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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriemodul, und insbesondere
auf ein Batteriemodul mit einer Vielzahl von Batterieeinheiten,
für die
die Kühleffizienz
verbessert ist.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Im
Gegensatz zu einer Primärbatterie
kann eine wiederaufladbare Batterie wieder aufgeladen werden. Niedrigkapazitätsbatterien
werden für
verschiedene tragbare elektronische Geräte, wie zum Beispiel Telefone,
Laptop-Computer und Camcorder verwendet. Hochkapazitätsbatterien
werden als Stromquelle zum Ansteuern von Motoren, wie zum Beispiel
denen für
hybride Elektrofahrzeuge, verwendet.
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In
Abhängigkeit
von ihrer externen Form können
wiederaufladbare Batterien in verschiedene Arten klassifiziert werden,
zum Beispiel prismatische und zylindrische Batterien. Die wiederaufladbare Hochkapazitätsbatterie
(nachstehend als „Batteriemodul" bezeichnet) besteht
aus einer Vielzahl von wiederaufladbaren Batterien (nachstehend
jeweils als „Batterieeinheit" bezeichnet), so
dass sie verwendet werden kann, um Motoren von Maschinen, die eine
Hochleistungsstromquelle benötigen,
wie zum Beispiel hybriden Elektrofahrzeugen, anzusteuern.
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Jede
der Batterieeinheiten beinhaltet eine Elektrodenanordnung mit positiven
und negativen Elektroden und einem zwischen den positiven und negativen
Elektroden angeordneten Separator, einen Behälter zum Aufnehmen der Elektrodenanordnung, eine
Kappenanordnung zum Abdichten des Behälters sowie Plus- und Minuspole,
die sich von der Kappenanordnung erstrecken und leitend mit den
positiven beziehungsweise negativen Elektroden verbunden sind.
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In
dem Batteriemodul sind die Batterieeinheiten in einem vorbestimmten
Abstand voneinander angeordnet und in Reihe oder parallel geschaltet.
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Da
das Batteriemodul mehrere bis einige zehn Batterieeinheiten umfasst,
muss die von den Batterieeinheiten erzeugte Wärme effizient abgeleitet werden.
Die Wärmeableitungseigenschaft
des Batteriemoduls ist ein sehr wichtiger Faktor, von dem die Leistung
des Batteriemoduls abhängt.
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Wenn
die Wärmeableitung
nicht ordnungsgemäß erfolgt,
kann ein Temperaturunterschied zwischen den Batterieeinheiten erzeugt
werden und die Ladungs-/Entladungseffizienz verschlechtern. Ferner kann
die Temperatur des Batteriemoduls übermäßig steigen, wodurch die Leistung
des Batteriemoduls verschlechtert wird oder in den schwersten Fällen die Explosion
des Batteriemoduls verursacht wird.
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Insbesondere
erfolgt das Laden und Entladen mit einer großen Stromkapazität, wenn
das Batteriemodul als die wiederaufladbare Hochkapazitätsbatterie
zum Ansteuern von Motoren von beispielsweise einem Staubsauger,
einem elektrischen Roller oder einem hybriden Elektrofahrzeug verwendet wird.
Daher steigt die Innentemperatur des Batteriemoduls übermäßig. Dies
verschlechtert die inhärente
Leistung des Batteriemoduls. Daher ist es sehr wichtig, die überschüssige Wärme effizient
aus dem Batteriemodul abzuleiten.
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US 2004/0163398 A1 offenbart
ein System, das eine Vielzahl von Batterien und eine Wärmeübertragungseinheit
mit einem Fluidweg und einer aus einem Kühler und einem Gebläse bestehenden
Temperaturverstelleinheit umfasst.
