DE102015002828B4

DE102015002828B4 - Battery for a motor vehicle, motor vehicle and method for manufacturing a battery

Info

Publication number: DE102015002828B4
Application number: DE102015002828.6A
Authority: DE
Inventors: Erdal Acikgoez; Jörg Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-03-05
Filing date: 2015-03-05
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2035-03-06
Also published as: DE102015002828A1

Abstract

Batterie (2) für ein Kraftfahrzeug (1), mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (4) und mit einer Kühleinrichtung (5), welche eine Bodenplatte (6) aufweist, wobei die Mehrzahl von Batteriezellen (4) senkrecht zu einer Oberseite (8) der Bodenplatte (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (5) eine Mehrzahl von Kühlelementen (7) aufweist, die Kühlelemente (7) aus einem Metall gebildet sind, wobei jeweils eine der Batteriezellen (4) zwischen zwei der Kühlelemente (7) angeordnet ist und jedes der Kühlelemente (7) zumindest in einem einer der Batteriezellen (4) zugewandten Bereich mit Parylene beschichtet ist.Battery (2) for a motor vehicle (1), with a plurality of battery cells (4) and with a cooling device (5) which has a base plate (6), the plurality of battery cells (4) being perpendicular to an upper side (8) the base plate (6), characterized in that the cooling device (5) has a plurality of cooling elements (7), the cooling elements (7) are formed from a metal, one of the battery cells (4) between two of the cooling elements ( 7) and each of the cooling elements (7) is coated with parylene at least in a region facing one of the battery cells (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie für ein Kraftfahrzeug, mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und mit einer Kühleinrichtung, welche eine Mehrzahl von Kühlelementen und eine Bodenplatte aufweist, wobei die Kühlelemente aus einem Metall gebildet sind, wobei die Mehrzahl von Batteriezellen senkrecht zu einer Oberfläche der Bodenplatte angeordnet ist und wobei jeweils eine der Batteriezellen zwischen zwei der Kühlelemente angeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Batterie. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a battery for a motor vehicle, having a plurality of battery cells and having a cooling device which has a plurality of cooling elements and a base plate, the cooling elements being formed from a metal, the plurality of battery cells being perpendicular to a surface of the base plate is arranged and in each case one of the battery cells is arranged between two of the cooling elements. The invention also relates to a motor vehicle with such a battery. Finally, the present invention relates to a method for producing a battery for a motor vehicle.

In Kraftfahrzeugen werden Batterien zur Versorgung der Betriebskomponenten mit elektrischer Energie verwendet. Beispielsweise werden Batterien in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen zur Energieversorgung von Elektromotoren bzw. Antriebsmotoren verwendet. Derartige Batterien für die Verwendung in einem Kraftfahrzeug bestehen in der Regel aus mehreren Modulen. Dabei umfasst jedes der Module mindestens zwei Batteriezellen. Diese Batteriezellen können beispielsweise als prismatische Zellen ausgebildet sein. Um die Batteriezellen elektrisch voneinander zu isolieren, werden entsprechende Abstandshalter bzw. Spacer verwendet, die zwischen den Batteriezellen angeordnet werden. Diese Abstandshalter können beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet sein. Die Abstandshalter isolieren zwar die einzelnen Batteriezellen elektrisch voneinander, verursachen aber zudem eine thermische Isolation zwischen den Batteriezellen. Dies führt insbesondere zu einer thermischen Inhomogenität innerhalb des Moduls und wiederum zu einer Verkürzung der Lebensdauer des Moduls. Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, entsprechende Kühleinrichtungen für Batterien zu verwenden, um die im Betrieb der Batteriezellen entstehende Wärme abführen zu können.Batteries are used in motor vehicles to supply the operating components with electrical energy. For example, batteries in electric vehicles or hybrid vehicles are used to supply energy to electric motors or drive motors. Such batteries for use in a motor vehicle usually consist of several modules. Each of the modules includes at least two battery cells. These battery cells can be designed as prismatic cells, for example. In order to insulate the battery cells electrically from one another, appropriate spacers are used, which are arranged between the battery cells. These spacers can be formed from a plastic, for example. Although the spacers insulate the individual battery cells electrically from one another, they also cause thermal insulation between the battery cells. This leads in particular to thermal inhomogeneity within the module and in turn to a reduction in the service life of the module. Furthermore, it is known from the prior art to use appropriate cooling devices for batteries in order to be able to dissipate the heat generated during operation of the battery cells.

