DE102023102290B3 - Batterieanordnung und Fahrzeug - Google Patents

Batterieanordnung und Fahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102023102290B3
DE102023102290B3 DE102023102290.3A DE102023102290A DE102023102290B3 DE 102023102290 B3 DE102023102290 B3 DE 102023102290B3 DE 102023102290 A DE102023102290 A DE 102023102290A DE 102023102290 B3 DE102023102290 B3 DE 102023102290B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
protective element
arrangement
sealing element
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102023102290.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Salvatore Maltisotto
Marco Schmerbeck
Ralf Keller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102023102290.3A priority Critical patent/DE102023102290B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102023102290B3 publication Critical patent/DE102023102290B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/35—Gas exhaust passages comprising elongated, tortuous or labyrinth-shaped exhaust passages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383—Flame arresting or ignition-preventing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Eine Batterieanordnung (20) weist mindestens ein Batteriemodul (30), mindestens eine Platte (40) und mindestens eine Schutzelementanordnung (60) auf, welches Batteriemodul (30) ein Batteriemodulgehäuse (32) und in dem Batteriemodulgehäuse (32) angeordnete Batteriezellen (34) aufweist, welches Batteriemodulgehäuse (32) eine erste Entgasungsöffnung (38) aufweist, welche Platte (40) eine zweite Entgasungsöffnung (42) aufweist, welches Batteriemodulgehäuse (32) von der Platte (40) derart beabstandet ist, dass ein erster Raum (50) zwischen der ersten Entgasungsöffnung (38) und der zweiten Entgasungsöffnung (42) vorgesehen ist, welche Schutzelementanordnung (60) ein Schutzelement (61), ein erstes Dichtelement (62) und ein zweites Dichtelement (63) aufweist, welches Schutzelement (61) auf einer dem Batteriemodulgehäuse (32) zugewandten ersten Seite (66) eine erste Vertiefung (64) gegenüber der Erstreckung (69) der Innenwand (68) zum Batteriemodulgehäuse (32) hin aufweist, in welcher ersten Vertiefung (64) zumindest teilweise das erste Dichtelement (62) vorgesehen ist, welches Schutzelement (61) auf einer der Platte (40) zugewandten zweiten Seite (67) eine zweite Vertiefung (65) gegenüber der Erstreckung (69) der Innenwand (50) zur Platte (40) hin aufweist, in welcher zweiten Vertiefung (65) zumindest teilweise das zweite Dichtelement (63) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung und ein Fahrzeug.
  • Bei einem thermischen Ereignis, der beispielsweise bei einem Unfall oder bei einem technischen Defekt einer Batterie auftreten kann, entstehen heiße Gase, die aus der Batteriezelle austreten. Wenn diese heißen Gase mit weiteren Batteriezellen oder anderen Komponenten in der Batterie in Kontakt kommen, kann es bei diesen Batteriezellen ebenfalls zu einem thermischen Durchgehen (englisch: thermal runaway) kommen. Dieser Effekt sollte zeitlich verzögert oder bestenfalls vermieden bzw. gestoppt werden.
  • Die US 5,376,467 A zeigt eine Abdichtvorrichtung für eine Batteriezelle.
  • Die EP 1 280 214 B1 zeigt eine Batterie mit einem Batteriegehäuse und mit Batteriezellen, wobei das Batteriegehäuse ein Entgasungsventil aufweist.
  • Die EP 1 804 319 B1 zeigt eine Batteriezelle, bei der zwischen einem Gehäuse und einer Kappe eine Dichtung angeordnet ist.
  • Die US 7,763,375 B2 zeigt ein Batteriegehäuse mit Batteriezellen und mit einem den Innenraum abdichtenden Kontaktelement.
  • Die US 10,153,465 B2 zeigt ein Batteriezellengehäuse mit Batteriezellen und mit einem Kontaktelement.
  • Die CN 216 054 890 U zeigt ein Batteriegehäuse mit mehreren Entlüftungsöffnungen, denen ein Entlüftungsventil zugeordnet ist.
  • Die DE 10 2009 046 385 A1 zeigt eine Batterie mit einem Entgasungssystem, einer Grundplatte und zumindest einem auf der Grundplatte angeordneten Zellmodul mit einer Batteriezelle, wobei die Batteriezelle eine mit Zellterminals versehene Oberseite und eine mit zumindest einer Entgasungsöffnung versehene Unterseite aufweist und die Grundplatte einen Durchlass zu einem Auffangbereich aufweist.