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US 2004/0064283 A1 offenbart
eine Temperaturverstellvorrichtung für ein Batteriemodul, wobei besagte
Temperaturverstellvorrichtung ein in Kontakt mit der Außenseite
der Batterie angeordnetes thermoelektrisches Element beinhaltet.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Batteriemodul mit einer Vielzahl
von Batterieeinheiten bereit, für
die die Kühleffizienz
maximiert ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ferner ein Batteriemodul mit einer
Vielzahl von Batterieeinheiten bereit, die einheitlich gekühlt werden
können,
um einen Temperaturunterschied zwischen ihnen zu minimieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Batteriemodul bereitgestellt, umfassend:
eine
Vielzahl von Batterieeinheiten; und
eine Wärmeübertragungseinheit, welche
- (i) einen Wärmeübertragungskörper mit
wenigstens einem Fluidweg für
ein Kühlmittel
und
- (ii) eine Temperaturverstelleinheit, die benachbart zu den Batterieeinheiten
angeordnet ist und zur Regelung einer Temperatur der Batterieeinheiten ausgelegt
ist,
wobei der Wärmeübertragungskörper ein
Kühlrohr ist;
und wobei die Batterieeinheiten an einer Innenseite des Kühlrohrs
angeordnet sind und die Temperaturverstelleinheit an einer Außenseite
des Kühlrohrs
angeordnet ist oder wobei die Batterieeinheiten an der Außenseite
des Kühlrohrs
angeordnet sind und die Temperaturverstelleinheit an der Innenseite des
Kühlrohrs
angeordnet ist.
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Die
Temperaturverstelleinheit kann ein thermoelektrisches Element oder
eine Wärmeableitrippe sein.
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Das
Kühlrohr
kann zylindrisch oder prismatisch sein.
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Die
Batterieeinheit kann zylindrisch oder prismatisch sein.
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Die
Batterieeinheit kann in einen Aufnahmebehälter aufgenommen sein, der
an einer Außenseite des
Kühlrohrs
angebaut ist. Vorzugsweise weist der Aufnahmebehälter einen einem Querschnitt
der Batterieeinheit entsprechenden Querschnitt auf.
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Das
Batteriemodul kann ferner ein Außenrohr beinhalten, das um
das Kühlrohr
umlaufend angeordnet ist und dabei einen weiteren Fluidweg für das Kühlmittel
zwischen dem Außenrohr
und dem Kühlrohr
vorgibt. Eine Wärmeableitrippe
kann auf dem Außenrohr
geformt sein. Vorzugsweise liegt das Außenrohr in einer zum Kühlrohr identischen
Gestalt vor. Vorzugsweise berührt
der Aufnahmebehälter eine
Innenseite des Außenrohrs.
Vorzugsweise ist das Kühlrohr
aus Aluminium geformt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden ersichtlicher, indem Ausführungen
derselben im Detail mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben
werden:
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Batteriemoduls gemäß einer exemplarischen Ausführung der
vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Vorderschnittansicht des Batteriemoduls von 1;
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3 ist
eine Schnittdraufsicht der Batterieeinheit von 1;
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4 ist
eine Vorderschnittansicht eines Batteriemoduls gemäß einer
weiteren exemplarischen Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Vorderschnittansicht eines Batteriemoduls gemäß noch einer
weiteren exemplarischen Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine Vorderschnittansicht eines Batteriemoduls gemäß noch einer
weiteren exemplarischen Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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7 ist
eine Vorderschnittansicht eines Batteriemoduls gemäß noch einer
weiteren exemplarischen Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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8 ist
eine Vorderschnittansicht eines Batteriemoduls gemäß noch einer
weiteren exemplarischen Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
eine Perspektivansicht eines Batteriemoduls gemäß noch einer weiteren exemplarischen
Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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10 ist
eine Vorderschnittansicht des Batteriemoduls von 9;
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11 ist
eine Seitenschnittansicht des Batteriemoduls von 9;
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12 und 13 sind
Seitenschnittansichten von modifizierten Beispielen des Batteriemoduls von 9;
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14 ist
eine Perspektivansicht eines Batteriemoduls gemäß noch einer weiteren exemplarischen
Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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15 ist
eine Vorderansicht des Batteriemoduls von 14; und
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16 ist
eine Vorderansicht eines modifizierten Beispiels des Batteriemoduls
von 14.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung werden zur Illustration
bestimmte Ausführungen
der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben.
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Obwohl
Luft als Beispiel des Kühlmittels
eines Batteriemoduls angegeben ist, ist in der folgenden Beschreibung
die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können Wasser oder
andere Flüssigkeiten
als Kühlmittel
verwendet werden.
