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WO2016162177A1 - Verfahren und vorrichtung zum temperieren von batteriezellen sowie fahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum temperieren von batteriezellen sowie fahrzeug Download PDF

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WO2016162177A1
WO2016162177A1 PCT/EP2016/055600 EP2016055600W WO2016162177A1 WO 2016162177 A1 WO2016162177 A1 WO 2016162177A1 EP 2016055600 W EP2016055600 W EP 2016055600W WO 2016162177 A1 WO2016162177 A1 WO 2016162177A1
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WO
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electrodes
electrode
lloi
temperature control
contact
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PCT/EP2016/055600
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French (fr)
Inventor
Uwe Knappenberger
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention is based on a method or a device according to the category of the independent claims.
  • the subject of the invention is also a vehicle.
  • DE 10 2014 204 245 which is not yet published on the filing date of the invention, relates to an energy storage unit having a plurality of galvanic cells, wherein the galvanic cells each have a first outer side comprising a first electrode and a second outer side comprising a second electrode and the galvanic cells being arranged side by side the galvanic cells are electrically interconnected with the outsides via the electrodes.
  • the energy storage unit further comprises a first frame member and a second frame member, which are directly or indirectly connected to each other, wherein the first frame member is disposed at the one end of the series of galvanic cells and the second frame member is arranged at the other end of the series of galvanic cells ,
  • Battery cell units which are generally stacked parallel to each other known.
  • the battery cell units are configured to define converging air flow spaces therebetween.
  • An air intake head provides a converging air intake chamber adjacent to one side of the air intake chamber
  • a Heilauslasskopf represents a divergent air discharge chamber disposed adjacent to an opposite side of the battery cell units.
  • a fan or fan drives air into the air inlet chamber. The air flows through the
  • a battery module comprising battery units which are spaced apart from each other and have defined a coolant flow path in the space is known.
  • the battery module includes a barrier rib disposed between the battery units, the barrier rib having a plurality of interconnected projections.
  • a battery comprising a housing and a plurality of galvanic cells arranged in the housing is known.
  • a fan is disposed in the housing to create a flow of fluid circulating within the housing.
  • a heat exchanger with a flow and a return for a
  • Heat transfer medium which lead from the housing, arranged in the flow path of the fluid flow.
  • the method and the device with the features of the independent claims have the advantage that the battery cells, for example, flat battery cells and nutshell cells (nutshell cells) tempered via their electrodes, ie cooled or heated, can be.
  • the structure a battery pack, battery module or battery system can be simplified. This can reduce weight and / or costs.
  • Temperature control and the electrodes can be improved.
  • the temperature, d. H. Cooling or heating, the battery cells are improved.
  • the temperature control agent comprises a gas, gas mixture or air
  • an open Temperierstoff Republic can be realized.
  • the open temperature control circuit may comprise a filter such as air filters. Alternatively, a closed temperature control circuit can be realized.
  • the closed temperature control circuit may comprise a heat exchanger.
  • a gap between the electrodes of two battery cells arranged adjacent to one another may comprise a distance of, for example, 1 mm to 3 mm, such as 2 mm.
  • Contact regions of the second electrodes each have a cell connector for electrically connecting the first electrode and the second electrode, comprising protrusions for spacing the contact region of the first electrode and the contact region of the second electrode, this has the advantage that the temperature control the contact areas of the electrodes better can flow around. Furthermore, the structure of the battery pack, battery module or battery system can be varied as needed by selecting the cell connector from a variety of different cell connectors.
  • the contact areas of the first electrodes each comprise elevations for
  • Reliability or reliability of the battery pack, battery module or battery system can be increased.
  • the elevations are formed resiliently or spring-back, this has the advantage that the electrical connection can be improved.
  • the reliability or reliability of the battery pack, battery module or battery system can be further increased.
  • a mechanical strain of the battery cells can be provided.
  • the aging of the battery cells can be reduced or the life of the battery cells can be increased.
