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DE102008034869A1 - Battery for use in motor vehicle with hybrid drive, has heat conducting elements including heat transfer surfaces such that inner temperatures of battery cells are approximately same under operating conditions provided for battery - Google Patents

Battery for use in motor vehicle with hybrid drive, has heat conducting elements including heat transfer surfaces such that inner temperatures of battery cells are approximately same under operating conditions provided for battery Download PDF

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DE102008034869A1
DE102008034869A1 DE200810034869 DE102008034869A DE102008034869A1 DE 102008034869 A1 DE102008034869 A1 DE 102008034869A1 DE 200810034869 DE200810034869 DE 200810034869 DE 102008034869 A DE102008034869 A DE 102008034869A DE 102008034869 A1 DE102008034869 A1 DE 102008034869A1
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DE
Germany
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battery
cell
heat
cooling plate
battery cells
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200810034869
Other languages
German (de)
Inventor
Jens Dr.-Ing. Meintschel
Dirk Dr. Dipl.-Ing. Schröter
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.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The battery has a cooling plate connected with a battery cell (1) e.g. flat lithium-ion cell, over heat conducting elements (2) in heat conductive manner. The heat conducting elements include heat transfer surfaces (A1, A2) depending on a position in a cell connection and/or heat transfer coefficients to the battery cells and/or the cooling plate such that inner temperatures of the battery cells are approximately same under operating conditions provided for the battery. A thickness (b) of the heat conducting elements depends on the position in the cell connection.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie mit mehreren einen Zellenverbund bildenden Batteriezellen.The The invention relates to a battery having a plurality of cells forming battery cells.

Üblicherweise weist eine Batterie zur Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Kraftfahrzeugen mit einem Hybridantrieb oder Brennstoffzellen-Fahrzeugen, einen Zellblock aus mehreren elektrisch in Reihe und/oder parallel geschalteten Batteriezellen, beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen, auf.Usually has a battery for use in motor vehicles, in particular in motor vehicles with a hybrid drive or fuel cell vehicles, a cell block of several electrically in series and / or in parallel switched battery cells, such as lithium-ion cells, on.

Die Batteriezellen müssen gekühlt werden, um die entstehende Verlustwärme abzuführen. Dazu wird in der Regel eine Flüssigkeitskühlung oder eine Kühlung mittels vorgekühlter Luft, die zwischen die Zellen geleitet wird, eingesetzt.The Battery cells need chilled be used to dissipate the resulting heat loss. This is usually done a liquid cooling or a cooling by means of pre-cooled Air, which is passed between the cells, used.

Bei der aus Bauraumgründen bevorzugten Flüssigkeitskühlung ist am Zellblock der Batterie mit wenigstens einem von einer Kühlflüssigkeit, beispielsweise einem Wasser-Glykol-Gemisch, durchströmte Kühlkanal angeordnet. Längs der Batteriezellen wird die Wärme entweder durch separate Kühlstäbe oder Kühlplatten oder durch Zellwände der Batteriezellen geleitet. Bei der Wärmeableitung durch die Zellwände sind diese beispielsweise metallisch ausgeführt und in einem oder mehreren Bereichen zur besseren Wärmeleitung aufgedickt.at for reasons of space preferred liquid cooling is at the cell block of the battery with at least one of a cooling fluid, for example, a water-glycol mixture, flowed through cooling channel arranged. Along the battery cells becomes the heat either by separate cooling rods or cooling plates or through cell walls passed the battery cells. In the heat dissipation through the cell walls are this example, metallic and executed in one or more Areas for better heat conduction thickened.

Ein Nachteil der bekannten Flüssigkeitskühlung ist die ungleichmäßige Temperaturverteilung in der Kühlplatte. Die Temperatur der Kühlflüssigkeit, die an einer Stelle in den Kühlkanal eintritt, erhöht sich mit zunehmender Wärmeaufnahme, so dass die Temperatur der Kühlplatte entlang des Kühlkanals ansteigt. Deswegen werden die Batteriezellen, die sich im Bereich eines Austritts der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlkanal befinden, schlechter gekühlt als die Batteriezellen im Bereich des Eintritts der Kühlflüssigkeit in den Kühlkanal.One Disadvantage of the known liquid cooling is the uneven temperature distribution in the cooling plate. The temperature of the coolant, the at one point in the cooling channel enters, increases with increasing heat absorption, so that the temperature of the cooling plate rises along the cooling channel. Because of this, the battery cells that are in the area of an exit the cooling liquid from the cooling channel, badly cooled as the battery cells in the area of entry of the cooling liquid in the cooling channel.

Die unterschiedliche Temperatur der Batteriezellen führt zu einer ungleichmäßigen Alterung der Batteriezellen. Neben der Auswirkung auf die Gesamtlebensdauer der Batterie, die durch die am stärksten gealterten Batteriezellen bestimmt wird, unterscheiden sich die einzelnen Batteriezellen dadurch mit zunehmender Nutzungsdauer der Batterie immer mehr voneinander hinsichtlich ihres Lade- und Entladeverhaltens und ihrer Selbstentladung.The different temperature of the battery cells leads to uneven aging the battery cells. In addition to the impact on the overall lifespan the battery passing through the most aged battery cells is determined, the individual battery cells differ by it with increasing use of the battery more and more of each other in terms of their charging and discharging behavior and their self-discharge.