  • Die DE 10 2021 005 538 A1 zeigt eine Batterie mit einem Batteriegehäuse und Batteriezellen, wobei das Batteriegehäuse Durchbrüche aufweist, und wobei jeweils ein Durchbruch die Ventinggase von jeweils einer Batteriezelle direkt in eine Umgebung außerhalb des Batteriegehäuses ableitet.
  • Die DE 10 2021 112 231 A1 zeigt einen Entgasungskanal für eine Batterie, bei dem zur Anordnung an einem Zellpack der Batterie ausgelegt ist, die eine freigebbare Zellentgasungsöffnung umfasst.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Batterieanordnung und ein neues Fahrzeug bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche.
  • Eine Batterieanordnung weist mindestens ein Batteriemodul, mindestens eine Platte und mindestens eine Schutzelementanordnung auf, welches Batteriemodul ein Batteriemodulgehäuse und in dem Batteriemodulgehäuse angeordnete Batteriezellen aufweist, welches Batteriemodulgehäuse eine erste Entgasungsöffnung aufweist, welche Platte eine zweite Entgasungsöffnung aufweist, welches Batteriemodulgehäuse von der Platte derart beabstandet ist, dass ein erster Raum zwischen der ersten Entgasungsöffnung und der zweiten Entgasungsöffnung vorgesehen ist, welche Schutzelementanordnung ein Schutzelement, ein erstes Dichtelement und ein zweites Dichtelement aufweist, welches erste Dichtelement zwischen dem Schutzelement und dem Batteriemodulgehäuse vorgesehen ist, welches zweite Dichtelement zwischen dem Schutzelement und der Platte vorgesehen ist, welches Schutzelement im ersten Raum durch eine Innenwand einen Kanal ausbildet, welcher Kanal im Bereich zwischen der ersten Entgasungsöffnung und der zweiten Entgasungsöffnung verläuft, welches Schutzelement auf einer dem Batteriemodulgehäuse zugewandten ersten Seite eine erste Vertiefung gegenüber der Erstreckung der Innenwand zum Batteriemodulgehäuse hin aufweist, in welcher ersten Vertiefung zumindest teilweise das erste Dichtelement vorgesehen ist, welches Schutzelement auf einer der Platte zugewandten zweiten Seite eine zweite Vertiefung gegenüber der Erstreckung der Innenwand zur Platte hin aufweist, in welcher zweiten Vertiefung zumindest teilweise das zweite Dichtelement vorgesehen ist.
    Die Schutzelementanordnung ermöglicht ein sicheres Austreten von heißem Gas aus der ersten und zweiten Entgasungsöffnung, und das Gas wird von anderen Bereichen im ersten Raum fern gehalten. Diese Ausbildung kann auch als gasführende Schnittstelle bezeichnet werden. Die Dichtelemente ermöglichen eine Abdichtung des Kanals, und heiße Gase können damit schlechter bzw. überhaupt nicht zwischen dem Schutzelement und dem Batteriemodulgehäuse entweichen. Die Ausbildung mit der Innenwand mit größerer Erstreckung gegenüber den Vertiefungen verbessert einen Schutz der Dichtelemente, und bei diesen sinken die Werkstoffanforderungen bezüglich der Wärmebeständigkeit.
