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 systemInfo
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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
Aus der
Die
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.
-
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
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
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
Steigt schließlich die Temperatur in dem betroffenen Batteriemodul 11a weiter an, so kann zu einem auf den Zeitpunkt tEK folgenden Zeitpunkt tST, wie in
Eine vereinfachte Variante des Verfahrens 100 ist in
Die passiven, nicht regelbaren Ventile 15 des vereinfachten Verfahrens 100 können wie in den
Eine weitere Ausführungsform eines passiven, nicht regelbaren Ventils 15 ist in
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
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- KühlstrangCooling line
- 14b14b
- KühlstrangCooling line
- 1515
- Ventilvalve
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- Ventilvalve
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- Ventilvalve
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- Bimetall-UmmantelungBimetal sheath
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- 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
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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)
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Applications Claiming Priority (1)
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| 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 |
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Family Applications (1)
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-
2024
- 2024-02-16 DE DE102024201441.9A patent/DE102024201441A1/en active Pending
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