Daraus resultiert ein mit zunehmender Nutzungsdauer der Batterie steigender Bedarf, die unterschiedlichen Zellspannungen der Batteriezellen auszugleichen. Zum Ausgleich der Zellspannungen werden gegenwärtig Batteriezellen mit höherer Zellspannung über elektrische Widerstände entladen. Dies reduziert die effektiv zur Verfügung stehende Batteriekapazität.from that The result is an increasing with the use of the battery life Demand, the different cell voltages of the battery cells compensate. To balance the cell voltages are currently battery cells with higher Cell voltage over electrical resistances discharged. This reduces the effective battery capacity.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Batterie mit mehreren Batteriezellen und einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Kühlvorrichtung anzugeben.Of the Invention is based on the object, a battery with several Battery cells and one opposite state the art improved cooling device.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The The object is achieved by a Device solved with the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Batterie umfasst mehrere einen Zellenverbund bildende Batteriezellen und eine mit den Batteriezellen über Wärmeleitelemente Wärme leitend verbundene Kühlplatte. Dabei weisen die Wärmeleitelemente von ihrer Position in dem Zellenverbund abhängige Wärmeübergangsflächen und/oder Wärmeübergangskoeffizienten zu den Batteriezellen und/oder der Kühlplatte auf, so dass unter für die Batterie vorgesehenen Betriebsbedingungen die Innentemperaturen aller Batteriezellen annähernd gleich sind.The battery according to the invention comprises a plurality of battery cells forming a cell composite and one with the battery cells over heat-conducting elements Heat conductive connected cooling plate. In this case, the heat conducting elements from their position in the cell assembly dependent heat transfer surfaces and / or heat transfer coefficients to the battery cells and / or the cooling plate, so that under for the Battery provided operating conditions the internal temperatures approximate all battery cells are the same.

Die annähernd gleichen Innentemperaturen der Batteriezellen haben den Vorteil, dass dadurch eine gleichmäßige Alterung der Batteriezellen erreicht und die Lebensdauer der Batterie erhöht wird.The nearly same internal temperatures of the battery cells have the advantage that thereby a uniform aging reaches the battery cells and the life of the battery is increased.

Ein weiterer Vorteil ist, dass aufgrund der resultierenden gleichmäßigen Belastung der Batteriezellen auch deren Abnutzung gleichmäßig fortschreitet. Dadurch wird der Bedarf eines Spannungsausgleichs zwischen den einzelnen Batteriezellen reduziert und bei einer Regelung dieses Spannungsausgleichs mittels elektrischer Widerstände, über die die Batteriezellen entladen werden, die effektive Kapazität der Batterie erhöht.One Another advantage is that due to the resulting uniform load The battery cells also progress their wear evenly. Thereby There is a need for voltage balancing between the individual Battery cells reduced and in a regulation of this voltage compensation by means of electrical resistances, over the the battery cells are discharged, the effective capacity of the battery elevated.

Vorteilhaft ist ferner, dass durch Temperaturunterschiede verursachte Spannungen im Zellblock reduziert werden, wodurch die Funktionalität und Sicherheit der Batterie erhöht werden.Advantageous is further that the stresses caused by temperature differences be reduced in the cell block, resulting in functionality and safety the battery increases become.

Im Detail sieht die Erfindung vor, dass eine Dicke und/oder eine Größe einer Wärme leitend mit einer Batteriezelle verbundenen Zellkontaktfläche und/oder eine Größe einer Wärme leitend mit der Kühlplatte verbundenen Kühlkontaktfläche eines Wärmeleitelementes von dessen Position in dem Zellenverbund abhängt. Alternativ oder zusätzlich hängt ein Material, aus dem das Wärmeleitelement besteht, von der Position des Wärmeleitelementes in dem Zellenverbund ab.in the In detail, the invention provides that a thickness and / or a size of a Heat conductive connected to a battery cell cell contact surface and / or a size one Heat conductive with the cooling plate connected cooling contact surface of a heat conducting element depends on its position in the cell network. Alternatively or additionally depends Material from which the heat conducting element consists of the position of the Wärmeleitelementes in the cell network.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen in:Further advantages, features and details of the invention are described below with reference to exemplary embodiments with reference to drawings. The drawings are schematic representations and show in:

1 eine Batteriezelle und ein Wärmeleitelement in einer perspektivischen Darstellung, 1 a battery cell and a heat conducting element in a perspective view,

2 eine Batteriezelle und ein Wärmeleitelement in einer Schnittdarstellung, 2 a battery cell and a heat conducting element in a sectional view,

3 eine Batteriezelle und ein Wärmeleitelement in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, 3 a battery cell and a heat conducting element in a perspective exploded view,

4 eine Batterie gemäß dem Stand der Technik in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, 4 a battery according to the prior art in a perspective exploded view,

5 eine montierte Batterie gemäß dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung, 5 a mounted battery according to the prior art in a perspective view,

6 eine Kühlplatte in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, 6 a cooling plate in a perspective exploded view,

7 eine Kühlplatte anhand einer Draufsicht auf das Kühlplattenunterteil, 7 a cooling plate based on a plan view of the cooling plate lower part,

8 einen Abschnitt eines auf einer Kühlplatte angeordneten Zellenverbundes mit Wärmeleitelementen unterschiedlicher Dicke in einer perspektivischen Darstellung, 8th a section of a arranged on a cooling plate cell assembly with heat conducting elements of different thickness in a perspective view,

