. Hierbei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Produktion des Batteriegehäuses kostenintensiv sein kann und das . Zudem kann das Batteriegehäuse ein hohes Gewicht und einen hohen Bauraumbedarf aufweisen.Despite the cooling, the drive battery can overheat under certain operating conditions or under certain conditions. That is, at least one of the battery elements may have a temperature greater than the predetermined temperature limit and thermal runaway. Such an operating condition can be caused, for example, by a mechanical defect, for example by a foreign object, or an electrical defect, such as a short circuit, or a thermal defect, in the drive battery. Then it can happen that the drive battery catches fire unexpectedly, for example when parking or charging. For such a case, for example, there are legal requirements that no flames may appear outside the battery housing for five minutes after the fire has broken out. For this purpose, a corresponding insulating material can be provided in the housing, for example, or the battery housing itself can be designed to be particularly solid. This is to ensure that the drive battery fire is prevented from spreading to the surrounding area until it is possible to extinguish it, such as when the fire brigade arrives. Here, however, there is the disadvantage that the production of the battery case can be expensive and the. In addition, the battery housing can be heavy and require a lot of installation space.

Es gibt jedoch Umgebungen, zu denen die Feuerwehr zum Löschen nur beschränkt Zugang haben kann. Zum Beispiel in einer Tiefgarage, auf einem Containerschiff, in einem Güterzug, in einem Flugzeug oder einer ähnlichen unzugänglichen oder beengten Umgebungen. Somit sind für entsprechende Kraftfahrzeuge mit Antriebsbatterie bei einem Batteriebrand hohe Sachschäden zu befürchten. Zum Beispiel kann das Fahrzeug selbst einen Totalschaden aufweisen. Zudem können andere benachbarte Fahrzeuge in der Umgebung sowie eine Infrastruktur oder ein Gebäude in der Umgebung beim Brand beschädigt werden. Dadurch kann es zu hohen Versicherungseinstufungen für den Fahrzeughalter kommen. Denkbar ist auch, dass solche Kraftfahrzeuge in bestimmten Umgebungen verboten werden könnten.However, there are environments to which the fire brigade can only have limited access for extinguishing. For example in an underground car park, on a container ship, in a freight train, in an airplane or in a similar inaccessible or cramped environment. Thus, high property damage is to be feared for corresponding motor vehicles with a drive battery in the event of a battery fire. For example, the vehicle itself may be totaled. In addition, other neighboring vehicles in the area as well as infrastructure or a building in the area can be damaged in the fire. This can lead to high insurance ratings for the vehicle owner. It is also conceivable that such motor vehicles could be banned in certain areas.

Um die Antriebsbatterie auch bei eingeschränkt zugänglichen Umgebungen, im Falle eines Batteriebrands löschen zu können, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten bekannt.In order to be able to extinguish the drive battery in the event of a battery fire, even in environments with limited access, various options are known from the prior art.

Die DE 10 2012 222 070 A1 offenbart zum Beispiel ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriemanagementsystem, das während eines Batterieladevorgangs einer Antriebsbatterie des Kraftfahrzeugs mit einem in einem Gebäude installierten Gebäudenetzwerk zur Kommunikation verbunden ist. Bei Detektion eines Brandes durch das Batteriemanagementsystem wird eine Schutzmaßnahme, wie zum Beispiel ein Alarm oder eine Sprinkleranlage des Gebäudes ausgelöst.The DE 10 2012 222 070 A1 discloses, for example, a motor vehicle with a battery management system that is connected to a building network installed in a building for communication during a battery charging process of a traction battery of the motor vehicle. If a fire is detected by the battery management system, a protective measure such as an alarm or a sprinkler system in the building is triggered.

Aus der DE 10 2021 000 841 A1 ist beispielsweise ein mobiles Notfallkühlsystem für batteriebetriebene Kraftfahrzeuge bekannt. Dabei wird das Kraftfahrzeug auf ein Transportfahrzeug geladen und eine Fahrzeugbatterie des Kraftfahrzeugs wird an einen Kühlmittelspeicher des Transportfahrzeugs fluidisch leitend angeschlossen. Der Kühlmittelspeicher bildet mit der Fahrzeugbatterie einen Kühlkreislauf, wobei von dem Kühlmittelspeicher ein Kühlmittel in ein Gehäuse der Antriebsbatterie eingeleitet und das erwärmte Kühlmittel zum Abkühlen wieder aus dem Batteriegehäuse ausgeleitet wird.From the DE 10 2021 000 841 A1 For example, a mobile emergency cooling system for battery-powered motor vehicles is known. In this case, the motor vehicle is loaded onto a transport vehicle and a vehicle battery of the motor vehicle is connected in a fluidically conductive manner to a coolant reservoir of the transport vehicle. The coolant reservoir forms a cooling circuit with the vehicle battery, with coolant being introduced from the coolant reservoir into a housing of the drive battery and the heated coolant being discharged from the battery housing again for cooling.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur effizienten Brandprävention einer Antriebsbatterie für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.It is the object of the invention to provide a possibility for efficient fire prevention of a drive battery for a motor vehicle.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die Beschreibung sowie die Figuren offenbart.The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous developments of the invention are disclosed by the dependent patent claims, the description and the figures.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die vorhandene Kühleinrichtung zum Kühlen der Antriebsbatterie und gleichzeitig auch zur Brandprävention oder Löschen eines Batteriebrands eingesetzt werden kann. Dazu kann ein Kühlmittel für die Brandprävention von einem Zentralanschluss zum Einführen des Kühlmittels über eine Zuleitung zur Antriebsbatterie direkt in den vorhandenen Batteriekühlkreislauf erfolgen.The invention is based on the finding that the existing cooling device can be used to cool the drive battery and at the same time also to prevent or extinguish a battery fire. For this purpose, a coolant for fire prevention can be routed from a central connection for introducing the coolant via a supply line to the drive battery directly into the existing battery cooling circuit.

Für die Umsetzung schlägt die Erfindung eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug zur Brandprävention vor. Die Batterieanordnung umfasst die eingangs beschriebene Antriebsbatterie mit einem Batteriegehäuse und mit einer Vielzahl an Batterieelementen, die in einer vorgegeben Stapelrichtung nebeneinander, also benachbart, in dem Batteriegehäuse angeordnet sind und einen Stapelverbund bilden. Ein Batterieelement kann zum Beispiel eine Batteriezelle oder ein Batteriemodul der Antriebsbatterie sein. Die Antriebsbatterie kann, wie eingangs erwähnt, zum Beispiel eine Hochvoltbatterie oder Traktionsbatterie zur elektrischen Energieversorgung des Kraftfahrzeugs sein.For the implementation, the invention proposes a battery arrangement for a motor vehicle for fire prevention. The battery arrangement comprises the drive battery described at the outset with a battery housing and with a multiplicity of battery elements which are arranged next to one another in a predetermined stacking direction, ie adjacent, in the battery housing and form a stacked assembly. A battery element can be a battery cell or a battery module of the drive battery, for example. As mentioned at the outset, the drive battery can be, for example, a high-voltage battery or traction battery for supplying electrical energy to the motor vehicle.

Die Batterieanordnung umfasst zudem eine Kühleinrichtung mit einem Kühlkörper, der von einem Kühlmittel, wie zum Beispiel einer Kühlflüssigkeit durchströmbar ist. Der Kühlkörper ist in dem Batteriegehäuse angeordnet und zum Kühlen der Batterieelemente zumindest mit einer sich entlang der Stapelrichtung erstreckenden Oberfläche des Stapelverbunds thermisch leitend gekoppelt. Mit „thermisch leitend“ ist vorliegend gemeint, dass bei Durchströmen des Kühlkörpers mit dem Kühlmittel ein Wärmeaustausch zwischen den Batterieelementen und dem Kühlkörper erfolgt. Das heißt, die Batterieelemente geben ihre Wärmeenergie über die jeweilige Oberfläche an den Kühlkörper ab. Der Kühlkörper steht somit in thermischer Wechselwirkung mit den Batterieelementen. Dabei können alle Batterieelemente des Stapelverbunds thermisch leitend mit dem Kühlkörper verbunden sein. Der Kühlkörper kann dazu die jeweilige Oberfläche des Stapelverbunds beispielsweise vollständig oder teilweise abdecken oder überdecken. Zum Beispiel können die Batterieelemente in dem Stapelverbund in einer vorgegebenen Einbaulage der Batterieanordnung auf den Kühlkörper aufliegen oder aufgebracht sein. Der Kühlkörper kann somit zum Beispiel eine Aufstellfläche für die Batterieelemente in dem Batteriegehäuse bilden. Zum Durchströmen mit dem Kühlmittel kann der Kühlkörper zum Beispiel einen oder mehrere Kühlkanäle aufweisen. Diese können als Hohlräume oder Hohlstellen in den Kühlkörper eingearbeitet sein.The battery arrangement also includes a cooling device with a heat sink through which a coolant, such as a coolant, can flow. The heat sink is arranged in the battery housing and, for cooling the battery elements, is thermally conductively coupled to at least one surface of the stacked assembly that extends along the stacking direction. In the present case, “thermally conductive” means that when the coolant flows through the heat sink, heat is exchanged between the battery elements and the heat sink. This means that the battery elements transfer their thermal energy to the heat sink via the respective surface. The heat sink is therefore in thermal interaction with the battery elements. In this case, all battery elements of the stacked assembly can be thermally conductively connected to the heat sink. For this purpose, the heat sink can, for example, completely or partially cover or cover the respective surface of the stacked assembly. For example, the battery elements in the stacked assembly can rest or be attached to the heat sink in a predetermined installation position of the battery arrangement. The heat sink can thus form a mounting surface for the battery elements in the battery housing, for example. For the coolant to flow through, the heat sink can have, for example, one or more cooling channels. These can be incorporated into the heat sink as cavities or cavities.

Zum Bereitstellen des Kühlmittels umfasst die Batterieanordnung zudem einen ersten Kühlmittelversorger. Bei dem Kühlmittelversorger handelt es sich somit um einen fahrzeuginternen Kühlmittelversorger. Der Kühlmittelversorger ist ausgebildet, in einem vorgegebenen Normalbetrieb der Antriebsbatterie, wie etwa dem eingangs beschriebenen Lade- und Entladebetrieb, ein erstes Kühlmittel an den Kühlkörper bereitzustellen. Dazu kann der erste Kühlmittelversorger mit dem Kühlkörper fluidisch verbunden sein. Mittels des Kühlmittelversorgers kann ein Kühlkreislauf für das Durchströmen des Kühlkörpers mit dem ersten Kühlmittel bereitgestellt werden. Das erste Kühlmittel ist somit von dem ersten Kühlmittelversorger in den Kühlkörper über eine vorgegebene Einlassstelle einleitbar und zum Zurückführen an den ersten Kühlmittelversorger über eine entsprechende Auslassstelle aus dem Kühlkörper ausleitbar.In order to provide the coolant, the battery arrangement also includes a first coolant supplier. The coolant supplier is therefore a vehicle-internal coolant supplier. The coolant supplier is designed to provide a first coolant to the heat sink in a predetermined normal operation of the drive battery, such as the charging and discharging operation described above. For this purpose, the first coolant supplier can be fluidically connected to the heat sink. The coolant supplier can be used to provide a cooling circuit for the first coolant to flow through the heat sink. The first coolant can thus be introduced from the first coolant supplier into the heat sink via a predetermined inlet point and can be discharged from the heat sink via a corresponding outlet point for return to the first coolant supplier.