In diesem Zusammenhang beschreibt die WO 2012/019062 A2 eine wiederaufladbare Batterie mit einer Strombegrenzung. Die Batterie umfasst ein Batteriemodul mit einer oder mehreren Batteriezellen. Dabei ist jede der Batteriezellen auf einem Substrat gefertigt. Das Batteriemodul kann an der Außenseite eine thermisch leitfähige Schicht aufweisen, die mit einem elektrisch isolierenden Polymer, beispielsweise Parylene, beschichtet ist.In this context, describes the WO 2012/019062 A2 a rechargeable battery with a current limit. The battery includes a battery module with one or more battery cells. Each of the battery cells is manufactured on a substrate. The battery module can have a thermally conductive layer on the outside, which is coated with an electrically insulating polymer, for example parylene.

Darüber hinaus beschreibt die US 2013/0164578 A1 ein modulares Batteriemodul mit einer Mehrzahl von im Wesentlichen identischen Steckkassetten. Dabei weist jede der Steckkassetten eine Wärmesenke und eine prismatische Zelle auf, die mit der Wärmesenke gekoppelt ist. Die Wärmesenke dient zum Kühlen der prismatischen Zellen. Die Wärmesenke kann aus einem Metall gebildet sein und kann mit einem Polymer beschichtet sein.In addition, the US 2013/0164578 A1 a modular battery module having a plurality of substantially identical plug-in cassettes. In this case, each of the plug-in cassettes has a heat sink and a prismatic cell which is coupled to the heat sink. The heat sink serves to cool the prismatic cells. The heat sink can be formed from a metal and can be coated with a polymer.

Ferner beschreibt die DE 10 2012 205 810 A1 ein Hartschalenbatteriegehäuse für ein mindestens zwei Alkalimetallzellen umfassendes galvanisches Element. Das Hartschalenbatteriegehäuse umfasst einen Gehäusegrundkörper mit einem Innenraum zur Aufnahme der Zellkomponenten von mindestens zwei Alkalimetallzellen und einen Gehäusedeckel zum Verschließen des Innenraums des Gehäusegrundkörpers, wobei der Gehäusegrundkörper zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff ausgebildet ist und wobei in dem Gehäusegrundkörper ein Temperiermittelkanal ausgebildet ist. Der Innenraum des Gehäusegrundkörpers kann durch eine oder mehrere darin ausgebildete Kunststofftrennwände in voneinander separierte Fächer unterteilt sein, wobei die Fächer jeweils zur Aufnahme der Zellkomponenten ausgelegt sind. Ferner können die die Fächer begrenzenden Flächen mit einer Dampfsperrschicht bedeckt sein, welche Parylene umfasst.Also describes the DE 10 2012 205 810 A1 a hard-shell battery housing for a galvanic element comprising at least two alkaline metal cells. The hard-shell battery housing comprises a housing base with an interior space for accommodating the cell components of at least two alkali metal cells and a housing cover for closing the interior space of the housing base body, with the housing base body being made at least essentially of plastic and with a temperature control medium channel being formed in the housing base body. The interior of the housing body can be divided into compartments that are separated from one another by one or more plastic partitions formed therein, with the compartments each being designed to accommodate the cell components. Furthermore, the surfaces bounding the compartments may be covered with a vapor barrier layer comprising Parylene.

Darüber hinaus beschreibt die EP 2 153 487 B1 eine elektrochemische Energiespeichereinheit mit Kühlvorrichtung. Die elektrochemische Energiespeichereinheit umfasst eine Mehrzahl von Flachzellen, wobei die Mehrzahl von Flachzellen mit ihren im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten flachen Seiten stapelartig übereinander angeordnet ist. Zudem ist zumindest ein Kühlblech zwischen zwei benachbarten Flachzellen parallel und getrennt von diesen angeordnet, wobei das Kühlblech an zumindest einer Seite abgewinkelt ist.In addition, the EP 2 153 487 B1 an electrochemical energy storage unit with cooling device. The electrochemical energy storage unit comprises a plurality of flat cells, the plurality of flat cells being stacked one above the other with their flat sides arranged essentially parallel to one another. In addition, at least one cooling plate is arranged parallel to and separate from two adjacent flat cells, with the cooling plate being angled on at least one side.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Batterie für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art effizienter und zuverlässiger betrieben werden kann.It is the object of the present invention to provide a solution as to how a battery for a motor vehicle of the type mentioned at the outset can be operated more efficiently and reliably.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Batterie, durch ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.According to the invention, this object is achieved by a battery, by a motor vehicle and by a method having the features according to the respective independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject matter of the dependent patent claims.