  • Die erste Vertiefung ist sowohl durch die Innenwand auf der inneren Seite als auch durch einen ersten Vorsprung auf der äußeren Seite begrenzt. Im Falle der Verwendung einer flüssigen bzw. viskosen Dichtelementmasse zur Herstellung des Dichtelements wird eine Positionierung verbessert. Bei der Verwendung fester Dichtelemente kann deren Position gut sowohl nach innen (zum Kanal hin) als nach außen (vom Kanal weg) begrenzt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Vertiefung sowohl durch die Innenwand auf der inneren Seite als auch durch einen zweiten Vorsprung auf der äußeren Seite begrenzt. Im Falle der Verwendung einer flüssigen bzw. viskosen Dichtelementmasse zur Herstellung des Dichtelements wird eine Positionierung verbessert. Bei der Verwendung fester Dichtelemente kann deren Position gut sowohl nach innen (zum Kanal hin) als nach außen (vom Kanal weg) begrenzt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Innenwand zumindest abschnittsweise
    • - zwischen dem ersten Dichtelement und dem Kanal, und
    • - zwischen dem zweiten Dichtelement und dem Kanal
    vorgesehen. Die Innenwand kann damit die Dichtelemente zumindest teilweise gegenüber dem Kanal abschirmen und vor Hitze schützen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Innenwand im Bereich des ersten Raums um die erste Entgasungsöffnung und um die zweite Entgasungsöffnung herum vorgesehen. Die Innenwand kann hierdurch heiße Gase gut führen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzelementanordnung dazu vorgesehen, das im Falle eines thermischen Durchgehens einer der Batteriezellen entstehende Gas von der ersten Entgasungsöffnung zur zweiten Entgasungsöffnung zu leiten. Solche Gase haben hohe Temperaturen, und ein Leiten durch die Schutzelementanordnung ist vorteilhaft.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schutzelement mindestens einen Werkstoff auf, welcher ausgewählt ist aus einer ersten Werkstoffgruppe bestehend aus:
    • - Keramik, insbesondere Aluminiumoxid oder Zirkonoxid
    • - Metall, insbesondere Molybdän oder Wolfram
    • - Metalllegierungen, insbesondere Stahl JIS SUS310S oder Stahl JIS SUH446, und
    • - Kunststoff, insbesondere Polyimid oder Polybenimidazol.
    Diese Werkstoffe ermöglichen eine hitzebeständige Ausbildung des Schutzelements.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schutzelement aus einem Werkstoff ausgebildet, welcher derart temperaturbeständig ist, dass das Schutzelement bei einer vorgegebenen Temperatur von 300 °C für mindestens 10 s seine Form behält, um im Falle eines thermischen Durchgehens einer der Batteriezellen das entstehende Gas von der ersten Entgasungsöffnung zur zweiten Entgasungsöffnung zu leiten. Weiter bevorzugt beträgt die vorgegebene Temperatur 500 °C und besonders bevorzugt 700 °C.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist
    • - das erste Dichtelement,
    • - das zweite Dichtelement, oder
    • - das erste Dichtelement und das zweite Dichtelement
    mindestens einen Werkstoff auf aus einer zweiten Werkstoffgruppe bestehend aus:
    • - Dichtstoff, und
    • - Klebstoff.
    Diese Werkstoffe ermöglichen eine gute Abdichtung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Platte als Unterbodenschutzplatte für ein Fahrzeug ausgebildet. Die Unterbodenschutzplatte kann hierbei entweder eine Zwischenplatte oberhalb des eigentlichen Unterfahrschutzes sein oder die eigentliche Unterfahrschutzplatte. Das heiße Gas kann damit bei einem thermischen Durchgehen aus dem Inneren des Batteriemodulgehäuses hinaus geleitet werden und dort gut gekühlt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Platte einen Werkstoff auf, welcher metallisch ist. Derartige Metalle und Metalllegierungen sind hitzebeständig und formstabil und daher gut geeignet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schutzelement ringförmig ausgebildet. Dies ermöglicht eine gute Abdichtung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schutzelement eine Mehrzahl von Schutzelementsegmenten auf. Die Ausbildung aus Schutzelementsegmenten erleichtert die Herstellung der einzelnen Schutzelementsegmente.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Batterieanordnung eine Mehrzahl von ersten Entgasungsöffnungen, eine Mehrzahl von zugeordneten zweiten Entgasungsöffnungen und eine Mehrzahl von zugeordneten Schutzelementanordnungen auf. Dies ermöglicht eine vergleichsweise lokale Gasabfuhr bei der jeweiligen Batteriezelle, und die umliegenden Batteriezellen werden weniger belastet als bei einer einzigen Entgasungsöffnung für das Batteriemodul.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Batteriemodul als Traktionsbatterie ausgebildet. Diese Batteriemodule haben eine hohe Energiedichte und Gesamtenergie, und die Batterieanordnung ist für solche Traktionsbatterien besonders gut geeignet.
