DE102021128831A1 - Electrical energy store and arrangement for generating a cell-internal short circuit of an electrical energy store - Google Patents
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Abstract
Es werden ein elektrischer Energiespeicher (10) sowie eine Anordnung (1) zur Erzeugung eines zellinternen Kurzschlusses eines elektrischen Energiespeichers (10) vorgeschlagen. Die Anordnung (1) umfasst: eine Energieführung (3) und einen mit der Energieführung (3) gekoppelten Penetrator (4), wobei die Energieführung (3) eingerichtet ist, im Ansprechen auf ein Auslösesignal den Penetrator (4) zur Herstellung des zellinternen Kurzschlusses zu bewegen.An electrical energy store (10) and an arrangement (1) for generating a cell-internal short circuit of an electrical energy store (10) are proposed. The arrangement (1) comprises: an energy supply (3) and a penetrator (4) coupled to the energy supply (3), the energy supply (3) being set up to produce the cell-internal short-circuit in response to a trigger signal, the penetrator (4). to move.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Energiespeicher sowie eine Anordnung zur Erzeugung eines zellinternen Kurzschlusses eines elektrischen bzw. elektrochemischen Energiespeichers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Testaufbau zur realitätsnahen Simulation der Auswirkung eines zellinternen Kurzschlusses in einem elektrischen Energiespeicher bzw. einer Speicherzelle.The present invention relates to an electrical energy storage device and an arrangement for generating a cell-internal short circuit of an electrical or electrochemical energy storage device. In particular, the present invention relates to a test setup for realistically simulating the effect of a cell-internal short circuit in an electrical energy store or a storage cell.
Die Elektrifizierung des Personenindividualverkehrs schreitet derzeit rasch voran. Ein verfolgter Ansatz zur Bereithaltung elektrischer Energie im Fortbewegungsmittel besteht in der elektrochemischen Speicherung derselben beispielsweise in Lithium-Ionen-Zellen oder Lithium-Polymer-Zellen. In der Absicherung der Hochvoltspeicher (HVS) besteht häufig das Problem, wie ein im Fortbewegungsmittel auftretendes Fehlerbild besonders realistisch dargestellt werden kann. Das wahrscheinlichste Fehlerbild in einer Lithium-Ionen-Zelle in einem HVS ist ein Partikel zwischen den Elektrodenschichten, der über eine gewisse Zeit oder während des Ladens den Separator (Trennschicht den Elektroden) durchstößt und somit einen zellinternen elektrischen Kurzschluss (ISC) verursacht. In der Absicherung ist es daher erforderlich, diesen zellinternen elektrischen Kurzschluss robust und realistisch nachzustellen, ohne dabei weitere Fehlerbilder mit dem untersuchten Fehler vermengt zu provozieren, so dass die Einflüsse der testaufbauspezifischen Modifikation möglichst gering sind. Im Stand der Technik werden unterschiedliche Mechanismen verwendet, um den zellinternen Kurzschluss zu simulieren. Ein erster Ansatz wird auch als „Nageltriggerung“ bezeichnet. Hierbei wird ein Nagel von außen in den Speicher eingeführt bzw. getrieben, dessen elektrische Leitfähigkeit die penetrierten Elektroden der Zellen miteinander kurzschließt. Als Nachteil ist hierbei die Verletzung der mechanischen Integrität des Speichers und des Zellgehäuses sowie der lange Weg des Nagels bis zur tatsächlichen Penetration der Zellen zu nennen. Ein zweiter Ansatz wird als „rapid heating“ bezeichnet. Hierbei wird das Durchgehen der Zelle thermisch getriggert. Durch Überschreiten einer kritischen Temperatur und damit Induktion des ISC durch thermisches Schrumpfen des Separators geraten benachbarte Elektroden unterschiedlicher Polarität in Kontakt, wodurch der Kurzschluss entsteht. Zum Triggern wird Energie in das System eingetragen, die im realen Fehlerbild nicht vorhanden ist. Diese extern eingetragene Energie kann das Zeitverhalten des Versuches beeinflussen und Strukturen des Speicheraufbaus schwächen, welche im realen Fehlerbild (zunächst) unversehrt geblieben wären.The electrification of individual passenger transport is currently progressing rapidly. One approach to keeping electrical energy available in the means of transport is to store it electrochemically, for example in lithium-ion cells or lithium-polymer cells. When protecting the high-voltage battery (HVS), there is often the problem of how a fault pattern occurring in the means of transport can be represented particularly realistically. The most likely fault pattern in a lithium-ion cell in an HVS is a particle between the electrode layers which, over a certain period of time or during charging, punctures the separator (separating