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DE102022108830A1 - Automotive traction battery assembly - Google Patents

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DE102022108830A1
DE102022108830A1 DE102022108830.8A DE102022108830A DE102022108830A1 DE 102022108830 A1 DE102022108830 A1 DE 102022108830A1 DE 102022108830 A DE102022108830 A DE 102022108830A DE 102022108830 A1 DE102022108830 A1 DE 102022108830A1
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DE
Germany
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traction battery
gas
coolant
motor vehicle
battery
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DE102022108830.8A
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German (de)
Inventor
Philipp Kellner
Christopher Volkmer
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
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Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) mit einer Traktionsbatterie (20) und einer der Traktionsbatterie (20) fluidisch stromabwärts zugeordneten Batteriegas-Kühleinrichtung (40;40'), die aus der Traktionsbatterie (20) austretendes Batteriegas abkühlt. Die Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) weist einen Kühlbehälter (43) mit einer im Behälterinnenraum (43') untenliegenden Gaseinleitung (48;48') auf, die fluidisch mit der Traktionsbatterie (20) direkt verbunden ist. Der Kühlbehälter (43) weist ferner eine im Behälterinnenraum (43') obenliegenden Gasausleitung (54), die in die Atmosphäre mündet.
Es ist ein dem Kühlbehälter (43) zugeordneter separater Kühlflüssigkeits-Einlass (41) vorgesehen, durch den eine Kühlflüssigkeit in den Behälterinnenraum (43') einleitbar ist.

Figure DE102022108830A1_0000
The invention relates to a motor vehicle traction battery arrangement (10) with a traction battery (20) and a battery gas cooling device (40; 40') which is fluidically assigned downstream of the traction battery (20) and which cools battery gas emerging from the traction battery (20). . The motor vehicle traction battery arrangement (10) has a cooling container (43) with a gas inlet (48; 48') located underneath in the container interior (43'), which is fluidly connected directly to the traction battery (20). The cooling container (43) also has a gas outlet (54) located at the top of the container interior (43'), which opens into the atmosphere.
A separate coolant inlet (41) assigned to the cooling container (43) is provided, through which a coolant can be introduced into the container interior (43').
Figure DE102022108830A1_0000

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung mit einer Kfz-Traktionsbatterie und einer der Kfz-Traktionsbatterie fluidisch zugeordneten Batteriegas-Kühleinrichtung.The invention relates to a motor vehicle traction battery arrangement with a motor vehicle traction battery and a battery gas cooling device fluidically assigned to the motor vehicle traction battery.

Im Falle eines thermischen Ereignisses in der Kfz-Traktionsbatterie wird in der Traktionsbatterie in der Regel heißes Batteriegas generiert, das auch noch heiße Partikel aufweisen kann, und das aus der Traktionsbatterie herausgeleitet werden muss. Wenn das heiße Batteriegas ungekühlt in die Atmosphäre gelangt, kann es sich mit dem Luftsauerstoff mischen und entzünden. Die heißen Batteriegas-Partikel fördern das Entflammen des Batteriegases in der Atmosphäre.In the event of a thermal event in the motor vehicle traction battery, hot battery gas is usually generated in the traction battery, which may also contain hot particles and which must be led out of the traction battery. If the hot battery gas enters the atmosphere without being cooled, it can mix with the oxygen in the air and ignite. The hot battery gas particles promote the ignition of the battery gas in the atmosphere.