  • Ein Fahrzeug weist eine solche Batterieanordnung auf. Die Sicherheit des Fahrzeugs kann hierdurch erhöht werden.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es zeigt:
    • 1 in einer schematischen Darstellung eine Batterieanordnung mit einem Batteriemodul, mit einer Platte und mit einer Schutzelementanordnung,
    • 2 in einer schematischen Detaildarstellung die Schutzelementanordnung von 1,
    • 3 in schematischer Schnittdarstellung entlang der Linie III - III von 2 eine erste Ausführungsform der Schutzelementanordnung,
    • 4 in schematischer Schnittdarstellung entsprechend 3 eine zweite Ausführungsform der Schutzelementanordnung, und
    • 5 in schematischer Darstellung eine Fahrzeug mit der Batterieanordnung von 1.
  • Im Folgenden sind gleiche oder gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden üblicherweise nur einmal beschrieben. Die Beschreibung ist figurenübergreifend aufeinander aufbauend, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
  • 1 zeigt eine Batterieanordnung 20 mit einem Batteriemodul 30, einer Platte 40 und einer Schutzelementanordnung 60.
  • Das Batteriemodul 30 hat ein Batteriemodulgehäuse 32. Im Batteriemodulgehäuse 32 sind Batteriezellen 34 und eine Steuerelektronik 36 vorgesehen.
  • Das Batteriemodulgehäuse 32 weist erste Entgasungsöffnungen 38 auf.
  • Die Platte 40 weist zugeordnete zweite Entgasungsöffnungen 42 auf.
  • Das Batteriemodulgehäuse 32 ist von der Platte 40 derart beabstandet, dass ein erster Raum 50 zwischen der ersten Entgasungsöffnung 38 und der zweiten Entgasungsöffnung 42 vorgesehen ist.
  • Die Schutzelementanordnung 60 ist im Bereich des ersten Raums 50 vorgesehen. Durch die ersten Entgasungsöffnungen 38 und durch die zweiten Entgasungsöffnungen 42 kann ein Gas 90 vom Inneren des Batteriemodulgehäuses 32 auf eine Außenseite 92 der Batterieanordnung 20 strömen.
  • Ein solcher Strom von Gas 90 kann beispielsweise im Falle eines technischen Defektes der Batterieanordnung 20 entstehen, wenn es zu einem thermischen Durchgehen der Batteriezellen 34 kommt.
  • 2 zeigt eine Detaildarstellung eines Bereichs mit einer der ersten Entgasungsöffnungen 38 und einer zugeordneten zweiten Entgasungsöffnung 42. Die Schutzelementanordnung 60 ist im Bereich des ersten Raums 50 um die erste Entgasungsöffnung 38 und um die zweite Entgasungsöffnung 42 herum vorgesehen, und sie weist ein Schutzelement 61 auf. Hierdurch kann die Schutzelementanordnung 60 im Falle eines thermischen Durchgehens einer der Batteriezellen 34 das entstehende Gas 90 von der ersten Entgasungsöffnung 38 zur zweiten Entgasungsöffnung 42 leiten.
  • Das Schutzelement 61 weist bevorzugt einen Werkstoff auf, welcher ausgewählt ist aus einer ersten Werkstoffgruppe bestehend aus:
    • - Keramik, insbesondere Aluminiumoxid oder Zirkonoxid
    • - Metall, insbesondere Molybdän oder Wolfram
    • - Metalllegierungen, insbesondere Stahl JIS SUS310S (Werkstoff EN 1.4845) oder Stahl JIS SUH446 (Werkstoff EN 1.4762), und
    • - Kunststoff, insbesondere Polyimid oder Polybenimidazol.
  • Der Werkstoff des Schutzelements 61 ist bevorzugt derart temperaturbeständig, dass das Schutzelement 61 bei einer vorgegebenen Temperatur von 300 °C für mindestens 10 Sekunden seine Form behält und damit das Gas leiten kann, bevorzugt bei einer vorgegebenen Temperatur von mind. 500 °C und besonders bevorzugt bei einer vorgegebenen Temperatur von mind. 700 °C. Dies ermöglicht im Falle eines thermischen Durchgehens einer der Batteriezellen 34 das Leiten des entstehenden Gases von der ersten Entgasungsöffnung 38 zur zweiten Entgasungsöffnung 42.
  • Die Schutzelementanordnung 60 weist ein erstes Dichtelement 62 und ein zweites Dichtelement 63 auf. Das erste Dichtelement 62 ist zwischen dem Schutzelement 61 und dem Batteriemodulgehäuse 32 vorgesehen. Das zweite Dichtelement 63 ist zwischen dem Schutzelement 61 und der Platte 40 vorgesehen.
