[go: up one dir, main page]

DE102024201441A1 - Method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery and battery system - Google Patents

Method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery and battery system

Info

Publication number
DE102024201441A1
DE102024201441A1 DE102024201441.9A DE102024201441A DE102024201441A1 DE 102024201441 A1 DE102024201441 A1 DE 102024201441A1 DE 102024201441 A DE102024201441 A DE 102024201441A DE 102024201441 A1 DE102024201441 A1 DE 102024201441A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
cooling
time
affected
modules
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.)
Pending
Application number
DE102024201441.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Jakob Baumbach
Frederik Novotny
Sabine Baumbach
Roland Willner
Jan Lewerenz
Madlen Triebs
Carolin Lenz
Alexander Pagel
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen 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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102024201441.9A priority Critical patent/DE102024201441A1/en
Publication of DE102024201441A1 publication Critical patent/DE102024201441A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B60L1/04Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line
    • B60L1/06Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits fed by the power supply line using only one supply
    • B60L1/08Methods and devices for control or regulation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION 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
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods 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
    • B60L58/27Methods 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 heating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63Control systems
    • H01M10/637Control systems characterised by the use of reversible temperature-sensitive devices, e.g. NTC, PTC or bimetal devices; characterised by control of the internal current flowing through the cells, e.g. by switching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567Liquids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Verfahren (100) zur Verzögerung und/oder Verhinderung von thermischen Propagationsereignissen in einer Batterie (10), insbesondere einer Traktionsbatterie für ein batterieelektrisches Fahrzeug (300), wobei die Batterie (10) eine Vielzahl von Batteriemodulen (11, 11a, 11b) umfasst, wobei jedes Batteriemodul (11, 11a, 11b) eine Vielzahl von Batteriezellen (12) umfasst, wobei ferner ein Kühlsystem (13) zur selektiven Kühlung der Vielzahl von Batteriemodulen (11, 11a, 11b) vorgesehen ist, wobei vorgesehen ist, dass, wenn ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle (12) oder mehrerer Batteriezellen (12) zu einem Zeitpunkt tTR detektiert wird, die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls (11a) zu einem unmittelbar oder später auf den Zeitpunkt tTR folgenden Zeitpunkt tST beendet wird. Method (100) for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery (10), in particular a traction battery for a battery-electric vehicle (300), wherein the battery (10) comprises a plurality of battery modules (11, 11a, 11b), wherein each battery module (11, 11a, 11b) comprises a plurality of battery cells (12), wherein a cooling system (13) is further provided for selectively cooling the plurality of battery modules (11, 11a, 11b), wherein it is provided that if a thermal runaway of a battery cell (12) or of several battery cells (12) is detected at a time t TR , the cooling of the affected battery module (11a) is terminated at a time t ST immediately following or later than the time t TR .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verzögerung und/oder Verhinderung von thermischen Propagationsereignissen in einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie für ein batterieelektrisches Fahrzeug, wobei die Batterie eine Vielzahl von Batteriemodulen umfasst, wobei jedes Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen umfasst, wobei ferner ein Kühlsystem zur selektiven Kühlung der Vielzahl von Batteriemodulen vorgesehen ist.The present invention relates to a method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery, in particular a traction battery for a battery-electric vehicle, wherein the battery comprises a plurality of battery modules, each battery module comprising a plurality of battery cells, wherein a cooling system is further provided for selectively cooling the plurality of battery modules.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Batteriesystem sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem.Furthermore, the present invention relates to a battery system and a motor vehicle with a battery system.

Durch die Steigerung der Energiedichte und die Erhöhung des Energieinhalts von Batteriezellen für Traktionsbatterien für batterieelektrische Fahrzeuge steigt die Gefahr, dass im Falle eines thermischen Durchgehens (Thermal Runaway, TR) einer Batteriezelle der Batterie auch weitere Batteriezellen beschädigt werden oder gar ebenfalls thermisch durchgehen. Beim Übergreifen des thermischen Durchgehens auf die benachbarten Batteriezellen spricht man von einer thermischen Propagation (TP). Wird das thermische Propagationsereignis an einem bestimmten Punkt kontrolliert unterbrochen, zum Beispiel auf ein Batteriemodul begrenzt, sodass eine vollständige thermische Propagation der gesamten Batterie verhindert wird, spricht man von Stop-TP.Increasing energy density and energy content in battery cells for traction batteries for battery-electric vehicles increases the risk that, in the event of thermal runaway (TR) in one battery cell, other battery cells will also be damaged or even thermally run away. When thermal runaway spreads to neighboring battery cells, this is referred to as thermal propagation (TP). If the thermal propagation event is interrupted in a controlled manner at a specific point, for example, limited to a battery module, thus preventing complete thermal propagation of the entire battery, this is referred to as stop-TP.

Aktuelle Traktionsbatterien werden üblicherweise durch gelötete Batteriekühlplatten gekühlt, welche gleichzeitig den Batteriedeckel beziehungsweise Batterieboden des Batteriegehäuses bilden. Im Falle eines thermischen Propagationsereignisses eines Batteriemoduls der Batterie besteht die Gefahr, dass sich die Wärme aus dem betroffenen Batteriemodul über das Kühlmedium an benachbarte Batteriemodule überträgt und dadurch eine thermische Propagation weiterer Batteriemodule im System bewirkt. Von einem derartigen Übergreifen eines thermischen Propagationsereignisses von einem Batteriemodul auf das nächste gehen erhebliche Gefahren für die Fahrzeuginsassen und Personen in der Umgebung des Fahrzeuges aus.Current traction batteries are typically cooled by soldered battery cooling plates, which also form the battery cover or battery base of the battery housing. In the event of a thermal propagation event in a battery module, there is a risk that the heat from the affected battery module will be transferred to neighboring battery modules via the cooling medium, thereby causing thermal propagation to other battery modules in the system. Such a spread of a thermal propagation event from one battery module to the next poses significant risks to vehicle occupants and persons in the vicinity of the vehicle.

Die DE 10 2019 131 386 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Temperaturregelung für ein Batteriesystem, bestehend aus mindestens einer Batteriepackung mit einer Kühlvorrichtung, wobei durch eine Pumpe Kühlflüssigkeit über Temperierleitungen der Batteriepackung zugeführt wird. Eine Sensorik dient zur Überwachung des Zustands der Batteriepackung, wobei über die Sensorik Steuerventile in der Temperierleitung durch Informationen über den Zustand der Batteriepackung steuerbar sind.The DE 10 2019 131 386 A1 discloses a temperature control device for a battery system, consisting of at least one battery pack with a cooling device, wherein a pump supplies cooling fluid to the battery pack via temperature control lines. Sensors monitor the condition of the battery pack, and the sensors can be used to control control valves in the temperature control line using information about the condition of the battery pack.