Eine erfindungsgemäße Batterie für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen und eine Kühleinrichtung. Die Kühleinrichtung weist eine Mehrzahl von Kühlelementen und eine Bodenplatte auf, wobei die Kühlelemente aus einem Metall gebildet sind, wobei die Mehrzahl von Batteriezellen senkrecht zu einer Oberseite der Bodenplatte angeordnet ist und wobei jeweils eine der Batteriezellen zwischen zwei der Kühlelemente angeordnet ist. Darüber hinaus ist jedes der Kühlelemente zumindest in einem einer der Batteriezellen zugewandten Bereich mit Parylene beschichtet.A battery according to the invention for a motor vehicle comprises a plurality of battery cells and a cooling device. The cooling device has a plurality of cooling elements and a base plate, the cooling elements being formed from a metal, the plurality of battery cells being arranged perpendicularly to an upper side of the base plate and one of the battery cells being arranged between two of the cooling elements. In addition, each of the cooling elements coated with Parylene at least in a region facing one of the battery cells.

Die Batterie kann zumindest ein Batteriemodul aufweisen, das wiederum zumindest zwei Batteriezellen umfasst. Die Batteriezellen können elektrisch in Reihe geschaltet sein. Dabei können die Batteriezellen als sogenannte prismatische Batteriezellen ausgebildet sein, sie können also plattenförmig ausgestaltet sein. Des Weiteren umfasst die Batterie eine Kühleinrichtung, mit der die Batteriezellen im Betrieb gekühlt werden können. Die Kühleinrichtung umfasst eine Bodenplatte, auf der eine Mehrzahl von Kühlelementen angeordnet ist. Dabei sind die Kühlelemente derart auf der Bodenplatte angeordnet, dass sich die Haupterstreckungsrichtungen der Kühlelemente im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung der Bodenplatte erstrecken. Die Kühlelemente sind dabei thermisch mit der Bodenplatte gekoppelt. Zwischen zwei der Kühlelemente ist jeweils eine der Batteriezellen angeordnet. Somit kann die von der Batteriezelle erzeugte Wärme von der Batteriezelle an die benachbarten Kühlelemente und von dort an die Bodenplatte abgeführt werden.The battery can have at least one battery module, which in turn comprises at least two battery cells. The battery cells can be electrically connected in series. The battery cells can be designed as so-called prismatic battery cells, so they can be designed in the form of plates. Furthermore, the battery includes a cooling device with which the battery cells can be cooled during operation. The cooling device includes a base plate on which a plurality of cooling elements are arranged. The cooling elements are arranged on the base plate in such a way that the main directions of extent of the cooling elements extend essentially perpendicularly to a main direction of extent of the base plate. The cooling elements are thermally coupled to the base plate. One of the battery cells is arranged in each case between two of the cooling elements. The heat generated by the battery cell can thus be dissipated from the battery cell to the adjacent cooling elements and from there to the base plate.

Vorliegend weist jedes der Kühlelemente auf seiner Außenfläche eine Beschichtung auf, die aus Parylene gebildet ist. Dabei können die Kühlelemente nur in dem Bereich beschichtet sein, der mit den Batteriezellen in Kontakt ist. Bevorzugt sind die Kühlelemente vollständig mit Parylene beschichtet. Insbesondere ist jedes der Kühlelemente vollständig mit Parylene C beschichtet. Parylene ist ein Polymer, das aus der Gasphase abgeschieden werden kann. Parylene zeichnet sich durch seine hohe Spannungsfestigkeit und seine niedrige Dielektrizitätskonstante aus. Mit der Parylene-Schicht können die Kühlelemente, die aus einem Metall gebildet sind, elektrisch isoliert werden. Somit kann einerseits erreicht werden, dass die Batteriezellen von den Kühlelementen elektrisch isoliert werden können. Zudem kann die Wärme von den Batteriezellen mittels der Kühlelemente abgeführt werden. Somit kann die Batterie sicher und zuverlässig betrieben werden.Here, each of the cooling elements has a coating formed of parylene on its outer surface. The cooling elements can only be coated in the area that is in contact with the battery cells. The cooling elements are preferably completely coated with Parylene. In particular, each of the cooling elements is completely coated with Parylene C. Parylene is a polymer that can be vapor deposited. Parylene is characterized by its high dielectric strength and its low dielectric constant. With the parylene layer, the cooling elements, which are made of a metal, can be electrically insulated. On the one hand, it can thus be achieved that the battery cells can be electrically insulated from the cooling elements. In addition, the heat can be dissipated from the battery cells by means of the cooling elements. Thus, the battery can be operated safely and reliably.