  • Das erste Dichtelement 62 und das zweite Dichtelement 63 weisen bevorzugt mindestens einen Werkstoff auf aus einer Werkstoffgruppe bestehend aus:
    • - Dichtstoff,
    • - Klebstoff.
    Dichtstoffe sind Werkstoffe zum Abdichten von Fugen, Spalten, Löchern und dergleichen. Beispiele sind wärmebeständiges Silikon und Dichtstoff auf Polyacrylat-Basis. Klebstoffe gibt es beispielsweise mit einer Hitzebeständigkeit bis 1.100 °C.
  • Solche Klebstoffe können beispielsweise auf Epoxidharz-Basis oder auf Silikonbasis hergestellt sein.
  • Das Schutzelement 61 bildet im ersten Raum 50 durch eine Innenwand 68 einen Kanal 52 aus, welcher Kanal 52 im Bereich zwischen der ersten Entgasungsöffnung 38 und der zweiten Entgasungsöffnung 42 verläuft.
  • Das Schutzelement 61 weist auf einer dem Batteriemodulgehäuse 32 zugewandten ersten Seite 66 eine erste Vertiefung 64 gegenüber der Erstreckung 69 der Innenwand 68 zum Batteriemodulgehäuse 32 hin auf, in welcher ersten Vertiefung 64 zumindest teilweise das erste Dichtelement 62 vorgesehen ist.
  • Das Schutzelement 61 weist auf einer der Platte 40 zugewandten zweiten Seite 67 eine zweite Vertiefung 65 gegenüber der Erstreckung 69 der Innenwand 68 zur Platte 40 hin auf, in welcher zweiten Vertiefung 65 zumindest teilweise das zweite Dichtelement 63 vorgesehen ist.
  • Die Innenwand 68 ist im Bereich des ersten Raums 50 um die erste Entgasungsöffnung 38 und um die zweite Entgasungsöffnung 42 herum vorgesehen. Dies ermöglicht eine gute Leitung des Gases 90.
  • Die Innenwand 68 ist bevorzugt zumindest abschnittsweise
    • - zwischen dem ersten Dichtelement 62 und dem Kanal 52, und
    • - zwischen dem zweiten Dichtelement 63 und dem Kanal 52
    vorgesehen.
  • Bevorzugt ist die erste Vertiefung 64 sowohl durch die Innenwand 68 auf der inneren Seite als auch durch einen ersten Vorsprung 71 auf der äußeren Seite begrenzt. Dies ermöglicht eine gute Positionierung des Dichtelements 62. Der erste Vorsprung 71 kann auch entfallen, da er für den Temperaturschutz eine geringe Bedeutung hat.
  • Bevorzugt ist die zweite Vertiefung 64 sowohl durch die Innenwand 68 auf der inneren Seite als auch durch einen zweiten Vorsprung 72 auf der äußeren Seite begrenzt. Dies ermöglicht eine gute Positionierung des Dichtelements 63. Der zweite Vorsprung 72 kann auch entfallen, da er für den Temperaturschutz eine geringe Bedeutung hat.
  • Die Dichtelemente 62, 63 verringern oder verhindern einen Gasfluss zu benachbarten ersten Entgasungsöffnungen 38 über den ersten Raum 50, und das Gas 90 wird zumindest weitgehend oder vollständig über die zweite Entgasungsöffnung 42 ausströmen.
  • Durch nicht dargestellte Trennwände zwischen den Batteriezellen 34 kann ein Gasfluss zwischen den Batteriezellen 34 innerhalb des Batteriemoduls 30 verhindert werden.
  • Die Platte 40 ist bevorzugt als Unterbodenschutzplatte für ein Fahrzeug ausgebildet, und sie weist bevorzugt einen Werkstoff auf, welcher ein Metall oder eine Metalllegierung ist. Die Platte 40 kann geformt sein, beispielsweise mit Biegungen. Dies ermöglicht bei einem nicht geraden Unterboden einen guten Schutz und eine vergleichsweise große Bodenfreiheit.
  • Im Falle eines thermischen Durchgehens entsteht in den Batteriezellen 34 Gas 90, und der Druck im Batteriemodulgehäuse 32 steigt an. Hierdurch kann das heiße Gas 90 über die erste Entgasungsöffnung 38, den Kanal 52 und die zweite Entgasungsöffnung 42 auf die Außenseite der Platte 40 entweichen.