Aus der DE 10 2021 126 471 A1 ist eine Kühlanordnung zum Kühlen einer Zellanordnung mit mehreren Zelleinheiten einer Kraftfahrzeugbatterie bekannt, wobei die Kühlanordnung mehrere Kühleinheiten aufweist, wobei eine jeweilige der Kühleinheiten einer der Zelleinheiten zugeordnet ist, und wobei die Kühlanordnung eine Steuereinrichtung aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine Kühlleistung für eine jeweilige der Kühleinheiten separat zu steuern. Dabei ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, die Kühleinheiten in einem bestimmten ersten Kühlmodus anders zu steuern als in einem bestimmten zweiten vom ersten verschiedenen Kühlmodus, wobei die Kühlanordnung derart ausgelegt ist, dass im Falle eines eine erste Zelleinheit der mehreren Zelleinheiten betreffenden Fehlerfalls vom ersten Kühlmodus in den zweiten Kühlmodus gewechselt wird.From the DE 10 2021 126 471 A1 A cooling arrangement for cooling a cell arrangement with a plurality of cell units of a motor vehicle battery is known, wherein the cooling arrangement has a plurality of cooling units, wherein a respective one of the cooling units is assigned to one of the cell units, and wherein the cooling arrangement has a control device which is designed to separately control a cooling output for a respective one of the cooling units. The control device is designed to control the cooling units differently in a specific first cooling mode than in a specific second cooling mode different from the first, wherein the cooling arrangement is designed such that in the event of a fault affecting a first cell unit of the plurality of cell units, a switch is made from the first cooling mode to the second cooling mode.

Die DE 10 2019 213 757 B3 offenbart eine Kühlkreisvorrichtung für eine Batterieeinrichtung mit mehreren Batteriemodulen, umfassend eine Kühlmittelverteileinrichtung mit einem Kühlmitteleinlass, mehrere Kühlstränge mit einem Kühlmittel, welche jeweils mit der Kühlmittelverteileinrichtung verbunden sind, wobei das Kühlmittel in jedem Kühlstrang und der Kühlstrang mit einem jeweiligen Batteriemodul in einem wärmeaustauschfähigen Kontakt steht, und wobei durch die Kühlmittelverteileinrichtung das Kühlmittel in die jeweiligen Kühlstränge einleitbar ist.The DE 10 2019 213 757 B3 discloses a cooling circuit device for a battery device with a plurality of battery modules, comprising a coolant distribution device with a coolant inlet, a plurality of cooling strands with a coolant, which are each connected to the coolant distribution device, wherein the coolant in each cooling strand and the cooling strand is in heat-exchangeable contact with a respective battery module, and wherein the coolant can be introduced into the respective cooling strands through the coolant distribution device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem thermische Propagationsereignisse in Batterien verzögert und/oder verhindert werden.The invention is based on the object of providing a method with which thermal propagation events in batteries are delayed and/or prevented.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein Verfahren zur Verzögerung und/oder Verhinderung von thermischen Propagationsereignissen in einer Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie für ein batterieelektrisches Fahrzeug, vorgeschlagen, wobei die Batterie eine Vielzahl von Batteriemodulen umfasst, wobei jedes Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen umfasst, wobei ferner ein Kühlsystem zur selektiven Kühlung der Vielzahl von Batteriemodulen vorgesehen ist, wobei ferner vorgesehen ist, dass, wenn ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen zu einem Zeitpunkt tTR detektiert wird, die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls zu einem unmittelbar oder später auf den Zeitpunkt tTR folgenden Zeitpunkt tST beendet wird.To achieve the object underlying the invention, a method is proposed for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery, in particular a traction battery for a battery-electric vehicle, wherein the battery comprises a plurality of battery modules, each battery module comprising a plurality of battery cells, wherein a cooling system is further provided for selectively cooling the plurality of battery modules, wherein it is further provided that if a thermal runaway of a battery cell or several battery cells is detected at a time t TR , the cooling of the affected battery module is terminated at a time t ST immediately following or later following the time t TR .

Unter einem Batteriemodul wird im Rahmen der Erfindung eine im Wesentlichen abtrennbare Einheit von miteinander verschalteten Batteriezellen verstanden. Derartige Einheiten können auch als Batteriestacks ausgebildet sein. Entsprechend umfasst der Begriff Batteriemodul im Folgenden auch Batteriestacks. Die Erfindung ist somit auch auf „Cell-to-Pack“-basierte Systeme anwendbar ist. Dabei sind die einzelnen Batteriezellen direkt als zusammengehörige Einheit (Batteriestack) in die Batterie eingesetzt. Ab mindestens zwei Batteriestacks kann die Erfindung folglich angewendet werden.For the purposes of the invention, a battery module is understood to be a substantially detachable unit of interconnected battery cells. Such units can also be configured as battery stacks. Accordingly, the term "battery module" also includes battery stacks. The invention is thus also applicable to cell-to-pack systems. The individual battery cells are inserted directly into the battery as a single unit (battery stack). The invention can therefore be applied to at least two battery stacks.

Wird zu einem Zeitpunkt tTR das thermische Durchgehen einer oder mehrerer Batteriezellen eines Batteriemoduls detektiert, so wird erfindungsgemäß entweder unmittelbar oder in einem gewissen zeitlichen Abstand von dem Zeitpunkt tTR der Detektion des thermischen Durchgehens der Batteriezelle oder Batteriezellen die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls, das heißt jenes Batteriemoduls, welches die von dem thermischen Durchgehen betroffene Batteriezelle umfasst, beendet.If the thermal runaway of one or more battery cells of a battery module is detected at a time t TR , according to the invention the cooling of the affected battery module, i.e. the battery module which comprises the battery cell affected by the thermal runaway, is terminated either immediately or at a certain time interval from the time t TR of the detection of the thermal runaway of the battery cell or battery cells.

Die Beendigung der Kühlung des betroffenen Batteriemoduls hat zur Folge, dass Wärme aus dem betroffenen Batteriemodul nicht über das Kühlsystem an die benachbarten Batteriemodule übertragen wird, und somit ein Übergreifen des thermischen Durchgehens der Batteriezelle oder Batteriezellen auf weitere Batteriemodule verzögert oder sogar verhindert werden kann. Ein weiterer Effekt liegt darin, dass die für das betroffene Batteriemodul nicht mehr aufgewendete Kühlleistung auf die weiteren Batteriemodule der Batterie verteilt wird und diese weiteren Batteriemodule somit stärker gekühlt werden, wodurch die thermische Propagationsneigung in den weiteren Batteriemodulen reduziert wird.Stopping cooling of the affected battery module means that heat from the affected battery module is not transferred to neighboring battery modules via the cooling system, thus delaying or even preventing the thermal runaway of the battery cell or cells from spreading to other battery modules. A further effect is that the cooling power no longer required for the affected battery module is distributed among the other battery modules in the battery, thus cooling these additional battery modules more effectively, thereby reducing the tendency for thermal propagation in the other battery modules.