Bevorzugt weist das Parylene eine Schichtdicke zwischen 5 µm und 10 µm auf. Die Beschichtung, die aus Parylene gebildet ist, kann also eine Schichtdicke zwischen 5 µm und 10 µm aufweisen. Durch die geringe Schichtdicke bzw. die sehr dünne Wandstärke spielt die Parylene-Beschichtung aus thermischer Sicht praktisch keine Rolle. Somit ist es möglich, die Kühlelemente thermisch und elektrisch optimal für die Batterie auszulegen.The parylene preferably has a layer thickness of between 5 μm and 10 μm. The coating, which is formed from parylene, can therefore have a layer thickness of between 5 μm and 10 μm. Due to the low layer thickness and the very thin wall thickness, the Parylene coating plays practically no role from a thermal point of view. This makes it possible to optimally design the cooling elements thermally and electrically for the battery.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn jedes der Kühlelemente zwei plattenförmige Bereiche und einen Biegebereich aufweist, wobei das Kühlelement in dem Biegebereich gebogen ist und wobei der Biegebereich auf einer der Bodenplatte abgewandten Seite des Kühlelements angeordnet ist. Das Kühlelement kann beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium gebildet sein. Insbesondere ist das Kühlelement aus einem Blech gebildet. Dieses Blech kann in einem Biegebereich bzw. um eine Biegeachse gebogen sein. Somit kann das Kühlelement zwei im Wesentlichen plattenförmige Bereiche aufweisen, die zueinander gebogen sind. Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass das Kühlelement elastisch verformbar ist. So können die beiden plattenförmigen Bereiche federnd zueinander ausgebildet sein. Damit kann erreicht werden, dass das Kühlelement mit den beiden angrenzenden Batteriezellen in Kontakt ist und somit die Wärme effektiv abgeführt werden kann.Furthermore, it is advantageous if each of the cooling elements has two plate-shaped areas and a bending area, the cooling element being bent in the bending area and the bending area being arranged on a side of the cooling element facing away from the base plate. The cooling element can be made of copper or aluminum, for example. In particular, the cooling element is formed from sheet metal. This metal sheet can be bent in a bending area or around a bending axis. The cooling element can thus have two essentially plate-shaped areas which are bent toward one another. It can be provided in particular that the cooling element is elastically deformable. The two plate-shaped areas can be designed to be resilient to one another. In this way it can be achieved that the cooling element is in contact with the two adjacent battery cells and the heat can thus be dissipated effectively.

Bevorzugt erstrecken sich die zwei plattenförmigen Bereiche senkrecht zu der Oberseite der Bodenplatte. Mit anderen Worten sind die beiden plattenförmigen Bereiche des jeweiligen Kühlelements im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Somit können zwischen zwei der Kühlelemente prismatisch oder quaderförmig ausgebildete Batteriezellen besonders Bauraum sparend angeordnet werden.The two plate-shaped areas preferably extend perpendicularly to the upper side of the base plate. In other words, the two plate-shaped areas of the respective cooling element are arranged essentially parallel to one another. Thus, between two of the cooling elements, battery cells of prismatic or cuboid design can be arranged in a particularly space-saving manner.