Für die Brandprävention umfasst die Kühleinrichtung zusätzlich noch eine Kühlmittelanschlusseinheit zum fluidischen Verbinden des Kühlkörpers mit einem externen zweiten Kühlmittelversorger. Über die Kühlmittelanschlusseinheit kann somit ein zusätzlicher Kühlmittelversorger an den Kühlkörper angeschlossen werden. Die Kühlmittelanschlusseinheit kann der zuvor genannte Zentralanschluss sein. Zum fluidischen Verbinden kann die Kühlmittelanschlusseinheit zum Beispiel eine Einlassstelle mit einem entsprechenden Anschlussmittel und einem Leitungselement zum fluidischen Koppeln der Einlassstelle mit dem Kühlkörper aufweisen. Das Leitungselement kann zum Beispiel mit einem Ventilelement verschlossen sein.For fire prevention, the cooling device also includes a coolant connection unit for fluidically connecting the heat sink to an external second coolant supplier. An additional coolant supplier can thus be connected to the heat sink via the coolant connection unit. The coolant connection unit can be the aforementioned central connection. For fluidic connection, the coolant connection unit can have, for example, an inlet point with a corresponding connection means and a line element for fluidically coupling the inlet point to the heat sink. The line element can be closed with a valve element, for example.

Beim Vorliegen oder Detektieren eines vorgegebenen Erhitzungszustands von wenigstens einem der Batterieelemente werden zwei verschiedene Maßnahmen für die Brandprävention und/oder für das Brandlöschen umgesetzt. Einerseits ist die Kühlmittelanschlusseinheit ausgebildet, ein von dem externen zweiten Kühlmittelversorger im angeschlossenen Zustand bereitgestelltes zweites Kühlmittel an den Kühlkörper bereitzustellen. Andererseits weist der Kühlkörper wenigstens eine Auslassstelle zum Auslassen des ersten und/oder zweiten Kühlmittels aus dem Kühlkörper auf. Die Auslassstelle kann zum Beispiel eine natürliche oder künstliche Öffnung in dem Kühlkörper sein. Über die Auslassstelle kann das jeweilige Kühlmittel zum Beispiel aus den Kühlkanälen in die Umgebung des Kühlkörpers, also zum Beispiel in das Batteriegehäuse, austreten. Die Auslassstelle ist dabei insbesondere ein zusätzlicher Auslass, der neben der vorgenannten Auslassstelle zum Realisieren des Kühlkreislaufes vorgesehen ist. Die zusätzliche Auslassstelle kann dabei zum Beispiel nur bei Detektieren des erwähnten Erhitzungszustands genutzt werden. Die Kühlkreislauf-Auslassstelle kann im Gegensatz dazu zum Beispiel im Normalbetrieb genutzt werden.If a predetermined heating state of at least one of the battery elements is present or detected, two different measures for fire prevention and/or fire extinguishing are implemented. On the one hand, the coolant connection unit is designed to provide a second coolant, provided by the external second coolant supplier in the connected state, to the heat sink. On the other hand, the cooling body has at least one outlet point for letting out the first and/or second coolant from the cooling body. For example, the outlet location may be a natural or artificial opening in the heat sink. The respective coolant can escape via the outlet point, for example from the cooling ducts, into the area surrounding the heat sink, that is to say into the battery housing, for example. The outlet point is in particular an additional outlet that is provided in addition to the aforementioned outlet point to implement the cooling circuit. The additional outlet point can, for example, only be used when the mentioned heating condition is detected. In contrast to this, the cooling circuit outlet point can be used, for example, in normal operation.

Anders ausgedrückt, kann zur Brandprävention somit bei Vorliegen des Erhitzungszustands mittels des externen zweiten Kühlmittelversorgers zusätzlich das zweite Kühlmittel an den Kühlkörper bereitgestellt werden. Dadurch kann ein Massenstrom des Kühlmittels durch den Kühlkörper erhöht werden. Es kann also beim Vorleigen des Erhitzungszustands von dem ersten Kühlmittelversorger auf den zweiten Kühlmittelversorger umgeschaltet werden. Ein Druck, mit dem das zweite Kühlmittel von dem zweiten Kühlmittelversorger bereitgestellt wird, kann dabei so hoch sein, dass der Kühlkörper auch mit der oder den zusätzlichen Auslassstellen vollständig von dem Kühlmittel durchströmbar ist. Der Kühlkörper und der zweite Kühlmittelversorger brauchen somit keinen Kühlkreislauf bilden. Stattdessen kann das bereitgestellte zweite Kühlmittel direkt über die Auslassstellen in dem Kühlkörper zumindest teilweise oder vollständig aus dem Kühlkörper ausgelassen oder ausgeleitet werden. Das Ausleiten des zweiten und/oder zum Beispiel Resten des ersten Kühlmittels erfolgt zum Beispiel in das Batteriegehäuse oder eine Umgebung.In other words, the second coolant can be additionally provided to the heat sink by means of the external second coolant supplier for fire prevention when the heating state is present. A mass flow of the coolant through the heat sink can thereby be increased. It is therefore possible to switch from the first coolant supplier to the second coolant supplier when the heating state is present. A pressure at which the second coolant is provided by the second coolant supplier can be so high that the coolant can flow completely through the heat sink even with the additional outlet point(s). The heat sink and the second coolant supplier therefore do not need to form a cooling circuit. Instead, the second coolant that is provided can be discharged or discharged at least partially or completely from the heat sink directly via the outlet points in the heat sink. The second coolant and/or residues of the first coolant, for example, are discharged into the battery housing or an environment, for example.

Insgesamt kann dadurch eine Möglichkeit zum effektiven Kühlen der Antriebsbatterie für die Brandprävention oder zum Löschen eines Batteriebrands bereitgestellt werden kann. Zum Kühlen oder Löschen wird ein vorhandenes Bauteil, nämlich die Kühleinrichtung, in dem Kraftfahrzeug verwendet.Overall, this can be a way to effectively cool the drive battery for fire prevention or to extinguish a battery fire. An existing component, namely the cooling device, is used in the motor vehicle for cooling or extinguishing.

Der Erhitzungszustand kann zum Beispiel ein Zustand des jeweiligen Batterieelements sein, den dieses aufweist, wenn es thermisch durchgeht. Alternativ kann der Erhitzungszustand einen Zustand des jeweiligen Batterieelements betreffen, bei dem das thermische Durchgehen bevorsteht. Das heißt, der Erhitzungszustand kann zum Beispiel dann bestätigt werden oder vorliegen, wenn zumindest eines der Batterieelemente eine Reaktionstemperatur aufweist, die in einem vorgegebenen Temperaturwertebereich liegt oder und somit einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert überschreitet. Der Temperaturgrenzwert kann zum Beispiel 70°C oder 80°C oder 84°C betragen. Der Temperaturgrenzwert kann beliebig zum Beispiel in Abhängigkeit von der gewählten Elektrochemie des Batterieelements gewählt sein.The heating state may be, for example, a state that each battery element has when thermally runaway. Alternatively, the heating condition may refer to a condition of the respective battery element in which the thermal runaway is imminent. This means that the heating state can be confirmed or present, for example, when at least one of the battery elements has a reaction temperature that is within a specified temperature value range or and thus exceeds a specified temperature limit value. For example, the temperature limit may be 70°C or 80°C or 84°C. The temperature limit can be chosen arbitrarily, for example depending on the chosen electrochemistry of the battery element.

Der erste Kühlmittelversorger kann zum Beispiel ein Batteriekühlkreislauf des Kraftfahrzeugs sein. Als erstes Kühlmittel kann somit eine entsprechende Kühlflüssigkeit oder Wasser bereitgestellt werden. Der zweite Kühlmittelversorger kann zum Beispiel durch eine Gebäudeinfrastruktur oder eine Transportmittelinfrastruktur bereitgestellt sein. Der zweite Kühlmittelversorger kann somit zum Beispiel ein Hauswasserkreislauf sein, über den das zweite Kühlmittel mittels eines Hauswasseranschlusses bereitgestellt werden kann. Zum Nutzen des zweiten Kühlmittels kann der Hausanschluss zum Beispiel beim Abstellen des Kraftfahrzeugs in einer Garage oder einem gewünschten Stellplatz an die Kühlmittelanschlusseinheit angeschlossen werden. Ein Anschlussmittel der Kühlmittelanschlusseinheit kann somit zum Beispiel an den Hauswasseranschluss angepasst sein. Als zweites Kühlmittel kann zum Beispiel Wasser bereitgestellt werden. Das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel können somit ein gleiches Material oder einen gleichen Stoff umfassen. Alternativ kann das erste Kühlmittel verschieden zu dem zweiten Kühlmittel sein und ein unterschiedliches Material oder eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweisen. The first coolant supplier can be a battery cooling circuit of the motor vehicle, for example. A corresponding coolant or water can thus be provided as the first coolant. The second coolant supplier can be provided by a building infrastructure or a means of transport infrastructure, for example. The second coolant supplier can thus be a domestic water circuit, for example, via which the second coolant can be provided by means of a domestic water connection. To use the second coolant, the house connection can be connected to the coolant connection unit, for example when parking the motor vehicle in a garage or a desired parking space. A connection means of the coolant connection unit can thus be adapted to the domestic water connection, for example. Water, for example, can be provided as the second coolant. The first coolant and the second coolant can thus comprise the same material or the same substance. Alternatively, the first coolant can be different from the second coolant and can have a different material or a different material composition.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben. In den folgenden Ausführungsformen geht es nun zunächst darum, wie die Auslassstelle ausgebildet sein kann.The invention also includes embodiments that result in additional advantages. In the following embodiments, it is now initially a question of how the outlet point can be designed.