  • the temperature control medium in each case flows around an edge region of the electrodes, this has the advantage that the battery cells can be arranged electrode to electrode. As a result, the dimensions of the battery pack, battery module or battery system can be reduced or minimized.
  • the vehicle may be, for example, as a motor vehicle such as electric motor vehicle, hybrid vehicle, plug-in hybrid vehicle, electric motorcycle (electric bike, e-bike) or electric bicycle (pedal electric cycle, pedelec), marine vehicle such as electric boat or submarine (submarine), aircraft or spacecraft be educated.
  • a motor vehicle such as electric motor vehicle, hybrid vehicle, plug-in hybrid vehicle, electric motorcycle (electric bike, e-bike) or electric bicycle (pedal electric cycle, pedelec), marine vehicle such as electric boat or submarine (submarine), aircraft or spacecraft be educated.
  • FIG. 1 shows an exemplary side view of a battery module 10 according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows an exemplary plan view of a battery pack 20 according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows an exemplary plan view of a battery pack 30 according to another embodiment of the invention
  • Figure 4 shows an exemplary side sectional view of a battery module 40 according to another embodiment of the invention.
  • FIG. 5 shows an exemplary side sectional view of a battery module 50 according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary side view of a battery module 10 according to an embodiment of the invention.
  • the battery module 10 includes a plurality of battery cells 100i, ... 100 3, a plurality of spacing means 200i, ... 200 3, and a housing 300th
  • the battery cells 100i, ... 100 3 are formed as nutshell cells.
  • the nut shells cells 100i, ... 100 3, for example, each in the form of a prism, a cuboid or a square plate, ie a particular cuboid with exactly two identical edge lengths (a b> c) be formed.
  • the nut shells cells 100i, ... 100 3 each comprise a first electrode 110i, ... 110 3 , which is formed as a first housing shell or housing half shell, a second electrode 120i, ... 120 3 , which is formed as a second housing shell or housing half shell, and an insulator element 130i, ... 130 3 , the first Electrode 11Oi, ... 110 3 and the second electrode 120i, ... 120 3 mechanically interconnects and electrically isolated from each other.
  • the first electrode 110i, ... 110 3 and the second electrode 120i, ... 120 3 mechanically interconnects and electrically isolated from each other.
  • Electrode 11Oi, ... 110 3 and the second electrode 120i, ... 120 3 may be formed, for example, as a metal sheet, metallic foil or metallized foil and / or be formed by means of a deep-drawing process.
  • the insulator element 130i, ... 130 3 may for example be formed as a gasket or sealing ring and / or in full with the first electrode llOi, ... 110 3 and the second electrode 120i, ... 120 3 or its edge regions or flags associated for example, be glued.
  • the battery cells lOOi, ... 100 3 are arranged parallel to each other next to one another.
  • the spacing devices 200 2 , 200 3 comprise an electrically conductive element or material for electrically connecting contact surfaces, for example rectangular or square contact surfaces of the electrodes 11Oi,... 110 3 , 120i,... 120 3, and form between the first electrodes 11Oi,. .. 110 3 and the second electrodes 120i, ... 120 3 each have one channel or a plurality of channels for receiving a temperature control.
  • the spacing devices 200 2 , 200 3 comprise an electrically conductive element or material for electrically connecting contact surfaces, for example rectangular or square contact surfaces of the electrodes 11Oi,... 110 3 , 120i,... 120 3, and form between the first electrodes 11Oi,. .. 110 3 and the second electrodes 120i, ... 120 3 each have one channel or a plurality of channels for receiving a temperature control.
  • Spacing devices 200 2 , 200 3 are arranged between the electrodes 110 2 , 110 3 , 120 i, 120 2 of the battery cells 100 i, ... 100 3 and connect the first electrodes 110 2 , 110 3 and the second electrodes 120 i, 120 2, respectively ., Their contact areas, of the mutually adjacent battery cells lOOi, ... 100 3 with each other electrically. As in FIG. 1 for the
  • Battery cell lOOi shown by way of example, the spacing means 200i at the first electrode llOi a first battery cell lOOi and / or the second electrode 120 3 a last battery cell 100 3 of the plurality of
  • Battery cell lOOi, ... 100 3 , ie be arranged on only one electrode.
