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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieeinrichtung für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, welche wenigstens ein Batteriegehäuse zur Unterbringung von Batteriezellen umfasst. In wenigstens einer unteren Gehäusewandung des Batteriegehäuses ist wenigstens eine Entgasungsöffnung zum Abführen von Heißgasen aus dem Batteriegehäuse angeordnet, welche im Falle eines thermischen Ereignisses auftreten können.
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Bei Traktionsbatterien von Elektrofahrzeugen kann es aufgrund eines Störfalls zu einem thermischen Ereignis (Thermal Propagation) kommen, bei dem große Mengen Heißgase im Batteriegehäuse entstehen. Wenn diese unkontrolliert aus dem Batteriegehäuse austreten, können Sie sich an der Umgebungsluft entzünden. Dadurch können weitere Fahrzeugkomponenten oder sogar das gesamte Fahrzeug Feuer fangen. Daher werden die Heißgase nach dem Verlassen des Batteriegehäuses in der Regel in einem Entgasungsraum bzw. Entgasungskanal gesammelt und darin abgekühlt. Bei Traktionsbatterien, welche im Unterbodenbereich des Fahrzeugs installiert sind, ist die Anordnung eines solchen Entgasungsraums aufgrund des begrenzten Bauraums oft sehr schwierig.
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Eine Batterieeinrichtung mit einem Entgasungskollektor ist beispielsweise aus der
DE 10 2021 103 378 B3 bekannt. Der Entgasungskollektor hat einen Entgasungsraum, welcher durch die Heißgase expandierbar ist. Dazu weist der Entgasungsraum fahrbahnseitig ein Wärmeschild auf, welches gegenüber einer Gehäusewand des Batteriegehäuses linear verschiebbar gelagert ist. Durch das Heißgas wird das Wärmeschild in Richtung Fahrbahn gedrückt.
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Eine gattungsgemäße Batterieeinrichtung ist aus der nach dem Anmeldetag der vorliegenden Patentanmeldung veröffentlichten
DE 10 2022 108 822 B3 bekannt.
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Die
DE 10 2021 123 314 A1 zeigt eine Batterie mit einem Entgasungskanal, welcher durch eine Unterseite des Batteriegehäuses und eine Unterbodenschutzplatte begrenzt ist.
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Die
WO 2018 023 050 A1 zeigt eine Batterie mit einer Vielzahl von Batteriezellen, welche in Batteriepaketen gruppiert sind. Die Batteriepakete sind über Entgasungsverbindungen mit der Umgebung verbunden.
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Aus der
US 2022 0 021 068 A1 ist eine Batterie mit einem Druckentlastungsmechanismus bekannt, um bei Bedarf den Innendruck absenken zu können.
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Batterieeinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Heißgase zuverlässig und sicher abgekühlt werden können. Insbesondere soll einer Leckage entgegengewirkt werden, durch welche die Heißgase austreten, mit Umgebungsluft in Kontakt kommen und sich entzünden könnten. Zudem soll die Lösung Bauraum sparend und konstruktiv unaufwendig umsetzbar sein. Vorzugsweise soll die Lösung auch bei einer im Unterbodenbereich montierten Batterieeinrichtung einsetzbar sein.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Batterieeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