In einer Ausführungsform weist das jeweilige Batterieelement in dem Erhitzungszustand eine Reaktionstemperatur in einem vorgegebenen Temperaturwertebereich, wie er zum Beispiel zuvor beschrieben wurde, auf. Das heißt, das Batterieelement hat eine bestimmte Reaktions- oder Verbrennungstemperatur, die bei exothermer Reaktion des aktiven Materials, also bei dem eingangs erwähnten thermischen Durchgehen, vorliegen kann. Zum Bilden der Auslassstellen umfasst der Kühlkörper zumindest abschnittsweise ein Material, dessen Schmelztemperatur in dem vorgegebenen Temperaturwertebereich der Reaktionstemperatur liegt. Die Auslassstellen können somit als Schmelzöffnung in dem Kühlkörper bereitgestellt werden und können dabei zumindest einen Kühlkanal des Kühlkörpers freilegen. Das heißt, der jeweilige Kühlkanal kann beim Schmelzen des Kühlkörpers fluidisch zumindest teilweise unterbrochen werden. Das in dem Kühlkanal aktuell durchströmende Kühlmittel kann somit in das Batteriegehäuse einströmen.In one embodiment, the respective battery element in the heating state has a reaction temperature in a predetermined temperature value range, as was described above, for example. This means that the battery element has a certain reaction or combustion temperature, which can be present when the active material reacts exothermally, ie when the thermal runaway mentioned at the outset occurs. In order to form the outlet points, the heat sink comprises, at least in sections, a material whose melting point is in the predetermined temperature value range of the reaction temperature. The outlet points can thus be provided as a melting opening in the heat sink and can thereby expose at least one cooling channel of the heat sink. This means that the respective cooling channel can be at least partially interrupted fluidically when the heat sink melts. The coolant currently flowing through in the cooling channel can thus flow into the battery housing.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Kühlkörper zum Bereitstellen der jeweiligen Auslassstelle zumindest ein Kühlkörperventilelement auf. Dieses ist fluidisch mit einem jeweiligen Kühlkanal des Kühlkörpers verbunden. Das Kühlkörperventilelement ist ausgebildet, in Abhängigkeit von dem Erhitzungszustand einen Massenstrom des ersten und/oder zweiten Kühlmittels in das Batteriegehäuse einzustellen. Mit Ventilelement ist vorliegend (und im Folgenden) ein Bauteil gemeint, das wenigstens zwischen zwei Stellungen verstellbar ist. In einer geöffneten Stellung kann der Massenstrom des Kühlmittels über das Ventilelement bereitgestellt werden. In einer geschlossenen Stellung ist der Massenstrom hingegen unterbrochen. In der geöffneten Stellung kann das Kühlmittel somit in das Batteriegehäuse einströmen. In der geschlossenen Stellung wird das Kühlmittel hingegen an dem Einströmen gehindert.In a further embodiment, the heat sink has at least one heat sink valve element for providing the respective outlet point. This is fluidly connected to a respective cooling channel of the heat sink. The heat sink valve element is designed to set a mass flow of the first and/or second coolant into the battery housing as a function of the heating state. In the present case (and in the following), valve element means a component that can be adjusted at least between two positions. In an open position, the mass flow of the coolant can be provided via the valve element. In a closed position, however, the mass flow is interrupted. In the open position, the coolant can thus flow into the battery housing. In the closed position, on the other hand, the coolant is prevented from flowing in.

Das Kühlkörperventilelement kann vorliegend zum Beispiel als Druckausgleichsventil ausgebildet sein. Das heißt, das Kühlkörperventilelement kann in Abhängigkeit von einem Druck des zweiten Kühlmittels, das beim Einlassen über die Kühlmittelanschlusseinheit auf einen Ventilkörper des Kühlkörperventilelements wirkt, zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung verstellt werden. Das Wechseln zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Druckgrenzwert erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlkörperventilelement als elektronisch steuerbares Ventil ausgebildet sein. Das heißt, ein Stellglied des Kühlkörperventilelements kann in Abhängigkeit von einer Detektion des Erhitzungszustands mittels eines Steuersignals zum Verstellen zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung angesteuert werden.In the present case, the heat sink valve element can be designed, for example, as a pressure compensation valve. This means that the heatsink valve element can be adjusted between the open and closed position depending on a pressure of the second coolant, which acts on a valve body of the heatsink valve element when it is admitted via the coolant connection unit. The changeover between the open and closed position can take place, for example, as a function of a predetermined pressure limit value. Additionally or alternatively, the heat sink valve element can be designed as an electronically controllable valve. That is, an actuator of the heatsink valve member may be controlled by a control signal to move between the open and closed positions in response to a detection of the heating condition.

Zum Detektieren des Erhitzungszustands kann der Antriebsbatterie zum Beispiel zumindest ein Temperatursensor zugeordnet sein. Zum Beispiel kann für jedes der Batterieelemente ein eigener Temperatursensor vorgesehen sein. Zum Ansteuern des Kühlkörperventilelements kann zum Beispiel eine Steuereinrichtung genutzt werden. Die Steuereinrichtung kann von einem zentralen Bordcomputer oder einem Batteriemanagementsystem umfasst sein. Die Steuereinrichtung kann den mittels dem jeweiligen Temperatursensor erfassten Temperaturwert auswerten und dabei überprüfen, ob der jeweilige Erhitzungszustand vorliegt. Dazu kann der erfasste Temperaturwert zum Beispiel mit dem vorgegebenen Temperaturwertebereich oder dem vorgegeben Temperaturgrenzwert betreffend die Reaktionstemperatur des jeweiligen Batterieelements verglichen werden.At least one temperature sensor, for example, can be assigned to the drive battery to detect the heating condition. For example, each of the battery elements can have its own Tem be provided temperature sensor. For example, a control device can be used to control the heat sink valve element. The control device can be included in a central on-board computer or a battery management system. The control device can evaluate the temperature value recorded by the respective temperature sensor and check whether the respective heating state is present. For this purpose, the recorded temperature value can be compared, for example, with the specified temperature value range or the specified temperature limit value relating to the reaction temperature of the respective battery element.

Im Zusammenhang mit dem Kühlkörperventilelement als Auslassstelle ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass der Kühlkörper eine Vielzahl von mittels eines jeweiligen Kühlkörperventilelements bereitgestellte Auslassstellen aufweist. Jedem Batterieelement ist dabei zumindest ein solches Kühlkörperventilelement zugeordnet. Bei Vorliegen des Erhitzungszustands für eines der Batterieelemente ist nun nur das zumindest eine dem Batterieelement zugeordnete Kühlkörperventilelement ausgebildet, den Massenstrom des ersten und/oder zweiten Kühlmittels in das Batteriegehäuse einzustellen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Kühlmittel zum Kühlen des durchgehenden Batterieelements direkt oder selektiv dort bereitgestellt werden kann, wo es auch tatsächlich benötigt wird. Somit kann die Menge an verfügbarem Kühlmittel für das durchgehende Batterieelement maximiert werden.In connection with the heat sink valve element as the outlet point, a further embodiment provides that the heat sink has a multiplicity of outlet points provided by means of a respective heat sink valve element. At least one such heat sink valve element is assigned to each battery element. When the heating state for one of the battery elements is present, only the at least one heatsink valve element assigned to the battery element is designed to adjust the mass flow of the first and/or second coolant into the battery housing. This results in the advantage that the coolant for cooling the continuous battery element can be provided directly or selectively where it is actually needed. Thus, the amount of coolant available for the continuous battery element can be maximized.

Im Zusammenhang mit der Zuordnung des zumindest einen Kühlkörperventilelements zu einem Batterieelement ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Kühlkörperventilelemente an einer dem Stapelverbund zugewandten Oberfläche des Kühlkörpers angeordnet sind. Die Oberfläche zum Anordnen der Kühlkörperventilelemente ist somit eine Kontaktfläche, die zum thermischen Koppeln mit dem Stapelverbund genutzt wird. Die Kühlkörperventilelemente weisen dabei in der Stapelrichtung einen vorgegebenen ersten Abstand zueinander auf. Zudem weisen die Batterieelemente in dem Stapelverbund einen vorgegebenen zweiten Abstand zueinander auf. Zum thermischen Koppeln ist nun jeweils ein Batterieelement des Stapelverbunds in dem vorgegebenen ersten Abstand zwischen den Kühlkörperventilelementen und zumindest ein Kühlkörperelement in dem vorgegebenen zweiten Abstand zwischen den Batterieelementen angeordnet. Das heißt, die Kühlkörperventilelemente sind jeweils in einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Batterieelementen in dem Stapelverbund, der durch den zweiten Abstand vorgegeben ist, angeordnet. Entsprechend sind die Batterieelemente jeweils in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kühlkörperventilelementen, der durch den ersten Abstand vorgegeben ist, angeordnet. In dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Batterieelementen kann natürlich auch mehr als ein Kühlkörperventilelement vorgesehen sein. Durch die Anordnung der Kühlkörperventilelemente in dem jeweiligen Zwischenraum ergibt sich der Vorteil, dass der Massenstrom des jeweiligen Kühlmittels beim Vorliegen des Erhitzungszustands möglichst ungehindert in das Batteriegehäuse erfolgen kann.In connection with the assignment of the at least one heatsink valve element to a battery element, it is provided in a further embodiment that the heatsink valve elements are arranged on a surface of the heatsink facing the stack assembly. The surface for arranging the heat sink valve elements is thus a contact surface that is used for thermal coupling with the stacked assembly. In this case, the heat sink valve elements are at a predetermined first distance from one another in the stacking direction. In addition, the battery elements in the stacked assembly have a predetermined second distance from one another. For thermal coupling, one battery element of the stacked assembly is arranged in the predetermined first distance between the heat sink valve elements and at least one heat sink element in the predetermined second distance between the battery elements. That is, the heatsink valve elements are each arranged in a gap between two adjacent battery elements in the stacked composite, which is defined by the second distance. Correspondingly, the battery elements are each arranged in an intermediate space between two adjacent heat sink valve elements, which is defined by the first distance. Of course, more than one heat sink valve element can also be provided in the space between two adjacent battery elements. The arrangement of the heat sink valve elements in the respective intermediate space results in the advantage that the mass flow of the respective coolant can take place as unhindered as possible into the battery housing when the heating state is present.

In den folgenden Ausführungsformen geht es nun darum, wie die Kühlmittelanschlusseinheit ausgebildet sein kann.The following embodiments now deal with how the coolant connection unit can be designed.

Dazu ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Kühlmittelanschlusseinheit ein Leitungselement mit einem ersten Leitungszweig und einem zweiten Leitungszweig aufweist. Die Leitungszweige sind dabei von dem Kühlmittel durchströmbar. Das Batteriegehäuse weist eine Einlassstelle, also eine Öffnung, zum direkten Einleiten des Kühlmittels in das Batteriegehäuse auf. Dabei ist der erste Leitungszweig zum fluidischen Verbinden des Kühlkörpers mit dem externen Kühlmittelversorger ausgebildet. Der zweite Leitungszweig ist zum fluidischen Verbinden der Einlassstelle des Batteriegehäuses mit dem externen Kühlmittelversorger ausgebildet. Das heißt, beim Vorliegen des Erhitzungszustands kann das zweite Kühlmittel einerseits direkt in das Batteriegehäuse und andererseits an den Kühlkörper bereitgestellt werden.For this purpose, one embodiment provides that the coolant connection unit has a line element with a first line branch and a second line branch. The line branches can be flowed through by the coolant. The battery housing has an inlet point, ie an opening, for introducing the coolant directly into the battery housing. In this case, the first line branch is designed for fluidically connecting the heat sink to the external coolant supplier. The second line branch is designed to fluidly connect the inlet point of the battery housing to the external coolant supplier. This means that when the heating state is present, the second coolant can be provided directly into the battery housing on the one hand and to the heat sink on the other hand.