Aus US 8 007 933 B1 , EP 3 306 737 B1 , CN 110 429 217A , WO 2009/101 725 A1 und DE 10 2019 007 737 A1 sind Kfz-Traktionsbatterie-Anordnungen bekannt, bei denen das heiße Batteriegas gekühlt wird, bevor es in die Atmosphäre gelangt. Allerdings gelangen hierbei auch die gegebenenfalls noch heißen Partikel des Batteriegases in die Atmosphäre, weshalb die Brandgefahr nicht vollständig gebannt ist.Out of US 8,007,933 B1 , EP 3 306 737 B1 , CN 110 429 217A , WO 2009/101 725 A1 and DE 10 2019 007 737 A1 Motor vehicle traction battery arrangements are known in which the hot battery gas is cooled before it enters the atmosphere. However, the potentially hot particles of the battery gas also end up in the atmosphere, which is why the risk of fire is not completely averted.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung mit einer einfachen, leichten und effektiven Batteriegas-Kühleinrichtung zu schaffen.The object of the invention is, in contrast, to create a motor vehicle traction battery arrangement with a simple, light and effective battery gas cooling device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einer Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved according to the invention with a motor vehicle traction battery arrangement with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung weist eine Kraftfahrzeug-Traktionsbatterie und eine der Traktionsbatterie fluidisch stromabwärts zugeordnete Batteriegas-Kühleinrichtung auf, die das im Falle eines thermischen Events aus der Traktionsbatterie austretende und zur Kühleinrichtung strömende Batteriegas kühlt. Die Batteriegas-Kühleinrichtung ist vorzugsweise separat von der Traktionsbatterie angeordnet, ist also kein integrierter Bestandteil der Traktionsbatterie. Die Traktionsbatterie ist vorzugsweise eine plattenartig aufgebaute Unterboden-Traktionsbatterie.The motor vehicle traction battery arrangement according to the invention has a motor vehicle traction battery and a battery gas cooling device which is fluidically assigned downstream of the traction battery and which cools the battery gas emerging from the traction battery and flowing to the cooling device in the event of a thermal event. The battery gas cooling device is preferably arranged separately from the traction battery and is therefore not an integrated part of the traction battery. The traction battery is preferably a plate-like underbody traction battery.

Die Batteriegas-Kühleinrichtung weist einen Kühlbehälter mit einem Behälterinnenraum auf, dem unten eine Gaseinleitung zugeordnet ist, die fluidisch direkt mit der Traktionsbatterie verbunden ist, so dass im Falle eines thermischen Events heißes Batteriegas aus der Traktionsbatterie in den unteren Bereich des Kühlbehälters eingeleitet wird. Ferner weist der Kühlbehälter im oberen Bereich eine Gasausleitung auf, die in die umliegende Atmosphäre mündet. Die Grasausleitung ist in dem Behälterinnenraum vertikal höher gelegen als die Gaseinleitung.The battery gas cooling device has a cooling container with a container interior, to which a gas inlet is assigned at the bottom, which is fluidly connected directly to the traction battery, so that in the event of a thermal event, hot battery gas is introduced from the traction battery into the lower region of the cooling container. Furthermore, the cooling container has a gas outlet in the upper area, which flows into the surrounding atmosphere. The grass outlet is located vertically higher in the container interior than the gas inlet.

Wenn der Kühlbehälter mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist, strömt das heiße Batteriegas unterhalb des Kühlflüssigkeits-Pegels aus der Gaseinleitung in die Kühlflüssigkeit hinein und steigt innerhalb der Kühlflüssigkeit in Form von Gasblasen auf. Das gekühlte Batteriegas verlässt den Kühlbehälter wieder über die Gasausleitung. Auf diese Weise wird das heiße eingeleitete Batteriegas großflächig und damit sehr wirksam gekühlt, und verbleiben viele der Batteriegas-Partikel in der Kühlflüssigkeit und werden nicht mit dem gekühlten Batteriegas aus der Batteriegas-Kühleinrichtung in die Atmosphäre herausgetragen.If the cooling container is filled with a coolant, the hot battery gas flows below the coolant level from the gas inlet into the coolant and rises within the coolant in the form of gas bubbles. The cooled battery gas leaves the cooling container again via the gas outlet. In this way, the hot introduced battery gas is cooled over a large area and therefore very effectively, and many of the battery gas particles remain in the cooling liquid and are not carried out of the battery gas cooling device into the atmosphere with the cooled battery gas.

Die Gasausleitung ist derart ausgebildet, dass im Wesentlichen nur Batteriegas durch die Gasausleitung aus dem Behälterinnenraum austreten kann, nicht jedoch Kühlflüssigkeit. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Gasausleitung weit oberhalb des Kühlflüssigkeits-Pegels angeordnet ist.The gas outlet is designed in such a way that essentially only battery gas can exit the container interior through the gas outlet, but not coolant. This can be achieved, for example, by arranging the gas outlet well above the coolant level.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass dem Kühlbehälter ein separater Kühlflüssigkeits-Einlass zugeordnet ist, durch den die Kühlflüssigkeit in den Behälterinnenraum einleitbar ist. Auf diese Weise ist die Möglichkeit geschaffen, erst im Falle eines thermischen Events der Traktionsbatterie den Kühlbehälter mit der Kühlflüssigkeit zu fluten. Der Kühlbehälter bzw. die Batteriegas-Kühleinrichtung ist im funktionslosen Zustand relativ leicht, da im funktionslosen Zustand keine Kühlflüssigkeit in dem Kühlbehälter gelagert wird. Ferner kann auf eine extreme Dichtigkeit des Kühlbehälters verzichtet werden.According to the invention it is provided that the cooling container is assigned a separate coolant inlet through which the coolant can be introduced into the interior of the container. This creates the possibility of flooding the cooling container with the coolant only in the event of a thermal event in the traction battery. The cooling container or the battery gas cooling device is relatively light in the non-functional state, since no coolant is stored in the cooling container in the non-functional state. Furthermore, an extreme tightness of the cooling container can be dispensed with.