Für das selektive Kühlen der Vielzahl von Batteriemodulen kann das Kühlsystem eine Vielzahl von den Batteriemodulen zugeordneten Kühlsträngen aufweisen, wobei die Kühlstränge bevorzugt parallel geschaltet sind. In jedem der parallel geschalteten Kühlstränge kann dann ein Ventil angeordnet sein, mittels welchem der entsprechende Kühlstrang geschlossen und gegebenenfalls auch geöffnet werden kann.For the selective cooling of the plurality of battery modules, the cooling system can have a plurality of cooling lines assigned to the battery modules, wherein the cooling lines are preferably connected in parallel. A valve can then be arranged in each of the parallel cooling lines, by means of which the corresponding cooling line can be closed and, if necessary, also opened.

Das Detektieren des thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen kann dabei mittels entsprechender geeigneter Sensoren, beispielsweise Temperatursensoren oder Gassensoren, erfolgen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Detektion durch die Ausgestaltung der Ventile erfolgt. Beispielsweise können, wie weiter unten noch erläutert werden wird, passive Ventile vorgesehen sein, welche bei ausreichend großem Temperatureintrag schließen.The detection of thermal runaway of one or more battery cells can be achieved using suitable sensors, such as temperature sensors or gas sensors. However, detection can also be achieved through the design of the valves. For example, as will be explained further below, passive valves can be provided that close when a sufficiently high temperature is reached.

Ferner kann eine Steuereinheit zur Steuerung oder Regelung der Ventile vorgesehen sein.Furthermore, a control unit can be provided to control or regulate the valves.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass, wenn in einem vor dem Zeitpunkt tTR liegenden Zeitpunkt tF ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen detektiert wird, in einem auf den Zeitpunkt tF folgenden Zeitpunkt tSK eine Kühlleistung des betroffenen Batteriemoduls erhöht wird.It is preferably provided that if a fault or an impending thermal runaway of a battery cell or several battery cells is detected at a time t F prior to the time t TR , a cooling capacity of the affected battery module is increased at a time t SK following the time t F .

Der Zeitpunkt tSK, zu dem die Kühlleistung des betroffenen Batteriemoduls erhöht wird, liegt dabei zeitlich vor dem Zeitpunkt tST, zu dem die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls beendet wird.The time t SK at which the cooling capacity of the affected battery module is increased is before the time t ST at which the cooling of the affected battery module is terminated.

Durch die Erhöhung der Kühlleistung des betroffenen Batteriemoduls kann, wenn ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen detektiert wird, die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls zumindest temporär, bevor ein tatsächliches thermisches Durchgehen der Batteriezelle oder Batteriezellen eingetreten ist, maximiert werden und somit eine zusätzliche Sicherheitszeitspanne für Fahrzeuginsassen zum Verlassen des Fahrzeuges geschaffen werden.By increasing the cooling capacity of the affected battery module, if a fault or an impending thermal runaway of one or more battery cells is detected, the cooling of the affected battery module can be maximized, at least temporarily, before an actual thermal runaway of the battery cell or battery cells has occurred, thus creating an additional safety period for vehicle occupants to exit the vehicle.

Zur Detektion des thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen und/oder zur Detektion, ob ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen vorliegt, kann eine Auswerteeinheit, insbesondere ein Computer, vorgesehen sein. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit zur Auswertung von Signalen von entsprechenden geeigneten Sensoren, beispielsweise Temperatursensoren oder Gassensoren, eingerichtet.An evaluation unit, in particular a computer, can be provided to detect thermal runaway of one or more battery cells and/or to detect whether a fault or the imminent occurrence of thermal runaway of one or more battery cells is present. The evaluation unit is preferably configured to evaluate signals from corresponding suitable sensors, for example, temperature sensors or gas sensors.

Ferner kann vorgesehen sein, dass zur Erhöhung der Kühlleistung des betroffenen Batteriemoduls zum Zeitpunkt tSK die Kühlung mindestens eines, bevorzugt mehrerer, insbesondere aller, weiteren Batteriemodule reduziert, weiter bevorzugt beendet wird.Furthermore, it can be provided that in order to increase the cooling capacity of the affected battery module at time t SK the cooling of at least one, preferably several, in particular all, further battery modules is reduced, more preferably terminated.

Durch die Reduzierung oder Beendigung der Kühlung der weiteren, nicht betroffenen Batteriemodule wird ein größerer Teil oder im Extremfall sogar der gesamte Volumenstrom des Kühlmittels an dem betroffenen Batteriemodul entlanggeführt und dessen Kühlung maximiert. Die Sicherheitszeitspanne zur Evakuierung des Fahrzeugs kann dadurch weiter erhöht werden.By reducing or stopping the cooling of the other, unaffected battery modules, a larger portion, or in extreme cases even the entire volume flow, of the coolant is directed past the affected battery module, maximizing its cooling. This can further increase the safety time for evacuating the vehicle.

Ferner kann vorgesehen sein, dass in einem zwischen den Zeitpunkten tF und tST, bevorzugt zwischen den Zeitpunkten tSK und tST, weiter bevorzugt zwischen den Zeitpunkten tTR und tST, liegenden Zeitpunkt tEK eine Kühlleistung von dem betroffenen Batteriemodul benachbarten Batteriemodulen erhöht wird.Furthermore, it can be provided that at a time t EK lying between the times t F and t ST , preferably between the times t SK and t ST , more preferably between the times t TR and t ST , a cooling power of battery modules adjacent to the affected battery module is increased.