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Unter
Bezug auf 1 beinhaltet ein Batteriemodul 10 dieser
Ausführung
eine Vielzahl von Batterieeinheiten 11, wobei jede eine
Elektrodenanordnung mit positiven und negativen Elektroden und einem
zwischen den positiven und negativen Elektroden angeordneten Separator
beinhaltet. Das Batteriemodul 10 umfasst ferner ein zylindrisches
Kühlrohr 12, durch
das Kühlluft
strömt,
eine Vielzahl von Aufnahmebehältern 13,
die zum Empfangen der entsprechenden Batterieeinheiten 11 auf
einem Außenumfang
des Kühlrohrs 12 und
in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind, sowie eine
Vielzahl von thermoelektrischen Elementen 15, die auf einem
Innenumfang des Kühlrohrs 12 und
in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind.
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Das
thermoelektrische Element 15 ist eine Vorrichtung zum Absorbieren
oder Freisetzen von Wärme
unter Verwendung verschiedener Metalle oder verschiedener Halbleiter.
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Das
Kühlrohr 12 gemäß dieser
Ausführung stellt
einen Wärmeübertragungskörper mit
wenigstens einem Fluidweg für
das Kühlmittel
dar. Der Wärmeübertragungskörper selbst
ist ein Teil einer Wärmeübertragungseinheit.
Die Wärmeübertragungseinheit
beinhaltet ferner das thermoelektrische Element 15 als
Temperaturverstelleinheit, die benachbart zu den Batterieeinheiten 11 angeordnet
ist und zur Regelung einer Temperatur der Batterieeinheiten 11 ausgelegt
ist.
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Um
die von den Batterieeinheiten 11 erzeugte Wärme abzuleiten,
sind die thermoelektrischen Elemente 15 so ausgelegt, dass
sie die durch das Kühlrohr 12 übertragene
Wärme absorbieren
und die absorbierte Wärme
an die durch das Kühlrohr 12 strömende Kühlluft ableiten.
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Jedoch
kann in manchen Fällen
das thermoelektrische Element so ausgelegt sein, dass es Wärme erzeugt.
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Das
heißt,
es kann einen Fall geben, in dem die Temperatur der Batterieeinheit 11 beispielsweise in
der kältesten
Jahreszeit steigen muss. In diesem Fall wird die Richtung eines
an die thermoelektrischen Elemente angelegten elektrischen Stroms
umgewandelt, um Wärme
zu erzeugen und somit die Temperatur der Batterieeinheit 11 zu
erhöhen,
wodurch die Batterieeinheit 11 effektiv arbeiten kann.
In diesem Fall dient das Kühlrohr 12 als
ein wärmeübertragendes
Element.
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Wie
oben beschrieben fungieren die thermoelektrischen Elemente als Temperaturverstelleinheit zur
Regelung der Temperatur der Batterieeinheit 11. Die Anzahl
an thermoelektrischen Elementen kann entsprechend einer Größe des Batteriemoduls
variieren. Die thermoelektrischen Elemente können durch ein aus dem Stand
der Technik wohlbekanntes Verfahren angebaut werden.
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Da
das Kühlrohr 12 durch
zum Beispiel ein Gebläse
(nicht gezeigt) mit Kühlluft
fremdversorgt wird, wird die von den Batterieeinheiten 11 erzeugte Wärme durch
das Kühlrohr 12 von
der Kühlluft
abgeleitet.
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Das
thermoelektrische Element 15 beinhaltet eine thermostatische
Elektrode (nicht gezeigt) und eine Wärmeabsorptions-/freisetzungselektrode (nicht
gezeigt). Die thermostatische Elektrode berührt das Kühlrohr 12, während die
Wärmeabsorptions-/freisetzungselektrode
die durch das Kühlrohr 12 strömende Luft
berührt.
Daher wird die thermostatische Elektrode gekühlt, wenn der elektrische Strom an
die thermoelektrischen Elemente angelegt wird.
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Dann
wird die von den Batterieeinheiten 11 erzeugte Wärme dem
Kühlrohr 12 übertragen
und von diesem dissipiert und wird ferner von der durch das Kühlrohr 12 strömenden Kühlluft abgeleitet.