Vorzugsweise ist stromaufwärts des Kühlflüssigkeits-Einlasses ein schaltbares Kühlflüssigkeits-Einlassventil vorgesehen. Vorzugsweise ist das Einlassventil elektrisch schaltbar. Im Falle eines thermischen Events der Traktionsbatterie kann das Kühlflüssigkeits-Einlassventil durch eine entsprechende Steuerung geöffnet werden, um unter gewissen Überdruck stehende Kühlflüssigkeit in den Kühlbehälter einlaufen zu lassen.A switchable coolant inlet valve is preferably provided upstream of the coolant inlet. The inlet valve is preferably electrically switchable. In the event of a thermal event in the traction battery, the coolant inlet valve can be opened by a corresponding control in order to allow coolant under a certain excess pressure to flow into the cooling container.

Vorzugsweise ist eine elektronische Entgasungsteuerung vorgesehen, die das elektrisch schaltbare Kühlflüssigkeits-Einlassventil in einem Fall eines thermischen Events öffnet, so dass die Kühlflüssigkeit in den Behälterinnenraum eingeleitet wird.An electronic degassing control is preferably provided, which opens the electrically switchable coolant inlet valve in the event of a thermal event, so that the coolant is introduced into the interior of the container.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Traktionsbatterie einen Sensor aufweist, der eine für einen thermisches Event der Traktionsbatterie relevante Zustandsgröße der Traktionsbatterie detektiert, und der mit der Entgasungsteuerung über eine Signalverbindung informationell verbunden ist. Der Sensor ermittelt vorzugsweise die Traktionsbatterie-Spannung und/oder die Traktionsbatterie-Temperatur, da die elektrische Spannung und die Temperatur der Traktionsbatterie zuverlässige Indizien für ein thermisches Event der Traktionsbatterie sind, das einen Entgasungsfall darstellt.It is particularly preferably provided that the traction battery has a sensor which detects a state variable of the traction battery that is relevant to a thermal event of the traction battery, and which is connected to the degassing control is informationally connected via a signal connection. The sensor preferably determines the traction battery voltage and/or the traction battery temperature, since the electrical voltage and the temperature of the traction battery are reliable indicators of a thermal event in the traction battery, which represents a degassing event.

Vorzugsweise ist ein Kühlflüssigkeits-Kreis mit einem Kühler und einer Kühlflüssigkeits-Pumpe vorgesehen. In dem Kühler wird die in dem Kühlflüssigkeits-Kreis gepumpte Kühlflüssigkeit gekühlt. Der Kühlflüssigkeits-Kreis dient beispielsweise der Kühlung der Traktionsbatterie und/oder eines elektrischen Traktionsmotors, und ist in einem elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeug ohnehin vorgesehen. Der Kühlflüssigkeits-Kreis ist mit dem Kühlflüssigkeits-Einlass des Kühlbehälters fluidisch verbunden, so dass die Kühlflüssigkeit des Kühlflüssigkeits-Kreises in einem Entgasungsfall in den Kühlbehälter eingeleitet werden kann, um die Kühlflüssigkeit des Kühlbehälters zum Kühlen des Batteriegases zu bilden. Ein kühleinrichtungseigenes Kühlflüssigkeits-Volumen muss daher nicht vorgehalten werden, so dass auch das hierfür anfallende Gewicht eingespart ist.A coolant circuit with a cooler and a coolant pump is preferably provided. The coolant pumped in the coolant circuit is cooled in the cooler. The coolant circuit is used, for example, to cool the traction battery and/or an electric traction motor, and is already provided in an electric motor-driven motor vehicle. The coolant circuit is fluidly connected to the coolant inlet of the cooling container, so that the coolant of the coolant circuit can be introduced into the cooling container in a degassing case to form the coolant of the cooling container for cooling the battery gas. A coolant volume specific to the cooling device therefore does not have to be kept available, so that the weight required for this is also saved.