Somit kann, bevor zum Zeitpunkt tST die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls beendet wird, zwischen den Zeitpunkten tSK, zu dem die Kühlung des betroffenen Moduls erhöht wird, und tST, beziehungsweise zwischen den Zeitpunkten tTR, zu dem das thermische Durchgehen der Batteriezelle detektiert wird, und tST die Kühlleistung von dem betroffenen Batteriemodul benachbarten Batteriemodulen erhöht werden. Hierdurch werden die dem betroffenen Batteriemodul benachbarten Batteriemodule mit vorgekühlt. Somit kann die eintretende modulinterne thermische Propagation von Batteriezelle zu Batteriezelle des betroffenen Batteriemoduls möglichst verhindert oder verzögert werden, und gleichzeitig können die benachbarten Batteriemodule auf eine höhere thermische Belastung vorbereitet werden.Thus, before the cooling of the affected battery module is stopped at time t ST , between the times t SK , at which the cooling of the affected module is increased, and t ST , respectively The cooling capacity of the battery modules adjacent to the affected battery module can be increased between the times t TR , at which thermal runaway of the battery cell is detected, and t ST . This also pre-cools the battery modules adjacent to the affected battery module. This allows the occurring internal thermal propagation from battery cell to battery cell of the affected battery module to be prevented or delayed as much as possible, and at the same time, the adjacent battery modules can be prepared for a higher thermal load.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform läuft das Verfahren zeitlich wie folgt ab. Wenn zu einem Zeitpunkt tF ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen detektiert wird, wird in einem auf den Zeitpunkt tF folgenden Zeitpunkt tSK die Kühlleistung des betroffenen Batteriemoduls durch Reduzierung oder Beendigung der Kühlung bevorzugt aller weiteren Batteriemodule erhöht. Wird zu einem späteren Zeitpunkt tTR das thermische Durchgehen der Batteriezelle detektiert, so kann zunächst zu einem auf den Zeitpunkt tTR folgenden Zeitpunkt tEK die Kühlung der dem betroffenen Batteriemodul unmittelbar benachbarten Batteriemodule wieder aufgenommen werden, sodass diese benachbarten Batteriemodule zusätzlich zu dem betroffenen Batteriemodul gekühlt werden. Zu einem auf den Zeitpunkt tEK folgenden Zeitpunkt tSK wird dann schließlich die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls vollständig beendet, und nur noch die dem betroffenen Batteriemodul benachbarten Batteriemodule werden mit der maximal zur Verfügung stehenden Kühlleistung gekühlt.In a particularly preferred embodiment, the method runs as follows. If a fault or an impending thermal runaway of a battery cell or multiple battery cells is detected at a time t F , the cooling capacity of the affected battery module is increased at a time t SK following the time t F by reducing or stopping the cooling of preferably all other battery modules. If thermal runaway of the battery cell is detected at a later time t TR , the cooling of the battery modules immediately adjacent to the affected battery module can initially be resumed at a time t EK following the time t TR , so that these adjacent battery modules are cooled in addition to the affected battery module. Finally, at a time t SK following the time t EK , the cooling of the affected battery module is then completely stopped, and only the battery modules adjacent to the affected battery module are cooled with the maximum available cooling capacity.

Mit weiterem Vorteil kann vorgesehen sein, dass, wenn in einem der dem betroffenen Batteriemodul benachbarten Batteriemodule ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen detektiert wird, das Verfahren für das dem betroffenen Batteriemodul benachbarte Batteriemodul durchgeführt wird.It can be further advantageously provided that if a fault or an impending thermal runaway of a battery cell or several battery cells is detected in one of the battery modules adjacent to the affected battery module, the method is carried out for the battery module adjacent to the affected battery module.

Wird somit die thermische Propagation nicht am ersten Batteriemodul gestoppt und überträgt sich auf weitere Batteriemodule, so kann das Verfahren entsprechend erweitert werden, so dass die jeweils benachbarten Module verfahrensgemäß gekühlt werden.If the thermal propagation is not stopped at the first battery module and is transferred to further battery modules, the process can be extended accordingly so that the adjacent modules are cooled according to the process.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in einem Batteriesystem umfassend eine Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug, weiter insbesondere für ein batterieelektrisches Fahrzeug, umfassend eine Vielzahl von Batteriemodulen, wobei jedes Batteriemodul eine Vielzahl von Batteriezellen umfasst, wobei das Batteriesystem ferner ein Kühlsystem zur selektiven Kühlung der Vielzahl von Batteriemodulen umfasst, wobei ferner vorgesehen ist, dass das Batteriesystem zur Durchführung eines vorbeschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.A further solution to the problem underlying the invention consists in a battery system comprising a battery, in particular a traction battery for a motor vehicle, further in particular for a battery-electric vehicle, comprising a plurality of battery modules, each battery module comprising a plurality of battery cells, the battery system further comprising a cooling system for selectively cooling the plurality of battery modules, it being further provided that the battery system is designed to carry out a method as described above.

Sämtliche im Rahmen der vorstehenden Beschreibung des Verfahrens erläuterten Merkmale, Ausgestaltungen und Vorteile können in entsprechend analoger Weise auch auf das Batteriesystem übertragen werden. Ebenso können umgekehrt sämtliche für das Batteriesystem folgend erläuterten Merkmale in entsprechend analoger Weise auch im vorbeschriebenen Verfahren angewendet werden.All features, configurations, and advantages explained in the above description of the method can be applied analogously to the battery system. Conversely, all features explained below for the battery system can also be applied analogously to the method described above.

Das Kühlsystem des Batteriesystems umfasst bevorzugt eine Vielzahl von den Batteriemodulen zugeordneten Kühlsträngen, wobei die Kühlstränge parallel geschaltet sind.The cooling system of the battery system preferably comprises a plurality of cooling strands assigned to the battery modules, wherein the cooling strands are connected in parallel.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass in jedem Kühlstrang ein Ventil angeordnet ist.In particular, it can be provided that a valve is arranged in each cooling line.

Das jeweilige Ventil kann sich nahe des jeweiligen Zulaufs oder Ablaufs oder in der Mitte des Kühlstrangs befinden.The respective valve can be located near the respective inlet or outlet or in the middle of the cooling line.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Ventile aktive Ventile oder passive Ventile sind.Furthermore, it can be provided that the valves are active valves or passive valves.

Ein passives Ventil kann dabei ein Ventil sein, das durch thermische Aktivierung, insbesondere durch den Wärmeeintrag aus dem thermischen Durchgehen der Zellen, geschaltet wird und insbesondere schließt. Ein derartiges Ventil kann beispielsweise in Form einer Bimetall-Ummantelung des entsprechenden Kühlstrangs umgesetzt werden. Ein weiteres passives Ventil kann als Wachstropfen ausgebildet sein, welcher durch den von dem thermischen Durchgehen der jeweiligen Batteriezelle ausgelösten Wärmeeintrag gelöst wird, und welcher sich dann gezielt in einer Engstelle des Kühlstrangs festsetzt, sodass dieser Kühlstrang teilweise oder ganz geschlossen wird.A passive valve can be a valve that is switched and, in particular, closed by thermal activation, in particular by the heat input from the thermal runaway of the cells. Such a valve can be implemented, for example, in the form of a bimetallic sheath of the corresponding cooling strand. Another passive valve can be designed as a wax droplet, which is released by the heat input triggered by the thermal runaway of the respective battery cell and then lodges itself in a constriction of the cooling strand, thereby partially or completely closing this cooling strand.