Das Leitungselement der Kühlmittelanschlusseinheit ist somit zweigeteilt. Die Leitungszweige können dabei zum Beispiel in einem gemeinsamen Anschlusselement der Kühlmittelanschlusseinheit zum Anschließen des zweiten Kühlmittelversorgers münden. Zum Einstellen des Kühlmittelflusses in dem ersten und/oder zweiten Leitungszweig kann jedem Leitungszweig zum Beispiel ein Ventilelement zugeordnet sein. Zum Beispiel kann der erste Leitungszweig ein erstes Ventilelement und der zweite Leitungszweig ein zweites Ventilelement aufweisen. Das erste Ventilelement kann zum Beispiel direkt beim Detektieren des Erhitzungszustands geöffnet werden. Das zweite Leitungselement kann hingegen beispielsweise nur dann geöffnet werden, wenn der Erhitzungszustand vorliegt und ein Druckabfall des ersten Kühlmittels im Kühlkörper detektiert wird. Bei einem Druckabfall kann nämlich darauf zurückgeschlossen werden, dass die jeweilige Auslassstelle des Kühlkörpers geöffnet wurde und das erste Kühlmittel somit aus der Kühlkörper austritt. Um dennoch eine Kühlwirkung des Kühlkörpers bereitstellen zu können, kann dann das erste Ventilelement für den ersten Leitungszweig zum Versorgen des Kühlkörpers mit dem zweiten Kühlmittel in die geöffnete Stellung gebracht werden.The line element of the coolant connection unit is therefore divided into two. The line branches can, for example, open into a common connection element of the coolant connection unit for connecting the second coolant supplier. A valve element, for example, can be assigned to each line branch in order to adjust the coolant flow in the first and/or second line branch. For example, the first line branch can have a first valve element and the second line branch can have a second valve element. For example, the first valve element can be opened directly upon detection of the heating condition. By contrast, the second line element can only be opened, for example, when the heating state is present and a pressure drop in the first coolant in the heat sink is detected. In the event of a drop in pressure, it can be concluded that the respective outlet point of the heat sink has been opened and the first coolant is thus exiting the heat sink. In order to nevertheless be able to provide a cooling effect of the heat sink, the first valve element for the first line branch can then be used to supply the heat sink be brought into the open position with the second coolant.

In einer weiteren Ausführungsform weist der Kühlkörper wenigstens eine gemeinsame Einlassstelle für die beiden Kühlmittelversorger auf. Das heißt, der interne und externe Kühlmittelversorger können über eine gemeinsame Einlassstelle das jeweilige Kühlmittel an den Kühlkörper bereitstellen.In a further embodiment, the cooling body has at least one common inlet point for the two coolant suppliers. This means that the internal and external coolant suppliers can provide the respective coolant to the heat sink via a common inlet point.

In Zusammenhang mit der gemeinsamen Einlassstelle ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Kühlmittelanschlusseinheit ein Leitungselement, und ein Leitungsventilelement aufweist. Leitungselement ist von dem Kühlmittel durchströmbar. Das Leitungselement ist über das Leitungsventilelement mit der gemeinsamen Einlassstelle des Kühlkörpers zum Einleiten des zweiten Kühlmittels verbunden. Das heißt, im angeschlossenen Zustand des zweiten Kühlmittelversorgers kann dieser das zweite Kühlmittel über das Leitungselement und das Leitungsventilelement an die Einlassstelle zum Befüllen des Kühlkörpers bereitstellen. Zusätzlich ist auch der erste Kühlmittelversorger ebenfalls über das Leitungsventilelement zum Einleiten des ersten Kühlmittels mit der Einlassstelle fluidisch verbunden. Das heißt, auch der erste Kühlmittelversorger kann das erste Kühlmittel über das Leitungsventilelement an die Einlassstelle zum Befüllen des Kühlkörpers bereitstellen.In connection with the common inlet point, a further embodiment provides that the coolant connection unit has a line element and a line valve element. The coolant can flow through the line element. The conduit member is connected to the common inlet point of the heatsink via the conduit valve member for introducing the second coolant. This means that when the second coolant supplier is connected, it can provide the second coolant via the line element and the line valve element at the inlet point for filling the heat sink. In addition, the first coolant supplier is also fluidically connected to the inlet point via the line valve element for introducing the first coolant. This means that the first coolant supplier can also provide the first coolant via the line valve element to the inlet point for filling the heat sink.

Das Leitungsventilelement ist nun ausgebildet, in Abhängigkeit von dem Erhitzungszustand, entweder einen Massenstrom des ersten Kühlmittels oder einen Massenstrom des zweiten Kühlmittels zum Einleiten in die Einlassstelle zu bewirken oder einzustellen. Das Leitungsventilelement weist somit zumindest zwei Stellungen auf. In einer ersten Stellung ist das Leitungsventilelement für den ersten Kühlmittelversorger in der vorgenannten geöffneten Stellung. Das heißt, der erste Kühlmittelversorger kann das erste Kühlmittel zum Beispiel in dem Normalbetrieb der Antriebsbatterie über die Einlassstelle an den Kühlkörper bereitstellen. In der ersten Stellung ist das Leitungsventilelement gleichzeitig für den zweiten Kühlmittelversorger in der vorgenannten geschlossenen Stellung. Ein Massenstrom des zweiten Kühlmittels an die Einlassstelle wird somit von dem Leitungsventilelement verhindert. In einer zweiten Stellung, also zum Beispiel beim Vorliegen des Erhitzungszustands, ist das Leitungsventilelement gegenüber des zweiten Kühlmittelversorgers hingegen in der geöffneten Stellung. Entsprechend ist das Leitungsventilelement für den ersten Kühlmittelversorger dann in der geschlossenen Stellung.The line valve element is now designed, depending on the heating state, to bring about or set either a mass flow of the first coolant or a mass flow of the second coolant for introduction into the inlet point. The line valve element thus has at least two positions. In a first position, the conduit valve member for the first coolant supplier is in the aforesaid open position. This means that the first coolant supplier can provide the first coolant via the inlet point to the heat sink, for example during normal operation of the drive battery. In the first position, the line valve element is in the aforesaid closed position at the same time for the second coolant supplier. A mass flow of the second coolant to the inlet point is thus prevented by the line valve element. In a second position, for example when the heating state is present, the line valve element is in the open position with respect to the second coolant supplier. Accordingly, the line valve element for the first coolant supplier is then in the closed position.

Damit eine Kühlung oder ein Löschen des jeweiligen Batterieelements, das den Erhitzungszustand aufweist, noch effektiver funktionieren kann, ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Batteriegehäuse wenigstens eine Gehäuseauslassstelle zum teilweisen oder vollständigen Ausleiten oder Auslassen des ersten und/oder zweiten Kühlmittels aus dem Batteriegehäuse aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Durchspülen des Gehäuses mit dem jeweiligen Kühlmittel erreicht werden kann. Das heißt, das erwärmte Kühlmittel in dem Batteriegehäuse kann regelmäßig abtransportiert werden. Dadurch kann immer wieder frisches oder kühles Kühlmittel in das Batteriegehäuse eingebracht werden und die Kühlung kann effizienter erfolgen. Die Gehäuseauslassstelle kann zum Beispiel wie die zuvor beschriebene Auslassstelle für den Kühlkörper zum Ausleiten des jeweiligen Kühlmittels ausgebildet sein. Das heißt, die Gehäuseauslassstelle kann zum Beispiel durch eine Schmelzöffnung oder ein Batteriegehäuseventilelement realisiert sein. Das Batteriegehäuseventilelement zum Beispiel als Überdruckventil oder Druckausgleichsventil vorliegen.So that cooling or extinguishing of the respective battery element that is in the heating state can function even more effectively, another embodiment provides for the battery housing to have at least one housing outlet point for partially or completely draining or draining the first and/or second coolant from the battery housing having. This results in the advantage that the housing can be flushed with the respective coolant. That is, the heated coolant in the battery case can be transported away regularly. As a result, fresh or cool coolant can always be introduced into the battery housing and cooling can be carried out more efficiently. The housing outlet point can be designed, for example, like the previously described outlet point for the heat sink for discharging the respective coolant. That is, the housing outlet point can be realized, for example, by a fusible opening or a battery housing valve element. The battery housing valve element can be, for example, a pressure relief valve or a pressure equalization valve.

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Batterieanordnung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Dabei ist die Antriebsbatterie der Batterieanordnung als ein elektrischer Energiespeicher zum Betreiben eines elektrischen Antriebs des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist die Antriebsbatterie auch als elektrischer Energiespeicher zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Das Bordnetz kann zum Beispiel ein Niedervolt- oder ein Hochvolt-Bordnetz des Kraftfahrzeugs sein. Das Kraftfahrzeug ist zum Beispiel als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The invention also relates to a motor vehicle with a battery arrangement as described above. The drive battery of the battery arrangement is designed as an electrical energy store for operating an electric drive of the motor vehicle. In addition or as an alternative, the drive battery is also designed as an electrical energy store for operating an on-board electrical system of the motor vehicle. The electrical system can be, for example, a low-voltage or a high-voltage electrical system of the motor vehicle. The motor vehicle is designed, for example, as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

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, provided that the embodiments were not described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Batterieanordnung zur Brandprävention; und
2 eine schematische Darstellung der Antriebsbatterie gemäß 1 in einer Seitansicht.

Exemplary embodiments of the invention are described below. For this shows:

1 a schematic representation of a motor vehicle with a battery arrangement for fire prevention; and
2 according to a schematic representation of the drive battery 1 in a side view.

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, independent gig represent features of the invention to be considered from one another, which also further 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 ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Batterieanordnung 2, die zur Brandprävention oder Brandlöschung ausgebildet ist. 1 zeigt das Kraftfahrzeug 1 dabei aus einer Draufsicht oder Vogelperspektive in einer Schnittdarstellung. Die Batterieanordnung 2 umfasst eine Antriebsbatterie 10, eine Kühleinrichtung 20, und einen ersten Kühlmittelversorger 30. 1 shows a motor vehicle 1 with a battery arrangement 2, which is designed for fire prevention or fire extinguishing. 1 shows the motor vehicle 1 from a top view or bird's eye view in a sectional view. The battery arrangement 2 comprises a drive battery 10, a cooling device 20, and a first coolant supplier 30.

Die Antriebsbatterie 10 kann zum Beispiel ein als Akkumulator ausgebildeter Hochvolt-Speicher zum Betrieben des Kraftfahrzeugs 1 sein. Die Antriebsbatterie 10 weist ein Batteriegehäuse 11 und eine Vielzahl an Batterieelementen 12 auf. Das Batteriegehäuse 11 kann als Batteriewanne ausgebildet sein und zum Beispiel an einem Unterboden einer Karosserie des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Das Batteriegehäuse 11 und die Batterieelemente 12 weisen gemäß 1 beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf. In einer dreidimensionalen Darstellung können das Batteriegehäuse 11 und die Batterieelemente 12 zum Beispiel eine prismatische oder quadratische Form aufweisen.The drive battery 10 can, for example, be a high-voltage storage device designed as an accumulator for operating the motor vehicle 1 . The traction battery 10 has a battery case 11 and a plurality of battery elements 12 . The battery housing 11 can be in the form of a battery tray and can be arranged, for example, on an underbody of a body of the motor vehicle 1 . The battery case 11 and the battery elements 12 have according to 1 example on a rectangular cross section. In a three-dimensional representation, the battery case 11 and the battery elements 12 may have a prismatic or square shape, for example.