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Die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung ist für ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug und insbesondere für ein Elektrofahrzeug und/oder Hybridfahrzeug vorgesehen. Die Batterieeinrichtung umfasst wenigstens ein Batteriegehäuse zur Unterbringung von Batteriezellen. In wenigstens einer unteren (untersten) Gehäusewandung des Batteriegehäuses ist wenigstens eine Entgasungsöffnung angeordnet, welche zum Abführen von im Falle eines thermischen Ereignisses auftretenden Heißgasen aus dem Batteriegehäuse dient. Dabei ist zumindest unterhalb der Gehäusewandung eine Unterbodenfahrschutzeinrichtung angeordnet, innerhalb welcher wenigstens ein Entgasungskanal ausgebildet ist. Der Entgasungskanal ist über wenigstens eine Verbindungsstelle mit der wenigstens einen Entgasungsöffnung strömungstechnisch verbunden, sodass die Heißgase von der Entgasungsöffnung über die Verbindungsstelle in die Unterbodenfahrschutzeinrichtung (in deren Entgasungskanal) strömen und dort auskühlen können (bevor sie aus dem Entgasungskanal entlassen werden). Dabei ist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung wenigstens mittels einer flexiblen Klebeverbindung (stoffschlüssig) an die Gehäusewandung gefügt. Die Klebeverbindung dichtet die wenigstens eine Verbindungsstelle umlaufend (fluiddicht) ab. Dabei ist die Klebeverbindung dazu geeignet und ausgebildet, die (um die wenigstens eine Verbindungsstelle) umlaufende Abdichtung unter einem bei dem thermischen Ereignis zu erwartenden plötzlichen Druckstoß insbesondere leckagefrei aufrechtzuerhalten. Dabei weist die Klebeverbindung zu der Unterbodenfahrschutzeinrichtung und/oder zu der Gehäusewandung eine adhäsive Festigkeit auf, welche geringer als eine kohäsive Festigkeit im Inneren der Klebeverbindung ist. Vorzugsweise ist die Klebeverbindung dazu geeignet und ausgebildet, mittels (langsamer bzw. langzeitiger und insbesondere kontinuierlicher) Zugbelastung und/oder Schälbelastung von der Unterbodenfahrschutzeinrichtung und/oder der Gehäusewandung abgelöst zu werden. Vorzugsweise ist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung dadurch beschädigungsfrei von der Gehäusewandung ablösbar, beispielsweise bei einem Service- oder Reparaturfall.
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Die erfindungsgemäße Batterieeinrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet der in der Unterbodenfahrschutzeinrichtung integrierte Entgasungskanal in Kombination mit der Montage der Unterbodenfahrschutzeinrichtung an der Gehäusewandung mittels der Klebeverbindung. Das ermöglicht eine sichere Abdichtung zwischen Entgasungsöffnung und Entgasungskanal. Dadurch kann zuverlässig vermieden werden, dass die Heißgase vor dem Abkühlen mit Umgebungsluft in Kontakt kommen und sich entzünden. Zugleich wird dadurch nahezu kein zusätzlicher Bauraum verbraucht. Zudem wird eine sehr wirtschaftliche und zugleich haltbare Montage der Unterbodenfahrschutzeinrichtung und des Entgasungskanals bereitgestellt. Ein weiterer Vorteil ist, dass trotz der sicheren Abdichtung und der einfachen Montage eine unaufwendige Demontage der bei Reparatur- oder Servicearbeiten möglich ist.
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Es ist erfindungsgemäß, dass die Klebeverbindung zu der Unterbodenfahrschutzeinrichtung und/oder zu der Gehäusewandung eine adhäsive Festigkeit aufweist, welche geringer als eine kohäsive Festigkeit im Inneren der Klebeverbindung ist. Mit anderen Worten, die Verbindung der Klebeverbindung zu Unterbodenfahrschutzeinrichtung und/oder zur Gehäusewandung ist schwächer als der innere Zusammenhalt der Klebeverbindung. Dadurch kann die Unterbodenfahrschutzeinrichtung bei Bedarf besonders gut und zerstörungsfrei abgelöst werden. Insbesondere ist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung mittels Zug- und/oder Schälbelastung von der Gehäusewandung ablösbar.
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Vorzugsweise ist die Klebeverbindung flexibel und insbesondere elastisch ausgebildet, sodass sie toleranzbedingte oder gewollte Spalte zwischen der Unterbodenfahrschutzeinrichtung und der Gehäusewandung klebend überbrückt und abdichtet. Insbesondere werden diese Eigenschaften während der bestimmungsgemäß zu erwartenden Lebensdauer der Klebeverbindung aufrechterhalten. Insbesondere ist eine dauerelastische Klebeverbindung vorgesehen.