9 einen Abschnitt eines auf einer Kühlplatte angeordneten Zellenverbundes mit Wärmeleitelementen unterschiedlicher Dicke in einer Schnittdarstellung, 9 a section of a arranged on a cooling plate cell assembly with heat conducting elements of different thickness in a sectional view,

10 einen Abschnitt eines auf einer Kühlplatte angeordneten Zellenverbundes mit Wärmeleitelementen mit unterschiedlich großen Kühlkontaktflächen in einer perspektivischen Darstellung, 10 a section of a arranged on a cooling plate cell assembly with heat conducting elements with different sized cooling contact surfaces in a perspective view,

11 einen Abschnitt eines auf einer Kühlplatte angeordneten Zellenverbundes mit Wärmeleitelementen mit unterschiedlich großen Kühlkontaktflächen in einer Schnittdarstellung, 11 a section of a arranged on a cooling plate cell assembly with heat conducting elements with different sized cooling contact surfaces in a sectional view,

12 einen Abschnitt eines auf einer Kühlplatte angeordneten Zellenverbundes mit Wärmeleitelementen mit unterschiedlich großen Zellkontaktflächen in einer perspektivischen Darstellung, 12 a section of a arranged on a cooling plate cell assembly with heat conducting elements with different sized cell contact surfaces in a perspective view,

13 einen Abschnitt eines auf einer Kühlplatte angeordneten Zellenverbundes mit Wärmeleitelementen mit unterschiedlich großen Zellkontaktflächen in einer Schnittdarstellung, 13 a section of a arranged on a cooling plate cell assembly with heat conducting elements with different sized cell contact surfaces in a sectional view,

14 eine Batteriezelle mit die elektrischen Pole der Batteriezelle bildenden Gehäuseseitenwänden in einer Schnittdarstellung, 14 a battery cell with the electrical poles of the battery cell forming housing side walls in a sectional view,

15 eine Batteriezelle mit die elektrischen Pole der Batteriezelle bildenden Gehäuseseitenwänden in einer perspektivischen Darstellung, 15 a battery cell with the electrical poles of the battery cell forming housing side walls in a perspective view,

16 eine Batteriezelle mit die elektrischen Pole der Batteriezelle bildenden Gehäuseseitenwänden in einer perspektivischen Explosionsdarstellung 16 a battery cell with the electrical poles of the battery cell forming housing side walls in an exploded perspective view

17 einen Abschnitt eines Zellenverbundes, deren Batteriezellen über eine Wärmeleitfolie variierender Dicke mit einer Kühlplatte verbunden sind, in einer perspektivischen Darstellung, und 17 a perspective view of a portion of a cell assembly whose battery cells are connected to a cooling plate via a heat conducting foil of varying thickness;

18 einen Abschnitt eines Zellenverbundes, deren Batteriezellen über eine Wärmeleitfolie variierender Dicke mit einer Kühlplatte verbunden sind, in einer Schnittdarstellung. 18 a section of a cell network, the battery cells are connected via a Wärmeleitfolie varying thickness with a cooling plate in a sectional view.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

In den 1 bis 3 sind eine als Flachzelle ausgeführte Batteriezelle 1 und ein zu ihr korrespondierendes Wärmeleitelement 2 dargestellt, wobei 1 eine perspektivische Darstellung, 2 eine Schnittdarstellung und 3 eine Explosionsdarstellung der Batteriezelle 1 und des Wärmeleitelementes 2 zeigen.In the 1 to 3 are a battery cell designed as a flat cell 1 and a heat-conducting element corresponding to it 2 shown, where 1 a perspective view, 2 a sectional view and 3 an exploded view of the battery cell 1 and the heat-conducting element 2 demonstrate.

Die Batteriezelle 1 weist ein Zellengehäuse 1.2 auf, das nicht dargestellte im Zelleninneren angeordnete, aufeinander liegende elektrochemisch aktive Elektrodenfolien umschließt. Das Zellengehäuse 1.2 umfasst zwei sich gegenüberliegende, ebene, insbesondere plattenförmige und zueinander korrespondierende Gehäuseseitenwände 1.2.1 und 1.2.2.The battery cell 1 has a cell case 1.2 on which, not shown, arranged in the cell interior, enclosing one another lying electrochemically active electrode foils. The cell case 1.2 comprises two opposing, planar, in particular plate-shaped and mutually corresponding housing side walls 1.2.1 and 1.2.2 ,

Die Polkontakte 1.4 der Batteriezelle 1 sind aus dem Zelleninneren der Batteriezelle 1 als fahnenartige Verlängerungen, welche elektrisch voneinander und von den Gehäuseseitenwänden 1.2.1 und 1.2.2 isoliert sind, herausgeführt.The pole contacts 1.4 the battery cell 1 are from the cell interior of the battery cell 1 as a flag-like extensions, which electrically from one another and from the housing side walls 1.2.1 and 1.2.2 are isolated, led out.

Das Wärmeleitelement 2 ist in diesem Beispiel als ein Wärmeleitblech der Breite w und Höhe h mit einem Rückenbereich 2.2 und einem Fußbereich 2.1 ausgebildet, wobei der Fußbereich 2.1 von dem Rückenbereich 2.2 L-förmig um etwa 90° abgewinkelt ist und eine Länge d hat. Die Unterseite des Fußbereiches 2.1 bildet eine Kühlkontaktfläche A1, welche in unten näher beschriebener Weise kühlbar ist.The heat-conducting element 2 is in this example as a Wärmeleitblech the width w and height h with a back area 2.2 and a foot area 2.1 formed, with the foot area 2.1 from the back area 2.2 L-shaped angled at about 90 ° and has a length d. The bottom of the foot area 2.1 forms a cooling contact surface A1, which in the manner described below can be cooled.