Die Batterieelemente 12 können zum Beispiel Batteriezellen, also galvanische Zellen sein. In dem Batteriegehäuse 11 sind die Batterieelemente 12 in einer vorgegebenen Stapelrichtung R nebeneinander, also benachbart angeordnet. Dabei bilden die Batterieelemente 12 einen Stapelverbund 13. Zum Bereitstellen von elektrischer Energie sind die Batterieelemente 12 zudem in bekannter, geeigneter Weise elektrisch miteinander verschaltet. In 1 sind der Übersicht halber beispielhaft nur drei solcher Batterieelemente 12 nebeneinander dargestellt. Natürlich kann die Antriebsbatterie 10 auch aus mehreren solcher Batterieelemente 12 gebildet sein. Zum Beispiel können in dem Batteriegehäuse 11 mehrere Stapelverbünde 13 senkrecht zu der vorgegebenen Stapelrichtung R nebeneinander angeordnet sein. Dadurch kann die Antriebsbatterie 10 eine Batterieelementenmatrix oder Stapelverbundmatrix aufweisen.The battery elements 12 can be battery cells, ie galvanic cells, for example. In the battery housing 11, the battery elements 12 are arranged next to one another, that is to say adjacently, in a predetermined stacking direction R. In this case, the battery elements 12 form a stacked assembly 13. In order to provide electrical energy, the battery elements 12 are also electrically connected to one another in a known, suitable manner. In 1 For the sake of clarity, only three such battery elements 12 are shown next to one another as an example. Of course, the drive battery 10 can also be formed from a plurality of such battery elements 12 . For example, a plurality of stacked assemblies 13 can be arranged next to one another perpendicular to the predetermined stacking direction R in the battery housing 11 . As a result, the traction battery 10 can have a battery element matrix or a stacked composite matrix.

Beim Nutzen der Antriebsbatterie 10 zum Betrieben des Kraftfahrzeugs kann die Antriebsbatterie 10 in einem Normalbetrieb entweder geladen oder entladen werden. Beim Entladen kann die Antriebsbatterie 10 zum Versorgen des Kraftfahrzeugs 1 genutzt werden. Beim Laden kann die Antriebsbatterie 10 zum Beispiel an einer entsprechenden fahrzeugextern Ladestation selbst mit elektrischer Energie zum wiederaufladen versorgt werden. In dem Normalbetrieb kann es bekannterweise zur Erwärmung der Antriebsbatterie 10 beziehungsweise deren Batterieelemente 12 kommen. Diese Erwärmung entsteht zum Beispiel aufgrund von elektrochemischen Reaktionen eines aktiven Materials der Batterieelemente 12, die zur elektrischen Energieerzeugung ablaufen. Zudem kann die Erwärmung zum Beispiel auch durch einen Widerstand von elektrischen Leitern hervorgerufen werden, die zum Anschließen der Batterieelemente 12 aneinander oder an das Kraftfahrzeug 1 genutzt werden.When the drive battery 10 is used to operate the motor vehicle, the drive battery 10 can either be charged or discharged in normal operation. When discharging, the drive battery 10 can be used to supply the motor vehicle 1 with power. When charging, the drive battery 10 can itself be supplied with electrical energy for recharging, for example at a corresponding vehicle-external charging station. As is known, the drive battery 10 or its battery elements 12 can heat up during normal operation. This heating occurs, for example, due to electrochemical reactions of an active material of the battery elements 12 that take place to generate electrical energy. In addition, the heating can also be caused, for example, by a resistance of electrical conductors that are used to connect the battery elements 12 to one another or to the motor vehicle 1 .

Um die entstehende Wärmeenergie in dem Normalbetrieb von der Antriebsbatterie 10 abzuführen und so die Batterieelemente 12 zu kühlen, ist die Kühleinrichtung 20 vorgesehen. Die Kühleinrichtung 20 weist einen Kühlkörper 21 auf, der gemeinsam mit den Batterieelementen 12 in dem Batteriegehäuse 11 angeordnet sein kann. Wie in 1 oder 2 gezeigt, kann der Kühlkörper 21 zum Beispiel eine Kühlplatte mit einem ebenfalls rechteckigen Querschnitt sein. Eine Abmessung des Kühlkörpers 11 kann wie in 1 gezeigt zum Beispiel an eine Abmessung des Batteriegehäuses 11 und/oder eine Abmessung des Stapelverbunds 13 angepasst sein. Zum Kühlen der Batterieelemente 12 ist der Kühlkörper 21 zumindest mit einer sich entlang der Stapelrichtung R erstreckenden Oberfläche 14 des Stapelverbunds 13 thermisch leitend gekoppelt. Für das thermisch leitende Koppeln können die Batterieelemente 12, wie zum Beispiel in 2 gezeigt, mit der Oberfläche 14 des Stapelverbunds 13 direkt auf dem Kühlkörper 21 aufgesetzt oder angebracht sein. Der Kühlkörper 21 kann somit eine Aufstellfläche oder Anbringfläche für die Batterieelemente 12 bilden. Dadurch können die Batterieelemente 12 über die Oberfläche 14 ihre jeweilige Wärmeenergie an den Kühlkörper 21 abgeben. Zur besseren thermischen Kontaktierung können die Batterieelemente 12 zum Beispiel über eine Wärmeleitschicht mit dem Kühlkörper 21 thermisch leitend gekoppelt sein. Die Wärmeleitschicht kann zum Beispiel eine Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitpad oder ein sogenannter Gapfiller sein.The cooling device 20 is provided in order to dissipate the thermal energy that is produced in normal operation from the drive battery 10 and thus to cool the battery elements 12 . The cooling device 20 has a heat sink 21 which can be arranged together with the battery elements 12 in the battery housing 11 . As in 1 or 2 shown, the cooling body 21 can be a cooling plate, for example, also having a rectangular cross-section. A dimension of the heat sink 11 can be as in 1 shown, for example, be adapted to a dimension of the battery housing 11 and/or a dimension of the stacked composite 13 . In order to cool the battery elements 12, the heat sink 21 is thermally conductively coupled to at least one surface 14 of the stacked assembly 13 that extends along the stacking direction R. For the thermally conductive coupling, the battery elements 12, such as in 2 shown to be placed or attached directly to the surface 14 of the stacked composite 13 on the heat sink 21 . The heat sink 21 can thus form a set-up surface or mounting surface for the battery elements 12 . As a result, the battery elements 12 can emit their respective thermal energy to the heat sink 21 via the surface 14 . For better thermal contact, the battery elements 12 can be thermally conductively coupled to the heat sink 21 via a thermally conductive layer, for example. The thermally conductive layer can be, for example, a thermally conductive paste or a thermally conductive pad or a so-called gap filler.

Der Kühlkörper 21 ist zum Kühlen der Batterieelemente 12 von einem Kühlmittel, wie zum Beispiel einer Kühlflüssigkeit, durchströmbar. Dazu kann der Kühlkörper 12 zum Beispiel einen oder mehrere Kühlkanäle aufweisen, die in den Kühlkörper 21 eingearbeitet oder integriert sind (in den Fig. nicht dargestellt). Zum Versorgen des Kühlkörpers 21 mit dem Kühlmittel in dem Normalbetrieb der Antriebsbatterie 10 ist der erste Kühlmittelversorger 30 vorgesehen. Der erste Kühlmittelversorger 30 kann zum Beispiel zusammen mit dem Kühlkörper 21 einen Batteriekühlkreislauf für die Antriebsbatterie 10 bilden. Bei dem ersten Kühlmittelversorger 30 kann es sich somit um einen fahrzeuginternen Kühlmittelversorger handeln. Der erste Kühlmittelversorger 30 ist ausgebildet, in dem Normalbetrieb der Antriebsbatterie 10 ein erstes Kühlmittel 31 an den Kühlkörper 21 bereitzustellen. Zum Bereitstellen des ersten Kühlmittels 31 ist der erste Kühlmittelversorger 30 fluidisch mit dem Kühlkörper 21 verbunden. Wie die fluidische Verbindung realisiert sein kann, wird später noch einmal näher erläutert.A coolant, such as a cooling liquid, can flow through the heat sink 21 for cooling the battery elements 12 . For this purpose, the heat sink 12 can have, for example, one or more cooling channels that are worked into or integrated into the heat sink 21 (not shown in the figures). The first coolant supplier is for supplying the heat sink 21 with the coolant in the normal operation of the drive battery 10 30 planned. The first coolant supplier 30 can, for example, form a battery cooling circuit for the drive battery 10 together with the heat sink 21 . The first coolant supplier 30 can thus be a vehicle-internal coolant supplier. First coolant supplier 30 is designed to provide a first coolant 31 to heat sink 21 during normal operation of drive battery 10 . In order to provide the first coolant 31 , the first coolant supplier 30 is fluidically connected to the heat sink 21 . How the fluidic connection can be implemented will be explained in more detail later.

Eine Kühlleistung der ersten Kühlvorrichtung 30 kann in dem Normalbetrieb der Antriebsbatterie 10 ausreichen, um die Temperatur der Batterieelemente 12 in einem gewünschten Normaltemperaturwertebereich zu halten. Der Normaltemperaturwertebereich kann zum Beispiel abhängig von der genutzten Batterietechnologie sein. Bei einer Lithium-Ionen-Batterie kann der zwischen Normaltemperaturwertebereich beispielsweise bei 20 °C bis 84 °C liegen.A cooling capacity of the first cooling device 30 can be sufficient during normal operation of the drive battery 10 to keep the temperature of the battery elements 12 in a desired normal temperature value range. The normal temperature value range can depend on the battery technology used, for example. In the case of a lithium-ion battery, the intermediate normal temperature value range can be between 20°C and 84°C, for example.

Unter bestimmten Voraussetzungen kann die Kühlleistung des ersten Kühlmittelversorgers 30 zum Kühlen der Batterieelemente 12 nicht ausreichen. Es kann zum Überhitzen eines oder mehrerer der Batterieelemente 12 kommen. Das heißt, das jeweilige Batterieelement 12 kann eine Reaktionstemperatur aufweisen, die in einem vorgegebenen Temperaturwertebereich liegt. Der vorgegebene Temperaturwertebereich ist von dem Normaltemperaturwertebereich disjunkt. Der vorgegebene Temperaturwertebereich kann zum Beispiel abhängig von der genutzten Batterietechnologie gewählt sein. Zum Beispiel kann der vorgegebene Temperaturwertebereich für eine Lithium-Ionen-Batterie nur Temperaturen über 84°C umfassen.Under certain conditions, the cooling capacity of the first coolant supplier 30 may not be sufficient to cool the battery elements 12 . One or more of the battery elements 12 may overheat. This means that the respective battery element 12 can have a reaction temperature that lies within a predetermined temperature value range. The specified range of temperature values is disjoint from the normal range of temperature values. The predefined temperature value range can be selected depending on the battery technology used, for example. For example, the specified temperature value range for a lithium-ion battery may only include temperatures above 84°C.

Liegt die Reaktionstemperatur für eines der Batterieelemente 12 in dem Temperaturwertebereich, kann von einem Erhitzungszustand Z des Batterieelements 12 gesprochen werden. Beim Vorliegen des Erhitzungszustands Z kann zum Beispiel ein thermisches Durchgehen des jeweiligen Batterieelements 12 bevorstehen oder vorliegen. Mit thermischem Durchgehen ist eine endotherme elektrochemische Reaktion des aktiven Materials des jeweiligen Batterieelements 12 gemeint. Diese läuft beim Erreichen eines vorgegebenen Reaktionstemperaturgrenzwerts automatisch und unaufhaltsam ab. Der Reaktionstemperaturgrenzwert kann zum Beispiel ein Startwert des vorgegebenen Temperaturwertebereichs sein. Dabei kommt es je nach Batterietechnologie innerhalb von wenigen Sekunden zur Freisetzung von einer hohen Energiemenge in Form von Wärme. Das durchgehende Batterieelement 12 kann die freigesetzte Wärmeenergie zumindest an die benachbarten Batterieelemente 12 in dem Stapelverbund übertragen. Dadurch kann es zu einer Kettenreaktion und im schlimmsten Fall zu einem Brand der Antriebsbatterie 10 kommen.If the reaction temperature for one of the battery elements 12 is in the temperature value range, one can speak of a heating state Z of the battery element 12 . When the heating state Z is present, a thermal runaway of the respective battery element 12 can be imminent or present, for example. Thermal runaway means an endothermic electrochemical reaction of the active material of each battery element 12 . This runs automatically and unstoppably when a specified reaction temperature limit is reached. The reaction temperature limit value can be, for example, a start value of the predefined temperature value range. Depending on the battery technology, a large amount of energy is released in the form of heat within a few seconds. The continuous battery element 12 can transfer the thermal energy released at least to the adjacent battery elements 12 in the stacked assembly. This can lead to a chain reaction and, in the worst case, to a fire in the drive battery 10 .