layer between the electrodes) and thus causes an internal cell electrical short circuit (ISC). In validation, it is therefore necessary to simulate this cell-internal electrical short circuit in a robust and realistic manner, without provoking further fault patterns mixed with the fault under investigation, so that the influence of the test setup-specific modification is as small as possible. Different mechanisms are used in the prior art to simulate the cell-internal short circuit. A first approach is also referred to as "nail triggering". Here, a nail is inserted or driven from the outside into the accumulator, the electrical conductivity of which short-circuits the penetrated electrodes of the cells with one another. The disadvantage here is the violation of the mechanical integrity of the memory and the cell housing as well as the long way of the nail until the actual penetration of the cells. A second approach is called "rapid heating". Here, the runaway of the cell is thermally triggered. When a critical temperature is exceeded and the ISC is inducted as a result of thermal shrinkage of the separator, adjacent electrodes of different polarity come into contact, which causes the short circuit. For triggering, energy is introduced into the system that is not present in the real error pattern. This externally introduced energy can influence the time behavior of the test and weaken structures of the storage structure, which would (initially) have remained intact in the real error pattern.
Bei der Nageltriggerung verletzt der Nagel durch das Eindringen in den HVS mehrere Komponenten des elektrischen Energiespeichers: HVS-Deckel, Kühler und Zellgehäuse. Dies führt zu einer Reaktion, die nicht 100%ig dem realen Fehlerbild (ISC durch Partikel) entspricht und kann somit Aufwände in der Absicherung und der HVS-Auslegung verursachen, die zur Absicherung realer Fehlerfälle überhaupt nicht nötig wären.In nail triggering, the nail injures several components of the electrical energy storage device by penetrating the HVS: HVS cover, cooler and cell housing. This leads to a reaction that does not correspond 100% to the real error pattern (ISC due to particles) and can therefore cause expenses in the safeguarding and the HVS design that would not be necessary at all to safeguard real error cases.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen realistischen Testaufbau für die Untersuchung der Auswirkungen eines zellinternen elektrischen Kurzschlusses (ISC) bereitzustellen.It is therefore an object of the present invention to provide a realistic test setup for investigating the effects of a cell-internal electrical short (ISC).
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale einer Anordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch einen elektrischen Energiespeicher mit den Merkmalen gemäß Anspruch 5. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.This problem is solved by the features of an arrangement according to
Demzufolge wird eine Anordnung zur Erzeugung eines zellinternen Kurzschlusses eines elektrischen oder elektrochemischen Energiespeichers vorgeschlagen. Die Anordnung kann überwiegend als Bestandteil eines in der Serie nicht erforderlichen bzw. nicht zu verwendenden Testaufbaus verstanden werden. Dies schließt nicht aus, dass die Anordnung sich ohnehin im elektrischen Energiespeicher befindlicher Komponenten bedient. Die Anordnung umfasst eine Energieführung, welche beispielsweise als Schlauchleitung, Zylinder, Kolben, Stab, Wendel, Spindel o.ä. ausgestaltet sein kann. Die Energieführung dient der Aufbringung einer Energie auf einen mit der Energieführung energetisch gekoppelten bzw. wirkverbundenen Penetrator. Die Energieführung ist auf diese Weise eingerichtet, im Ansprechen auf ein Auslösesignal den Penetrator zur Herstellung des zellinternen Kurzschlusses zu bewegen. Mit anderen Worten ist die Energieführung eingerichtet, eine Kraft auf den Penetrator auszuüben, welche diesen durch zumindest eine Speicherzelle innerhalb des elektrochemischen Energiespeichers treibt. Hierbei kann der Penetrator durch Gasdruck, durch eine festkörpermechanische Kraftübertragung oder anderweitig beschleunigt werden. Indem die Energieführung sowie der Penetrator innerhalb eines Speichergehäuses des elektrischen Energiespeichers angeordnet werden können, ist es möglich, den Penetrator zum Penetrieren der Speicherzelle zu bewegen, ohne das Speichergehäuse des elektrischen Energiespeichers zu durchstoßen. Das Speichergehäuse kann daher intakt bleiben, wodurch die sich anschließenden Ereignisse innerhalb des elektrischen Energiespeichers sehr nahe an einem tatsächlichen (realen) Fehlerfall befinden. Die Absicherung wird