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Die Klebeverbindung ist vorzugsweise als ein klebriger Schaum ausgebildet oder umfasst wenigstens einen solchen. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Klebeverbindung als ein klebriges Elastomer (Elastomerkleber) ausgebildet ist oder wenigstens ein solches umfasst. Möglich und vorteilhaft ist auch, dass die Klebeverbindung als ein (dauerelastischer) duroplastischer Klebstoff ausgebildet ist oder wenigstens einen solchen umfasst. Ein solcher Klebstoff ist beispielsweise auf der Basis von Polyurethan oder als eine Butylschnur oder dergleichen ausgebildet.
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Die Klebeverbindung weist vorzugsweise eine reduzierte (unterdurchschnittliche) thermische Leitfähigkeit auf. Insbesondere wirkt die Klebeverbindung dadurch einem durch das thermische Ereignis bedingten Wärmeübergang von der Gehäusewandung auf die Unterbodenfahrschutzeinrichtung gezielt entgegen.
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Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass die Klebeverbindung eine erhöhte (überdurchschnittliche) thermische Beständigkeit aufweist. Vorzugsweise ist die Klebeverbindung dazu geeignet und ausgebildet, wenigstens so lange unter den Temperaturbedingungen des thermischen Ereignisses zu bestehen, bis die Heißgase, welche durch den zu erwartenden plötzlichen Druckstoß in die Unterbodenfahrschutzeinrichtung eintreten, soweit abgekühlt sind, dass sie sich nicht mehr aufgrund ihrer hohen Temperaturen der Umgebungsluft entzünden.
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In allen Ausgestaltungen ist bevorzugt, dass die Klebeverbindung ein elastisches Verformungsverhalten aufweist. Insbesondere ist das elastische Verformungsverhalten derart, dass bei einer im Rahmen der Schutzwirkung der Unterbodenfahrschutzeinrichtung zu erwartenden Krafteinwirkung auf die Unterbodenfahrschutzeinrichtung die Klebeverbindung rückstellend wirkt. Insbesondere wird die Unterbodenfahrschutzeinrichtung durch das elastische Verformungsverhalten wieder in ihre Ausgangslage gebracht. Eine solche Krafteinwirkung tritt insbesondere durch Beschleunigungsvorgänge in Richtung der Fahrzeughochachse z. B. aufgrund eines unebenen Fahrbahnprofils auf. Dann zwingt die Klebeverbindung in der Art einer elastischen Feder die Unterbodenfahrschutzeinrichtung zurück in deren ursprüngliche Position.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Klebeverbindung ein dämpfendes Verformungsverhalten auf. Insbesondere ist das Verformungsverhalten derart dämpfend, dass bei einer im Rahmen der Schutzwirkung der Unterbodenfahrschutzeinrichtung zu erwartenden Krafteinwirkung auf die Unterbodenfahrschutzeinrichtung die Klebeverbindung durch die Energiezufuhr gezielt erwärmbar ist. Insbesondere ist dadurch das Schwingungsverhalten der Unterbodenfahrschutzeinrichtung gezielt beeinflussbar. Mit anderen Worten, die Klebeverbindung ist so ausgebildet, dass sie durch Umwandlung von Energie in Wärme dämpfend wirkt. Das bietet eine besonders vorteilhafte Funktionsintegration.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Unterbodenfahrschutzeinrichtung wenigstens ein Oberteil und wenigstens ein Unterteil. Insbesondere sind das Oberteil und das Unterteil (stoffschlüssig) aneinandergefügt. Vorzugsweise bilden das Unterteil und das Oberteil zwischen sich den Entgasungskanal aus. Insbesondere sind das Oberteil und das Unterteil derart aneinandergefügt, dass sie den Entgasungskanal nach außen abdichten. Insbesondere sind das Oberteil und das Unterteil umlaufend (im Wesentlichen) abgedichtet (fluiddicht) aneinandergefügt. Insbesondere ist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung zweischichtig aufgebaut. Insbesondere ist zwischen den Schichten der Entgasungskanal nach außen abgedichtet eingebettet.