  • Die Innenwand 68 schützt die Dichtelemente 62, 63 vor zu starker Hitze. Der Spalt zwischen dem Schutzelement 61 und dem Batteriemodulgehäuse 32 einerseits und der Spalt zwischen dem Schutzelement 61 und der Platte 40 andererseits sind vergleichsweise klein, und bevorzugt ist das Schutzelement 61 in Kontakt mit dem Batteriemodulgehäuse 32 und der Platte 40. Hierdurch gelangt wenig Gas 90 in den Bereich der Dichtelemente 62, 63. Dies führt zu einer vergleichsweise langsamen Erwärmung der Dichtelemente 62, 63, und diese können vergleichsweise lange die Dichtfunktion erfüllen.
  • 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III - III.
  • Das Schutzelement 61 ist ringförmig ausgebildet und um die erste Entgasungsöffnung 38 herum angeordnet.
  • Die Linien 621, 622 zeigen die radiale Erstreckung des ersten Dichtelements 62.
  • 4 zeigt eine weitere Darstellung entsprechend 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schutzelement 61 aus mehreren Schutzelementsegmenten 66 ausgebildet, welche gemeinsam das Schutzelement 61 bilden.
  • 5 zeigt in schematischer Darstellung ein Fahrzeug 10, welches die Batterieanordnung 20 aufweist. Die Sicherheit des Fahrzeugs 10 kann hierdurch erhöht werden.
  • Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.
  • Die Entgasungsöffnungen 38, 42 können in einer bevorzugten Ausführungsform verschlossen werden, beispielsweise durch eine nicht dargestellte Kunststofffolie. Der Druck im Batteriemodulgehäuse 32 ist bei einem thermischen Durchgehen so groß, dass die Kunststofffolie reißt und einen Austritt des Gases 90 durch die strukturellen Entgasungsöffnungen 38, 42 ermöglicht.

Claims (14)

  1. Batterieanordnung (20), welche mindestens ein Batteriemodul (30), mindestens eine Platte (40) und mindestens eine Schutzelementanordnung (60) aufweist, welches Batteriemodul (30) ein Batteriemodulgehäuse (32) und in dem Batteriemodulgehäuse (32) angeordnete Batteriezellen (34) aufweist, welches Batteriemodulgehäuse (32) eine erste Entgasungsöffnung (38) aufweist, welche Platte (40) eine zweite Entgasungsöffnung (42) aufweist, welches Batteriemodulgehäuse (32) von der Platte (40) derart beabstandet ist, dass ein erster Raum (50) zwischen der ersten Entgasungsöffnung (38) und der zweiten Entgasungsöffnung (42) vorgesehen ist, welche Schutzelementanordnung (60) ein Schutzelement (61), ein erstes Dichtelement (62) und ein zweites Dichtelement (63) aufweist, welches erste Dichtelement (62) zwischen dem Schutzelement (61) und dem Batteriemodulgehäuse (32) vorgesehen ist, welches zweite Dichtelement (63) zwischen dem Schutzelement (61) und der Platte (40) vorgesehen ist, welches Schutzelement (61) im ersten Raum (50) durch eine Innenwand (68) einen Kanal (52) ausbildet, welcher Kanal (52) im Bereich zwischen der ersten Entgasungsöffnung (38) und der zweiten Entgasungsöffnung (42) verläuft, welches Schutzelement (61) auf einer dem Batteriemodulgehäuse (32) zugewandten ersten Seite (66) eine erste Vertiefung (64) gegenüber der Erstreckung (69) der Innenwand (68) zum Batteriemodulgehäuse (32) hin aufweist, in welcher ersten Vertiefung (64) zumindest teilweise das erste Dichtelement (62) vorgesehen ist, wobei die erste Vertiefung (64) sowohl durch die Innenwand (68) auf der inneren Seite als auch durch einen ersten Vorsprung (71) auf der äußeren Seite begrenzt ist, welches Schutzelement (61) auf einer der Platte (40) zugewandten zweiten Seite (67) eine zweite Vertiefung (65) gegenüber der Erstreckung (69) der Innenwand (68) zur Platte (40) hin aufweist, in welcher zweiten Vertiefung (65) zumindest teilweise das zweite Dichtelement (63) vorgesehen ist.