Der Rückenbereich 2.2 des Wärmeleitelementes 2 hat eine Dicke b und weist eine Zellkontaktfläche A2 auf, welche an einer ersten Gehäuseseitenwand 1.2.1 der Batteriezelle 1 anliegt. Dadurch kann ein Wärmefluss F von der Batteriezelle 1 großflächig durch die Zellkontaktfläche A2 zu dem Rückenbereich 2.2 des Wärmeleitelementes 2 und von dort zu dessen Fußbereich 2.1 geleitet und über den Fußbereich 2.1 durch dessen Kühlkontaktfläche A1 abgeführt werden.The back area 2.2 the Wärmeleitelementes 2 has a thickness b and has a cell contact surface A2, which on a first side wall of the housing 1.2.1 the battery cell 1 is applied. This allows a heat flow F from the battery cell 1 large area through the cell contact surface A2 to the Rü thickness range 2.2 the Wärmeleitelementes 2 and from there to its foot area 2.1 passed and over the foot area 2.1 be discharged through the cooling contact surface A1.

Die 4 und 5 zeigen eine Batterie B gemäß dem Stand der Technik mit mehreren anhand der 1 bis 3 beschriebenen Batteriezellen 1 und zwischen diesen angeordneten Wärmeleitelementen 2, wobei die Batterie B in 4 in einer Explosionsdarstellung und in 5 in einem montierten Zustand gezeigt ist. Die Batteriezellen 1 sind zu einem Zellenverbund 4 zusammengefasst.The 4 and 5 show a battery B according to the prior art with several based on the 1 to 3 described battery cells 1 and between these arranged Wärmeleitelementen 2 , wherein the battery B in 4 in an exploded view and in 5 is shown in a mounted state. The battery cells 1 are to a cell network 4 summarized.

Zur Kühlung der Batterie B ist an den Batteriezellen 1 bodenseitig eine Kühlplatte 3 angeordnet. Dabei sind die Fußbereiche 2.1 der Wärmeleitelemente 2 Wärme leitend mit der Kühlplatte 3 verbunden. Dadurch wird von den Batteriezellen 1 auf die zugehörigen Wärmeleitelemente 2 übertragene Wärme an die Kühlplatte 3 abgeführt, wenn deren Temperatur niedriger als die Temperatur der Wärmeleitelemente 2 ist.To cool the battery B is on the battery cells 1 bottom side a cooling plate 3 arranged. Here are the foot areas 2.1 the heat-conducting elements 2 Heat conductive with the cooling plate 3 connected. This is done by the battery cells 1 on the associated Wärmeleitelemente 2 transferred heat to the cooling plate 3 dissipated if its temperature is lower than the temperature of the heat conducting elements 2 is.

Die Wärmeleitelemente 2 sind mittels Spannelementen 5, insbesondere Spanngurten, mit den Batteriezellen 1 verpresst und an der Kühlplatte 3 fixiert. Dazu weist die Kühlplatte 3 an einer dem Zellenverbund 4 abgewandten Seite in Längsrichtung Einkerbungen 3.3.2 auf, die zu den Abmaßen des Spannelementes 5, insbesondere dessen Breite und Höhe, korrespondieren. Die Anzahl der Einkerbungen 3.3.2 entspricht insbesondere der Anzahl der Spannelemente 5, die zur Befestigung des Zellenverbundes 4 verwendet werden.The heat-conducting elements 2 are by means of clamping elements 5 , in particular straps, with the battery cells 1 pressed and on the cooling plate 3 fixed. This is indicated by the cooling plate 3 at one of the cell network 4 opposite side in longitudinal direction notches 3.3.2 on that to the dimensions of the clamping element 5 , in particular its width and height, correspond. The number of notches 3.3.2 corresponds in particular to the number of clamping elements 5 which are used to attach the cell composite 4 be used.

Die Kühlplatte 3 weist ferner eine Kühlmittelanschlusseinheit 3.1 mit wenigstens einer Eintrittsöffnung 3.1.1 und wenigstens einer Austrittsöffnung 3.1.2 auf, über welche ein Kühlmedium der Kühlplatte 3 zuführbar bzw. aus ihr abführbar ist. Durch die Kühlmittelanschlusseinheit 3.1 ist die Kühlplatte 3 an einen Kühlmittelkreislauf anschließbar, beispielsweise einen Kühlmittelkreislauf einer nicht dargestellten Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges. In dem Kühlmittelkreislauf strömt das Kühlmedium, welches über den Kühlmittelkreislauf aufgenommene Wärme abführt.The cooling plate 3 also has a coolant connection unit 3.1 with at least one inlet opening 3.1.1 and at least one outlet opening 3.1.2 on, over which a cooling medium of the cooling plate 3 can be supplied or discharged from it. Through the coolant connection unit 3.1 is the cooling plate 3 connectable to a coolant circuit, for example, a coolant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle, not shown. In the coolant circuit, the cooling medium flows, which dissipates heat absorbed via the coolant circuit.