  • the housing encloses the battery cells lOOi, ... 100 3 and
  • the housing 300 may, as shown by way of example in FIG. 1, be a tempering device comprising an inlet opening or an inlet 310 for introducing the temperature control and a
  • Outlet opening or an outlet 320 for discharging the temperature control means after the heat exchange include.
  • the temperature control can be the first
  • Electrodes 110i, ... 110 3 and the second electrode 120i, ... 120 3 flow around and thus the battery cells 110i, ... 110 3 temper.
  • FIG. 2 shows an exemplary plan view of a battery pack 20 according to an embodiment of the invention.
  • the battery pack 20 includes a plurality of battery cells 100i, ... 100 3 and a plurality of cell connectors 200 ⁇ , ... 200 '. 3
  • the cell connectors 200 ⁇ , ... 200 ' 3 realize the spacing devices 200i, ... 200 3 described with reference to FIG.
  • the cell connectors 200 ⁇ , ... 200 ' 3 are formed as rectangular or square cell connectors and comprise a metal sheet bent sinusoidally.
  • the cell connector 200 ⁇ , ... 200 '3 contact the contact surfaces of the electrodes 110i, ... 110 3, 120i, ... 120 3 and respectively connect mutually adjacent electrodes arranged 120i 110 2 and 120 2 110 3 electrically.
  • the metal sheets divide the spaces between the electrodes 120i, 110 2 and
  • Temperature control which, with reference to Figure 1, from below, ie on the side of the inlet opening 310, upwards, ie on the side of the outlet opening 320, extend in the flow direction of the temperature control. Furthermore, the elevations 200 ',... 200' 2 enlarge the tempering surfaces or cooling surfaces of the spaces between the electrodes 120i, 110 2 and 120 2 , 110 3 .
  • FIG. 3 shows an exemplary plan view of a battery pack 30 according to another embodiment of the invention.
  • the battery pack 30 includes a plurality of battery cells 100' ⁇ , ... 100 " 3 .
  • the battery cells 100 ',... 100 “ 3 essentially correspond to the battery cells 100i,... 100 3 described with reference to FIG.
  • a plurality of elevations 200' ⁇ , ... 200 “ 2 on the first electrodes 110i, ... 110 3 of the battery cells 100' ⁇ , ... 100” 3 implement the spacing devices 200i, .. described with reference to FIG. 200 3 .
  • the elevations 200 "i, ... 200" 2 are formed as ribs on the first electrodes 11Oi, ... 110 3 .
  • One or more of the plurality of protrusions 200' ⁇ , ... 200 " 2 contact the contact surfaces of the second electrodes 120i, ... 120 3 and electrically connect electrodes 120i each having 110 2 and 120 2 with 110 3 adjacent to each other.
  • the elevations 200 "i, ... 200" 2 divide the spaces between the electrodes 120 110 2 and 120 2 , 110 3 respectively into a plurality of channels for receiving the temperature control, which, with reference to Figure 1, from below 2, ie, on the side of the inlet opening 310, in the direction of flow of the temperature control means, ie, on the side of the outlet opening 320.
  • FIG. 4 shows an exemplary side sectional view of a battery module 40 according to another embodiment of the invention.
  • the battery module 40 includes a plurality of battery cells LoOI, ... 100 3 and a plurality of tempering devices 400i, ... 400. 3
  • the battery cells 100i,... 100 3 correspond to the battery cells 100i,... 100 3 described with reference to FIG.
  • the battery cells lOOi, ... 100 3 are arranged aligned parallel to each other.