Um beim Vorliegen des Erhitzungszustands Z einen Brand der Antriebsbatterie 10 vermeiden zu können, umfasst die Kühleinrichtung 20 zusätzlich eine Kühlmittelanschlusseinheit 22. Diese ist ausgebildet, den Kühlkörper 21 fluidisch mit einem externen zweiten Kühlmittelversorger 40 zu verbinden. Der zweite Kühlmittelversorger 40 ist somit ein fahrzeugexterner Kühlmittelversorger. Wie in 1 gezeigt, kann der zweite Kühlmittelversorger 40 zum Beispiel durch eine Gebäudeinfrastruktur oder eine Transportmittelinfrastruktur bereitgestellt sein. Zum Beispiel kann der zweite Kühlmittelversorger 40 ein Hauswasserreservoir sein, an das das Kraftfahrzeug 1 mittels der Kühlmittelanschlusseinheit 22 beim Laden oder Parken angeschlossen sein kann.In order to be able to avoid a fire in the drive battery 10 when the heating state Z is present, the cooling device 20 also includes a coolant connection unit 22 . This is designed to fluidly connect the cooling body 21 to an external second coolant supplier 40 . The second coolant supplier 40 is thus a vehicle-external coolant supplier. As in 1 As shown, the second coolant supplier 40 may be provided by building infrastructure or transportation infrastructure, for example. For example, the second coolant supplier 40 can be a domestic water reservoir to which the motor vehicle 1 can be connected by means of the coolant connection unit 22 when charging or parking.

Bei Vorliegen oder Detektion des Erhitzungszustands Z ist der zweite Kühlmittelversorger 40 im angeschlossenen Zustand an das Kraftfahrzeug 1 ausgebildet, über die Kühlmittelanschlusseinheit 22 das zweite Kühlmittel 41 an den Kühlkörper 21 bereitzustellen. Dazu umfasst die Kühlmittelanschlusseinheit 22 ein Anschlussmittel 23, über das der zweite Kühlmittelversorger 40 an das Kraftfahrzeug 1 zum fluidischen Verbinden angeschlossen werden kann. Zudem umfasst die Kühlmittelanschlusseinheit 22 ein Leitungselement 24 mit einem ersten Leitungszweig 24a. Der Leitungszweig 24a ist ausgebildet, das Anschlussmittel 23 mit einer Einlassstelle 21 a des Kühlkörpers 21 fluidisch zu verbinden und ist dabei von dem zweiten Kühlmittel 41 durchströmbar. Die Einlassstelle 21a ist vorliegend als gemeinsame Einlassstelle für die beiden Kühlmittelversorger 30, 40 ausgebildet. Das heißt, sowohl das erste Kühlmittel 31 als auch das zweite Kühlmittel 41 können über die Einlassstelle 21a in den Kühlkörper 21 einfließen werden. Dazu kann die Einlassstelle 21a zum Beispiel in einem jeweiligen Kühlkanal des Kühlkörpers 21 münden.When the heating state Z is present or detected, the second coolant supplier 40 is designed when connected to the motor vehicle 1 to supply the second coolant 41 to the heat sink 21 via the coolant connection unit 22 . For this purpose, the coolant connection unit 22 includes a connection means 23, via which the second coolant supplier 40 can be connected to the motor vehicle 1 for fluidic connection. In addition, the coolant connection unit 22 includes a line element 24 with a first line branch 24a. The line branch 24a is designed to fluidly connect the connection means 23 to an inlet point 21a of the heat sink 21 and the second coolant 41 can flow through it. In the present case, the inlet point 21a is designed as a common inlet point for the two coolant suppliers 30 , 40 . This means that both the first coolant 31 and the second coolant 41 can flow into the cooling body 21 via the inlet point 21a. For this purpose, the inlet point 21a can, for example, open into a respective cooling channel of the heat sink 21 .

Zum fluidischen Verbinden des ersten Kühlmittelversorgers 30 mit dem Kühlkörper 21 umfasst das Leitungselement 24 entsprechend einen zweiten Leitungszweig 24b. Der Leitungszweig 24b ist ausgebildet, den ersten Kühlmittelversorger 30 und die Einlassstelle 21a fluidisch zu verbinden und ist von dem ersten Kühlmittel 31 durchströmbar. Um in Abhängigkeit von dem Erhitzungszustand Z den Kühlmittelversorger 30, 40 zum Kühlen der Antriebsbatterie 10 auswählen zu können, umfasst die Kühlmittelanschlusseinheit 22 ein Leitungsventilelement 26. Das Leitungsventilelement 26 ist zwischen dem ersten Leitungszweig 24a, dem zweiten Leitungszweig 24b und der Einlassstelle 21a angeordnet. Mit dem Leitungsventilelement 26 ist in Abhängigkeit von dem Erhitzungszustand Z ein Massenstrom des jeweiligen Kühlmittels 31, 41 von dem jeweiligen Kühlmittelversorger 30, 40 an die Einlassstelle 21a einstellbar. Das Leitungsventilelement 26 kann somit genutzt werden, um festzulegen, ob entweder der erste Kühlmittelversorger 30 oder der zweite Kühlmittelversorger 40 das jeweilige Kühlmittel 31, 41 über die Einlassstelle 21 a an den Kühlkörper 21 bereitstellt.For the fluidic connection of the first coolant supplier 30 to the heat sink 21, the line element 24 correspondingly comprises a second line branch 24b. The line branch 24b is designed to fluidly connect the first coolant supplier 30 and the inlet point 21a and the first coolant 31 can flow through it. In order to be able to select the coolant supplier 30, 40 for cooling the drive battery 10 depending on the heating state Z, the coolant connection unit 22 comprises a line valve element 26. The line valve element 26 is arranged between the first line branch 24a, the second line branch 24b and the inlet point 21a. With the line valve element 26 is dependent from the heating state Z, a mass flow of the respective coolant 31, 41 from the respective coolant supplier 30, 40 to the inlet point 21a can be adjusted. The line valve element 26 can thus be used to determine whether either the first coolant supplier 30 or the second coolant supplier 40 provides the respective coolant 31, 41 via the inlet point 21a to the heat sink 21.

Dazu ist das Leitungsventilelement 26 zumindest zwischen zwei Stellungen verstellbar. In einer ersten Stellung lässt das Leitungsventilelement 26 einen Massenstrom des ersten Kühlmittels 31 von dem ersten Kühlmittelversorger 30 an die Einlassstelle 21a zu. Ein Massenstrom des zweiten Kühlmittels 41 von dem zweiten Kühlmittelversorger 40 ist hingegen versperrt. In einer zweiten Stellung lässt das Leitungsventilelement 26 hingegen einen Massenstrom des zweiten Kühlmittels 41 von dem zweiten Kühlmittelversorger 40 an die Einlassstelle 21a zu. Für den Massenstrom des ersten Kühlmittels 31 ist das Leitungsventilelement 26 hingegen versperrt. Das Umschalten des Leitungsventilelements 26, also das Wechseln zwischen den zumindest zwei Stellungen, kann, wie zuvor erwähnt, zum Beispiel in Abhängigkeit von dem Erhitzungszustand Z erfolgen.For this purpose, the line valve element 26 can be adjusted at least between two positions. In a first position, the line valve element 26 allows a mass flow of the first coolant 31 from the first coolant supplier 30 to the inlet point 21a. In contrast, a mass flow of the second coolant 41 from the second coolant supplier 40 is blocked. In a second position, however, the line valve element 26 allows a mass flow of the second coolant 41 from the second coolant supplier 40 to the inlet point 21a. In contrast, the line valve element 26 is blocked for the mass flow of the first coolant 31 . The switchover of the line valve element 26, ie the changeover between the at least two positions, can take place as a function of the heating state Z, for example, as mentioned above.

Zum Detektieren des Erhitzungszustands Z kann die Batterieanordnung 2 zum Beispiel eine Detektionseinrichtung mit einem Temperatursensor 53 aufweisen. Vorliegend ist beispielhaft ein Temperatursensor 53 für eines der Batterieelemente 12 dargestellt. Natürlich kann für jedes der Batterieelemente 12 ein eigener Temperatursensor 53 vorgesehen sein. Mit dem Temperatursensor 53 kann die Temperatur 52 des jeweiligen Batterieelements 12 erfasst werden. Zum Auswerten des erfassten Batterietemperaturwerts 52 kann die Batterieanordnung 2 eine Steuereinrichtung 50 umfassen. Die Steuereinrichtung 50 kann zum Beispiel ein zentraler Bordcomputer des Kraftfahrzeugs 1 oder ein Batteriemanagementsystem der Antriebsbatterie 10 sein. Die Steuereinrichtung 50 kann zum Auswerten überprüfen, ob der erfasste Batterietemperaturwert in dem vorgenannten vorgegebenen Temperaturwertebereich liegt oder zum Beispiel in dem vorgenannten Normaltemperaturwertebereich.To detect the heating state Z, the battery arrangement 2 can have a detection device with a temperature sensor 53, for example. A temperature sensor 53 for one of the battery elements 12 is shown as an example here. A separate temperature sensor 53 can of course be provided for each of the battery elements 12 . The temperature 52 of the respective battery element 12 can be detected with the temperature sensor 53 . The battery arrangement 2 can include a control device 50 for evaluating the detected battery temperature value 52 . The control device 50 can be, for example, a central on-board computer of the motor vehicle 1 or a battery management system of the drive battery 10 . For evaluation purposes, the control device 50 can check whether the detected battery temperature value is within the aforementioned predetermined temperature value range or, for example, in the aforementioned normal temperature value range.

Liegt der Batterietemperaturwert 52 außerhalb des Temperaturwertebereichs, kann von der Steuereinrichtung 50 ein Steuersignal 51 zum Ansteuern eines Stellglieds des Leitungsventilelements 26 bereitgestellt werden, um das Leitungsventilelement 26 in die erste Stellung zu bringen. Das erste Kühlmittel 31 kann an den Kühlkörper 21 bereitgestellt werden. Wird beim Überprüfen hingegen festgestellt, dass der Batterietemperaturwert 52 in dem vorgegebenen Temperaturwertebereich liegt, kann von der Steuereinrichtung 50 das Steuersignal 51 zum Ansteuern eines Stellglieds des Leitungsventilelements 26 bereitgestellt werden, um das Leitungsventilelement 26 in die zweite Stellung zu bringen. Das zweite Kühlmittel 41 kann an den Kühlkörper 21 bereitgestellt werden.If the battery temperature value 52 is outside the temperature value range, the control device 50 can provide a control signal 51 for actuating an actuator of the line valve element 26 in order to bring the line valve element 26 into the first position. The first coolant 31 can be provided to the heat sink 21 . If, on the other hand, it is determined during the check that battery temperature value 52 is within the predefined temperature value range, control device 50 can provide control signal 51 for actuating an actuator of line valve element 26 in order to bring line valve element 26 into the second position. The second coolant 41 can be provided to the heat sink 21 .