6 zeigt eine Kühlplatte 3 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung. Die Kühlplatte 3 umfasst die Kühlmittelanschlusseinheit 3.1, einen Kühlplattendeckel 3.2 und ein Kühlplattenunterteil 3.3. Eine Draufsicht auf das Kühlplattenunterteil 3.3 ist in 7 dargestellt. 6 shows a cooling plate 3 in a perspective exploded view. The cooling plate 3 includes the coolant connection unit 3.1 , a cooling plate cover 3.2 and a cooling plate lower part 3.3 , A top view of the cooling plate lower part 3.3 is in 7 shown.

Der Querschnitt des Kühlplattenunterteils 3.3 hat die Kontur eines Rechtecks mit einer Ausbuchtung 3.3.0 an einer der kürzeren Rechteckkanten, wobei die Ausbuchtung 3.3.0 symmetrisch zu der Mittelsenkrechten dieser Rechteckkante ist, welche eine Symmetrieachse S des Querschnittes des Kühlplattenunterteils 3.3 ist.The cross section of the cooling plate lower part 3.3 has the contour of a rectangle with a bulge 3.3.0 at one of the shorter rectangle edges, the bulge 3.3.0 is symmetrical to the perpendicular bisector of this rectangular edge, which is a symmetry axis S of the cross section of the cooling plate lower part 3.3 is.

Der Kühlplattendeckel 3.2 hat eine zu der Querschnittsfläche des Kühlplattenunterteils 3.3 korrespondierende Form und ist mit dem Kühlplattenunterteil 3.3 beispielsweise durch Lötung, Schweißung oder Klebung stoffschlüssig verbunden.The cooling plate cover 3.2 has one to the cross-sectional area of the cooling plate lower part 3.3 corresponding shape and is with the cooling plate lower part 3.3 For example, by soldering, welding or bonding cohesively connected.

Das Kühlplattenunterteil 3.3 weist einen Kühlkanal 3.3.1 mit zwei Einlassmündungen 3.3.3 und einer Auslassmündung 3.3.4 auf. Dabei ist die Auslassmündung 3.3.4 auf der Symmetrieachse S im Bereich der Ausbuchtung 3.3.0 angeordnet und die beiden Einlassmündungen 3.3.3 sind symmetrisch zur Symmetrieachse S, ebenfalls im Bereich der Ausbuchtung 3.3.0 angeordnet.The cooling plate lower part 3.3 has a cooling channel 3.3.1 with two inlet mouths 3.3.3 and an outlet port 3.3.4 on. This is the outlet port 3.3.4 on the axis of symmetry S in the region of the bulge 3.3.0 arranged and the two inlet mouths 3.3.3 are symmetrical to the symmetry axis S, also in the area of the bulge 3.3.0 arranged.

Der Kühlkanal 3.3.1 weist ein geradlinig entlang der Symmetrieachse S zwischen der Auslassmündung 3.3.4 und einer Kanalvereinigungsstelle 3.3.5 verlaufendes Kanalmittelstück 3.3.6 auf, wobei die Kanalvereinigungsstelle 3.3.5 im Bereich der der Ausbuchtung 3.3.0 gegenüber liegenden Kante des Kühlplattenunterteils 3.3 angeordnet ist.The cooling channel 3.3.1 has a straight line along the axis of symmetry S between the outlet port 3.3.4 and a canal union office 3.3.5 running channel middle piece 3.3.6 on, with the channel union point 3.3.5 in the area of the bulge 3.3.0 opposite edge of the cooling plate lower part 3.3 is arranged.

Zu beiden Seiten des Kanalmittelstücks 3.3.6 weist der Kühlkanal 3.3.1 je ein Kanalseitenstück 3.3.7 auf, welches von einer der Einlassmündungen 3.3.3 zu der Kanalvereinigungsstelle 3.3.5 verläuft. Die Kanalseitenstücke 3.3.7 sind jeweils mäanderförmig mit einer Anzahl von in gleichem Abstand voneinander angeordneten Windungen und zueinander symmetrisch zur Symmetrieachse S ausgebildet.On both sides of the middle section of the channel 3.3.6 has the cooling channel 3.3.1 one channel side piece each 3.3.7 on which of one of the inlet mouths 3.3.3 to the canal association office 3.3.5 runs. The channel side pieces 3.3.7 are each meander-shaped with a number of equidistant turns and mutually symmetrical to the symmetry axis S formed.

Oberhalb der beiden Einlassmündungen 3.3.3 und der Auslassmündung 3.3.4 des Kühlkanals 3.3.1 weist der Kühlplattendeckel 3.2 jeweils einen Durchbruch 3.2.1 auf.Above the two inlet mouths 3.3.3 and the outlet port 3.3.4 of the cooling channel 3.3.1 has the cooling plate cover 3.2 each a breakthrough 3.2.1 on.

Die Kühlmittelanschlusseinheit 3.1 ist oberseitig an dem Kühlplattendeckel 3.2 derart befestigt, dass in ihrem Inneren verlaufende nicht dargestellte Kanäle die beiden über den Einlassmündungen 3.3.3 des Kühlkanal 3.3.1 liegenden Durchbrüche 3.2.2 mit der Eintrittsöffnung 3.1.1 und den über der Auslassmündung 3.3.4 liegenden Durchbruch 3.2.1 mit der Austrittsöffnung 3.1.2 verbinden.The coolant connection unit 3.1 is on the top side of the cooling plate cover 3.2 so fastened, that in their interior running channels, not shown, the two above the inlet mouths 3.3.3 the cooling channel 3.3.1 lying breakthroughs 3.2.2 with the entrance opening 3.1.1 and the above the outlet 3.3.4 lying breakthrough 3.2.1 with the outlet 3.1.2 connect.