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Im
Gegensatz dazu erwärmen
die thermostatischen Elektroden das Kühlrohr 12, um die
Temperatur der Batterieeinheiten 11 zu erhöhen, wenn der
elektrische Strom in einer dem obigen Fall gegenüberliegenden Richtung an die
thermoelektrischen Elemente 15 angelegt wird, um die Temperatur
der Batterieeinheiten 11 unter Verwendung der thermoelektrischen
Elemente 15 zu erhöhen.
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In
dieser Ausführung
liegt die Batterieeinheit 11 in einer zylindrischen Form
vor, und der Aufnahmebehälter 13 weist
einen der Form der Batterieeinheit 11 entsprechenden Innenumfang
auf. Das heißt, der
Aufnahmebehälter 13 ist
ein zylindrisches Rohr mit einem Außendurchmesser der Batterieeinheit 11 entsprechenden
Innendurchmesser.
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Daher
berührt,
wenn die Batterieeinheit 11 in den Aufnahmebehälter 13 aufgenommen
ist, der Außenumfang
der Batterieeinheit 1 fest den Innenumfang des Aufnahmebehälters 13.
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An
diesem Punkt sind gegenüberliegende Enden
(erste und zweite Enden) des Aufnahmebehälters 13 geöffnet. Daher
ist, wenn die Batterieeinheit 11 in den Aufnahmebehälter 13 aufgenommen ist,
der Pluspol der Batterieeinheit 11 durch das erste Ende
des Aufnahmebehälters 13 exponiert,
und der Minuspol der Batterieeinheit 11 ist durch das zweite Ende
des Aufnahmebehälters 13 exponiert
(siehe 3).
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Daher
kann die Vielzahl von an dem Kühlrohr 12 angebauten
Batterieeinheiten 11 effektiv in Reihe oder parallel verbunden
werden.
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In
dieser Ausführung
können
das Kühlrohr 12 und
der Aufnahmebehälter 13 aus
Aluminium oder Kupfer, das ein relativ stark thermisch leitendes
Material ist, geformt sein. Um den Strom zwischen dem Kühlrohr 12 und
dem Aufnahmebehälter 13 zu
unterbrechen, kann ein Isolationselement (nicht gezeigt) zwischen
dem Kühlrohr 12 und
dem Aufnahmebehälter 13 angeordnet
sein.
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4 zeigt
ein Batteriemodul gemäß einer weiteren
Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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Ein
Batteriemodul dieser Ausführung
ist im Wesentlichen identisch mit dem von 1, mit der Ausnahme,
dass ein Kühlrohr 12' mit einem rechteckigen
Querschnitt geformt ist. Das heißt, dass das Kühlrohr der
vorliegenden Erfindung mit einem zylindrischen oder polygonalen
Querschnitt geformt sein kann. Wenn das Kühlrohr mit dem polygonalen
Querschnitt geformt ist, können
die Aufnahmebehälter,
in die die Batterieeinheiten aufgenommen sind, an jeder Seite des
Kühlrohrs 12' montiert sein.
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5 zeigt
ein Batteriemodul gemäß einer weiteren
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Ein Batteriemodul dieser Ausführung ist
im Wesentlichen identisch mit dem von 4, mit der
Ausnahme, dass die Batterieeinheit prismatisch ist und ein Aufnahmebehälter 26 mit
einem der prismatischen Batterie entsprechenden Querschnitt geformt
ist.
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Die
Batterieeinheit 24 ist in den Aufnahmebehälter 26 aufgenommen,
so dass eine Oberfläche mit
einer breiteren Breite dem Kühlrohr 22 gegenüberliegt.
In diesem Fall vergrößert sich
eine Kontaktfläche
zwischen der Batterieeinheit 24 und dem Kühlrohr 22,
wodurch die Kühleffizienz
des Batteriemoduls 20 verbessert wird.
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Im
Fall der prismatischen Batterieeinheit sind sowohl die Plus- als
auch die Minuspole 24a und 24b an einem Ende derselben
geformt. Daher kann nur ein Ende des Aufnahmebehälters 26 geöffnet werden.
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6 zeigt
ein Batteriemodul gemäß einer weiteren
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Ein Batteriemodul 30 dieser
Ausführung
ist identisch mit dem von 6, mit der
Ausnahme, dass die Batterieeinheiten 32 innerhalb eines
Kühlrohrs 34 angeordnet
sind, während
die thermoelektrischen Elemente 36 außerhalb des Kühlrohrs 34 angeordnet
sind.