Ein noch weiteres passives Ventil kann beispielsweise durch einen in einer schmelzbaren Muffe angeordneten Heizdraht ausgebildet sein. Durch eine Bestromung des Heizdrahtes schmilzt die Muffe und der Kühlstrang wird geschlossen.A further passive valve can be formed, for example, by a heating wire arranged in a fusible sleeve. Applying current to the heating wire melts the sleeve, and the cooling line is closed.

Bei einem aktiven Ventil kann es sich um ein regelbares Ventil handeln. Derartig aktiv regelbare Ventile können beispielsweise als Magnetventile, Kugelventile oder als ein anderes übliches Ventil ausgebildet sein.An active valve can be a controllable valve. Such actively controllable valves can be designed, for example, as solenoid valves, ball valves, or other conventional valves.

Das Batteriesystem kann insbesondere eine Steuereinheit zur Steuerung oder Regelung der Ventile aufweisen.The battery system may in particular comprise a control unit for controlling or regulating the valves.

Eine noch weitere Lösung besteht in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem batterieelektrischen Fahrzeug, mit einem vorbeschriebenen Batteriesystem.Yet another solution consists in a motor vehicle, in particular a battery-electric vehicle, with a battery system as described above.

Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Batteriesystem mit einer Batterie umfassend Batteriemodule und ein Kühlsystem,
  • 2 das Batteriesystem, zu einem Zeitpunkt, nachdem ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen detektiert wurde,
  • 3 das Batteriesystem, zu einem ersten Zeitpunkt, nachdem ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen zu einem Zeitpunkt detektiert wurde,
  • 4 das Batteriesystem, zu einem zweiten Zeitpunkt, nachdem ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen zu einem Zeitpunkt detektiert wurde,
  • 5 ein weiteres Batteriesystem zu einem Zeitpunkt, nachdem ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle oder mehrerer Batteriezellen zu einem Zeitpunkt detektiert wurde,
  • 6 eine erste Ausgestaltung eines passiven Ventils,
  • 7a eine zweite Ausgestaltung eines passiven Ventils in einem geöffneten Zustand,
  • 7b die zweite Ausgestaltung des passiven Ventils in einem geschlossenen Zustand,
  • 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Verzögerung und/oder Verhinderung von thermischen Propagationsereignissen in einer Batterie, und
  • 9 ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying figures. They show:
  • 1 a battery system with a battery comprising battery modules and a cooling system,
  • 2 the battery system, at a time after a fault or an impending thermal runaway of a battery cell or several battery cells has been detected,
  • 3 the battery system, at a first time after a thermal runaway of one or more battery cells at a time has been detected,
  • 4 the battery system, at a second time after a thermal runaway of one or more battery cells at a time has been detected,
  • 5 another battery system at a time after a thermal runaway of one or more battery cells at a time has been detected,
  • 6 a first embodiment of a passive valve,
  • 7a a second embodiment of a passive valve in an open state,
  • 7b the second embodiment of the passive valve in a closed state,
  • 8 a flowchart of a method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery, and
  • 9 a motor vehicle with a battery system.

Ein Verfahren 100 zur Verzögerung und/oder Verhinderung von thermischen Propagationsereignissen in einer Batterie 10 im Einklang mit der Erfindung wird im Folgenden anhand des in 1 bis 5 gezeigten Batteriesystems 200 erläutert. Das Batteriesystem 200 umfasst eine Batterie 10, welche als Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug 300 (9) ausgebildet ist. Die Batterie 10 umfasst eine Vielzahl von Batteriemodulen 11, wobei jedes Batteriemodul 11 eine Vielzahl von Batteriezellen 12 umfasst. Ferner weist das Batteriesystem 200 ein Kühlsystem 13 auf zur selektiven Kühlung der Batteriemodule 11 auf. Hierfür sieht das Kühlsystem 13 eine Vielzahl von den Batteriemodulen 11 zugeordneten, von einem Kühlmittel durchströmten Kühlsträngen 14 vor, welche parallel geschaltet sind. Jeder der Kühlstränge 14 ist somit an einem der Batteriemodule 11 vorbeigeführt. Innerhalb jedes Kühlstrangs 14 ist ein Ventil 15 vorgesehen, mittels dessen der entsprechende Kühlstrang 14 zumindest geschlossen werden kann, sodass die Kühlung des dem entsprechenden Kühlstrang 14 zugeordneten Batteriemoduls 11 gestoppt werden kann.A method 100 for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery 10 in accordance with the invention will be described below with reference to the 1 to 5 The battery system 200 comprises a battery 10, which serves as a traction battery for a motor vehicle 300 ( 9 ) is formed. The battery 10 comprises a plurality of battery modules 11, wherein each battery module 11 comprises a plurality of battery cells 12. Furthermore, the battery system 200 has a cooling system 13 for selectively cooling the battery modules 11. For this purpose, the cooling system 13 provides a plurality of cooling strands 14 which are assigned to the battery modules 11 and through which a coolant flows, and which are connected in parallel. Each of the cooling strands 14 is thus guided past one of the battery modules 11. Within each cooling strand 14, a valve 15 is provided, by means of which the corresponding cooling strand 14 can at least be closed, so that the cooling of the battery module 11 assigned to the corresponding cooling strand 14 can be stopped.

1 zeigt den Fall eines fehlerfreien Betriebs der Batterie 10. In diesem Fall sind alle Ventile 15 geöffnet, sodass alle Batteriemodule 11 gleichmäßig gekühlt werden. Grundsätzlich kann in diesem Zustand zur Steigerung der Fahrzeugperformance und Lebensdauer auch eine Steuerung der Ventile 15 derart erfolgen, dass Temperaturinhomogenitäten im Batteriesystem 200 ausgeglichen werden und beispielsweise besonders stark gealterte Batteriemodule 11 mehr gekühlt werden. 1 shows the case of fault-free operation of the battery 10. In this case, all valves 15 are open, so that all battery modules 11 are cooled evenly. In principle, in this state, to increase vehicle performance and service life, the valves 15 can also be controlled in such a way that temperature inhomogeneities in the battery system 200 are compensated and, for example, particularly aged battery modules 11 are cooled more effectively.