Dadurch ist den Einlassmündungen 3.3.3 über die Eintrittsöffnung 3.1.1 ein Kühlmedium zuführbar, welches durch das jeweilige Kanalseitenstück 3.3.7 zu der Kanalvereinigungsstelle 3.3.5 und von dort durch das Kanalmittelstück 3.3.6 zu der Auslassmündung 3.3.4 leitbar und durch die Austrittsöffnung 3.1.2 aus der Kühlplatte 3 abführbar ist.This is the inlet mouths 3.3.3 over the entrance opening 3.1.1 a cooling medium fed, which through the respective channel side piece 3.3.7 to the canal association office 3.3.5 and from there through the middle channel 3.3.6 to the outlet port 3.3.4 conductive and through the outlet opening 3.1.2 from the cooling plate 3 is deductible.

Im Normalbetrieb der Batterie B durchströmt das Kühlmedium den Kühlkanal 3.3.1 und nimmt dabei Wärme auf, so dass die Temperatur des Kühlmediums entlang des Kühlkanals 3.3.1 zunimmt. Senkrecht zu der Symmetrieachse S kompensieren sich dabei die Temperaturunterschiede im Wesentlichen, da die senkrecht zur Symmetrieachse S verlaufenden Teilstücke der Kanalseitenstücke 3.3.7 in alternierenden Richtungen vom Kühlmedium durchströmt werden.In normal operation, the battery B flows through the cooling medium the cooling channel 3.3.1 and absorbs heat, so that the temperature of the cooling medium along the cooling channel 3.3.1 increases. Perpendicular to the axis of symmetry S, the temperature differences are substantially compensated since the sections of the channel side pieces running perpendicular to the axis of symmetry S compensate 3.3.7 Flowed through in alternate directions by the cooling medium.

Parallel zur Symmetrieachse S steigt die Temperatur des Kühlmediums in den Kanalseitenstücken 3.3.7 in einer Temperaturgradientenrichtung G an, welche von der Auslassmündung 3.3.4 zu der Kanalvereinigungsstelle 3.3.5 weist.Parallel to the symmetry axis S, the temperature of the cooling medium in the channel side pieces increases 3.3.7 in a temperature gradient direction G, which is from the outlet port 3.3.4 to the canal association office 3.3.5 has.

Die 8 und 9 zeigen eine perspektivische Darstellung und eine Schnittdarstellung eines Abschnittes eines Zellenverbundes 4 von anhand der 1 bis 3 beschriebenen Batteriezellen 1 und Wärmeleitelementen 2, welche auf einer anhand der 6 und 7 beschriebenen Kühlplatte 3 angeordnet sind. Dabei nimmt die Dicke b der Rückenbereiche 2.2 der Wärmeleitelemente 2 in der Temperaturgradientenrichtung G der Kühlplatte 3 zu.The 8th and 9 show a perspective view and a sectional view of a portion of a cell composite 4 from the basis of 1 to 3 described battery cells 1 and Wärmeleitelementen 2 which is based on a 6 and 7 described cooling plate 3 are arranged. The thickness b of the back areas increases 2.2 the heat-conducting elements 2 in the temperature gradient direction G of the cooling plate 3 to.

Durch die zunehmende Dicke d der Wärmeleitelemente 2 erhöht sich entlang der Kühlplatte 3 in der Temperaturgradientenrichtung G die Wärmeaufnahmefähigkeit der Wärmeleitelemente 2 und dadurch der Wärmeübergang von den Batteriezellen 1 zu den Wärmeleitelementen 2. Dies wirkt vorteilhaft der in der Temperaturgradientenrichtung G abnehmenden Wärmeaufnahmefähigkeit der Kühlplatte 3 entgegen, welche aus dem Temperaturanstieg des Kühlmediums in der Kühlplatte 3 resultiert, und bewirkt eine annähernd konstante Innentemperatur der Batteriezellen 1 des Zellenverbundes 4.Due to the increasing thickness d of the heat conducting elements 2 increases along the cooling plate 3 in the temperature gradient direction G, the heat absorption capacity of the heat-conducting elements 2 and thereby the heat transfer from the battery cells 1 to the heat-conducting elements 2 , This advantageously acts in the temperature gradient G decreasing heat absorption capacity of the cooling plate 3 contrary, which from the temperature rise of the cooling medium in the cooling plate 3 results, and causes an approximately constant internal temperature of the battery cells 1 of the cell network 4 ,

Die 10 und 11 zeigen eine perspektivische Darstellung und eine Schnittdarstellung eines Abschnittes eines Zellenverbundes 4, der sich von dem in den 8 und 9 dargestellten durch die Ausführung der Wärmeleitelemente 2 unterscheidet. Dabei nimmt die Länge d der Fußbereiche 2.1 der Wärmeleitelemente 2 in der Temperaturgradientenrichtung G der Kühlplatte 3 zu, während die Breite w der Wärmeleitelemente 2 gleich bleibt. Dadurch nimmt die Größe der Kühlkontaktflächen A1 der Wärmeleitelemente 2 in der Temperaturgradientenrichtung G zu.The 10 and 11 show a perspective view and a sectional view of a portion of a cell composite 4 who is different from the one in the 8th and 9 represented by the execution of the heat conducting elements 2 different. In doing so, the length d of the foot areas increases 2.1 the heat-conducting elements 2 in the temperature gradient direction G of the cooling plate 3 to, while the width w of the heat conducting elements 2 stays the same. As a result, the size of the cooling contact surfaces A1 of the heat-conducting elements decreases 2 in the temperature gradient direction G too.

Die zunehmende Größe der Kühlkontaktfläche A1 erhöht entlang der Kühlplatte 3 vorteilhaft den Wärmeübergang von den Wärmeleitelementen 2 und damit von den Batteriezellen 1 zu der Kühlplatte 3 in der Temperaturgradientenrichtung G. Dies wirkt wiederum der in derselben Richtung abnehmenden Wärmeaufnahmefähigkeit der Kühlplatte 3 entgegen, und bewirkt eine annähernd konstante Innentemperatur der Batteriezellen 1 des Zellenverbundes 4.The increasing size of the cooling contact surface A1 increases along the cooling plate 3 advantageously the heat transfer from the heat conducting elements 2 and thus from the battery cells 1 to the cooling plate 3 in the temperature gradient direction G. This in turn acts in the same direction decreasing heat absorption capacity of the cooling plate 3 counter, and causes an approximately constant internal temperature of the battery cells 1 of the cell network 4 ,

Die 12 und 13 zeigen eine perspektivische Darstellung und eine Schnittdarstellung eines Abschnittes eines Zellenverbundes 4, der sich von den in den 8 bis 11 dargestellten durch die Ausbildung der Wärmeleitelemente 2 unterscheidet. In diesem Ausführungsbeispiel nimmt die Höhe h der Rückenbereiche 2.2 der Wärmeleitelemente 2 in der Temperaturgradientenrichtung G der Kühlplatte 3 zu. Dabei bleibt die Breite w der Wärmeleitelemente 2 gleich, so dass die Größe der Zellkontaktflächen A2 der Wärmeleitelemente 2 in der Temperaturgradientenrichtung G zunimmt.The 12 and 13 show a perspective view and a sectional view of a portion of a cell composite 4 which is different from the ones in the 8th to 11 represented by the formation of the heat conducting elements 2 different. In this embodiment, the height h of the back regions increases 2.2 the heat-conducting elements 2 in the temperature gradient direction G of the cooling plate 3 to. In this case, the width w of the heat conducting elements remains 2 equal, so that the size of the cell contact surfaces A2 of the heat conducting elements 2 in the temperature gradient direction G increases.

Die zunehmende Größe der Zellkontaktflächen A2 erhöht entlang der Kühlplatte 3 in der Temperaturgradientenrichtung G den Wärmeübergang von den Batteriezellen 1 zu den Wärmeleitelementen 2. Analog zu den anhand der 8 bis 11 beschriebenen Ausführungsbeispielen wirkt dies der in der Temperaturgradientenrichtung G abnehmenden Wärmeaufnahmefähigkeit der Kühlplatte 3 entgegen, und bewirkt eine annähernd konstante Innentemperatur der Batteriezellen 1 des Zellenverbundes 4.The increasing size of cell contact areas A2 increases along the cooling plate 3 in the temperature gradient direction G, the heat transfer from the battery cells 1 to the heat-conducting elements 2 , Analogous to those based on the 8th to 11 described embodiments, this acts in the temperature gradient G decreasing heat absorption capacity of the cooling plate 3 counter, and causes an approximately constant internal temperature of the battery cells 1 of the cell network 4 ,

Die 14 bis 16 zeigen eine Schnittdarstellung, eine perspektivische Darstellung und eine perspektivische Explosionsdarstellung einer alternativen Ausführung einer Batteriezelle 1, deren Gehäuseseitenwände 1.2.1 und 1.2.2 die elektrischen Pole der Batteriezelle 1 bilden. Zwischen den Gehäuseseitenwänden 1.2.1 und 1.2.2 ist ein nicht näher beschriebener Zellmittelteil 1.3 der Batteriezelle 1 angeordnet, welcher die elektrochemisch aktiven Elektrodenfolien der Batteriezelle 1 enthält.The 14 to 16 show a sectional view, a perspective view and an exploded perspective view of an alternative embodiment of a battery cell 1 whose housing side walls 1.2.1 and 1.2.2 the electric poles of the battery cell 1 form. Between the housing side walls 1.2.1 and 1.2.2 is an unspecified cell midsection 1.3 the battery cell 1 arranged, which the electrochemically active electrode films of the battery cell 1 contains.

Eine erste Gehäuseseitenwand 1.2.1 ist in ihrem unteren Bereich von ihrem oberen Bereich um 90° abgewinkelt, so dass der untere Bereich den Boden des Zellengehäuses 1.2 der Batteriezelle 1 bildet. Über die erste Gehäuseseitenwand 1.2.1 ist ferner eine Abwärme der Batteriezelle 1 nach unten ableitbar.A first housing sidewall 1.2.1 is angled in its lower part from its upper part by 90 °, so that the lower part of the bottom of the cell case 1.2 the battery cell 1 forms. About the first side wall of the housing 1.2.1 is also a waste heat of the battery cell 1 derivable downwards.