  • the contact surfaces of the first electrodes 110 2 , 110 3 respectively contact the contact surfaces of the second electrodes 120 i, 120 2 and connect to each other adjacent to one another
  • the tempering 400i, ... 400 3 each comprise a Einlassöffnun 410i, ... 410 3 and a plurality of outlet openings 420U, ... 420 32nd
  • the tempering 400i, ... 400 3 are axially around the plurality of
  • Tempering device 400i ... 400 3 top, rear, bottom and front
  • the outlet openings 420,... 420, 32 are each arranged centrally, that is to say above the contact surfaces. Distribute the tempering 400i, ... 400 3 , as illustrated in Figure 4 by arrows that fed through the inlet openings 410i, ... 410 3
  • the outlet ports 420, 420 ... 32 can be shown, for example 420 22, divided into a plurality of outlet nozzles as shown in Figure 4 for the outlet ports 420 2 i,.
  • the temperature control can flow out after the heat exchange in the direction of the arrows.
  • FIG. 5 shows an exemplary side sectional view of a battery module 50 according to a further embodiment of the invention.
  • the battery module 50 includes a plurality of battery cells LoOI, ... 100 3 and a plurality of tempering devices 500i, 500. 2
  • the battery cells 100i,... 100 3 correspond to the battery cells 100i,... 100 3 described with reference to FIG.
  • the battery cells lOOi, ... 100 3 are, as described with reference to Figure 4, arranged parallel to each other aligned.
  • the contact surfaces of the first electrodes 110 2 , 110 3 respectively contact the contact surfaces of the second electrodes 120 i, 120 2 and electrically connect each of electrodes 120 i with 110 2 and 120 2 with 110 3 arranged adjacent to one another.
  • the tempering devices 500i, 500 2 include a plurality of
  • the tempering means 500i, 500 2 are arranged radially around the plurality of battery cells 100i, ... 100 3 , ie one each
  • Outlet openings 520, ... 520 2 3 each centrally, that is arranged over the contact surfaces.
  • the outlet openings 520,... 520 2 3 can, as shown by way of example in FIG. 5 for the outlet openings 520i 2 , 520 22 , be divided into a plurality of
  • the temperature control can after the

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren von Batteriezellen (1001, …1003; 100"1, … 100"3), die jeweils eine erste Elektrode (1101, … 1103), die als eine erste Gehäuseschale ausgebildet wird und eine zweite Elektrode (1201,…1203), die als eine zweite Gehäuseschale ausgebildet wird, umfassen und über ihre Elektroden (1101, … 1103, 1201, … 1203) miteinander elektrisch verbunden werden, gekennzeichnet durch Umströmen der Elektroden (1101, … 1103, 1201,… 1203) mit einem Temperiermittel, eine Vorrichtungsowie ein Fahrzeug.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Temperieren von Batteriezellen sowie Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren oder einer Vorrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Fahrzeug.
Die am Anmeldetag der Erfindung noch nicht veröffentlichte DE 10 2014 204 245 betrifft eine Energiespeichereinheit mit einer Mehrzahl von galvanischen Zellen, wobei die galvanischen Zellen jeweils eine erste Außenseite umfassend eine erste Elektrode und eine zweite Außenseite umfassend eine zweite Elektrode aufweisen und die galvanischen Zellen durch Aneinanderreihung der galvanischen Zellen mit den Außenseiten über die Elektroden elektrisch miteinander verschaltet sind. Die Energiespeichereinheit umfasst zudem ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement, welche direkt oder indirekt miteinander verbunden sind, wobei das erste Rahmenelement an dem einen Ende der Aneinanderreihung der galvanischen Zellen angeordnet ist und das zweite Rahmenelement an dem anderen Ende der Aneinanderreihung der galvanischen Zellen angeordnet ist.