Wenn zu einem Zeitpunkt tF ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle 12 oder mehrerer Batteriezellen 12 detektiert wird, so wird zu einem auf den Zeitpunkt tF folgenden Zeitpunkt tSK eine Kühlleistung des betroffenen Batteriemoduls 11a erhöht. Dies erfolgt dadurch, dass die Ventile 15 aller weiteren Batteriemodule 11 geschlossen werden, und somit der gesamte Volumenstrom des Kühlmittels an dem betroffenen Batteriemodul 11a vorbeigeführt wird. Dieser Zustand ist in 2 gezeigt, in welchem lediglich der dem betroffenen Kühlmodul 11a zugeordnete Kühlstrang 14a von Kühlflüssigkeit durchströmt wird.If at a time t F a fault or an impending thermal runaway of a battery cell 12 or several battery cells 12 is detected, the cooling capacity of the affected battery module 11a is increased at a time t SK following the time t F. This is done by closing the valves 15 of all other battery modules 11, and thus the entire volume flow of the coolant is guided past the affected battery module 11a. This state is in 2 shown, in which only the cooling line 14a assigned to the affected cooling module 11a is flowed through by cooling liquid.

Wenn zu einem auf den Zeitpunkt tSK folgenden Zeitpunkt tR ein thermisches Durchgehen der Batteriezelle 12 oder der mehreren Batteriezellen 12 des betroffenen Batteriemoduls 11a detektiert wird, so wird die Kühlung von dem betroffenen Batteriemodul 11a benachbarten Batteriemodulen 11b zu einem auf den Zeitpunkt tR folgenden Zeitpunkt tEK erhöht. Dies erfolgt dadurch, dass die in den Kühlsträngen 14b der dem betroffenen Batteriemodul 11a benachbarten Batteriemodulen 11b angeordneten Ventile 15b wieder geöffnet werden. Hierdurch werden die dem betroffenen Batteriemodul 11a benachbarten Batteriemodule 11b thermisch vorkonditioniert, um ein Übergreifen eines möglicherweise bevorstehenden thermischen Propagationsereignisses auf die benachbarten Batteriemodule 11b zu unterbinden. Dieser Zustand ist in 3 gezeigt.If a thermal runaway of the battery cell 12 or of the multiple battery cells 12 of the affected battery module 11a is detected at a time t SK following the time t SK , the cooling of the battery modules 11b adjacent to the affected battery module 11a is increased at a time t EK following the time t R . This is done by reopening the valves 15b arranged in the cooling lines 14b of the battery modules 11b adjacent to the affected battery module 11a. As a result, the battery modules 11b adjacent to the affected battery module 11a are thermally preconditioned in order to prevent a potentially impending thermal propagation event from spreading to the adjacent battery modules 11b. This state is in 3 shown.

Steigt schließlich die Temperatur in dem betroffenen Batteriemodul 11a weiter an, so kann zu einem auf den Zeitpunkt tEK folgenden Zeitpunkt tST, wie in 4 gezeigt, die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls 11a durch Schließen des entsprechenden Ventils 15a in dem dem betroffenen Batteriemodul 11a zugeordneten Kühlstrang 14a vollständig beendet werden. Somit werden lediglich die dem betroffenen Batteriemodul 11a benachbarten Batteriemodule 11b weiter gekühlt. Durch die Beendigung der Kühlung des betroffenen Batteriemoduls 11a wird ein Wärmeübertrag über das Kühlmittel von dem betroffenen Batteriemodul 11a zu den weiteren Batteriemodulen 11 unterbunden. Der anhand der 2 bis 4 gezeigte Ablauf des Verfahrens 100 ist insbesondere dann umsetzbar, wenn es sich bei den Ventilen 15 um aktiv steuerbare Ventile 15 handelt.Finally, if the temperature in the affected battery module 11a continues to rise, at a time t ST following the time t EK , as in 4 As shown, the cooling of the affected battery module 11a can be completely stopped by closing the corresponding valve 15a in the cooling line 14a assigned to the affected battery module 11a. Thus, only the battery modules 11b adjacent to the affected battery module 11a continue to be cooled. The cooling of the affected battery module 11a prevents heat transfer via the coolant from the affected battery module 11a to the other battery modules 11. The 2 to 4 The sequence of the method 100 shown can be implemented in particular if the valves 15 are actively controllable valves 15.

Eine vereinfachte Variante des Verfahrens 100 ist in 5 gezeigt, welche insbesondere dann anwendbar ist, wenn es sich bei den Ventilen 15 um passive, nicht regelbare Ventile handelt. Ausgehend vom Normalzustand der 1 wird, wenn ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle 12 oder mehrerer Batteriezellen 12 zu einem Zeitpunkt tTR detektiert wird, die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls 11b zu einem unmittelbar oder später auf den Zeitpunkt tTR folgenden Zeitpunkt tST beendet.A simplified variant of the method 100 is shown in 5 which is particularly applicable when the valves 15 are passive, non-controllable valves. Starting from the normal state of the 1 If a thermal runaway of a battery cell 12 or several battery cells 12 is detected at a time t TR , the cooling of the affected battery module 11b is terminated at a time t ST immediately following or later than the time t TR .

Die passiven, nicht regelbaren Ventile 15 des vereinfachten Verfahrens 100 können wie in den 6, 7a und 7b ausgebildet sein. Bei dem Ventil 15 nach 6 handelt es sich um eine beidseitige Bimetall-Ummantelung 16 des entsprechenden Kühlstrangs 14. Steigt aufgrund des thermischen Durchgehens der Batteriezellen 12 die Temperatur stark an, so verformt sich die Bimetall-Ummantelung 16 und drückt den Kühlstrang 14, wie mit den Pfeilen 17 gezeigt, zusammen, so dass nur ein stark reduzierter Strömungsquerschnitt 18 verbleibt. Grundsätzlich kann die Bimetall-Ummantelung 16 auch nur einseitig an dem Kühlstrang 14 angeordnet sein.The passive, non-controllable valves 15 of the simplified method 100 can be configured as shown in the 6 , 7a and 7b The valve 15 according to 6 This is a bimetallic sheath 16 on both sides of the corresponding cooling strand 14. If the temperature rises sharply due to thermal runaway of the battery cells 12, the bimetallic sheath 16 deforms and compresses the cooling strand 14, as shown by the arrows 17, so that only a greatly reduced flow cross-section 18 remains. In principle, the bimetallic sheath 16 can also be arranged on only one side of the cooling strand 14.

Eine weitere Ausführungsform eines passiven, nicht regelbaren Ventils 15 ist in 7a und 7b gezeigt. Das Ventil 15 besteht aus einem in einer innerhalb des Kühlstrangs 14 angeordneten schmelzbaren Muffe 19 eingebrachten Heizdraht 20. Wird zum zum Zeitpunkt tTR ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle 12 oder mehrerer Batteriezellen 12 detektiert, so wird der Heizdraht 20 bestromt und die Muffe 19 schmilzt, so dass der Kühlstrang 14 verschlossen wird (7b).Another embodiment of a passive, non-regulatable valve 15 is shown in 7a and 7b shown. The valve 15 consists of a heating wire 20 inserted into a fusible sleeve 19 arranged within the cooling line 14. If a thermal runaway of a battery cell 12 or several battery cells 12 is detected at time t TR , the heating wire 20 is energized and the sleeve 19 melts, so that the cooling line 14 is closed ( 7b) .