In einer weiteren Ausführungsform schließt sich an jeden der plattenförmigen Bereiche an einer dem Biegebereich gegenüberliegenden Seite ein Auflagebereich an, wobei das Kühlelement zwischen dem plattenförmigen Bereich und dem Auflagebereich derart gebogen ist, dass sich der Auflagebereich parallel zu der Oberseite der Bodenplatte erstreckt. Mit anderen Worten kann das Kühlelement in dem dem Biegebereich gegenüberliegenden Bereich zudem gebogen sein. Somit bildet sich anschließend an jede der plattenförmige Bereiche ein Auflagebereich ein, der im Wesentlichen rechtwinklig zu dem plattenförmigen Bereich angeordnet ist. Jedes der Kühlelemente weist also zwei Auflagebereiche auf. Diese Auflagebereiche dienen beispielsweise der Befestigung der Kühlelemente auf der Oberseite der Bodenplatte. Die Kühlelemente können beispielsweise durch ein Schweißverfahren und/oder ein Lötverfahren mit der Bodenplatte stoffschlüssig verbunden sein. Somit kann eine zuverlässige mechanische Verbindung zwischen der Bodenplatte und den einzelnen Kühlelementen erreicht werden.In a further embodiment, each of the plate-shaped areas is adjoined by a support area on a side opposite the bending area, the cooling element being bent between the plate-shaped area and the support area in such a way that the support area extends parallel to the upper side of the base plate. In other words, the cooling element can also be bent in the area opposite the bending area. Thus, adjoining each of the plate-shaped areas, a support area is formed, which is arranged essentially at right angles to the plate-shaped area. Each of the cooling elements therefore has two contact areas. These support areas are used, for example, to attach the cooling elements to the top of the base plate. The cooling elements can be materially connected to the base plate, for example by a welding process and/or a soldering process. A reliable mechanical connection between the base plate and the individual cooling elements can thus be achieved.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Kühlelemente auf der Oberseite der Bodenplatte beabstandet zueinander angeordnet, wobei in einem jeweiligen Zwischenbereich zwischen zwei benachbarten Kühlelementen eine Wärmeleitelement angeordnet ist. Wenn die Kühlelemente bzw. deren Auflagebereiche beabstandet zueinander angeordnet sind, kann in dem Zwischenbereich zwischen den Auflagebereichen zweier benachbarter Kühlelemente beispielsweise eine Wärmeleitpaste oder ein anderes wärmeleitfähiges Material angeordnet sein. Somit kann zuverlässig erreicht werden, dass die von der Batteriezelle erzeugte Wärme an die Bodenplatte abgeführt wird. Es kann zudem vorgesehen sein, dass benachbarte Kühlelemente derart auf der Bodenplatte angeordnet sind, dass diese keinen Abstand zueinander aufweisen.In a further embodiment, the cooling elements are arranged at a distance from one another on the upper side of the base plate, with a heat-conducting element being arranged in a respective intermediate region between two adjacent cooling elements. If the cooling elements or their contact areas are arranged at a distance from one another, in the intermediate area between the contact areas of two adjacent Cooling elements may be arranged, for example, a thermal paste or other thermally conductive material. It can thus be reliably achieved that the heat generated by the battery cell is dissipated to the base plate. It can also be provided that adjacent cooling elements are arranged on the base plate in such a way that they are not spaced apart from one another.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Bodenplatte zumindest einen Kühlkanal aufweist, der mit einem Kühlmedium durchströmt ist. Die Bodenplatte kann einen Kühlkanal aufweisen, der beispielsweise mit einer Kühlflüssigkeit durchströmt ist. Der Kühlkanal der Bodenplatte kann fluidisch mit der Kühleinrichtung des Kraftfahrzeugs verbunden werden. Somit kann die von den Batteriezellen erzeugte Wärme effektiv abgeführt werden.Furthermore, it is advantageous if the base plate has at least one cooling channel through which a cooling medium flows. The base plate can have a cooling channel through which a cooling liquid flows, for example. The cooling channel of the base plate can be fluidically connected to the cooling device of the motor vehicle. Thus, the heat generated by the battery cells can be dissipated effectively.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Batterie. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als Elektrofahrzeug oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sein.A motor vehicle according to the invention includes a battery according to the invention. The motor vehicle is designed in particular as a passenger car. The motor vehicle can be embodied, for example, as an electric vehicle or as a hybrid vehicle.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer Batterie für ein Kraftfahrzeug. Hierbei wird eine Mehrzahl von Batteriezellen und eine Kühleinrichtung, welche eine Mehrzahl von Kühlelementen und eine Bodenplatte aufweist, bereitgestellt. Dabei sind die Kühlelemente aus einem Metall gebildet. Zudem wird die Mehrzahl von Batteriezellen im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberseite der Bodenplatte angeordnet und zwischen zwei der Kühlelemente wird jeweils eine Batteriezelle angeordnet. Darüber hinaus wird jedes der Kühlelemente zumindest in einem einer der Batteriezellen zugewandten Bereich mit Parylene beschichtet.A method according to the invention is used to produce a battery for a motor vehicle. In this case, a plurality of battery cells and a cooling device, which has a plurality of cooling elements and a base plate, are provided. In this case, the cooling elements are formed from a metal. In addition, the plurality of battery cells is arranged essentially perpendicular to an upper side of the base plate and one battery cell is arranged in each case between two of the cooling elements. In addition, each of the cooling elements is coated with parylene at least in a region facing one of the battery cells.