Aus US 2014/038010 AI ist ein Batteriepack mit einer Vielzahl von
Batteriezelleneinheiten, die im Allgemeinen parallel zueinander gestapelt sind, bekannt. Die Batteriezelleneinheiten sind so konfiguriert, konvergierende Luftströmungsräume dazwischen zu definieren. Ein Lufteinlasskopf stellt eine konvergierende Lufteinlasskammer, die angrenzend zu einer Seite der
Batteriezelleneinheiten angeordnet ist, bereit, und ein Luftauslasskopf stellt eine divergierende Luftaustrittskammer, die angrenzend zu einer gegenüberliegenden Seite der Batteriezelleneinheiten angeordnet ist, bereit. Ein Gebläse oder Ventilator treibt Luft in die Lufteinlasskammer. Die Luft strömt durch die
Luftströmungsräume zwischen den Batteriezelleneinheiten, um die
Batteriezelleneinheiten zu kühlen. Die Geschwindigkeit der Luft erhöht sich, während sie sich durch die Lufteinlasskammer und die Mehrzahl von
Luftströmungsräumen bewegt.
Aus US 2006/0115720 AI ist ein Batteriemodul, umfassend Batterieeinheiten, die voneinander räumlich beabstandet sind und einen Kühlmittelströmungspfad in dem Raum definiert haben, bekannt. Das Batteriemodul umfasst eine Trennrippe, die zwischen den Batterieeinheiten angeordnet ist, wobei die Trennrippe eine Vielzahl von untereinander verbundenen Vorsprüngen hat.
Aus US 2013/115489 AI ist eine Batterie, umfassend ein Gehäuse und eine Vielzahl von galvanischen Zellen, die im Gehäuse angeordnet ist, bekannt.
Zusätzlich ist ein Ventilator in dem Gehäuse angeordnet, um eine Fluidströmung, die im Inneren des Gehäuses zirkuliert, zu erzeugen. Gemäß der Erfindung, ist ein Wärmetauscher mit einem Vorlauf und einen Rücklauf für ein
Wärmeträgermedium, die aus dem Gehäuse führen, in dem Strömungspfad der Fluidströmung angeordnet.
Die am Anmeldetag der Erfindung noch nicht veröffentlichte DE 10 2014 204 245 offenbart eine Energiespeichereinheit mit einer Mehrzahl von galvanischen Zellen, wobei die Zellen jeweils in ein Zellengehäuse integrierte Außenkontakte umfassen (Nussschalen-Zellen, nutshell-cells) und die Endplatten integrierte Kontaktplatten oder Leiterplatten umfassen.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren und die Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben den Vorteil, dass die Batteriezellen beispielsweise flache Batteriezellen und Nussschalen-Zellen (nutshell-cells) über ihre Elektroden temperiert, d. h. gekühlt oder erwärmt, werden können. Somit kann der Aufbau eines Batteriepacks, Batteriemoduls bzw. Batteriesystems vereinfacht werden. Dadurch können Gewicht und / oder Kosten reduziert werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Vorrichtung und des Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche möglich.
Werden die Elektroden von dem Temperiermittel turbulent umströmt, hat dies den Vorteil, dass der Wärmeaustausch (Wärmetausch) zwischen dem
Temperiermittel und den Elektroden verbessert werden kann. Somit kann die Temperierung, d. h. Kühlung oder Erwärmung, der Batteriezellen verbessert werden.
Umfasst das Temperiermittel ein Gas, Gasgemisch oder Luft, hat dies den Vorteil, dass der Aufbau des Batteriepacks, Batteriemoduls bzw. Batteriesystems weiter vereinfacht werden kann. Weiterhin kann Korrosion des Batteriepacks, Batteriemoduls bzw. Batteriesystems reduziert werden. Außerdem kann Leckage des Batteriepacks, Batteriemoduls bzw. Batteriesystems verhindert werden. Dabei kann ein offener Temperiermittelkreis verwirklicht werden. Der offene Temperiermittelkreis kann einen Filter wie Luftfilter umfassen. Alternativ kann ein geschlossener Temperiermittelkreislauf verwirklicht werden. Der geschlossene Temperiermittelkreislauf kann einen Wärmetauscher umfassen.
Umströmt das Temperiermittel jeweils einen Kontaktbereich der Elektroden, hat dies den Vorteil, dass der Wärmeaustausch zwischen dem Temperiermittel und den Elektroden weiter verbessert werden kann. Dabei kann ein Spalt zwischen den Elektroden zweier zueinander benachbart angeordneter Batteriezellen einen Abstand von beispielsweise 1 mm bis 3 mm wie 2 mm umfassen.