Vorzugsweise ist der Kühlflüssigkeits-Kreis stromabwärts der Kühlflüssigkeits-Pumpe mit dem Kühlflüssigkeits-Einlass verbunden. Unter stromabwärts der Kühlflüssigkeits-Pumpe ist vorliegend ein Abzweigungsort zu verstehen, an dem noch genügend überatmosphärischer Flüssigkeitsdruck gegenüber dem Atmosphärendruck besteht, um einen ausreichenden Überdruck zum Befüllen des unter Atmosphärendruck stehenden Kühlbehälter sicherzustellen.Preferably, the coolant circuit is connected to the coolant inlet downstream of the coolant pump. In the present case, downstream of the coolant pump is to be understood as meaning a branching point at which there is still sufficient superatmospheric liquid pressure compared to atmospheric pressure to ensure sufficient overpressure for filling the cooling container which is under atmospheric pressure.

Vorzugsweise ist der Gaseinleitung ein Siebelement zugeordnet, durch das das heiße Batteriegas in den Behälterinnenraum einströmt. Das Siebelement kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass große Partikel des Batteriegas-Stroms zurückgehalten werden, und nicht in die Kühlflüssigkeit gelangen können. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Siebelement derart fein ausgebildet ist, dass es gasdurchlässig aber flüssigkeitsundurchlässig ist. Hierdurch wird verhindert, dass es einen Rückfluss der Kühlflüssigkeit in Gegenrichtung durch das Siebelement in Richtung Traktionsbatterie geben kann.Preferably, the gas inlet is assigned a sieve element through which the hot battery gas flows into the interior of the container. The sieve element can, for example, be designed in such a way that large particles of the battery gas stream are retained and cannot get into the coolant. Particularly preferably, it is provided that the sieve element is designed so finely that it is gas-permeable but liquid-impermeable. This prevents the coolant from flowing back in the opposite direction through the sieve element towards the traction battery.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Gasausleitung des Kühlbehälters ein flüssigkeitsdichtes Filterelement zugeordnet ist. Auf diese Weise wird zuverlässig verhindert, dass die Kühlflüssigkeit durch die Gasausleitung hindurch in die Atmosphäre fließen kann. Alternativ oder ergänzend können jedoch auch noch andere Mittel vorgesehen sein, die ein Ausfließen der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlbehälter durch die Gasausleitung hindurch in die Atmosphäre verhindern.It is particularly preferred that a liquid-tight filter element is assigned to the gas outlet of the cooling container. In this way, it is reliably prevented that the coolant can flow through the gas outlet into the atmosphere. Alternatively or additionally, however, other means can also be provided which prevent the cooling liquid from flowing out of the cooling container through the gas outlet into the atmosphere.

Vorzugsweise ist unterhalb der Gaseinleitung ein Partikelsammelbehälter vorgesehen. Besonders bevorzugt ist dieser Partikelsammelbehälter fluidisch stromaufwärts der Gaseinleitung bzw. des betreffenden Siebelements vorgesehen. In dem Partikelsammelbehälter werden die Partikel gesammelt, die insbesondere aufgrund der Sperrwirkung des der Gaseinleitung zugeordneten Siebelements zurückgehalten werden, so dass die Partikel nicht das Siebelement verstopfen können.A particle collection container is preferably provided below the gas inlet. This particle collection container is particularly preferably provided fluidly upstream of the gas inlet or the relevant sieve element. The particles are collected in the particle collection container and are retained in particular due to the blocking effect of the sieve element assigned to the gas introduction, so that the particles cannot clog the sieve element.

Vorzugsweise weist die Batteriegas-Kühleinrichtung ein vertikales Tauchrohr auf, an dessen unterem Abschnitt die Gaseinleitung vorgesehen ist. Unter dem unteren Abschnitt ist vorliegend stets ein Abschnitt innerhalb des Behälterinnenraum des Kühlbehälters zu verstehen. Die Gaseinleitung kann beispielsweise durch das untere Rohrende des Tauchrohrs gebildet sein. Das Tauchrohr kann alternativ jedoch vollständig vertikal durch den Behälterinnenraum des Kühlbehälters hindurchgeführt sein, so dass sich der Partikelsammelbehälter unterhalb des Behälterinnenraums befindet.The battery gas cooling device preferably has a vertical dip tube, at the lower section of which the gas introduction is provided. In the present case, the lower section always means a section within the container interior of the cooling container. The gas introduction can be formed, for example, by the lower end of the dip tube. Alternatively, however, the immersion tube can be guided completely vertically through the container interior of the cooling container, so that the particle collection container is located below the container interior.