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Das
heißt,
Aufnahmebehälter 39 sind
an einer Innenwand des Kühlrohrs 34 angebaut,
und die Batterieeinheiten 32 sind in den entsprechenden
Aufnahmebehältern 39 aufgenommen.
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Daher
werden die Batterieeinheiten 32 direkt von der durch das
Kühlrohr 34 strömenden Kühlluft gekühlt, und
die von den Batterieeinheiten 32 freigesetzte und durch
das Kühlrohr 12 übertragene
Wärme wird
durch die thermoelektrischen Elemente 36 zu einer externen
Seite abgeleitet.
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7 zeigt
ein Batteriemodul gemäß einer weiteren
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Ein Batteriemodul dieser Ausführung ist
im Wesentlichen identisch mit dem von 5, mit der
Ausnahme, dass die thermoelektrischen Elemente der dritten Ausführung mit
Wärmeableitrippen 44 ersetzt
sind.
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Die
Wärmeableitrippen 44 sind
an einer Innenseite des Kühlrohrs 12 und
in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet. Die Wärmeableitrippen 44 können sich
in eine Richtung erstrecken, in die die Kühlluft fließt.
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Die
Wärmeableitrippen 44 können aus
einem dem des Kühlrohrs 42 identischen
Material geformt sein. In diesem Fall können die Wärmeableitrippen 44 gleichzeitig
mit dem Kühlrohr 42 geformt
werden. Das heißt,
die Wärmeableitrippen 44 können einstückig mit
dem Kühlrohr 42 geformt
werden. Wahlweise können
die Wärmeableitrippen 44 aus
einem Material geformt sein, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das des Kühlrohrs 12 aufweist.
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8 zeigt
ein Batteriemodul gemäß einer sechsten
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Ein Batteriemodul dieser Ausführung ist
identisch mit dem von 7, mit der Ausnahme, dass angeordnete
Positionen der Wärmeableitrippen
mit angeordneten Positionen der Batterieeinheiten vertauscht sind.
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Das
heißt,
dass in dieser Ausführung
Aufnahmebehälter 56,
in die Batterieeinheiten 54 jeweils aufgenommen sind, an
einer Innenseite des Kühlrohrs 52 montiert
sind und Wärmeableitrippen 58 an einer
Außenseite
des Kühlrohrs 52 angeordnet
sind.
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Der
Betrieb des Batteriemoduls der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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Wie
oben beschrieben sind die Batterieeinheiten 11 an dem Kühlrohr 12 angeordnet,
das als Gehäuse
fungiert. Von den Batterieeinheiten 11 erzeugte Wärme wird
von durch das Kühlrohr 12 fließender Kühlluft abgeleitet.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt sind die Batterieeinheiten 11 in
die entsprechenden, an dem Außenumfang
des Kühlrohrs 12 angeordneten
Aufnahmebehältern 12 aufgenommen.
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Die
von den Batterieeinheiten 11 erzeugte Wärme wird gleichmäßig von
der durch das Kühlrohr 12 fließenden Kühlluft und
den in dem Kühlrohr 12 angebauten
thermoelektrischen Elementen abgeleitet.
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Hier
wird die gleichmäßige Wärmeableitung für die Batterieeinheiten 11 umgesetzt,
da die Batterieeinheiten 11 gleichmäßig das Kühlrohr 12 berühren, so
dass der Wärmeaustausch
zwischen den Batterieeinheiten 11 und der durch das Kühlrohr 12 strömenden Kühlluft unter
identischen Bedingungen erfolgen kann.
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Das
heißt,
dass Kontaktflächen
der Batterieeinheiten 11 mit dem Kühlrohr 12 identisch
zueinander sind. Da das Kühlrohr 12 in
einer Mitte der Anordnung der Kühlrohre 11 angeordnet
ist, wirkt sich hier die durch das Kühlrohr 12 strömende Kühlluft gleichmäßig auf
die Batterieeinheiten 11 aus.
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Daher
werden die Batterieeinheiten 11 unter identischen Wärmeableitungsbedingungen
gleichmäßig gekühlt.