Bevorzugt wird zum Bereitstellen des Kühlelements ein Halbzeug aus einem Grundmaterial gestanzt und anschließend wird das Halbzeug gebogen. Als Grundmaterial kann beispielsweise ein Metallblech, insbesondere ein Kupferblech oder ein Aluminiumblech bereitgestellt werden. Aus diesem Blech kann ein Halbzeug herausgestanzt werden. Anschließend kann das Halbzeug durch einen entsprechenden Biegeprozess umgeformt werden. Beispielsweise kann das Kühlelement an drei Bereichen gebogen werden, so dass es im Wesentlichen zwei zueinander parallel angeordnete plattenförmige Bereiche der zwei jeweils senkrecht zu den plattenförmigen Bereichen angeordnete Auflagebereiche aufweist. Das Kühlelement kann also im Wesentlichen T-förmig ausgebildet sein. Somit können die jeweiligen Kühlelemente kostengünstig bereitgestellt werden.To provide the cooling element, a semi-finished product is preferably stamped from a base material and the semi-finished product is then bent. A metal sheet, in particular a copper sheet or an aluminum sheet, for example, can be provided as the base material. A semi-finished product can be punched out of this sheet metal. The semi-finished product can then be formed using a corresponding bending process. For example, the cooling element can be bent in three areas, so that it essentially has two mutually parallel plate-shaped areas of the two support areas arranged perpendicular to the plate-shaped areas. The cooling element can therefore be essentially T-shaped. The respective cooling elements can thus be provided at low cost.

Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Batterie vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie das erfindungsgemäße Verfahren.The preferred embodiments presented with reference to the battery according to the invention and their advantages apply correspondingly to the motor vehicle according to the invention and the method according to the invention.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without the frame to abandon the invention.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail using preferred exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings.

Dabei zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches eine Batterie aufweist;
2 die Batterie in einer geschnittenen Seitenansicht; und
3 ein Kühlelement einer Kühleinrichtung der Batterie in einer geschnittenen Seitenansicht.

show:

1 an automotive vehicle according to an embodiment of the present invention, which includes a battery;
2 the battery in a sectional side view; and
3 a cooling element of a cooling device of the battery in a sectional side view.

In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Fall als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine vorliegend nur schematisch dargestellte Batterie 2 auf. Die Batterie 2 kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, einen Antriebsmotor, insbesondere einen Elektromotor, des Kraftfahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Batterie 2 kann als Hochvolt-Batterie ausgebildet sein. 1 12 shows a motor vehicle 1 according to an embodiment of the present invention. In the present case, the motor vehicle 1 is designed as a passenger car. The motor vehicle 1 can be an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example. The motor vehicle 1 has a battery 2, which is shown only schematically in the present case. The battery 2 can be provided, for example, to supply electrical energy to a drive motor, in particular an electric motor, of the motor vehicle. The battery 2 can be designed as a high-voltage battery.

2 zeigt die Batterie 2 in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Batterie 2 weist ein Batteriemodul 3 auf, das mehrere Batteriezellen 4 umfasst. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Batterie 2 bzw. das Batteriemodul 3 vier Batteriezellen 4. Die einzelnen Batteriezellen 4 können beispielsweise Lithium-Ionen-Zellen sein. Die Batteriezellen 4 können quaderförmig oder prismatisch ausgebildet sein. Ferner können die einzelnen Batteriezellen 4 elektrisch in Reihe geschaltet sein. 2 shows the battery 2 in a sectional side view. The battery 2 has a battery module 3 that includes a plurality of battery cells 4 . In the present exemplary embodiment, the battery 2 or the battery module 3 comprises four battery cells 4. The individual battery cells 4 can be lithium-ion cells, for example. The battery cells 4 can be cuboid or prismatic. Furthermore, the individual battery cells 4 can be electrically connected in series.

Darüber hinaus umfasst die Batterie 2 eine Kühleinrichtung 5. Die Kühleinrichtung 5 umfasst wiederum eine Bodenplatte 6. Die Bodenplatte 6 kann beispielsweise aus einem Metall gefertigt sein. Die Bodenplatte 6 kann einen hier nicht dargestellten Kühlkanal aufweisen, der mit einem Kühlmedium, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit, durchströmt werden kann. Darüber hinaus umfasst die Kühleinrichtung 5 eine Mehrzahl von Kühlelementen 7. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Kühleinrichtung 5 fünf Kühlelemente 7. Die Kühlelemente 7 sind auf einer Oberseite 8 der Bodenplatte 6 angeordnet. Dabei sind die Kühlelemente 7 derart auf der Bodenplatte 6 angeordnet, dass sich die jeweiligen Haupterstreckungsrichtungen der Kühlelemente 7 im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung bzw. der Oberfläche 8 der Bodenplatte 6 erstrecken. Ferner sind die Kühlelemente 7 und die Batteriezellen derart zueinander angeordnet, dass jeweils eine der Batteriezellen 4 zwischen zwei der Kühlelemente 7 angeordnet ist.In addition, the battery 2 includes a cooling device 5. The cooling device 5 in turn includes a base plate 6. The base plate 6 can be made of a metal, for example. The base plate 6 can have a cooling channel, not shown here, through which a cooling medium, for example a cooling liquid, can flow. In addition, the cooling device 5 includes a plurality of cooling elements 7. In the present exemplary embodiment, the cooling device 5 includes five cooling elements 7. The cooling elements 7 are arranged on a top side 8 of the base plate 6. The cooling elements 7 are arranged on the base plate 6 in such a way that the respective main extension directions of the cooling elements 7 extend essentially perpendicularly to a main extension direction or to the surface 8 of the base plate 6 . Furthermore, the cooling elements 7 and the battery cells are arranged in relation to one another in such a way that one of the battery cells 4 is arranged between two of the cooling elements 7 .

Vorliegend sind die Kühlelemente 7 derart auf der Bodenplatte 6 angeordnet, dass diese beabstandet zueinander angeordnet sind. In jeweiligen Zwischenräumen 9 zwischen benachbarten Kühlelementen 7 ist jeweils ein Wärmeleitelement 10, beispielsweise eine Wärmeleitpaste, angeordnet. Die von dem Kühlmedium, das die Bodenplatte 6 durchströmt, bereitgestellte Kühlenergie wird von der Bodenplatte 6 an die jeweiligen Kühlelemente 7 und von diesen auf die Batteriezellen 4 übertragen. Somit kann die von den Batteriezellen 4 im Betrieb erzeugte Wärme effektiv abgeführt werden.In the present case, the cooling elements 7 are arranged on the base plate 6 in such a way that they are arranged at a distance from one another. A thermally conductive element 10, for example a thermally conductive paste, is arranged in the respective intermediate spaces 9 between adjacent cooling elements 7. The cooling energy provided by the cooling medium that flows through the base plate 6 is transferred from the base plate 6 to the respective cooling elements 7 and from these to the battery cells 4 . The heat generated by the battery cells 4 during operation can thus be dissipated effectively.

3 zeigt eines der Kühlelemente 7 in einer geschnittenen Seitenansicht. Das Kühlelement 7 kann beispielsweise aus einem Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, gefertigt sein. Insbesondere ist das Kühlelement 7 aus einem entsprechenden Blech gefertigt und entsprechend gebogen. Vorliegend weist das Kühlelement 7 einen Biegebereich 11 auf, in dem das Kühlelement 7 gebogen ist. Darüber hinaus weist das Kühlelement 7 zwei plattenförmige Bereiche 12 auf, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Auf einer dem Biegebereich 11 gegenüberliegenden Seite 13 weist das Kühlelement 7 zwei Auflagebereiche 14 auf. Zwischen dem jeweiligen plattenförmigen Bereich 12 und dem Auflagebereich 14 ist das Blech bzw. das Kühlelement 7 derart gebogen, dass der jeweilige Auflagebereich 14 im Wesentlichen senkrecht zu dem plattenförmigen Bereich 12 angeordnet ist. In dem Bereich 13 ist das jeweilige Kühlelement 7 mit der Oberseite 8 der Bodenplatte verbunden. Das Kühlelement kann in dem Bereich der plattenförmigen Bereiche 12 eine Breite 15 aufweisen, die beispielsweise 0,5 mm beträgt. 3 shows one of the cooling elements 7 in a sectional side view. The cooling element 7 can be made of a metal, in particular copper or aluminum, for example. In particular, the cooling element 7 is made from a corresponding sheet metal and is bent accordingly. In the present case, the cooling element 7 has a bending area 11 in which the cooling element 7 is bent. In addition, the cooling element 7 has two plate-shaped areas 12 which are arranged essentially parallel to one another. The cooling element 7 has two support areas 14 on a side 13 opposite the bending area 11 . Between the respective plate-shaped area 12 and the bearing area 14 , the metal sheet or the cooling element 7 is bent in such a way that the respective bearing area 14 is arranged essentially perpendicular to the plate-shaped area 12 . In the area 13, the respective cooling element 7 is connected to the upper side 8 of the base plate. The cooling element can have a width 15 in the area of the plate-shaped areas 12, which is, for example, 0.5 mm.