Vorzugsweise ist der Kühlbehälter außerhalb der Traktionsbatterie angeordnet, ist also kein integraler Bestandteil der Traktionsbatterie. Auf diese Weise kann der Kühlbehälter leicht zugänglich angeordnet und gegebenenfalls separat von der Traktionsbatterie ausgetauscht werden.The cooling container is preferably arranged outside the traction battery and is therefore not an integral part of the traction battery. In this way, the cooling container can be arranged to be easily accessible and, if necessary, replaced separately from the traction battery.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung mit einer Traktionsbatterie, einer zugeordneten Batteriegas-Kühleinrichtung sowie einem Kühlflüssigkeits-Kreis,
  • 2 eine schematische Darstellung der Batteriegas-Kühleinrichtung der 1, und
  • 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Batteriegas-Kühleinrichtung.
Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of a motor vehicle traction battery arrangement with a traction battery, an associated battery gas cooling device and a coolant circuit,
  • 2 a schematic representation of the battery gas cooling device 1 , and
  • 3 a schematic representation of a second embodiment of a battery gas cooling device.

Die 1 zeigt schematisch eine Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung 10 eines Kraftfahrzeugs (Kfz), beispielsweise eines PKWs. Die Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung 10 weist eine Hochvolt-Traktionsbatterie 20 mit einem fluiddichten Batteriegehäuse 20', eine Batteriegas-Kühleinrichtung 40, einen Kühlflüssigkeits-Kreis 30 sowie eine Entgasungsteuerung 12 zum Steuern der Batteriegas-Kühleinrichtung 40 auf. Die Traktionsbatterie 20 weist einen Spannungs-Sensor 22 und einen Temperatur-Sensor 24 auf, mit denen die elektrische Spannung bzw. die Temperatur der Traktionsbatterie 20 quasi-kontinuierlich überwacht werden. Die beiden Sensoren 22,24 sind jeweils über eine Signalverbindung mit der Entgasungsteuerung 12 verbunden.The 1 shows schematically a motor vehicle traction battery arrangement 10 of a motor vehicle (motor vehicle), for example a car. The motor vehicle traction battery arrangement 10 has a high-voltage traction battery 20 with a fluid-tight battery housing 20 ', a battery gas cooling device 40, a coolant circuit 30 and a degassing control 12 for controlling the battery gas cooling device 40. The traction battery 20 has a voltage sensor 22 and a temperature sensor 24 with which the electrical voltage voltage or the temperature of the traction battery 20 are monitored quasi-continuously. The two sensors 22, 24 are each connected to the degassing control 12 via a signal connection.

Die Traktionsbatterie 20 ist typischerweise plattenförmig ausgebildet und ist in einer Horizontalebene liegend im Unterboden eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Im Falle eines thermischen Ereignisses innerhalb der Traktionsbatterie 20 kann das dabei entstehende heiße Batteriegas durch eine Batterie-Entgasungsöffnung 26 aus dem Batteriegehäuses 20' ausströmen und über eine Entgasungsleitung 28 zu der Batteriegas-Kühleinrichtung 40 strömen.The traction battery 20 is typically plate-shaped and is arranged lying in a horizontal plane in the underbody of a motor vehicle. In the event of a thermal event within the traction battery 20, the resulting hot battery gas can flow out of the battery housing 20 'through a battery degassing opening 26 and flow to the battery gas cooling device 40 via a degassing line 28.

Der Kühlflüssigkeits-Kreis 30 des Kraftfahrzeugs besteht im Wesentlichen aus einem Kühlflüssigkeits-Kühler 32, einer Kühlflüssigkeits-Pumpe 34 und einem Kühlobjekt 36, das durch den Kühlflüssigkeits-Kreis 30 gekühlt wird. Das Kühlobjekt 36 kann beispielsweise die Traktionsbatterie 20 und/oder ein nicht dargestellter Traktionsantrieb des Kraftfahrzeugs sein. Die Kühlflüssigkeits-Pumpe 34 pumpt das flüssige Kühlmittel vorliegend im Uhrzeigersinn, saugt also die von dem Kühler 32 kommende Kühlflüssigkeit an und pumpt diese mit überatmosphärischem Druck zu dem Kühlobjekt 36.The coolant circuit 30 of the motor vehicle essentially consists of a coolant cooler 32, a coolant pump 34 and a cooling object 36, which is cooled by the coolant circuit 30. The cooling object 36 can be, for example, the traction battery 20 and/or a traction drive (not shown) of the motor vehicle. In this case, the coolant pump 34 pumps the liquid coolant clockwise, i.e. sucks in the coolant coming from the cooler 32 and pumps it to the cooling object 36 at superatmospheric pressure.

In der 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Batteriegas-Kühleinrichtung 40 schematisch dargestellt. Die Batteriegas-Kühleinrichtung 40 weist einen kanisterförmigen fluiddichten Kühlbehälter 43 mit einer Kunststoff- oder Metall-Behälterwand 44 auf, der einen Behälterinnenraum 43' definiert. Die Batteriegas-Kühleinrichtung 40 weist eine in dem Behälterinnenraum 43' unten angeordnete Gaseinleitung 48 und eine in dem Behälterinnenraum 43' oben angeordnete Gasausleitung 54 auf. Die Gaseinleitung 48 wird von einer durch ein Siebelement 49 versehenen Gaseinlass-Öffnung gebildet, so dass das einströmende Batteriegas in Form von feinen Gasblasen in den Behälterinnenraum 43' eintritt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Siebelement 49 so grobmaschig, dass sowohl große als auch kleine Batteriegas-Partikel 51,51 ` nicht durch das Siebelement 49 zurückgehalten werden, sondern durch dieses hindurchtreten können.In the 2 a first exemplary embodiment of the battery gas cooling device 40 is shown schematically. The battery gas cooling device 40 has a canister-shaped fluid-tight cooling container 43 with a plastic or metal container wall 44, which defines a container interior 43 '. The battery gas cooling device 40 has a gas inlet 48 arranged at the bottom of the container interior 43' and a gas outlet 54 arranged at the top of the container interior 43'. The gas inlet 48 is formed by a gas inlet opening provided by a sieve element 49, so that the incoming battery gas enters the container interior 43 'in the form of fine gas bubbles. In the present exemplary embodiment, the sieve element 49 has such a coarse mesh that both large and small battery gas particles 51,51' are not retained by the sieve element 49 but can pass through it.

Die Batteriegas-Kühleinrichtung 40 weist ein vertikales Metall-Tauchrohr 46 auf, an dessen unterem Rohrende die Gaseinleitung 48 in Form einer untenseitigen Öffnung vorgesehen ist. Im oberen Bereich des Kühlbehälters 43 ist eine obenliegende Gasausleitung 54 vorgesehen, die über eine Gasleitung 55 fluidisch zu einem Kühleinrichtungs-Gasauslass 56 in die Umgebungs-Atmosphäre führt. Die Gasausleitung 54 ist vertikal höher angeordnet als die Gaseinleitung 48. Die von einer Rohröffnung gebildete Gasausleitung 54 weist ein gasdurchlässiges und flüssigkeitsdichtes Filterelement 54' auf, durch das das abgekühlte Batteriegas hindurchtreten kann, das jedoch für eine Kühlflüssigkeit 50 nicht passierbar ist.The battery gas cooling device 40 has a vertical metal immersion tube 46, at the lower end of which the gas inlet 48 is provided in the form of an opening at the bottom. In the upper area of the cooling container 43 there is an overhead gas outlet 54 which leads fluidly to a cooling device gas outlet 56 into the ambient atmosphere via a gas line 55. The gas outlet 54 is arranged vertically higher than the gas inlet 48. The gas outlet 54 formed by a pipe opening has a gas-permeable and liquid-tight filter element 54 'through which the cooled battery gas can pass, but which cannot be passed by a cooling liquid 50.

Dem Kühlbehälter 43 ist ferner ein separater Kühlflüssigkeits-Einlass 41 zugeordnet, wobei stromaufwärts des Kühlflüssigkeits-Einlasses 41 ein Kühlflüssigkeits-Einlassventil 42 vorgesehen ist. Das Einlassventil 42 ist elektrisch schaltbar und wird durch die Entgasungsteuerung 12 kontrolliert und geschaltet.A separate coolant inlet 41 is also assigned to the cooling container 43, with a coolant inlet valve 42 being provided upstream of the coolant inlet 41. The inlet valve 42 is electrically switchable and is controlled and switched by the degassing control 12.

In dem in der 3 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel tritt das vertikale Tauchrohr 46' unten aus dem Kühlbehälter 43 heraus, wobei an dem unteren Tauchrohr-Ende ein Partikelsammelbehälter 60 mit einer metallischen Behälterwand 61 vorgesehen ist. Die Gaseinleitung 48' wird hiervon seitlichen Öffnungen in der seitlichen Gehäusewand 46` des Tauchrohrs 46 gebildet, die jeweils mit einem flüssigkeitsundurchlässigen und gasdurchlässigen Siebelement 49` versehen sind.In the in the 3 In the alternative exemplary embodiment shown, the vertical immersion tube 46 'emerges from the bottom of the cooling container 43, with a particle collecting container 60 with a metallic container wall 61 being provided at the lower end of the immersion tube. The gas inlet 48' is formed by lateral openings in the side housing wall 46' of the dip tube 46, each of which is provided with a liquid-impermeable and gas-permeable sieve element 49'.

Der Kühlbehälter 43 ist bei Normalbetrieb nicht mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Sobald die Sensoren 22,24 ein kritisches thermisches Ereignis in der Traktionsbatterie 20 indizieren, öffnet die Entgasungsteuerung 12 das Kühlflüssigkeits-Einlassventil 42, so dass die unter überatmosphärischen Druck stehende Kühlflüssigkeit aus dem Kühlflüssigkeits-Kreis 30 in den Behälterinnenraum 43' einströmt. Dies erfolgt beispielsweise zeitgesteuert, so dass der Behälterinnenraum 43' schließlich etwa zur Hälfte gefüllt ist und der Kühlflüssigkeits-Pegel 52 ungefähr auf halber Höhe steht.The cooling container 43 is not filled with coolant during normal operation. As soon as the sensors 22, 24 indicate a critical thermal event in the traction battery 20, the degassing control 12 opens the coolant inlet valve 42 so that the coolant under superatmospheric pressure flows from the coolant circuit 30 into the container interior 43 '. This is done, for example, in a time-controlled manner, so that the container interior 43 'is finally approximately half full and the coolant level 52 is approximately halfway up.

Das heiße Batteriegas strömt durch die Gaseinleitung 48;48' in den Behälterinnenraum 43', und steigt in der Kühlflüssigkeit 50 in Form von Gasblasen 53 auf, wobei das Batteriegas erheblich abgekühlt wird. Das abgekühlte Batteriegas strömt schließlich durch die Gasausleitung 54 aus dem Kühlbehälter 43 wieder heraus und wird über den Kühleinrichtungs-Gasauslass 56 an die Atmosphäre abgegeben.The hot battery gas flows through the gas inlet 48; 48' into the container interior 43' and rises in the cooling liquid 50 in the form of gas bubbles 53, whereby the battery gas is cooled considerably. The cooled battery gas finally flows out of the cooling container 43 through the gas outlet 54 and is released into the atmosphere via the cooling device gas outlet 56.

Wie in der 2 schematisch dargestellt, verbleiben die großen und kleinen Partikel 51,51' des Batteriegases aufgrund der Schwerkraft im Bodenbereich des Behälterinnenraums 43'. In der in der 3 dargestellten alternativen Ausführungsform werden insbesondere die großen Partikel 51' in dem Partikelsammelbehälter 60 gesammelt, wohingegen die kleinsten Partikel 51, die durch das Siebelement 49` hindurchtreten können, sich im Bodenbereich des Behälterinnenraums 43' ansammeln.Like in the 2 shown schematically, the large and small particles 51, 51' of the battery gas remain in the bottom area of the container interior 43' due to gravity. In the in the 3 In the alternative embodiment shown, in particular the large particles 51' are collected in the particle collecting container 60, whereas the smallest particles 51, which can pass through the sieve element 49', accumulate in the bottom area of the container interior 43'.

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Claims (12)

Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) mit einer Traktionsbatterie (20) und einer der Traktionsbatterie (20) fluidisch stromabwärts zugeordneten Batteriegas-Kühleinrichtung (40;40'), die aus der Traktionsbatterie (20) austretendes Batteriegas abkühlt, wobei die Batteriegas-Kühleinrichtung (40; 40') aufweist: einen Kühlbehälter (43) mit einer im Behälterinnenraum (43') untenliegenden Gaseinleitung (48;48'), die fluidisch mit der Traktionsbatterie (20) direkt verbunden ist, und einer im Behälterinnenraum (43') obenliegenden Gasausleitung (54), die in die Atmosphäre mündet, und einen dem Kühlbehälter (43) zugeordneten separaten Kühlflüssigkeits-Einlass (41), durch den eine Kühlflüssigkeit in den Behälterinnenraum (43') einleitbar ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10) with a traction battery (20) and a battery gas cooling device (40; 40') which is fluidically assigned downstream of the traction battery (20) and which cools battery gas emerging from the traction battery (20), the battery gas cooling device (40; 40') has: a cooling container (43) with a gas inlet (48; 48') located at the bottom of the container interior (43'), which is directly fluidly connected to the traction battery (20), and a gas outlet line (54) located at the top of the container interior (43'), which is in the atmosphere flows, and a separate coolant inlet (41) assigned to the cooling container (43), through which a coolant can be introduced into the container interior (43'). Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach Anspruch 1, wobei stromaufwärts des Kühlflüssigkeits-Einlasses (41) ein vorzugsweise elektrisch schaltbares Kühlflüssigkeits-Einlassventil (42) vorgesehen ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10). Claim 1 , wherein a preferably electrically switchable coolant inlet valve (42) is provided upstream of the coolant inlet (41). Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach Anspruch 2, wobei eine elektronische Entgasungssteuerung (12) vorgesehen ist, die das schaltbare Kühlflüssigkeits-Einlassventil (42) in einem Entgasungsfall öffnet, so dass eine Kühlflüssigkeit in den Behälterinnenraum (43') eingeleitet wird.Motor vehicle traction battery arrangement (10). Claim 2 , wherein an electronic degassing control (12) is provided, which opens the switchable coolant inlet valve (42) in a degassing case, so that a coolant is introduced into the container interior (43 '). Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach Anspruch 3, wobei die Traktionsbatterie (20) einen Sensor (22,24) aufweist, der eine relevante Zustandsgröße der Traktionsbatterie (20) detektiert und der mit der Entgasungsteuerung (12) informationell verbunden ist, wobei der Sensor (22,24) vorzugsweise die Traktionsbatterie-Spannung und/oder die Traktionsbatterie-Temperatur detektiert.Motor vehicle traction battery arrangement (10). Claim 3 , wherein the traction battery (20) has a sensor (22,24) which detects a relevant state variable of the traction battery (20) and which is informationally connected to the degassing control (12), the sensor (22,24) preferably the traction battery Voltage and/or the traction battery temperature detected. Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Kühlflüssigkeits-Kreis (30) mit einem Kühler (32) und einer Kühlflüssigkeits-Pumpe (34) vorgesehen ist, wobei der Kühlflüssigkeits-Kreis (30) mit dem Kühlflüssigkeits-Einlass (41) fluidisch verbunden ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein a coolant circuit (30) with a cooler (32) and a coolant pump (34) is provided, the coolant circuit (30) being connected to the coolant -Inlet (41) is fluidly connected. Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach Anspruch 5, wobei der Kühlflüssigkeits-Kreis (30) stromabwärts der Kühlflüssigkeits-Pumpe (34) mit dem Kühlflüssigkeits-Einlass (41) verbunden ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10). Claim 5 , wherein the coolant circuit (30) is connected to the coolant inlet (41) downstream of the coolant pump (34). Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Gaseinleitung (48;48') ein Siebelement (49;49') zugeordnet ist, durch das das heiße Batteriegas in den Behälterinnenraum (43') einströmt.Motor vehicle traction battery arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein the gas inlet (48; 48') is assigned a sieve element (49; 49') through which the hot battery gas flows into the container interior (43'). Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach Anspruch 7, wobei die Feinheit des Siebelements (49;49') derart ausgebildet ist, dass es gasdurchlässig und flüssigkeitsundurchlässig ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10). Claim 7 , wherein the fineness of the sieve element (49; 49 ') is designed such that it is gas-permeable and liquid-impermeable. Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Gasausleitung (54) ein flüssigkeitsdichtes Filterelement (54') zugeordnet ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein the gas outlet (54) is assigned a liquid-tight filter element (54 '). Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei unterhalb der Gaseinleitung (48') ein Partikelsammelbehälter (60) vorgesehen ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein a particle collection container (60) is provided below the gas inlet (48'). Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die Batteriegas-Kühleinrichtung (40) ein Tauchrohr (46; 46') aufweist, an dessen unterem Abschnitt die Gaseinleitung (48; 48') vorgesehen ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10). Claim 1 , wherein the battery gas cooling device (40) has a dip tube (46; 46'), at the lower section of which the gas inlet (48; 48') is provided. Kfz-Traktionsbatterie-Anordnung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Kühlbehälter (43) außerhalb der Traktionsbatterie (20) angeordnet ist.Motor vehicle traction battery arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein the cooling container (43) is arranged outside the traction battery (20).
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