somit besser und die Maßnahmen zur Absicherung realer elektrischer Energiespeicher können bedarfsgerechter ausgelegt werden.Accordingly, an arrangement for generating a cell-internal short circuit of an electrical or electrochemical energy store is proposed. The arrangement can be understood primarily as a component of a test setup that is not required or not to be used in series production. This does not preclude the arrangement from using components that are in any case located in the electrical energy store. The arrangement includes an energy supply, which can be designed, for example, as a hose line, cylinder, piston, rod, coil, spindle or the like. The energy supply is used to apply energy to a penetrator that is energetically coupled or operatively connected to the energy supply. The energy supply is set up in this way, in response to a trigger signal, to move the penetrator to produce the cell-internal short circuit. In other words, the energy supply is set up to exert a force on the penetrator, which forces it through at least one storage cell within the electrochemical energy store. Here, the penetrator can be accelerated by gas pressure, by a solid-mechanical power transmission or in some other way. Since the energy guide and the penetrator can be arranged within a storage housing of the electrical energy storage device, it is possible to move the penetrator to penetrate the storage cell without piercing the storage housing of the electrical energy storage device. The storage housing can therefore remain intact, as a result of which the subsequent events within the electrical energy storage device are very close to an actual (real) fault. The protection is thus better and the measures to protect real electrical energy storage can be designed more needs-based.
Bevorzugt kann der Penetrator einen elektrisch leitfähigen Stachel und/oder Bolzen und/oder Dorn (z.B. aus Metall) aufweisen. Der Penetrator kann eine Kopplung mit der Energieführung aufweisen, indem er zumindest abschnittsweise als Kolben ausgestaltet oder mit einem Gewinde versehen ist. Zumindest ist der Penetrator anteilig aus Metall bzw. einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt und insbesondere mit einem metallischen Mantel versehen.The penetrator can preferably have an electrically conductive spike and/or bolt and/or mandrel (eg made of metal). The penetrator can be coupled to the energy supply by being configured as a piston at least in sections or provided with a thread. At least the penetrator is partially made of metal or an electrically conductive material and is in particular provided with a metallic jacket.
Die Anordnung kann insbesondere eingerichtet sein, in einem Speichergehäuse des elektrochemischen Energiespeichers angeordnet zu werden. Hierbei kann ein bei allen Energiespeichern mitunter in einem Kopfbereich zwischen einem Speichergehäuse und einem Zellgehäuse befindlicher Hohlraum genutzt werden und die Anordnung hierzu besonders flach ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Anordnung eine Höhe im Bereich von 10 mm bis 50 mm, bevorzugt im Bereich zwischen 15 mm und 35 mm aufweisen, um in handelsüblichen Traktionsenergiespeichern untergebracht werden zu können.In particular, the arrangement can be set up to be arranged in a storage housing of the electrochemical energy store. In this case, a cavity located in all energy storage devices in a head area between a storage housing and a cell housing can be used and the arrangement can be designed particularly flat for this purpose. In particular, the arrangement can have a height in the range from 10 mm to 50 mm, preferably in the range between 15 mm and 35 mm, in order to be able to be accommodated in commercially available traction energy stores.
Selbstverständlich kann die Anordnung weitergebildet werden, indem ein Energiespeicher zum Beaufschlagen der Energieführung mit Energie zum Antreiben des Penetrators vorgesehen ist. Mit anderen Worten wird auch dieser Energiespeicher innerhalb des Speichergehäuses angeordnet. Entsprechendes gilt für einen Auslösemechanismus zum Veranlassen der energetischen Beaufschlagung der Energieführung der Anordnung. Auf diese Merkmale wird in Verbindung mit den nachfolgenden Ausführungen im Detail eingegangen.Of course, the arrangement can be further developed by providing an energy store for charging the energy guide with energy for driving the penetrator. In other words, this energy store is also arranged within the storage housing. The same applies to a triggering mechanism for causing the energy supply of the arrangement to be charged with energy. These features are discussed in detail in connection with the following explanations.