8 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 100. In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird zu einem Zeitpunkt tTR ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle 12 oder mehrerer Batteriezellen 12 detektiert. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls 11a zu einem unmittelbar oder später auf den Zeitpunkt tTR folgenden Zeitpunkt tST beendet. 8 shows a flowchart of the method 100. In a first method step S1, a thermal runaway of a battery cell 12 or more battery cells 12 is detected at a time t TR . In a second method step S2, the cooling of the affected battery module 11a is terminated at a time t ST immediately following or later than the time t TR .

9 zeigt ein Kraftfahrzeug 300 mit einem vorbeschriebenen Batteriesystem 200. Das Kraftfahrzeug 300 ist als batterieelektrisches Fahrzeug 21 ausgebildet. 9 shows a motor vehicle 300 with a previously described battery system 200. The motor vehicle 300 is designed as a battery-electric vehicle 21.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
VerfahrenProceedings
200200
BatteriesystemBattery system
300300
KraftfahrzeugMotor vehicle
1010
Batteriebattery
1111
BatteriemodulBattery module
11a11a
Betroffenes BatteriemodulAffected battery module
11b11b
Benachbartes BatteriemodulAdjacent battery module
1212
BatteriezelleBattery cell
1313
KühlsystemCooling system
1414
KühlstrangCooling line
14a14a
KühlstrangCooling line
14b14b
KühlstrangCooling line
1515
Ventilvalve
15a15a
Ventilvalve
15b15b
Ventilvalve
1616
Bimetall-UmmantelungBimetal sheath
1717
PfeilArrow
1818
StrömungsquerschnittFlow cross-section
1919
Schmelzbare MuffeFusible sleeve
2020
Heizdrahtheating wire
2121
Batterieelektrisches FahrzeugBattery-electric vehicle
S1S1
VerfahrensschrittProcess step
S2S2
VerfahrensschrittProcess step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents submitted by the applicant was generated automatically and is included solely for the convenience of the reader. This list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2019 131 386 A1 [0005]DE 10 2019 131 386 A1 [0005]
  • DE 10 2021 126 471 A1 [0006]DE 10 2021 126 471 A1 [0006]
  • DE 10 2019 213 757 B3 [0007]DE 10 2019 213 757 B3 [0007]

Claims (10)

Verfahren (100) zur Verzögerung und/oder Verhinderung von thermischen Propagationsereignissen in einer Batterie (10), insbesondere einer Traktionsbatterie für ein batterieelektrisches Fahrzeug (21), wobei die Batterie (10) eine Vielzahl von Batteriemodulen (11, 11a, 11b) umfasst, wobei jedes Batteriemodul (11, 11a, 11b) eine Vielzahl von Batteriezellen (12) umfasst, wobei ferner ein Kühlsystem (13) zur selektiven Kühlung der Vielzahl von Batteriemodulen (11, 11a, 11b) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein thermisches Durchgehen einer Batteriezelle (12) oder mehrerer Batteriezellen (12) zu einem Zeitpunkt tTR detektiert wird, die Kühlung des betroffenen Batteriemoduls (11a) zu einem unmittelbar oder später auf den Zeitpunkt tTR folgenden Zeitpunkt tST beendet wird.Method (100) for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery (10), in particular a traction battery for a battery-electric vehicle (21), wherein the battery (10) comprises a plurality of battery modules (11, 11a, 11b), wherein each battery module (11, 11a, 11b) comprises a plurality of battery cells (12), wherein a cooling system (13) for selectively cooling the plurality of battery modules (11, 11a, 11b) is further provided, characterized in that, if a thermal runaway of a battery cell (12) or of several battery cells (12) is detected at a time t TR , the cooling of the affected battery module (11a) is terminated at a time t ST immediately following or later than the time t TR . Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn in einem vor dem Zeitpunkt tTR liegenden Zeitpunkt tF ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle (12) oder mehrerer Batteriezellen (12) detektiert wird, in einem auf den Zeitpunkt tF folgenden Zeitpunkt tSK eine Kühlleistung des betroffenen Batteriemoduls (11a) erhöht wird.Procedure (100) according to Claim 1 , characterized in that if a fault or an impending thermal runaway of a battery cell (12) or of several battery cells (12) is detected at a time t F prior to the time t TR , a cooling capacity of the affected battery module (11a) is increased at a time t SK following the time t F . Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Kühlleistung des betroffenen Batteriemoduls (11a) zum Zeitpunkt tSK die Kühlung mindestens eines, bevorzugt mehrerer, insbesondere aller, weiteren Batteriemodule (11, 11b) reduziert, weiter bevorzugt beendet wird.Procedure (100) according to Claim 2 , characterized in that in order to increase the cooling capacity of the affected battery module (11a) at time t SK the cooling of at least one, preferably several, in particular all, further battery modules (11, 11b) is reduced, more preferably terminated. Verfahren (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zwischen den Zeitpunkten tF und tST, bevorzugt zwischen den Zeitpunkten tSK und tST, bevorzugt zwischen den Zeitpunkten tTR und tST, liegenden Zeitpunkt tEK eine Kühlleistung von dem betroffenen Batteriemodul (11a) benachbarten Batteriemodulen (11b) erhöht wird.Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at a time t EK lying between the times t F and t ST , preferably between the times t SK and t ST , preferably between the times t TR and t ST , a cooling power of battery modules (11b) adjacent to the affected battery module (11a) is increased. Verfahren (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn in einem der dem betroffenen Batteriemodul (11a) benachbarten Batteriemodule (11b) ein Fehler oder ein Bevorstehen eines thermischen Durchgehens einer Batteriezelle (12) oder mehrerer Batteriezellen (12) detektiert wird, das Verfahren für das dem betroffenen Batteriemodul (11a) benachbarte Batteriemodul (11b) durchgeführt wird.Method (100) according to one of the preceding claims, characterized in that, if a fault or an impending thermal runaway of a battery cell (12) or of several battery cells (12) is detected in one of the battery modules (11b) adjacent to the affected battery module (11a), the method is carried out for the battery module (11b) adjacent to the affected battery module (11a). Batteriesystem (200) umfassend eine Batterie (10), insbesondere eine Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug (300), weiter insbesondere für ein batterieelektrisches Fahrzeug (21), umfassend eine Vielzahl von Batteriemodulen (11, 11a, 11b), wobei jedes Batteriemodul (11, 11a, 11b) eine Vielzahl von Batteriezellen (12) umfasst, wobei das Batteriesystem ferner ein Kühlsystem (13) zur selektiven Kühlung der Vielzahl von Batteriemodulen (11, 11a, 11b) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriesystem zur Durchführung eines Verfahrens (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche ausgebildet ist.Battery system (200) comprising a battery (10), in particular a traction battery for a motor vehicle (300), further in particular for a battery-electric vehicle (21), comprising a plurality of battery modules (11, 11a, 11b), wherein each battery module (11, 11a, 11b) comprises a plurality of battery cells (12), wherein the battery system further comprises a cooling system (13) for selectively cooling the plurality of battery modules (11, 11a, 11b), characterized in that the battery system is designed to carry out a method (100) according to one of the preceding claims. Batteriesystem (200) nach Anspruch 6, wobei das Kühlsystem (13) eine Vielzahl von den Batteriemodulen (11, 11a, 11b) zugeordneten Kühlsträngen (14, 14a, 14b) aufweist, wobei die Kühlstränge (14, 14a, 14b) parallel geschaltet sind.Battery system (200) according to Claim 6 , wherein the cooling system (13) has a plurality of cooling strands (14, 14a, 14b) assigned to the battery modules (11, 11a, 11b), wherein the cooling strands (14, 14a, 14b) are connected in parallel. Batteriesystem (200) nach Anspruch 7, wobei in jedem Kühlstrang (14, 14a, 14b) ein Ventil (15, 15a, 15b) angeordnet ist.Battery system (200) according to Claim 7 , wherein a valve (15, 15a, 15b) is arranged in each cooling line (14, 14a, 14b). Batteriesystem (200) nach Anspruch 8, wobei die Ventile (15, 15a, 15b) aktive Ventile oder passive Ventile sind.Battery system (200) according to Claim 8 , wherein the valves (15, 15a, 15b) are active valves or passive valves. Kraftfahrzeug (300), insbesondere batterieelektrisches Fahrzeug (21), mit einem Batteriesystem (200) nach einem der Ansprüche 6 bis 9.Motor vehicle (300), in particular battery-electric vehicle (21), with a battery system (200) according to one of the Claims 6 until 9 .
DE102024201441.9A 2024-02-16 2024-02-16 Method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery and battery system Pending DE102024201441A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024201441.9A DE102024201441A1 (en) 2024-02-16 2024-02-16 Method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery and battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024201441.9A DE102024201441A1 (en) 2024-02-16 2024-02-16 Method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery and battery system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102024201441A1 true DE102024201441A1 (en) 2025-08-21