  2. Batterieanordnung (20) nach Anspruch 1, bei welcher die zweite Vertiefung (65) sowohl durch die Innenwand (68) auf der inneren Seite als auch durch einen zweiten Vorsprung (71) auf der äußeren Seite begrenzt ist.
  3. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Innenwand (68) zumindest abschnittsweise - zwischen dem ersten Dichtelement (62) und dem Kanal (52), und - zwischen dem zweiten Dichtelement (63) und dem Kanal (52) vorgesehen ist.
  4. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Innenwand (68) im Bereich des ersten Raums (50) um die erste Entgasungsöffnung (38) und um die zweite Entgasungsöffnung (42) herum vorgesehen ist.
  5. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Schutzelementanordnung (60) dazu vorgesehen ist, das im Falle eines thermischen Durchgehens einer der Batteriezellen (34) entstehende Gas (90) von der ersten Entgasungsöffnung (38) zur zweiten Entgasungsöffnung (42) zu leiten.
  6. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Schutzelement (61) mindestens einen Werkstoff aufweist, welcher ausgewählt ist aus einer ersten Werkstoffgruppe bestehend aus: - Keramik, insbesondere Aluminiumoxid oder Zirkonoxid - Metall, insbesondere Molybdän oder Wolfram - Metalllegierungen, insbesondere Stahl JIS SUS310S oder Stahl JIS SUH446, und - Kunststoff, insbesondere Polyimid oder Polybenimidazol.
  7. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Schutzelement (61) aus einem Werkstoff ausgebildet ist, welcher derart temperaturbeständig ist, dass das Schutzelement (61) bei einer vorgegebenen Temperatur von 300 °C für mindestens 10 s seine Form behält, um im Falle eines thermischen Durchgehens einer der Batteriezellen (34) das entstehende Gas (90) von der ersten Entgasungsöffnung (38) zur zweiten Entgasungsöffnung (42) zu leiten, wobei die vorgegebene Temperatur bevorzugt 500 °C beträgt und besonders bevorzugt 700 °C.
  8. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher - das erste Dichtelement (62), - das zweite Dichtelement (63), oder - das erste Dichtelement (62) und das zweite Dichtelement (63) mindestens einen Werkstoff aufweist aus einer zweiten Werkstoffgruppe bestehend aus: - Dichtstoff, und - Klebstoff.
  9. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Platte (40) als Unterbodenschutzplatte für ein Fahrzeug (10) ausgebildet ist.
  10. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Platte (40) einen Werkstoff aufweist, welcher metallisch ist.
  11. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Schutzelement (61) ringförmig ausgebildet ist.
  12. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Schutzelement (61) eine Mehrzahl von Schutzelementsegmenten (66) aufweist.
  13. Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Mehrzahl von ersten Entgasungsöffnungen (38), eine Mehrzahl von zugeordneten zweiten Entgasungsöffnungen (42) und eine Mehrzahl von zugeordneten Schutzelementanordnungen (60) aufweist.
  14. Fahrzeug (10), welches eine Batterieanordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
DE102023102290.3A 2023-01-31 2023-01-31 Batterieanordnung und Fahrzeug Active DE102023102290B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023102290.3A DE102023102290B3 (de) 2023-01-31 2023-01-31 Batterieanordnung und Fahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023102290.3A DE102023102290B3 (de) 2023-01-31 2023-01-31 Batterieanordnung und Fahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102023102290B3 true DE102023102290B3 (de) 2024-05-02

Family

ID=90628519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102023102290.3A Active DE102023102290B3 (de) 2023-01-31 2023-01-31 Batterieanordnung und Fahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102023102290B3 (de)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5376467A (en) 1992-03-06 1994-12-27 Sony Corporation Organic electrolyte battery