Die zweite Gehäuseseitenwand 1.2.2 weist an einer oberen Kante eine fahnenartige Verlängerung 1.4 auf, die einen Polkontakt der Batteriezelle 1 bildet.The second housing side wall 1.2.2 has a flag-like extension at an upper edge 1.4 on, the pole contact of the battery cell 1 forms.

Die 17 und 18 zeigen eine perspektivische Darstellung und eine Schnittdarstellung eines Abschnittes eines Zellenverbundes 4 von anhand der 14 bis 16 beschriebenen Batteriezellen 1. Die Batteriezellen 1 sind über ein als Wärmeleitfolie ausgebildetes Wärmeleitelement 2 Wärme leitend mit einer anhand der 6 und 7 beschriebenen Kühlplatte 3 verbunden.The 17 and 18 show a perspective view and a sectional view of a portion of a cell composite 4 from the basis of 14 to 16 described battery cells 1 , The battery cells 1 are via a designed as a heat conducting thermal conduction 2 Heat conductive with a reference to the 6 and 7 described cooling plate 3 connected.

Dabei ist die Wärmeleitfolie zwischen der Kühlplatte 3 und den abgewinkelten unteren Bereichen der ersten Gehäuseseitenwände 1.2.1 der Batteriezellen 1 angeordnet. Ferner ist die Wärmeleitfolie elektrisch nicht leitend ausgebildet, so dass sie die ersten Gehäuseseitenwände 1.2.1 von der Kühlplatte 3 elektrisch isoliert, und weist eine in der Temperaturgradientenrichtung G abnehmende Dicke b auf.The heat-conducting foil is between the cooling plate 3 and the angled lower portions of the first housing side walls 1.2.1 the battery cells 1 arranged. Furthermore, the heat conducting foil is not designed to be electrically conductive, so that it forms the first side walls of the housing 1.2.1 from the cooling plate 3 electrically insulated, and has a decreasing in the temperature gradient G thickness b.

Dadurch erhöht sich die Wärmeübertragung von den Batteriezellen 1 durch die Wärmeleitfolie zu der Kühlplatte 3 in der Temperaturgradientenrichtung G. Dies wirkt der in derselben Richtung abnehmenden Wärmeaufnahmefähigkeit der Kühlplatte 3 entgegen und bewirkt eine annähernd konstante Innentemperatur der Batteriezellen 1 des Zellenverbundes 4.This increases the heat transfer from the battery cells 1 through the heat-conducting foil to the cooling plate 3 in the temperature gradient direction G. This acts in the same direction decreasing heat absorption capacity of the cooling plate 3 counteracts and causes an approximately constant internal temperature of the battery cells 1 of the cell network 4 ,

Claims (5)

Batterie (B) mit mehreren einen Zellenverbund (4) bildenden Batteriezellen (1) und einer mit den Batteriezellen (1) über Wärmeleitelemente (2) Wärme leitend verbundenen Kühlplatte (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitelemente (2) von ihrer Position in dem Zellenverbund (4) abhängige Wärmeübergangsflächen (A1, A2) und/oder Wärmeübergangskoeffizienten zu den Batteriezellen (1) und/oder der Kühlplatte (3) aufweisen, so dass unter für die Batterie (B) vorgesehenen Betriebsbedingungen die Innentemperaturen aller Batteriezellen (1) annähernd gleich sind.Battery (B) with several cells ( 4 ) forming battery cells ( 1 ) and one with the battery cells ( 1 ) via heat conducting elements ( 2 ) Heat conducting connected cooling plate ( 3 ), characterized in that the heat-conducting elements ( 2 ) from their position in the cell network ( 4 ) dependent heat transfer surfaces (A1, A2) and / or heat transfer coefficients to the battery cells ( 1 ) and / or the cooling plate ( 3 ), so that, under operating conditions provided for the battery (B), the internal temperatures of all battery cells ( 1 ) are approximately equal. Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke (b) eines Wärmeleitelementes (2) von dessen Position in dem Zellenverbund (4) abhängt.Battery (B) according to claim 1, characterized in that a thickness (b) of a heat conducting element ( 2 ) of its position in the cell network ( 4 ) depends. Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeleitelement (2) eine Wärme leitend mit einer Batteriezelle (1) verbundene Zellkontaktfläche (A2) aufweist, deren Größe insbesondere von der Position der Batteriezelle (1) in dem Zellenverbund (4) abhängt.Battery (B) according to claim 1, characterized in that a heat-conducting element ( 2 ) a heat conducting with a battery cell ( 1 ) has a connected cell contact surface (A2) whose size depends in particular on the position of the battery cell ( 1 ) in the cell network ( 4 ) depends. Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeleitelement (2) eine Wärme leitend mit der Kühlplatte (3) verbundene Kühlkontaktfläche (A1) aufweist, deren Größe von der Position des Wärmeleitelementes (2) in dem Zellenverbund (4) abhängt.Battery (B) according to claim 1, characterized in that a heat-conducting element ( 2 ) a heat conducting with the cooling plate ( 3 ) connected cooling contact surface (A1) whose size from the position of the heat conducting element ( 2 ) in the cell network ( 4 ) depends. Batterie (B) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Material, aus dem ein Wärmeleitelement (2) besteht, von der Position des Wärmeleitelementes (2) in dem Zellenverbund (4) abhängt.Battery (B) according to claim 1, characterized in that a material from which a heat conducting element ( 2 ), from the position of the Wärmeleitelementes ( 2 ) in the cell network ( 4 ) depends.
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