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9 bis 11 zeigen
ein Batteriemodul gemäß einer
weiteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezug auf 9 bis 11 ist
ein Batteriemodul 60 dieser Ausführung identisch dem von 1,
mit der Ausnahme, dass zusätzlich
ein Außenrohr 66 bereitgestellt
ist.
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Aufnahmebehälter 68,
in die jeweils Batterieeinheiten 62 aufgenommen sind, sind
zwischen dem Kühlrohr 64 und
dem Außenrohr 66 angeordnet,
so dass sie einen Außenumfang
des Kühlrohrs 64 und einen
Innenumfang des Außenrohrs 66 berühren. Auf
einem Innenumfang des Kühlrohrs 64 sind
thermoelektrische Elemente sind angebaut.
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Das
heißt,
das Batteriemodul 60 liegt in einem Doppelrohr-Typ vor.
Daher ist zwischen dem Kühlrohr 64 und
dem Außenrohr 66 ein
Luftkanal definiert, durch den Kühlluft
strömen
kann. Wärmeableitrippen 70,
die denen von 3 und 4 identisch
sind, können
auf einem Außenumfang
des Außenrohrs 66 geformt
sein.
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12 und 13 sind
modifizierte Beispiele des Batteriemoduls von 9.
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Unter
Bezug auf 12 sind Kühl- und Außenrohre 76 und 80 mit
einem rechteckigen Querschnitt geformt.
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Unter
Bezug auf 13 sind Kühl- und Außenrohre 78 und 82 mit
einem rechteckigen Querschnitt geformt, und Batterieeinheiten 86 sind
prismatische Batterien.
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Der
Betrieb des Batteriemoduls dieser Ausführung wird nun unter Bezug
auf 11 beschrieben.
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Die
Batterieeinheiten 62 werden gleichmäßig von der durch das Kühlrohr 64 strömenden Kühlluft und
dem Betrieb der thermoelektrischen Elemente 65 gekühlt.
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Da
zusätzliche
Kühlluft
durch den zwischen dem Kühlrohr 64 und
dem Außenrohr 66 definierten Luftkanal
strömt,
ist hier die Kühleffizienz
für die
Batterieeinheiten weiter verbessert. Ferner leiten die auf dem Außenumfang
des Außenrohrs 66 geformten Wärmeableitrippen 70 die
von den Batterieeinheiten 62 freigesetzte und zu dem Außenrohr 66 übertragene
Wärme schnell
ab. Daher kann der Wärmeableitungseffekt
des Batteriemoduls 60 drastisch verbessert werden.
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14 und 15 zeigen
ein Batteriemodul gemäß einer
weiteren Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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Ein
Batteriemodul dieser Ausführung
beinhaltet eine Vielzahl von Seite an Seite und in einem vorbestimmten
Abstand voneinander angeordneten Batterieeinheiten 92.
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Die
Batterieeinheiten 92 sind zylindrische Batterien.
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Das
heißt,
die Batterieeinheiten 92 sind an einem Wärmeübertragungskörper 94 angebaut
und in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet. Der Wärmeübertragungskörper 94 dient
dazu, die Batterieeinheiten 92 zu unterstützen und
die von den Batterieeinheiten 92 erzeugte Wärme abzuleiten.
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Der
Wärmeübertragungskörper 94 ist
an einer Außenseite
mit einer Vielzahl von Fassungsaussparungen 96 zum Aufnehmen
der Batterieeinheiten 92 ausgestattet. Der Wärmeübertragungskörper 94 ist
ferner mit einer Vielzahl von Fluidwegen 98 ausgestattet,
entlang derer Kühlwasser
fließt.
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Der
Wärmeübertragungskörper 94 kann
aus Aluminium oder Kupfer, das ein stark thermisch leitendes Material
ist, geformt sein. Ein Isolationselement (nicht gezeigt) zum Unterbrechen
des Stroms kann zwischen den Batterieeinheiten 92 und dem Wärmeübertragungskörper 94 angeordnet
sein.
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Die
Fassungsaussparungen 96, deren jede eine Länge aufweist,
die größer ist
als die der Batterieeinheit 92, sind hintereinander auf
dem Wärmeübertragungskörper 94 geformt,
damit zwei oder mehr Batterieeinheiten 92 auf der einzelnen
Fassungsaussparung 96 montiert werden können.
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14 zeigt
ein Beispiel, bei dem drei Batterieeinheiten 92 in der
einzelnen Fassungsaussparung 96 montiert sind.
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Eine
Größe des Wärmeübertragungskörpers 94 ist
nicht auf eine spezifische Größe beschränkt. Das
heißt,
die Anzahl an auf dem Wärmeübertragungskörper 94 montierten
Batterieeinheiten kann sich entsprechend der Größe des Wärmeübertragungskörpers 94 erhöhen oder
verringern.
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Die
Fassungsaussparungen 96 sind symmetrisch auf Vorder- und
Rückseiten
des Wärmeübertragungskörpers 94 geformt.
Die Krümmung
der Fassungsaussparung 96 ist identisch der oder geringer als
die des Außenumfangs
der Batterieeinheit 92, so dass die Batterieeinheit 92 mit
Kraft in die Fassungsaussparung 96 eingepasst werden kann.
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An
diesem Punkt kann ein Seitenquerschnitt der Fassungsaussparung 96 größer als
ein Halbkreis sein. Zum Beispiel ist der Seitenquerschnitt der Fassungsaussparung 96 zwei
Drittel des Kreises, so dass die in die Fassungsaussparung 96 eingepasste Batterieeinheit 92 nicht
einfach von der Fassungsaussparung 96 entfernt werden kann.
Das heißt,
eine Tiefe der Fassungsaussparung 96 beträgt ungefähr zwei
Drittel des Durchmessers der Batterieeinheit 92.
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Die
Fluidwege 98 durchdringen den Wärmeübertragungskörper 94 geradlinig
zwischen den Fassungsaussparungen 96. Der Fluidweg 98 hat
einen kreisförmigen
Querschnitt.
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Der
Fluidweg 98 ist jedoch nicht auf die vorgenannte Struktur
beschränkt.
Beliebige Strukturen, die das Fließen eines Kühlmittels zulassen, werden auf
die vorliegende Erfindung angewendet.
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16 zeigt
ein modifiziertes Beispiel des Batteriemoduls von 14.
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In
diesem modifizierten Beispiel sind Batterieeinheiten 102 die
prismatischen Batterien. Die Fassungsaussparungen 104 sind
so geformt, dass sie den prismatischen Batterien 102 entsprechen.
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Der
Betrieb des Batteriemoduls gemäß der achten
Ausführung
wird nun beschrieben.
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Die
Batterieeinheiten 92 sind auf den Wärmeübertragungskörper 94 gestützt, und
das Kühlwasser
fließt
entlang der Fluidwege 98, um die von den Batterieeinheiten 92 erzeugte
Wärme abzuleiten.
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An
diesem Punkt tauschen die Batterieeinheiten 92 unter identischen
Bedingungen gleichmäßig mit
dem Kühlwasser
Wärme aus,
da die Batterieeinheiten 92 den Wärmeübertragungskörper 94 gleichmäßig berühren und
die Fluidwege 98 durch den Wärmeübertragungskörper 94 geformt
sind und in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind.
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Das
heißt,
Kontaktflächen
der Batterieeinheiten 92 mit dem Wärmeübertragungskörper 94 sind einander
identisch und das Kühlwasser
fließt
gleichmäßig durch
den Wärmeübertragungskörper 94,
die Batterieeinheiten 92 können gleichmäßig gekühlt werden.
Daher werden identische Wärmeableitungsbedingungen
für die
Batterieeinheiten 92 angewendet, wodurch die Batterieeinheiten 92 gleichmäßig gekühlt werden.
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Wie
oben beschrieben werden gemäß dieser Ausführung die
Batterieeinheiten durch Verbessern der Anordnungen der Fluidwege
und der Batterieeinheiten effektiver gekühlt.
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Ferner
kann ein lokales thermisches Ungleichgewicht in dem insgesamten
Batteriemodul verhindert werden, da das Kühlmittel gleichmäßig zwischen
den Batterieeinheiten fließt.
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Die
Batteriemodule gemäß den vorangehenden
Ausführungen
können
als die Stromquelle zum Ansteuern von Motoren, wie zum Beispiel
denen für hybride
Elektrofahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, elektrische Roller, elektrische
Fahrräder,
drahtlose Staubsauger oder dergleichen, verwendet werden.