EP1280214B1 (de) 2001-07-23 2007-05-02 Exide Industries Ltd. Leckresistente Fahrzeugbatterie
EP1804319B1 (de) 2005-12-29 2008-07-30 Samsung SDI Co., Ltd. Batterie
US7763375B2 (en) 2006-05-24 2010-07-27 Eveready Battery Company, Inc. Current interrupt device for batteries
DE102009046385A1 (de) 2009-11-04 2011-05-05 SB LiMotive Company Ltd., Suwon Batterie mit Entgasungssystem und Verfahren zum Abführen von Austretungen
US10153465B2 (en) 2014-10-02 2018-12-11 Lg Chem, Ltd. Top cap assembly for secondary battery
DE102021005538A1 (de) 2021-11-09 2021-12-23 Daimler Ag Batterie mit Ventingeinrichtung im Batteriegehäuse
CN216054890U (zh) 2021-05-27 2022-03-15 危江南 一种防火防爆的新能源汽车锂电池
DE102021112231A1 (de) 2021-05-11 2022-11-17 Audi Aktiengesellschaft Entgasungskanal, Batterieanordnung und Kraftfahrzeug

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5376467A (en) 1992-03-06 1994-12-27 Sony Corporation Organic electrolyte battery
EP1280214B1 (de) 2001-07-23 2007-05-02 Exide Industries Ltd. Leckresistente Fahrzeugbatterie
EP1804319B1 (de) 2005-12-29 2008-07-30 Samsung SDI Co., Ltd. Batterie
US7763375B2 (en) 2006-05-24 2010-07-27 Eveready Battery Company, Inc. Current interrupt device for batteries
DE102009046385A1 (de) 2009-11-04 2011-05-05 SB LiMotive Company Ltd., Suwon Batterie mit Entgasungssystem und Verfahren zum Abführen von Austretungen
US10153465B2 (en) 2014-10-02 2018-12-11 Lg Chem, Ltd. Top cap assembly for secondary battery
DE102021112231A1 (de) 2021-05-11 2022-11-17 Audi Aktiengesellschaft Entgasungskanal, Batterieanordnung und Kraftfahrzeug
CN216054890U (zh) 2021-05-27 2022-03-15 危江南 一种防火防爆的新能源汽车锂电池
DE102021005538A1 (de) 2021-11-09 2021-12-23 Daimler Ag Batterie mit Ventingeinrichtung im Batteriegehäuse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013204087A1 (de) Entgasungssystem für Batteriemodule
EP0290812B1 (de) Wärmetauscher, insbesondere zum Kühlen von Spaltgas
DE3345263C2 (de) Gekühlte Turbinenschaufel
EP1416225B1 (de) Notkühlsystem und Stopfen für ein hitzebelastetes Bauteil, sowie hitzebelastetes Bauteil
DE102017128529A1 (de) Kraftfahrzeugbatterie
DE102004052788A1 (de) Zylinderkopfdichtung zum Einsatz in einer Brennkraftmaschine und damit ausgerüstete Brennkraftmaschine
DE2550028B2 (de) Kernbrennstoffelement
DE102008034700A1 (de) Batterie mit Gehäuse und Verwendung dieser Batterie
EP2678627A1 (de) Abgaskühler
DE102015100546A1 (de) Heißgasventil, insbesondere AGR-Ventil
DE2315820C3 (de) Dampferzeuger für einen schnellen Brüter
DE102019211088A1 (de) Batteriegehäuse, Batterie und Kraftfahrzeug
DE102021123314A1 (de) Elektrofahrzeug
DE2421414A1 (de) Waermeaustauscher, insbesondere zum waermeaustausch zwischen gasen
DE102023102290B3 (de) Batterieanordnung und Fahrzeug
DE2532619B2 (de) Ofen zum aufschmelzen von glas und anderen hochschmelzenden stoffen
DE102021109302B3 (de) Batterievorrichtung
DE102019207084A1 (de) Batteriemodul, Hochvoltbatterie und Kraftfahrzeug
DE102019128794A1 (de) Elektrochemische Batteriezelle für einen elektrischen Energiespeicher mit einer Berstmembran mit einer Berstprägestruktur, sowie elektrischer Energiespeicher
WO2023052106A1 (de) Batterieanordnung mit einem zellentgasungskanal, kraftfahrzeug und verfahren zum abführen von gasen aus einer batterie
DE102022000140A1 (de) Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
DE102019209155A1 (de) Energiespeicheranordnung
EP1712319B1 (de) Anlage und Verfahren zum Herstellen von gelöteten Bauteilen mit einem Durchlauflötofen und einer statischen Abkühlzone
DE102017117127B4 (de) Vorrichtung zur Aufnahme einer elektrischen Energiespeichervorrichtung für ein Kraftfahrzeug
EP0539359A1 (de) Rohrstück, insbesondere Flammrohr, mit gekühltem Stützrahmen für eine hitzefeste Auskleidung.

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division