Damit beim Vorliegen des Erhitzungszustands Z das jeweilige Kühlmittel 31, 41 tatsächlich auch zu dem Brandherd oder Hitzeherd, also demjenigen Batterieelement 12, das den Erhitzungszustand Z aufweist, gelangen kann, umfasst der Kühlkörper 21 wie in 2 gezeigt zumindest eine Auslassstelle 21b zum zumindest teilweisen oder vollständigen Ausleiten oder Auslassen des ersten und/oder zweiten Kühlmittels 31, 41 aus dem Kühlkörper 21. Dazu kann die jeweilige Auslassstelle 21b zum Beispiel fluidisch an einen jeweiligen Kühlkanal des Kühlkörpers 21 angeschlossen sein. Beim Auslassen des jeweiligen Kühlmittels 31, 41 aus dem Kühlkörper 21 wird das Batteriegehäuse 11 mit dem Kühlmittel geflutet. Somit kann zum einen der Brand des Batterieelements gelöscht und zum anderen die thermische Propagation der freigesetzten Wärmeenergie verhindert werden.So that the respective coolant 31, 41 can actually reach the source of the fire or hot spot when the heating state Z is present, i.e. the battery element 12 that has the heating state Z, the cooling body 21 comprises as in 2 shown at least one outlet point 21b for at least partially or completely discharging or discharging the first and/or second coolant 31, 41 from the heat sink 21. For this purpose, the respective outlet point 21b can, for example, be fluidically connected to a respective cooling channel of the heat sink 21. When the respective coolant 31, 41 is discharged from the heat sink 21, the battery housing 11 is flooded with the coolant. Thus, on the one hand, the fire in the battery element can be extinguished and, on the other hand, the thermal propagation of the heat energy released can be prevented.

2 zeigt die Antriebsbatterie 10 in einer Schnittdarstellung aus einer Seitansicht. Zum Darstellen des Stapelverbunds 13 sind beispielhaft wieder drei Batterieelemente 12 dargestellt. In dem Stapelverbund 13 sind die Batterieelemente 12 in einem vorgegebenen Abstand zueinander angeordnet. Zwischen den Batterieelementen 12 befindet sich somit ein Zwischenraum. In der Ausgestaltung des Kühlkörpers 21 gemäß 2 ist nun jedem Batterieelement 12 beispielhaft eine Auslassstelle 21 b zugeordnet. Vorliegend sind deshalb zum Beispiel drei solcher Auslassstellen 21b gezeigt. Dabei sind die Auslassstellen 21b an dem Kühlkörper 21 jeweils in einen Zwischenraum zwischen den benachbarten Batterieelementen 12 in dem Stapelverbund 13 angeordnet oder eingebracht. 2 shows the drive battery 10 in a sectional illustration from a side view. Three battery elements 12 are again shown as an example to show the stacked assembly 13 . In the stacked assembly 13, the battery elements 12 are arranged at a predetermined distance from one another. There is thus an intermediate space between the battery elements 12 . In the configuration of the heat sink 21 according to 2 an outlet point 21b is now assigned to each battery element 12 by way of example. In the present case, therefore, three such outlet points 21b are shown, for example. The outlet points 21b on the heat sink 21 are each arranged or introduced into an intermediate space between the adjacent battery elements 12 in the stacked assembly 13 .

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, sind die Auslassstellen 21 b als Kühlkörperventilelemente ausgebildet. Das jeweilige Kühlkörperventilelement ist ausgebildet, in Abhängigkeit von dem Erhitzungszustand Z den Massenstrom des ersten und/oder zweiten Kühlmittels 31, 41, das sich in dem jeweiligen Kühlkanal des Kühlkörpers 21 befindet, in das Batteriegehäuse 11 einzustellen. Dazu ist das jeweilige Kühlkörperventilelement wiederum wenigstens zwei Stellungen verstellbar. In einer geöffneten Stellung ist der Massenstrom zugelassen oder freigegeben. In einer geschlossenen Stellung ist der Massenstrom hingegen versperrt oder verhindert. Das jeweilige Kühlkörperventilelement 21c kann dazu zum Beispiel als Druckausgleichsventil ausgebildet sein. Das heißt, das Kühlkörperventilelement 21c kann zum Beispiel nur dann in die geöffnete Stellung bewegt werden, wenn ein Druck des Kühlmittels 31, 41 in dem Kühlkörper 21 auf einen Ventilkörper des Kühlkörperventilelements 21c einen vorgegebenen Druckgrenzwert überschreitet. Der entsprechende Druck mit dem vorgegebenen Druckgrenzwert kann zum Beispiel beim Einlassen des zweiten Kühlmittels 41 in den Kühlkörper 21 erreicht sein.In the embodiment according to 2 , the outlet points 21 b are designed as heat sink valve elements. The respective heatsink valve element is designed to adjust the mass flow of the first and/or second coolant 31, 41, which is located in the respective cooling channel of the heatsink 21, into the battery housing 11 depending on the heating state Z. For this purpose, the respective heat sink valve element can in turn be adjusted to at least two positions. In an open position, mass flow is permitted or enabled. In a closed position, however, the mass flow is blocked or prevented. For this purpose, the respective heat sink valve element 21c can be embodied, for example, as a pressure compensation valve. That is, the heatsink valve element 21c can only be moved to the open position, for example, when a pressure of the Coolant 31, 41 in the heat sink 21 on a valve body of the heat sink valve element 21c exceeds a predetermined pressure limit. The corresponding pressure with the specified pressure limit value can be reached, for example, when the second coolant 41 is admitted into the heat sink 21 .

Alternativ kann das jeweilige Kühlkörperventilelement 21c zum Beispiel elektronisch steuerbar sein. Somit kann zum Beispiel wie zuvor für das Leitungsventilelement 26 beschrieben das jeweilige Kühlkörperventilelement 21c durch Ansteuern eines Stellglieds bei Vorliegen des Erhitzungszustands Z mittels eines Steuersignals der Steuereinrichtung 50 zum Verstellen in die geöffnete Stellung angesteuert werden. Alternativ zu dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die jeweilige Auslassstelle 21b zum Beispiel in Form einer Schmelzöffnung bereitgestellt werden. Dazu kann ein für den Kühlkörper 21 zum Beispiel bereichsweise oder abschnittsweise oder vollständig ein Material gewählt werden, dessen Schmelztemperatur in dem vorgegebenen Temperaturwertebereich beim Vorliegen des Erhitzungszustands Z liegt. Beim Vorliegen des Erhitzungszustands Z kann das Material des Kühlkörpers somit schmelzen und der oder die Kühlkanäle können freigelegt werden, um das jeweilige Kühlmittel 31, 41 aus dem Kühlkörper 21 in das Batteriegehäuse auszulassen.Alternatively, the respective heat sink valve element 21c can be electronically controllable, for example. Thus, for example, as described above for the line valve element 26, the respective heat sink valve element 21c can be activated by activating an actuator when the heating state Z is present by means of a control signal from the control device 50 for adjustment to the open position. As an alternative to the in 2 shown embodiment, the respective outlet point 21b can be provided, for example, in the form of a melting opening. For this purpose, a material can be selected for the heat sink 21, for example in areas or sections or completely, whose melting point is in the predetermined temperature value range when the heating state Z is present. When the heating state Z is present, the material of the heat sink can thus melt and the cooling channel or channels can be exposed in order to let the respective coolant 31, 41 out of the heat sink 21 into the battery housing.

Um eine noch bessere Kühlung der Antriebsbatterie 10 erreichen zu können, umfasst das Batteriegehäuse 11 wie in 2 gezeigt ein Gehäuseventilelement 11 a. Das Gehäuseventilelement 11 a kann zum Beispiel ein Überdruckventil oder Druckausgleichsventil sein. Das heißt, das Gehäuseventilelement 21a kann in Abhängigkeit von einem Druck den das angesammelte Kühlmittel in dem Gehäuse 11 auf einen Ventilkörper des Gehäuseventilelements 11a ausübt, zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbar sein. In einer geöffneten Stellung ist das Gehäuseventilelement ausgebildet, einen Massenstrom des Kühlmittels 31, 41 aus dem Batteriegehäuse an eine Umgebung, also nach außen, bereitzustellen. In einer geschlossenen Stellung wird das Kühlmittel hingegen in dem Batteriegehäuse gehalten. Ein Massenstrom des Kühlmittels 31, 41 ist somit versperrt. Ein Druckgrenzwert zum Verstellen des Gehäuseventilelements 11a zwischen der geöffneten und der geschlossenen Stellung kann zum Beispiel in Abhängigkeit von einem Volumen des Gehäuses 11, das mit dem Kühlmittel befüllt ist, gewählt sein. Zum Beispiel kann der Druckgrenzwert zum Öffnen des Gehäuseventilelements 11 a dann vorliegen, wenn das Gehäuse 11, also das Gehäusevolumen, vollständig mit dem Kühlmittel 31, 41 befüllt ist.In order to be able to achieve even better cooling of the traction battery 10, the battery housing 11, as in 2 shown a housing valve element 11 a. The housing valve element 11a can be, for example, a pressure relief valve or a pressure compensation valve. This means that the housing valve element 21a can be adjustable between at least two positions depending on a pressure which the accumulated coolant in the housing 11 exerts on a valve body of the housing valve element 11a. In an open position, the housing valve element is designed to provide a mass flow of the coolant 31, 41 from the battery housing to an environment, ie to the outside. In a closed position, on the other hand, the coolant is held in the battery housing. A mass flow of the coolant 31, 41 is thus blocked. A pressure limit value for adjusting the housing valve element 11a between the open and the closed position can be selected depending on a volume of the housing 11 that is filled with the coolant, for example. For example, the pressure limit value for opening the housing valve element 11a can be present when the housing 11, ie the housing volume, is completely filled with the coolant 31, 41.