Family

ID=96586072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102024201441.9A Pending DE102024201441A1 (en) 2024-02-16 2024-02-16 Method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery and battery system

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102024201441A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014223263A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-19 Robert Bosch Gmbh Device and method for cooling a battery cell and battery module, battery, battery system, vehicle, computer program and computer program product
DE102017213281A1 (en) * 2017-08-01 2019-02-07 Robert Bosch Gmbh Battery module and use of such a battery module
US20210083344A1 (en) * 2019-03-25 2021-03-18 Lg Chem, Ltd. Battery module, and battery rack and energy storage system including the same
DE102021126471A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-13 Audi Aktiengesellschaft Cooling arrangement, motor vehicle battery and method for operating cooling units
DE102023000537A1 (en) * 2023-02-17 2023-10-26 Mercedes-Benz Group AG Thermal adhesive, battery and vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014223263A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-19 Robert Bosch Gmbh Device and method for cooling a battery cell and battery module, battery, battery system, vehicle, computer program and computer program product
DE102017213281A1 (en) * 2017-08-01 2019-02-07 Robert Bosch Gmbh Battery module and use of such a battery module
US20210083344A1 (en) * 2019-03-25 2021-03-18 Lg Chem, Ltd. Battery module, and battery rack and energy storage system including the same
DE102021126471A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-13 Audi Aktiengesellschaft Cooling arrangement, motor vehicle battery and method for operating cooling units
DE102023000537A1 (en) * 2023-02-17 2023-10-26 Mercedes-Benz Group AG Thermal adhesive, battery and vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60316596T2 (en) FUEL CELL SYSTEM
DE102013209045A1 (en) Cooling system for a hybrid vehicle and method for operating such a cooling system
DE102016116654A1 (en) Fuel cell system and fuel cell vehicle
WO2011057853A1 (en) Temperature control method and battery system
DE102021126471A1 (en) Cooling arrangement, motor vehicle battery and method for operating cooling units
DE102013204888A1 (en) Method for balancing different states of charge of batteries
DE102021204048A1 (en) high-voltage battery system
DE102017205193B3 (en) Temperature control device for a battery of a vehicle, vehicle with such a temperature control device and method for controlling the temperature of a battery of a vehicle
DE102019206365A1 (en) Method for early detection of impending overheating of at least one battery cell of a battery, detection device and motor vehicle
DE102019219629A1 (en) Method for diagnosing a temperature control device of a battery pack
DE102017128314A1 (en) Method for tempering a battery and a battery with a corresponding temperature control
DE102024201441A1 (en) Method for delaying and/or preventing thermal propagation events in a battery and battery system
WO2023061771A2 (en) Method for cooling a battery of a motor vehicle, cooling arrangement, and motor vehicle
DE102009025211A1 (en) Battery cell arrangement for traction battery of battery and hybrid vehicles, has fuse element assigned to serial cells to disconnect cell in case of failure of other cells, where failed cell is separated by fuse element
DE102021001217A1 (en) Procedure for monitoring a battery system
DE102020001062A1 (en) Electrical energy storage of a partially electrically operated motor vehicle
EP2549846A1 (en) Tempering of the drive components of a vehicle
DE102021201670B4 (en) Control device for a vehicle, thermal arrangement with such a control device and vehicle with such a thermal arrangement
DE102023004325A1 (en) Device and method for cooling an HV battery, vehicle with an HV battery
DE102023124393A1 (en) Control device and method for controlling a cooling device of an electrical energy storage device for a motor vehicle
AT527306B1 (en) Control procedure for controlling a short-term, temporary power reduction of a fuel cell system
DE102024122329B3 (en) COMPUTER-IMPLEMENTED METHOD FOR POWER DERIVATION FOR A VEHICLE
DE102023120852A1 (en) Motor vehicle with coolant circuit and flooding areas that can be used as needed and through which coolant can flow in a battery storage unit
DE102023004008A1 (en) Method and device for preventing thermal propagation in a battery cell stack consisting of several individual cells, in particular a high-voltage battery of a vehicle
DE102023004951A1 (en) Battery module and method for operating the battery module of an electric vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified