Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere zu einer Anwendung in einem Fahrzeug, wobei die Batterie in einem Batteriegehäuse angeordnet ist, das eine Öffnung zum Druckausgleich und weiterhin als Montagehilfe aufweist.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Batterien, insbesondere zur Anwendung in einem Fahrzeug, bekannt. Dabei sind die Batterien derart ausgebildet, dass diese einerseits großvolumig in einem Sonderbauraum oder andererseits in einem standardisierten Bauraum mit definierten Befestigungshilfen verbaut sind.

Weiterhin sind Batterien, insbesondere für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb und/oder in einem mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung, bekannt, die eine Öffnung zur Verringerung eines inneren Überdrucks bzw. Innendrucks aufweisen, mittels derer ein Gasaustausch der Batterie mit einer Umgebung möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Batterie, insbesondere zu einer Anwendung in einem Fahrzeug, anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung betrifft eine Batterie, insbesondere zu einer Anwendung in einem Fahrzeug, wobei die Batterie in einem Batteriegehäuse angeordnet ist, das eine Öffnung zur Verringerung eines inneren Überdrucks aufweist. Erfindungsgemäß ist in und/oder im Bereich der Öffnung zur Verringerung des Innendrucks ein Rohransatz zur Abführung von Ausgasungen angeordnet. Der Rohransatz ist besonders bevorzugt kraft-, form- und/oder stoffschlüssig in und/oder im Bereich der Öffnung des Batteriegehäuses angeordnet. Hierzu weisen die Öffnung sowie der Rohransatz beispielsweise zueinander korrespondierende Gewinde auf, wodurch der Rohransatz in oder an die Öffnung und/oder in den Bereich der Öffnung schraubbar ist.

In einer möglichen Ausgestaltung können das Batteriegehäuse, aber auch ein die Öffnung aufweisendes Gehäuseteil, und der Rohransatz als ein Formteil gebildet sein.

Darüber hinaus kann der Rohransatz in die Öffnung geschweißt oder geklebt sein. Möglich ist auch, dass der Rohransatz im Bereich der Öffnung an das Batteriegehäuse, insbesondere an das die Öffnung aufweisende Gehäuseteil, geschweißt oder geklebt ist.

Da sich Einzelzellen von Batterien, z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen, bei einem zu hohen Lade- und/oder Entladestrom, insbesondere aber bei unzulässiger Betriebsweise, wie z.B. thermische Außeneinflüsse, einem Kurzschluss oder Überladung, sehr stark erwärmen, baut sich im Inneren der Einzelzellen ein sehr hoher Innendruck auf, der zu einer Zerstörung der Einzelzellen sowie des Batteriegehäuses führen kann. Mittels der Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, Ausgasungen der Einzelzellen über den Rohransatz aus dem Batteriegehäuse definiert abzuleiten und dadurch den Innendruck zu verringern.

Eine zur Befestigung der Batterie angeordnete Batteriehalterung weist in vorteilhafter Weise eine zu dem Rohransatz korrespondierende Aussparung in Form einer Führungsöffnung auf, in welche der Rohransatz einführbar ist. Mittels des in der Öffnung und/oder in dem Bereich der Öffnung angeordneten Rohransatzes sind eine Ableitung von Ausgasungen der Einzelzellen, eine Verringerung des Innendrucks sowie eine Positionierhilfe der Batterie bei einem Einbau, beispielsweise auf kleinstem Bauraum, sichergestellt.

Besonders bevorzugt kann an dem Rohransatz eine Gasführungsvorrichtung anordbar sein, wodurch Gase aus dem Batteriegehäuse abkühlbar und in vorgebbare Abblasbereiche führbar sind. Hierzu ist an dem Rohransatz ein Dichtelement, besonders bevorzugt in Form eines hinreichend temperaturbeständigen Dichtrings bzw. Dichtprinzips, angeordnet, um ein Ausströmen der Ausgasungen insbesondere an einer Verbindungsstelle zwischen Rohransatz und Gasführungsvorrichtung zu verhindern.

In dem Rohransatz ist vorzugsweise eine Membran angeordnet, mittels derer ein Batterieinnenraum u. a. vor Wasser und/oder Staub geschützt ist. Die Membran ist besonders vorteilhaft selektiv permeabel. Beispielsweise ist die Membran Wasserdampf durchlässig. Darüber hinaus dient die Membran vorteilhaft insbesondere einem durch Höhenänderung und/oder durch thermische Volumenänderung erforderlichen Druckausgleich.

Der Rohransatz ist in Austrittsrichtung der Ausgasung der Membran nachgeordnet und labyrinthartig ausgeformt, wodurch zusätzlich ein Schutz gegenüber einem Eintritt größerer Teile, wie z. B. Steinen, sichergestellt ist. Ferner dient die labyrinthartige Ausformung einer Verringerung einer Austrittsgeschwindigkeit der Ausgasungen, wodurch die Ausgasungen in vorteilhafter Weise kühlbar sind.

Alternativ zu der labyrinthartigen Ausformung kann ein labyrinthartig ausgeformtes Element im Rohrinneren des Rohransatzes anordbar sein.

Ferner können die Einzelzellen beispielsweise mit einer Vorrichtung zur Verringerung eines Zellinnendrucks, insbesondere in Form einer Berstscheibe bzw. geschwächten Gehäusebereichen zur Gewährleistung einer Sollbruchstelle, versehen sein.

Die Batterie ist insbesondere in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb und/oder in einem mit Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung, einsetzbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

schematisch in perspektivischer Ansicht ein Batteriegehäuse mit einem in einer Öffnung und/oder im Bereich der Öffnung zur Verringerung eines Innendrucks angeordneten Rohransatzes sowie eine Batteriehalterung,

schematisch in perspektivischer Ansicht ein Batteriegehäuse mit einem in einer Öffnung und/oder im Bereich der Öffnung zur Verringerung eines Innendrucks angeordnetem Rohransatz sowie einer Batteriehalterung im montierten Zustand,

schematisch eine Schnittdarstellung eines Batteriegehäuses mit angeordnetem Rohransatz, und schematisch eine Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines Gehäusebodens mit in einem Rohransatz angeordneten Einbauelementen.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist ein Batteriegehäuse 1 einer Batterie B, insbesondere zur Anwendung in einem nicht dargestellten Fahrzeug gezeigt. Die Batterie B ist beispielsweise für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb und/oder für ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zur Personenbeförderung, vorgesehen.

Das Batteriegehäuse 1 weist Gehäuseseitenwände auf, wobei eine Gehäuseboden 1.1 und eine schmale Gehäuseseitenwand beispielsweise als ein Formteil gebildet sind.

In dem Batteriegehäuse 1 sind beispielsweise nicht näher dargestellte Einzelzellen, z. B. Lithium-Ionen-Batteriezellen, angeordnet. Da sich beispielsweise Lithium-Ionen- Batteriezellen bei einem zu hohen Lade- und/oder Entladestrom, (z.B. bei einem Kurzschluss) sehr stark erwärmen, baut sich im Inneren der Einzelzellen ein sehr hoher Innendruck auf, der zu einer Zerstörung der Einzelzellen und des Batteriegehäuses 1 führen kann.

Um insbesondere einen Innendruck in dem Batteriegehäuse 1 zu verringern, ist beispielsweise an dem Gehäuseboden 1.1 eine Öffnung 1.2 angeordnet. Dabei kann die Öffnung 1.2 auch an einer anderen geeigneten Stelle an dem Batteriegehäuse 1 angeordnet sein. Mit Hilfe dieser Öffnung 1.2 ist der im Batteriegehäuse 1 vorherrschende Innendruck verringerbar.

Dabei ist die Öffnung 1.2 im Bezug auf eine Fläche A des Gehäusebodens 1.1 insbesondere in der Mitte liegend angeordnet.

Erfindungsgemäß ist in der Öffnung 1.2 und/oder in einem Bereich der Öffnung 1.2 ein Rohransatz 2 zur Abführung der Ausgasungen der Einzelzellen angeordnet. Dabei ist der Rohransatz 2 derart in der Öffnung 1.2 und/oder im Bereich der Öffnung 1.2 angeordnet, dass dieser an einen Batterieinnenraum 1.3 gekoppelt ist, um einen Gasaustausch zwischen Batteriegehäuse 1 und Rohransatz 2 sicherzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rohransatz 2 und der Gehäuseboden 1.1 als ein Formteil, insbesondere als ein Blechformteil oder ein Kunststoffformteil, ausgeführt.

Alternativ kann der Rohransatz 2 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig in der Öffnung 1.2 und/oder im Bereich der Öffnung 1.2 des Batteriegehäuses 1 , insbesondere des Gehäusebodens 1.1 , befestigt sein. Hierzu können beispielsweise eine die Öffnung 1.2 umgebende Umrandung sowie der Rohransatz 2 zueinander korrespondierende Gewinde aufweisen. Dadurch kann der Rohransatz 2 vorteilhaft in die Öffnung 1.2 und/oder in den Bereich der Öffnung 1.2 geschraubt werden. Vorzugsweise weist der Rohransatz 2 hierzu ein Innengewinde auf. Zusätzlich kann auf die Umrandung, um ein unkontrolliertes Ausströmen der Ausgasungen zu vermeiden, eine nicht gezeigte Dichtung, beispielsweise in Form eines Dichtringes, aufgesetzt sein.

Alternativ dazu kann der Rohransatz 2 in die Öffnung 1.2 geschweißt oder geklebt sein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Rohransatz 2 auch im Bereich der Öffnung 1.2 an das die Öffnung 1.2 aufweisende Gehäuseteil, insbesondere den Gehäuseboden 1.1 , geschweißt oder geklebt sein.

Der Rohransatz 2 ist beispielsweise konisch ausgeführt, wobei sich dieser in Austrittsrichtung R der Ausgasungen verjüngt.

Besonders bevorzugt ist eine nicht näher dargestellte Gasführungsvorrichtung, insbesondere eine schlauchartige Leitung, an dem Rohransatz 2 anschließbar. Mittels derer sind Ausgasungen aus dem Batterieinnenraum 1.3 in vorgegebene Abblasbereiche definiert abführbar.

Der konisch geformte Rohransatz 2 ist z. B. aus einem wärmebeständigen Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material ausgeführt.

Für einen Einbau der Batterie B in einem hierzu vorgesehenen nicht gezeigten Bauraum, insbesondere in einem Fahrzeug, ist eine Batteriehalterung 3 angeordnet. Die Batteriehalterung 3 ist insbesondere als eine Platte, beispielsweise aus Metall, insbesondere in einem Motorraum des Fahrzeuges angeordnet und befestigt. Dabei entsprechen Abmessungen einer Fläche C der Batteriehalterung 3 bevorzugt Abmessungen der Fläche A des Gehäusebodens 1.1 weitgehend. Die Batteriehalterung 3 weist besonders bevorzugt entsprechend der in der Mitte liegenden Anordnung der Öffnung 1.2 bzw. des in der Öffnung 1.2 und/oder im Bereich der Öffnung 1.2 angeordneten Rohransatzes 2 eine Aussparung 3.1 auf. Dabei entsprechen Abmessungen der Aussparung 3.1 vorteilhaft den Abmessungen des Rohransatzes 2.

Die Aussparung 3.1 ist vorzugsweise derart ausgeformt, dass diese in einem Randbereich 3.1.1 leicht vertieft ausgebildet ist. Dadurch ist bei Einbau und Montage der Batterie B eine Vorpositionierung dieser möglich. Die Batterie B, d. h. der Rohransatz 2, ist vorzugsweise durch den vertieften oder eingesenkten Randbereich 3.1.1 in die Aussparung 3.1 führbar.

Ferner weist die Batteriehalterung 3 an sich gegenüberliegenden schmalen Seiten 3.2 jeweils einen abgewinkelten Bereich 3.2.1 auf. Dabei dienen die abgewinkelten Bereiche 3.2.1 bei Einbau ebenfalls einer Führung der Batterie B. Weiterhin ist durch die abgewinkelten Bereiche 3.2.1 nach dem Einführen des Rohransatzes 2 in die Aussparung 3.1 bzw. nach Absetzen der Batterie B auf der Batteriehalterung 3 eine Verdrehung in dieser Ebene vorzugsweise nicht möglich.

In einer möglichen Ausgestaltung können die Einzelzellen um eine Zerstörung zu vermeiden, zusätzlich beispielsweise mit einer nicht näher dargestellten Vorrichtung zu einem kontrollierten Druckabbau, z. B. Berstscheiben, ausgeführt sein. Bei Bersten einer Einzelzelle ist der in dem Batteriegehäuse 1 herrschende Innendruck sowie die Ausgasungen vorteilhaft mittels den in der Öffnung 1.2 angeordneten Rohransatz 2 verringerbar.

Figur 2 zeigt das Batteriegehäuse 1 , welches auf der Batteriehalterung 3 angeordnet ist. Hierzu ist der Rohransatz 2 in die Aussparung 3.1 der Batteriehalterung 3 eingeführt. Die abgewinkelten Bereiche 3.2.1 der schmalen Seiten 3.2 positionieren die Batterie B in vorteilhafter Weise zusätzlich.

In Figur 3 ist eine Schnittdarstellung des Batteriegehäuses 1 mit an diesem angeordneten sowie befestigten Rohransatz 2 dargestellt. Die Batterie B ist auf der Batteriehalterung 3 angeordnet. Der Rohransatz 2 ist dabei an das Batteriegehäuse 1 bzw. den Batterieinnenraum 1.3 derart gekoppelt, dass ein beispielsweise in die Öffnung 1.2 hineinreichender Bereich 2.1 mit einer Ebene des Gehäusebodens 1.1 abschließt.

Figur 4 zeigt einen Ausschnitt des Gehäusebodens 1.1 des Batteriegehäuses 1 mit in der Öffnung 1.2 und/oder im Bereich der Öffnung 1.2 angeordnetem sowie befestigtem Rohransatz 2.

Um den Batterieinnenraum 1.3 vor Wasser, Staub u. ä. zu schützen, ist in dem Rohransatz 2 eine Membran 4 angeordnet. Die Membran 4 ist selektiv permeabel ausgeführt und mittels eines als Befestigungselement ausgeführten Halterings 4.1 an dem Rohransatz 2 befestigt. Die Membran 4 ist insbesondere gegenüber Wasserdampf durchlässig.

Weiterhin gleicht die Membran 4 in vorteilhafter Weise einen aus Höhenänderungen und/oder thermischen Volumenänderungen resultierenden Druckunterschied aus. Um die Membran 4 vor Einflüssen, wie beispielsweise größeren Steinen und/oder Wasserstrahlen zu schützen, ist dieser in Austrittsrichtung R eine labyrinthartige Ausformung 2.2 des Rohransatzes 2 nachgeordnet.

Durch die labyrinthartige Ausformung 2.2 ist in vorteilhafter Weise eine Austrittsgeschwindigkeit der Ausgasung verringerbar, wodurch das Gas vorzugsweise zusätzlich abkühlt.

Alternativ kann in einer möglichen Ausführungsform auch ein labyrinthartiges Bauteil in dem Rohransatz 2 angeordnet sein.

Zusätzlich kann an dem Rohransatz 2, den labyrinthartigen Ausformungen nachgeordnet 2.2, ein Dichtelement 5, beispielsweise in Form eines Dichtrings oder einer Dichtfläche, angeordnet sein. Durch die Anordnung des Dichtelementes 5 kann eine dichte Verbindung zu der die Ausgasungen weiterleitenden Gasführungsvorrichtung sichergestellt werden. Mittels der Gasführungsvorrichtung sind die Ausgasungen an die vorgebbaren Abblasbereiche führbar. Dabei kühlen sich die Ausgasungen vorzugsweise ab.

Weiterhin ist es möglich, einen Wärmeübergang der von den Einzelzellen abgegebenen Ausgasungen an die Umgebung zu optimieren. Hierzu können an den Rohransatz 2 zusätzlich beispielsweise Kühlelemente, in Form von Kühlrippen angeordnet oder angeformt sein.