Beispielsweise kann die Anordnung einen Druckspeicher (Gasdruckspeicher) aufweisen, welcher beispielsweise als CO2-Kartusche ausgestaltet ist, wie sie in Softair-Waffen oder in Sahneaufschäumern Verwendung finden. Diese Druckspeicher weisen üblicherweise eine Sollbruchstelle auf, welche beispielsweise durch eine metallische Membran bereitgestellt wird. Wird die Membran in vordefinierter Weise penetriert, beispielsweise indem der Druckspeicher auf einen (zweiten) Penetrator gedrückt wird, entweicht das gespeicherte Gas und beaufschlagt die Energieführung mit Energie, um den mit der Energieführung gekoppelten Penetrator zur Herstellung des zellinternen Kurzschlusses zu bewegen bzw. zu beschleunigen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Gasgenerator (z.B. nach Art eines pyrotechnischen Gasgenerators, wie er in Airbags Verwendung findet) vorgesehen sein, welcher ein explosives Pulver und insbesondere auch einen Zündmechanismus aufweist. Der Zündmechanismus kann beispielsweise induktiv von außerhalb des elektrischen Energiespeichers betätigt werden. Beispielsweise kann ein elektromagnetisches Feld den Zündmechanismus aufheizen oder eine Verformung des Zündmechanismus` nach Art eines Zündhütchens einer Patrone einer Feuerwaffe zur Erzeugung eines Funkens vorgesehen sein. Auch kann ein elektromechanischer Kompressor im elektrischen Energiespeicher befindliches Gas und/oder von außerhalb des elektrischen Energiespeichers angesaugtes Gas komprimieren und erforderlichenfalls die Energieführung mit dem komprimierten Gas beaufschlagen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Elektromotor, z.B. ein Linearantrieb, ein Spindelantrieb o.ä. vorgesehen sein, um den Penetrator anzutreiben. Die vorgenannten Mechanismen können selbständig oder in einer beliebigen Kombination der vorgenannten Mechanismen als Aktuator verwendet werden. Zum Auslösen des Aktuators kann eine elektrische Leitung, ein Bowdenzug, eine Fluidführung, eine Gasführung, elektromagnetische Wechselfelder oder eine Kombination der Vorgenannten Verwendung finden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das Speichergehäuse des elektrischen Energiespeichers Schaden nimmt, bevor die testweise provozierte Fehlerreaktion überhaupt ihren Anfang genommen hat.For example, the arrangement can have a pressure accumulator (gas pressure accumulator) which is designed, for example, as a CO 2 cartridge, such as is used in airsoft guns or in cream frothers. These pressure accumulators usually have a predetermined breaking point, which is provided, for example, by a metallic membrane. If the membrane is penetrated in a predefined manner, for example by pressing the pressure accumulator onto a (second) penetrator, the stored gas escapes and applies energy to the energy supply in order to move or accelerate the penetrator coupled to the energy supply in order to produce the cell-internal short circuit . Alternatively or additionally, a gas generator (eg in the manner of a pyrotechnic gas generator, as is used in airbags) can be provided, which has an explosive powder and, in particular, also an ignition mechanism. The ignition mechanism can be actuated inductively from outside the electrical energy store, for example. For example, an electromagnetic field can heat up the firing mechanism or the firing mechanism can be deformed in the manner of a primer cap of a firearm cartridge to generate a spark. An electromechanical compressor can also compress gas located in the electrical energy store and/or gas sucked in from outside the electrical energy store and, if necessary, apply the compressed gas to the energy guide. Alternatively or additionally, an electric motor, for example a linear drive, a spindle drive or the like can be provided in order to drive the penetrator. The aforementioned mechanisms can be used independently or in any combination of the aforementioned mechanisms as an actuator. An electrical line, a Bowden cable, a fluid guide, a gas guide, alternating electromagnetic fields or a combination of the above can be used to trigger the actuator. In this way it can be avoided that the storage housing of the electrical energy storage device is damaged before the test-provoked error reaction has even started.