Durch die gezeigten Ausführungsbeispiele kann insgesamt eine effiziente Kühlung oder Prävention für die Antriebsbatterie 10 realisiert werden. Die vorgeschlagene Batterieanordnung 2 ermöglicht dabei zum Beispiel auch das Löschen eines Brands in einer Umgebung für die zum Beispiel für eine Feuerwehr nur ein eingeschränkter Zugang zum Kraftfahrzeug 1 möglich wäre. Eine solche Umgebung kann zum Beispiel eine Tiefgarage, ein Containerschiff, ein Flugzeug oder ein Güterzug sein. Dazu nutzt die Batterieanordnung 2, wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben, einen Zentralanschluss, für die vorgenannte Kühlmittelanschlusseinheit 22, zur Kühlung und zum Fluten der Antriebsbatterie 10.Efficient cooling or prevention for the drive battery 10 can be implemented overall by the exemplary embodiments shown. The proposed battery arrangement 2 also makes it possible, for example, to extinguish a fire in an environment for which only restricted access to the motor vehicle 1 would be possible, for example for a fire brigade. Such an environment can be, for example, an underground car park, a container ship, an airplane or a freight train. For this purpose, the battery arrangement 2, as described in the exemplary embodiments, uses a central connection for the aforementioned coolant connection unit 22 for cooling and for flooding the drive battery 10.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102020132886 A1 [0006]DE 102020132886 A1 [0006]
DE 102012222070 A1 [0010]DE 102012222070 A1 [0010]
DE 102021000841 A1 [0011]DE 102021000841 A1 [0011]

Claims

Batterieanordnung (2) zur Brandprävention für ein Kraftfahrzeug (1), umfassend: eine Antriebsbatterie (10) mit einem Batteriegehäuse (11) und mit einer Vielzahl an Batterieelementen (12), die in einer vorgegebenen Stapelrichtung (R) nebeneinander in dem Batteriegehäuse (11) angeordnet sind und einen Stapelverbund (13) bilden, eine Kühleinrichtung (20) mit einem Kühlkörper (21), der von einem Kühlmittel (31, 41) durchströmbar ist, und der in dem Batteriegehäuse (11) angeordnet ist und zum Kühlen der Batterieelemente (12) zumindest mit einer sich entlang der Stapelrichtung (R) erstreckenden Oberfläche des Stapelverbunds (13) thermisch leitend gekoppelt ist, und einen ersten Kühlmittelversorger (30), der ausgebildet ist, in einem vorgegebenen Normalbetrieb der Antriebsbatterie (10) ein erstes Kühlmittel (31) an den Kühlkörper (21) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (20) eine Kühlmittelanschlusseinheit (22) zum fluidischen Verbinden des Kühlkörpers (21) mit einem externen zweiten Kühlmittelversorger (40) umfasst, wobei bei Vorliegen eines vorgegebenen Erhitzungszustands (Z) von wenigstens einem der Batterieelemente (12) einerseits die Kühlmittelanschlusseinheit (22) ausgebildet ist, ein von dem externen zweiten Kühlmittelversorger (40) im angeschlossenen Zustand bereitgestelltes zweites Kühlmittel (41) an den Kühlkörper (21) bereitzustellen, und andererseits der Kühlkörper (21) wenigstens eine Auslassstelle (21 b) zum Ausleiten des ersten und/oder zweiten Kühlmittels (31, 41) aus dem Kühlkörper (21) aufweist.Battery arrangement (2) for fire prevention for a motor vehicle (1), comprising: a drive battery (10) with a battery housing (11) and with a multiplicity of battery elements (12) which are arranged next to one another in a predetermined stacking direction (R) in the battery housing (11 ) are arranged and form a stacked assembly (13), a cooling device (20) with a cooling body (21) through which a coolant (31, 41) can flow and which is arranged in the battery housing (11) and for cooling the battery elements (12) is thermally conductively coupled at least to a surface of the stacked assembly (13) extending along the stacking direction (R), and a first coolant supplier (30) which is designed to supply a first coolant ( 31) to the cooling body (21), characterized in that the cooling device (20) comprises a coolant connection unit (22) for fluidically connecting the cooling body (21) to an external second coolant supplier (40), wherein when a predetermined heating condition (Z ) of at least one of the battery elements (12), on the one hand the coolant connection unit (22) is designed to provide a second coolant (41) provided by the external second coolant supplier (40) in the connected state to the heat sink (21), and on the other hand the heat sink (21 ) has at least one outlet point (21b) for discharging the first and/or second coolant (31, 41) from the heat sink (21).

Batterieanordnung (2) nach Anspruch 1, wobei das jeweilige Batterieelement (12) in dem Erhitzungszustand (Z) eine Reaktionstemperatur in einem vorgegebenen Temperaturwertebereich aufweist und der Kühlkörper (21) zumindest abschnittsweise ein Material umfasst, dessen Schmelztemperatur in dem vorgegebenen Temperaturwertebereich liegt, und die Auslassstelle (21b) eine Schmelzöffnung in dem Kühlkörper (21) ist, die zumindest einen Kühlkanal des Kühlkörpers (21) freilegt.Battery arrangement (2) according to claim 1 , wherein the respective battery element (12) in the heating state (Z) has a reaction temperature in a predetermined temperature value range and the heat sink (21) comprises at least sections of a material whose melting point is in the predetermined temperature value range, and the outlet point (21b) has a melting opening in the heat sink (21) which exposes at least one cooling channel of the heat sink (21).

Batterieanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper zum Bereitstellen der jeweiligen Auslassstelle (21 b) zumindest ein Kühlkörperventilelement (21c) aufweist, welches fluidisch mit einem jeweiligem Kühlkanal des Kühlkörpers (21) verbunden ist, und welches ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Erhitzungszustand (Z) einen Massenstrom des ersten und/oder zweiten Kühlmittels (31, 41) in das Batteriegehäuse (11) einzustellen.Battery arrangement (2) according to one of the preceding claims, wherein the heat sink has at least one heat sink valve element (21c) for providing the respective outlet point (21b), which is fluidically connected to a respective cooling channel of the heat sink (21) and which is designed in Setting a mass flow of the first and/or second coolant (31, 41) into the battery housing (11) as a function of the heating state (Z).

Batterieanordnung (2) nach Anspruch 3, wobei der Kühlkörper (21) eine Vielzahl von mittels eines jeweiligen Kühlkörperventilelements (21c) bereitgestellte Auslassstellen (21b) aufweist, und jedem Batterieelement (12) zumindest ein Kühlkörperventilelement (21c) zugeordnet ist, wobei bei Vorliegen des Erhitzungszustands (Z) für eines der Batterieelemente (12) nur das zumindest eine dem Batterieelement (12) zugeordnete Kühlkörperventilelement (21c) ausgebildet ist, den Massenstrom des ersten und/oder zweiten Kühlmittels (31, 41) in das Batteriegehäuse (11) einzustellen.Battery arrangement (2) according to claim 3 , wherein the heat sink (21) has a large number of outlet points (21b) provided by means of a respective heat sink valve element (21c), and each battery element (12) is assigned at least one heat sink valve element (21c), wherein when the heating state (Z) is present for one of the Battery elements (12), only the at least one heatsink valve element (21c) assigned to the battery element (12) is designed to adjust the mass flow of the first and/or second coolant (31, 41) into the battery housing (11).

Batterieanordnung (2) nach Anspruch 4, wobei der Kühlkörper (21) eine Vielzahl von mittels eines jeweiligen Kühlkörperventilelements (21c) bereitgestellte Auslassstellen (21b) aufweist, die an einer dem Stapelverbund zugewandten Oberfläche (14) des Kühlkörpers (21) angeordnet sind, wobei die Kühlkörperventilelemente (21c) in der Stapelrichtung (R) einen vorgegebenen ersten Abstand zueinander aufweisen, und die Batterieelemente (12) in dem Stapelverbund (13) einen vorgegebenen zweiten Abstand zueinander aufweisen, wobei zum thermischen Koppeln jeweils ein Batterieelement (12) des Stapelverbunds (13) in dem vorgegebenen ersten Abstand zwischen den Kühlkörperventilelementen (21c) und zumindest ein Kühlkörperventilelement (21c) in dem vorgegebenen zweiten Abstand zwischen den Batterieelementen (12) angeordnet ist.Battery arrangement (2) according to claim 4 , wherein the heat sink (21) has a plurality of outlet points (21b) provided by means of a respective heat sink valve element (21c), which are arranged on a surface (14) of the heat sink (21) facing the stack assembly, the heat sink valve elements (21c) in the Stacking direction (R) have a predetermined first distance from one another, and the battery elements (12) in the stacked assembly (13) have a predetermined second distance from one another, with one battery element (12) of the stacked assembly (13) at the predetermined first distance for thermal coupling between the heatsink valve elements (21c) and at least one heatsink valve element (21c) is arranged in the predetermined second distance between the battery elements (12).

Batterieanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlmittelanschlusseinheit (22) ein Leitungselement (24) mit einem ersten Leitungszweig (24a) und einem zweiten Leitungszweig (24b) aufweist, und das Batteriegehäuse (11) eine Einlassstelle zum direkten Einleiten eines Kühlmittels (41, 31) in das Batteriegehäuse (11) aufweist, wobei der erste Leitungszweig (24a) zum fluidischen Verbinden des Kühlkörpers (21) mit dem externen Kühlmittelversorger (40) ausgebildet ist, und der zweite Leitungszweig (24b) zum fluidischen Verbinden der Einlassstelle des Batteriegehäuses mit dem externen Kühlmittelversorger (40) ausgebildet ist.Battery arrangement (2) according to one of the preceding claims, wherein the coolant connection unit (22) has a line element (24) with a first line branch (24a) and a second line branch (24b), and the battery housing (11) has an inlet point for the direct introduction of a coolant (41, 31) into the battery housing (11), the first line branch (24a) being designed to fluidically connect the cooling body (21) to the external coolant supplier (40), and the second line branch (24b) to fluidically connect the inlet point of the battery housing is formed with the external coolant supplier (40).

Batterieanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (21) wenigstens eine gemeinsame Einlassstelle (21a) für die beiden Kühlmittelversorger (30, 40) aufweist.Battery arrangement (2) according to one of the preceding claims, wherein the cooling body (21) has at least one common inlet point (21a) for the two coolant suppliers (30, 40).

Batterieanordnung (2) nach Anspruch 7, wobei die Kühlmittelanschlusseinheit (22) ein Leitungselement (24) und ein Leitungsventilelement (26) aufweist, wobei das Leitungselement (24) über das Leitungsventilelement (26) mit der Einlassstelle (21a) zum Einleiten des zweiten Kühlmittels (31) fluidisch verbunden ist, wobei der erste Kühlmittelversorger (30) ebenfalls über das Leitungsventilelement (26) mit der Einlassstelle (21a) zum Einleiten des ersten Kühlmittels (31) fluidisch verbunden ist, und und das Leitungsventilelement (26) ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem Erhitzungszustand (Z) entweder einen Massenstrom des ersten Kühlmittels (31) oder einen Massenstrom des zweiten Kühlmittels (41) zum Einleiten in die Einlassstelle (21a) zu bewirken.Battery arrangement (2) according to claim 7 , wherein the coolant connection unit (22) has a line element (24) and a line valve element (26), the line element (24) being fluidically connected via the line valve element (26) to the inlet point (21a) for introducing the second coolant (31), the first coolant supplier (30) also via the line valve element ment (26) is fluidically connected to the inlet point (21a) for introducing the first coolant (31), and and the line valve element (26) is designed, depending on the heating state (Z), either a mass flow of the first coolant (31) or to bring about a mass flow of the second coolant (41) for introduction into the inlet point (21a).

Batterieanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Batteriegehäuse (11) wenigstens eine Gehäuseauslassstelle (11a) zum Ausleiten des ersten und/oder zweiten Kühlmittels (31, 41) aus dem Batteriegehäuse (11) aufweist.Battery arrangement (2) according to one of the preceding claims, wherein the battery housing (11) has at least one housing outlet point (11a) for discharging the first and/or second coolant (31, 41) from the battery housing (11).

Kraftfahrzeug (1) mit einer Batterieanordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsbatterie (10) einen elektrischen Energiespeicher zum Betreiben eines elektrischen Antriebs und/oder eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs (1) ausbildet.Motor vehicle (1) with a battery arrangement (2) according to one of the preceding claims, wherein the drive battery (10) forms an electrical energy store for operating an electric drive and/or an on-board network of the motor vehicle (1).