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Der Entgasungskanal umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Kanalräumen. Insbesondere sind die Kanalräume durch (labyrinthartige) Trennwände abschnittsweise voneinander separiert. Insbesondere sind die Kanalräume nach außen und wenigstens im Bereich der Trennwände gegeneinander nach außen abgedichtet. Insbesondere sind die Kanalräume wenigstens im Bereich der Trennwände gegeneinander abgedichtet. Insbesondere stehen die Kanalräume miteinander in Strömungsverbindung. Insbesondere ist der Entgasungskanal labyrinthartig verzweigt ausgebildet. Insbesondere sind die Kanalräume jeweils mit wenigstens einer Entgasungsöffnung strömungstechnisch verbunden. Insbesondere ist in Kanalräumen jeweils wenigstens eine Verbindungsstelle zugeordnet.
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Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Trennwände wenigstens teilweise einstückig mit dem Unterteil und/oder wenigstens teilweise einstückig mit dem Oberteil ausgebildet sind. Insbesondere sind die Trennwände an dem Unterteil und/oder an dem Oberteil ausgebildet. Insbesondere liegen das Unterteil und das Oberteil im Bereich der Trennwände formschlüssig (abgedichtet) aneinander. Es ist möglich, dass die Trennwände wenigstens teilweise durch eingeprägte Erhebungen bereitgestellt werden. Möglich ist auch, dass die Kanalräume wenigstens teilweise durch eingeprägte Vertiefungen bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise sind mehrere Verbindungsstellen vorgesehen. Insbesondere sind die Verbindungsstellen mit jeweils wenigstens einer Entgasungsöffnung und dem wenigstens einen Entgasungskanal strömungstechnisch verbunden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Klebeverbindung die Verbindungsstellen jeweils einzeln oder gruppiert umlaufend abdichtet. Insbesondere sind die Verbindungsstellen durch die Klebeverbindung nach außen und gegeneinander abgedichtet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Klebeverbindung in der Art eines Gitternetzes angeordnet. Vorzugsweise sind die Verbindungsstellen in den Freiräumen des Gitternetzes angeordnet. Möglich sind auch andere Anordnungen der Klebeverbindung. Insbesondere erstreckt sich die Klebeverbindung umfänglich geschlossen um die Verbindungsstellen. Vorzugsweise liegt die Klebeverbindung sowohl an der Gehäusewandung als auch an der Unterbodenfahrschutzeinrichtung an.
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Insbesondere ist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung von der Gehäusewandung lösbar, während die Gehäusewandung an den übrigen Komponenten des Batteriegehäuses montiert bleibt und/oder während das Batteriegehäuse am Fahrzeug montiert bleibt. So kann beispielsweise nach einem Bodenkontakt eine unaufwendige Reparatur der Unterbodenfahrschutzeinrichtung erfolgen, ohne dass die Batterie als solche demontiert werden muss.
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Die Unterbodenfahrschutzeinrichtung ist insbesondere wenigstens teilweise aus einem Kunststoffwerkstoff, vorzugsweise einem Faserverbundwerkstoff gefertigt. Vorzugsweise ist ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) vorgesehen. Möglich ist auch ein kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK). Möglich sind auch andere geeignete Kombinationen von Fasern und Matrixmaterial. Möglich sind auch andere geeignete einschichtige oder mehrschichtige Werkstoffe. Insbesondere bestehen das Oberteil und/oder das Unterteil aus einem solchen Werkstoff.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Batteriezellen in mehreren lasttragenden Batteriemodulgehäusen untergebracht. Insbesondere sind die Batteriemodulgehäuse in tragender Weise miteinander verbunden. Insbesondere bilden die Batteriemodulgehäuse ein tragendes Bauteil des Batteriegehäuses. Insbesondere sind die Batteriemodulgehäuse direkt in eine Karosserie verschraubbar. Insbesondere wird die Gehäusewandung durch die jeweiligen Bodenstrukturen der Batteriemodulgehäuse bereitgestellt. Insbesondere wird dann die Unterbodenfahrschutzeinrichtung mittels der Klebeverbindung an die Bodenstrukturen der Batteriemodulgehäuse gefügt. Insbesondere weisen die Batteriemodulgehäuse jeweils wenigstens eine Entgasungsöffnung auf. Insbesondere ist den Batteriemodulgehäusen jeweils wenigstens eine Verbindungsstelle zugeordnet.
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Insbesondere ist die Klebeverbindung an einer Oberseite der Unterbodenfahrschutzeinrichtung und an einer Unterseite der Gehäusewandung angeordnet. Insbesondere haftet die Klebeverbindung sowohl zur Unterbodenfahrschutzeinrichtung als auch zur Gehäusewandung adhäsiv an. Es ist möglich und vorteilhaft, dass die Unterbodenfahrschutzeinrichtung zusätzlich zur Klebeverbindung mittels wenigstens einer formschlüssigen Verbindung, beispielsweise wenigstens einer Schraubverbindung, an der Gehäusewandung und/oder an einer anderen Tragstruktur befestigt ist. Insbesondere weist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung dazu wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, durch welche sich die Schraubverbindung erstreckt.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter der Gehäusewandung insbesondere eine solche Struktur verstanden, welche der Unterbodenfahrschutzeinrichtung zugewandt ist und zu deren Befestigung dient und welche die wenigstens eine Entgasungsöffnung aufweist. Die Verbindungsstelle entspricht insbesondere einer strömungstechnischen Verbindung zwischen Gehäusewandung und Unterbodenfahrschutzeinrichtung. Sie wird insbesondere wenigstens abschnittsweise durch die Klebeverbindung und vorzugsweise auch durch die Gehäusewandung und/oder die Unterbodenfahrschutzeinrichtung und/oder wenigstens ein weiteres Bauteil begrenzt. Insbesondere umfasst die Verbindungsstelle wenigstens eine Öffnung an der Oberseite der Unterbodenfahrschutzeinrichtung.
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Die Abdichtung durch die Klebeverbindung erfolgt im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere zumindest in Bezug auf die bei einem thermischen Ereignis zu erwartenden Druckbedingungen und Temperaturbedingungen. Insbesondere dient der Entgasungskanal dazu, die darin eingeleiteten Heißgase abzukühlen und wenigstens teilweise von glühenden Partikeln zu befreien, bevor sie in die Umgebungsluft entlassen werden. Es ist möglich, dass sich der im Ruhezustand abgedichtete Entgasungskanal aufgrund der eintretenden Heißgase an wenigstens einer Stelle öffnet. Insbesondere ist der Entgasungskanal wenigstens nach außen wenigstens teilweise abgedichtet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem „Heißgas“ nicht nur Gas, sondern auch der bei einem thermischen Event entstehende Partikel- und Wärmestrom verstanden. Dieser kann auch heiße oder sogar glühende Partikel aufweisen.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Unterfahrschutzeinrichtung insbesondere ein Schutz für den Fahrzeugunterbodenbereich beim Überfahren von losem Material oder Hindernissen oder dergleichen verstanden. Insbesondere ist die Unterfahrschutzeinrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht als Schutz davor vorgesehen, dass ein anderes Fahrzeug unter das Kraftfahrzeug fährt.
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Die Batterieeinrichtung ist insbesondere als eine Traktionsbatterie für einen elektrischen Fahrantrieb eines Kraftfahrzeugs ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Insbesondere ist das Batteriegehäuse dazu geeignet und ausgebildet, in einen Fahrzeugboden bzw. in einen Unterbodenbereich eines Kraftfahrzeugs eingebaut zu werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine rein schematische Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen Batterieeinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;
- 2 eine Detaildarstellung der Batterieeinrichtung nach 1 in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht von schräg oben;
- 3 eine Detaildarstellung eines Oberteils einer Unterbodenfahrschutzeinrichtung der Batterieeinrichtung nach 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben; und
- 4 eine Detaildarstellung eines Unterteils einer Unterbodenfahrschutzeinrichtung der Batterieeinrichtung nach 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterieeinrichtung für ein Elektrofahrzeug oder für ein Hybridfahrzeug. Die Batterieeinrichtung 1 umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen 12, welche gruppenweise in Batteriemodulgehäusen 32 untergebracht sind. In der hier gezeigten Darstellung sind zwei aneinandergrenzende Batteriemodulgehäuse 32 zu erkennen.
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Die Batteriemodulgehäuse 32 sind hier in tragender Weise miteinander und/oder mit der Karosserie verbunden. Dadurch bildet der Verband aus Batteriemodulgehäusen 32 einen tragenden Teil des Batteriegehäuses 2 oder sogar das gesamte Batteriegehäuse 2. Die Bodenstrukturen 42 der Batteriemodulgehäuse 32 bilden hier eine untere Gehäusewandung 22 des Batteriegehäuses 2. Zusätzlich oder alternativ kann die Batterieeinrichtung 1 aber auch mit einem separaten Batteriegehäuse 2 ausgestattet sein, in dem die Batteriezellen 12 alleine oder in Batteriemodulgehäusen 32 untergebracht sind. Dann stellt beispielsweise die untere Tragstruktur des Batteriegehäuses 2 die Gehäusewandung 22 bereit.
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Die Batteriezellen 12 sind an ihrer Unterseite mit einer oder mehrerer Sollbruchstellen (Zellvents) ausgestattet, durch welche Heißgase und deren Partikel bei einem thermischen Ereignis entweichen können. Die Heißgase enthalten z. In der Gehäusewandung 22 sind Entgasungsöffnungen 3 angeordnet, welche mit diesen Strukturen der Batteriezellen 12 korrespondieren. In dem hier gezeigten Beispiel sind die Entgasungsöffnungen 3 im Normalbetrieb verschlossen. Durch die aus den Batteriezellen 12 austretenden Heißgase werden die Entgasungsöffnungen 3 freigegeben, sodass die Heißgase das Batteriegehäuse 2 durch die Gehäusewandung 22 verlassen können.
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Um die Heißgase vor ihrer Freisetzung in die Umgebung des Fahrzeugs gezielt abzukühlen und zumindest teilweise von den heißen Partikeln zu befreien, werden die Heißgase gezielt in das Innere einer Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 geleitet. Die Unterfahrschutzeinrichtung 4 schützt den Fahrzeugunterbodenbereich vor Steinschlägen oder dergleichen. Dazu ist im Inneren der Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 ein nach außen abgedichteter Entgasungskanal 5 ausgebildet.
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Der Entgasungskanal 5 weist hier mehrere Kanalräume 25 auf, welche über Verbindungsstellen 15 mit den Entgasungsöffnungen 3 strömungstechnisch verbunden sind. Die Kanalräume 25 sind miteinander strömungsverbunden und entlang von Trennwänden 35 gegeneinander abgedichtet. So können die Heißgase von den Entgasungsöffnungen 3 über die Verbindungsstellen 15 in die Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 strömen und dort auskühlen.
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Entscheidend ist, dass die Heißgase ausreichend abgekühlt wurden, bevor sie aus der Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 ins Freie treten und mit Umgebungsluft in Kontakt kommen. Ohne eine ausreichende Abkühlung bzw. Filterung besteht die Gefahr einer Entzündung (Flammbildung). Daher wären Leckagen zwischen dem Entgasungskanal 5 und der Gehäusewandung 22 besonders kritisch.
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Zur Vermeidung solcher Leckagen ist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 mittels einer flexiblen Klebeverbindung 6 stoffschlüssig an die Gehäusewandung 22 gefügt. Dabei dichtet die Klebeverbindung 6 auch die Verbindungsstellen 15 jeweils umlaufend fluiddicht ab. Die Klebeverbindung 6 ist so ausgebildet, dass sie dem zu erwartenden Druckstoß bei Beginn der Entgasung zuverlässig standhält. Dazu wird beispielsweise ein nahezu gasdichter klebriger Schaum oder ein toleranzausgleichender Klebstoff eingesetzt.
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Die Klebeverbindung 6 stellt somit im Bereich der Verbindungsstellen 15 strömungsausleitende Strukturen bereit, die gegeneinander und nach außen abgedichtet sind. Dadurch werden die Heißgase gezielt ausgeleitet, ohne dass sie durch Leckagen zwischen Gehäusewandung 22 und Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 austreten könnten.
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Die Klebeverbindung 6 ist hier durch eine langsame bzw. langzeitige, kontinuierliche Zug- und/oder Schälbelastung lösbar. Dazu ist die Adhäsion der Klebeverbindung 6 zur Gehäusewandung 22 und/oder zur Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 schwächer als ihre kohäsive Festigkeit. Dadurch kann die Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 zum Service oder im Reparaturfall unabhängig von der restlichen Batterieeinrichtung 1 getauscht werden.
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Die Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 umfasst hier ein Oberteil 14 und ein Unterteil 24, zwischen denen der Entgasungskanal 5 ausgebildet ist. Das Oberteil 14 und das Unterteil 24 sind hier umlaufend miteinander fest und vorzugsweise auf fluiddicht verbunden. Die Trennwände 35 werden durch Erhebungen im Unterteil 24 bereitgestellt. Im Bereich der Trennwände 35 liegt das Unterteil 24 dicht an dem Oberteil 14 an.
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In der 2 ist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 und die auf ihrer Oberseite aufgetragene Klebeverbindung 6 näher dargestellt. Gut zu erkennen ist der Aufbau der Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 aus dem Oberteil 14 und dem Unterteil 24 sowie der dazwischen ausgebildete Entgasungskanal 5. Die Klebeverbindung 6 ist hier als ein Gitternetz 16 ausgebildet. Dazu verläuft die Klebeverbindung 6 beispielsweise entlang der Trennwände 35 sowie quer dazu. In den Freiräumen des Gitternetzes 16 sind die Verbindungsstellen 15 angeordnet. Dadurch werden die Verbindungsstellen 15 umfänglich geschlossen von der Klebeverbindung 6 abgedichtet.
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Die 3 zeigt das Oberteil 14 von oben, sodass die als Gitternetz 16 aufgetragene Klebeverbindung 6 besonders gut zu erkennen ist. In der 4 ist die Oberseite des Unterteils 24 näher dargestellt. Hier sind die Trennwände 35 und die dazwischen angeordneten Kanalräume 25 gut zu erkennen.
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Wie in den 3 und 4 gut zu erkennen, können bei Bedarf im Oberteil 14 und im Unterteil 24 Durchgangsöffnungen 7 ausgebildet sein. Dadurch kann die Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 redundant zur Klebeverbindung 6 mittels Schraubverbindungen am Batteriegehäuse 2 befestigt werden.
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Die hier vorgestellte Erfindung hat den Vorteil, dass bei einem thermischen Event die Insassen sowie die Komponenten des Fahrzeugs vor den entstehenden Gas- und Wärmeströmen geschützt sind. Zwischen der Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 und der Gehäusewandung 22 wird eine Leckage bei einem thermischen Durchgehen der Batterie zuverlässig verhindert, sodass dadurch keine Flammen entstehen. Zugleich ist die Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 separat und unaufwendig ablösbar und damit separat tauschbar. Die Durchbrandzeit der gesamten Unterbodenstruktur wird durch Reduktion der thermischen Belastung ihrer Komponenten und besonders der Unterbodenfahrschutzeinrichtung 4 bei einem thermischen Ereignis erheblich erhöht. Bei mehreren nebeneinanderliegenden Batteriezellen 12 stehen diese in einem thermischen Event nicht in direkter Wechselwirkung miteinander und Temperaturüberhöhungen wird gezielt entgegengewirkt. Der Fortpflanzung des in einer Batteriezelle auftretenden thermischen Events auf weitere Batteriezellen 12 wird entgegengewirkt.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Batterieeinrichtung
- 2
- Batteriegehäuse
- 3
- Entgasungsöffnung
- 4
- Unterbodenfahrschutzeinrichtung
- 5
- Entgasungskanal
- 6
- Klebeverbindung
- 7
- Durchgangsloch
- 12
- Batteriezelle
- 14
- Oberteil
- 15
- Verbindungsstelle
- 16
- Gitternetz
- 22
- Gehäusewandung
- 24
- Unterteil
- 25
- Kanalraum
- 32
- Batteriemodulgehäuse
- 35
- Trennwand
- 42
- Bodenstruktur