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Energiespeicher vorgeschlagen, welcher auch als „Testaufbau“ bzw. „Proband“ bezeichnet werden könnte. Insbesondere kann es sich um einen seriennahen elektrischen Energiespeicher handeln, welcher ein Speichergehäuse und eine oder mehrere elektrochemische Zellen zur Speicherung elektrischer Energie aufweist. Die Zelle bzw. Zellen weist bzw. weisen ein jeweils im Speichergehäuse angeordnetes Zellgehäuse auf. Der elektrische Energiespeicher weist also selbst ein Speichergehäuse und ein oder mehrere Zellgehäuse innerhalb des Speichergehäuses auf. Zudem ist zwischen dem Speichergehäuse und dem Zellgehäuse eine erfindungsgemäße Anordnung vorgesehen, wie sie oben im Detail beschrieben worden ist. Mit anderen Worten befindet sich innerhalb des Speichergehäuses, jedoch außerhalb des Zellgehäuses bzw. der Zellgehäuse die oben genannte Anordnung. Auf diese Weise kann für den elektrischen Energiespeicher ein Testablauf provoziert werden, wie er oben bereits im Detail beschrieben worden ist.According to a second aspect of the present invention, an electrical energy store is proposed, which could also be referred to as a “test setup” or “test subject”. In particular, it can be a near-series electrical energy storage device, which has a storage housing and one or more electrochemical cells for storing electrical energy. The cell or cells has or have a cell housing arranged in each case in the storage housing. The electrical energy store itself therefore has a storage housing and one or more cell housings within the storage housing. In addition, an arrangement according to the invention is provided between the storage housing and the cell housing, as has been described in detail above. In other words, the above-mentioned arrangement is located inside the storage housing, but outside the cell housing or cell housings. In this way, a test sequence can be provoked for the electrical energy store, as has already been described in detail above.
Bevorzugt ist der Penetrator vor oder an einer Sollbruchstelle des Zellgehäuses der elektrischen Zelle angeordnet. Eine solche Sollbruchstelle wird auch als „Zellvent“ bezeichnet. Das Zellvent hat im Betriebsfall sicherzustellen, dass übermäßiger Gasdruck an dieser Stelle entweichen kann und somit Schlimmeres verhindert wird. Da das Zellvent also im Zuge eines erfindungsgemäß adressierten Versuches ohnehin vergleichsweise frühzeitig zerstört würde, kann das Zellvent verwendet werden, um den Penetrator durch die elektrochemische Zelle zu treiben, ohne die gegebenenfalls für den Hergang der Reaktion im weiteren Verlaufe relevante Stabilität des Zellgehäuses an anderen Stellen zu schwächen. Somit wird die Belastbarkeit des erfindungsgemäß erzielten Versuchsergebnisses gegenüber dem Stand der Technik beschriebenen Verfahren weiter verbessert. Hierzu kann der Penetrator auch eine Positionierungseinrichtung aufweisen bzw. durch eine Positionierungseinrichtung der Anordnung derart an oder vor der Sollbruchstelle des Zellgehäuses fixiert werden, dass die Energieführung kaum eine andere Möglichkeit hat, als den Penetrator durch die Sollbruchstelle zu treiben. Die Positioniereinrichtung kann beispielsweise an der Sollbruchstelle verrastet, verklebt oder anderweitig festgelegt werden. insbesondere kann ein Reibschluss und/oder ein Formschluss mit der Sollbruchstelle eingegangen werden. Unerheblich ist hierbei, ob die Positioniereinrichtung (integraler) Bestandteil des Penetrators oder ein zusätzliches Bauteil (Komponente) ist.The penetrator is preferably arranged in front of or at a predetermined breaking point of the cell housing of the electric cell. Such a predetermined breaking point is also referred to as a "cell vent". During operation, the cell vent must ensure that excessive gas pressure can escape at this point, thus preventing worse things from happening. Since the cell vent would be destroyed comparatively early in any case in the course of an attempt addressed according to the invention, the cell vent can be used to remove the penetrator by the electrochemical To drive the cell without weakening the stability of the cell housing at other points, which may be relevant for the course of the reaction in the further course. Thus, the resilience of the test result achieved according to the invention is further improved compared to the prior art. For this purpose, the penetrator can also have a positioning device or be fixed by a positioning device of the arrangement at or in front of the predetermined breaking point of the cell housing such that the energy supply has little choice but to drive the penetrator through the predetermined breaking point. The positioning device can, for example, be latched, glued or fixed in some other way at the predetermined breaking point. in particular, a friction fit and/or a form fit can be entered into with the predetermined breaking point. It is irrelevant here whether the positioning device is an (integral) part of the penetrator or an additional part (component).
Der elektrische Energiespeicher kann einen Aktuator aufweisen, welcher im Speichergehäuse angeordnet ist. Somit ist auch der Aktuator zwischen der Wandung des Zellgehäuses und der Wandung des Speichergehäuses angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die zum Antreiben des Penetrators erforderliche Energie bereits innerhalb des Speichergehäuses mitgeführt wird und eine Schwächung des Speichergehäuses bestenfalls zur Realisierung des Triggermechanismus / Auslösemechanismus erforderlich ist.The electrical energy storage device can have an actuator which is arranged in the storage device housing. The actuator is therefore also arranged between the wall of the cell housing and the wall of the storage housing. This has the advantage that the energy required to drive the penetrator is already carried within the storage housing and a weakening of the storage housing is required at best to implement the trigger mechanism/release mechanism.
Der Auslösemechanismus kann beispielsweise induktiv, magnetisch, mechanisch, gasgesteuert, fluidtechnisch, insbesondere mittels eines Bowdenzuges oder über elektrische Leitungen / Lichtleiter arbeiten. Insbesondere für die Verwendung drahtloser Signale können Bluetooth, Bluetooth Low Energy, WLAN o.ä. verwendet werden, um das Auslösesignal, welches von außerhalb des elektrischen Energiespeichers stammt, zur Ansteuerung des Auslösemechanismus bzw. des Aktuators zu geben. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, als Auslösemechanismus eine Zeitschaltuhr in den elektrischen Energiespeicher einzubauen, welcher nach Fertigstellung des elektrischen Energiespeichers zu vordefiniertem Zeitpunkt den Aktuator startet.The trigger mechanism can, for example, work inductively, magnetically, mechanically, gas-controlled, fluidically, in particular by means of a Bowden cable or via electrical lines/optical fibers. Bluetooth, Bluetooth Low Energy, WLAN or the like can be used in particular for the use of wireless signals in order to provide the triggering signal, which originates from outside the electrical energy store, for controlling the triggering mechanism or the actuator. In principle, however, it is also possible to install a timer in the electrical energy store as a triggering mechanism, which starts the actuator at a predefined point in time once the electrical energy store has been completed.
Bevorzugt kann der Penetrator eingerichtet sein, zur Herstellung des zellinternen Kurzschlusses in Richtung des Zellgehäuses beschleunigt zu werden. Hierbei kann der Penetrator sich von der Wandung des Speichergehäuses entfernen oder sich sogar an diesem abstützen bzw. einen Impuls von diesem erhalten. Insbesondere für den Fall, dass das Speichergehäuse elastisch ausgestaltet ist, könnte ein Schlag von außerhalb des Speichergehäuses an derjenigen Stelle, an welcher der Penetrator angeordnet ist, den Penetrator unmittelbar beschleunigen oder den Aktuator aktivieren, so dass dieser mittels der Energieführung den Penetrator zur Herstellung des zellinternen Kurzschlusses bewegt. Für die Aktivierung des Aktuators bzw. Beaufschlagung der Energieführung mit Energie können grundsätzlich und bevorzugter Weise auch Öffnungen bzw. Durchführungen durch das Speichergehäuse des elektrischen Energiespeichers verwendet werden, so dass eine zusätzliche Schwächung des Speichergehäuses zu diesem Zwecke erübrigt werden kann. Derartige Öffnungen sind beispielsweise für die Entlüftung des Speichergehäuses, für die Kühlung / die Wärmezufuhr zum elektrischen Energiespeicher oder für elektrische Energie- und Informationsleitungen vorgesehen, sodass die gemeinsame Verwendung der vorgenannten Leitungen / Durchführungen bzw. die zusätzliche Anordnung einer Leitung zur Auslösung des Aktuators nicht ins Gewicht fällt.The penetrator can preferably be set up to be accelerated in the direction of the cell housing in order to produce the cell-internal short circuit. In this case, the penetrator can move away from the wall of the accumulator housing or even be supported on it or receive an impulse from it. In particular, if the storage housing is designed to be elastic, an impact from outside the storage housing at the point where the penetrator is located could directly accelerate the penetrator or activate the actuator so that it uses the energy supply to force the penetrator to produce the cell-internal short-circuit moves. In principle and preferably, openings or feedthroughs through the storage housing of the electrical energy storage device can also be used to activate the actuator or apply energy to the energy supply, so that an additional weakening of the storage device housing can be dispensed with for this purpose. Such openings are provided, for example, for venting the accumulator housing, for cooling/supplying heat to the electrical energy accumulator, or for electrical energy and information lines, so that the joint use of the aforementioned lines/ducts or the additional arrangement of a line for triggering the actuator does not go against the grain weight falls.
Im Ergebnis kann eine besonders realitätsgetreue Nachstellung eines wahrscheinlichen Fehlerfalls erfolgen.As a result, a particularly realistic simulation of a probable error can take place.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung vor einer Auslösung des Aktuators; -
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung nach einer Auslösung des Aktuators; -
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung vor einem Auslösen des Aktuators; und -
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung nach einem Auslösen des Aktuators.
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1 a schematic representation of an exemplary embodiment of an electrical energy store according to the invention with an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention before the actuator is triggered; -
2 a schematic representation of an embodiment of an electrical energy store according to the invention with an embodiment of an arrangement according to the invention after a triggering of the actuator; -
3 a second exemplary embodiment of an electrical energy store according to the invention with an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention before the actuator is triggered; and -
4 a second exemplary embodiment of an electrical energy store according to the invention with an exemplary embodiment of an arrangement according to the invention after the actuator has been triggered.
Der Penetrator 4 hat die Sollbruchstelle 9, nicht jedoch das Speichergehäuse 5 zu durchbrechen, so dass eine geringere Kraft bzw. Energie erforderlich ist, um den Penetrator 4 schließlich zur Herstellung des zellinternen Kurzschlusses in die elektrochemische Zelle 2 zu treiben.The
Eine alternative Möglichkeit zur Auslösung des vorgenannten Vorgangs wäre die Verwendung einer Druckluftleitung, welche von außerhalb des Speichergehäuses 5 mit Druckluft gespeist wird. Im Speichergehäuse 5 bzw. am Gasgenerator 6 angekommen könnte die Druckluft den Gasgenerator 6 auf den zweiten Penetrator 18 drücken, wo das Druckgas 6d den Penetrator 4 bewegt.An alternative way of triggering the aforementioned process would be to use a compressed air line which is fed with compressed air from outside the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Anordnungarrangement
- 22
- elektrochemische Zelleelectrochemical cell
- 33
- Energieführungenergy management
- 44
- Penetratorpenetrator
- 55
- Speichergehäusestorage enclosure
- 66
- Gasgeneratorgas generator
- 6a6a
- Zündhütchenprimers
- 6b6b
- Sprengstoffexplosive
- 6c6c
- Druckgascompressed gas
- 6d6d
- Druckgascompressed gas
- 77
- Zellgehäusecell case
- 88th
- GehäuseHousing
- 99
- Sollbruchstellepredetermined breaking point
- 1010
- elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
- 1111
- Steuergerätcontrol unit
- 1212
- Antenneantenna
- 1313
- LeitungManagement
- 1414
- Steuereinheitcontrol unit
- 1515
- Elektromotorelectric motor
- 1616
- Spindelspindle
- 1717
- Gewindehülsethreaded sleeve
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DE102021128831.2A Pending DE102021128831A1 (en) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | Electrical energy store and arrangement for generating a cell-internal short circuit of an electrical energy store |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
WO2014060074A2 (en) | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Audi Ag | Motor vehicle having a battery |
DE102016219627A1 (en) | 2016-10-10 | 2018-04-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | UNMANUFACTURED AIRCRAFT, ENERGY STORAGE MODULE AND METHOD FOR CONTROLLING AN UNMANUFACTURED AIRCRAFT |
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2021
- 2021-11-05 DE DE102021128831.2A patent/DE102021128831A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014060074A2 (en) | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Audi Ag | Motor vehicle having a battery |
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