Darüber hinaus weist das Kühlelement 7 eine Beschichtung 16 auf. Vorliegend ist das Kühlelement 7 vollständig beschichtet. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Kühlelement 7 auf der der Oberseite 9 der Bodenplatte 6 zugewandten Seite 13 nicht beschichtet ist. Die Beschichtung 16 ist auf der kompletten Außenseite 17 des Kühlelements 7 angeordnet. Die Beschichtung 16 ist vorliegend aus Parylene gebildet. Durch die Beschichtung 16 kann eine elektrische Isolation zwischen den jeweiligen Batteriezellen 4 und den Kühlelementen 7 bereitgestellt werden. Die Beschichtung kann eine Schichtdicke in einem Bereich zwischen 5 µm und 10 µm aufweisen.In addition, the cooling element 7 has a coating 16 . In the present case, the cooling element 7 is completely coated. It can also be provided that the cooling element 7 is not coated on the side 13 facing the upper side 9 of the base plate 6 . The coating 16 is arranged on the entire outside 17 of the cooling element 7 . In the present case, the coating 16 is formed from parylene. The coating 16 can provide electrical insulation between the respective battery cells 4 and the cooling elements 7 . The coating can have a layer thickness in a range between 5 μm and 10 μm.

Die Beschichtung 16 bzw. das Parylene kann beispielsweise mittels eines Plasma-unterstützten Verfahrens auf das Kühlelement 7 aufgebracht werden. Hierzu kann das Kühlelement 7 in einer entsprechenden Reaktionskammer angeordnet werden. Dabei findet der Beschichtungsprozess des Kühlelements 7 unter Vakuum statt. Das Parylene kann dann aus der Gasphase abgeschieden werden. Durch die geringe Schichtdicke der Beschichtung 16 bzw. des Parylene spielt die Beschichtung aus thermischer Sicht praktisch keine Rolle. Somit können die Batteriezellen 4 effektiv gekühlt werden.The coating 16 or the parylene can be applied to the cooling element 7 by means of a plasma-assisted method, for example. For this purpose, the cooling element 7 can be arranged in a corresponding reaction chamber. The coating process of the cooling element 7 takes place under vacuum. The parylene can then be vapor deposited. Due to the small layer thickness of the coating 16 or the parylene, the coating plays practically no role from a thermal point of view. Thus, the battery cells 4 can be effectively cooled.

Claims

Battery (2) for a motor vehicle (1), with a plurality of battery cells (4) and with a cooling device (5) which has a base plate (6), the plurality of battery cells (4) being perpendicular to an upper side (8) the base plate (6), characterized in that the cooling device (5) has a plurality of cooling elements (7), the cooling elements (7) are formed from a metal, one of the battery cells (4) between two of the cooling elements ( 7) is arranged and each of the cooling elements (7) is coated with parylene at least in one of the battery cells (4) facing area.

battery (2) after claim 1 , characterized in that the parylene has a layer thickness between 5 µm and 10 µm.

battery (2) after claim 1 or 2 , characterized in that each of the cooling elements (7) has two plate-shaped areas (12) and a bending area (11), the cooling element (7) being bent in the bending area (11) and the bending area (11) being on one of the upper side (8) the base plate (6) facing away from the cooling element (7) is arranged.

battery (2) after claim 3 , characterized in that the two plate-shaped areas (12) extend perpendicular to the top (8) of the base plate (6).

battery (2) after claim 3 or 4 , characterized in that a support area (14) adjoins each of the plate-shaped areas (12) on a side (13) of the cooling element (7) opposite the bending area (11), the cooling element (7) between the plate-shaped area (12 ) and the support area (14) is bent in such a way that the support area (14) extends parallel to the upper side (8) of the base plate (6).

Battery (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling elements (7) are arranged on the upper side (8) of the base plate (6) at a distance from one another, with in a respective intermediate region (9) between two adjacent cooling elements (7) a heat-conducting element (10) is arranged.

Battery (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the base plate (6) has at least one cooling channel through which a cooling medium flows.

Motor vehicle (1) with a battery (2) according to one of the preceding claims.

Method for producing a battery (2) for a motor vehicle (1), in which a plurality of battery cells (4) and a cooling device (5) which has a base plate (6) are provided, the plurality of battery cells (4) is arranged perpendicular to an upper side (8) of the base plate (6), characterized in that the cooling device (5) has a plurality of cooling elements (7), the cooling elements (7) are formed from a metal, one of the battery cells ( 4) is arranged between two of the cooling elements (7) and each of the cooling elements (7) is coated with parylene at least in an area facing one of the battery cells (4).

procedure after claim 9 , characterized in that to provide the respective cooling element (7) a semi-finished product is stamped from a base material and then the semi-finished product is bent.