Wird zwischen den Kontaktbereichen der ersten Elektroden und den
Kontaktbereichen der zweiten Elektroden jeweils ein Zellverbinder zum elektrischen Verbinden der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode, umfassend Erhebungen zum Beabstanden des Kontaktbereichs der ersten Elektrode und des Kontaktbereichs der zweiten Elektrode angeordnet, hat dies den Vorteil, dass das Temperiermittel die Kontaktbereiche der Elektroden besser umströmen kann. Weiterhin kann der Aufbau des Batteriepacks, Batteriemoduls bzw. Batteriesystems durch Auswahl des Zellverbinders aus einer Vielzahl verschiedener Zellverbinder bedarfsgerecht variiert werden. Umfassen die Kontaktbereiche der ersten Elektroden jeweils Erhebungen zum
Beabstanden der Kontaktbereiche der ersten Elektroden von den
Kontaktbereichen der zweiten Elektroden, hat dies den Vorteil, dass das Temperiermittel die Kontaktbereiche der Elektroden besser umströmen kann. Weiterhin kann die Anzahl an Komponenten und / oder die Anzahl an elektrischen Verbindungen bzw. Kontakten reduziert werden. Somit kann die
Zuverlässigkeit bzw. Betriebssicherheit des Batteriepacks, Batteriemoduls bzw. Batteriesystems erhöht werden.
Werden die Erhebungen punktförmig, noppenförmig, stabförmig, rippenförmig wellenförmig oder sinusförmig ausgebildet, hat dies den Vorteil, dass ein Strömungswiderstand des Temperiermittels reduziert werden kann.
Werden die Erhebungen federnd oder rückfedernd ausgebildet, hat dies den Vorteil, dass die elektrische Verbindung verbessert werden kann. Somit kann die Zuverlässigkeit bzw. Betriebssicherheit des Batteriepacks, Batteriemoduls bzw. Batteriesystems weiter erhöht werden. Weiterhin kann eine mechanische Verspannung der Batteriezellen bereitgestellt werden. Somit kann die Alterung der Batteriezellen reduziert bzw. die Lebensdauer der Batteriezellen erhöht werden.
Umströmt das Temperiermittel jeweils einen Randbereich der Elektroden, hat dies den Vorteil, dass die Batteriezellen Elektrode an Elektrode angeordnet werden können. Dadurch können die Abmessungen des Batteriepacks, Batteriemoduls bzw. Batteriesystems reduziert bzw. minimiert werden.
Wird das Temperiermittel jeweils durch einen Auslass an die Randbereiche der Elektroden zugeführt, hat dies den Vorteil, dass das Temperiermittel nach dem Wärmeaustausch besser abströmen kann. Das Fahrzeug kann beispielsweise als Kraftfahrzeug wie Elektrokraftfahrzeug, Hybridfahrzeug, Plug-in Hybridfahrzeug, Elektromotorrad (Elektro- Bike, E-Bike) oder Elektrofahrrad (Pedal Electric Cycle, Pedelec), Seefahrzeug wie Elektroboot oder Unterseeboot (U-Boot), Luftfahrzeug oder Raumfahrzeug ausgebildet sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine beispielhafte Seitenansicht eines Batteriemoduls 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Draufsicht eines Batteriepacks 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Figur 3 zeigt eine beispielhafte Draufsicht eines Batteriepacks 30 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Figur 4 zeigt eine beispielhafte seitliche Schnittansicht eines Batteriemoduls 40 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, und
Figur 5 zeigt eine beispielhafte seitliche Schnittansicht eines Batteriemoduls 50 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine beispielhafte Seitenansicht eines Batteriemoduls 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Batteriemodul 10 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 100i, ... 1003, eine Vielzahl von Beabstandungseinrichtungen 200i, ... 2003 und ein Gehäuse 300.
Die Batteriezellen 100i, ... 1003 sind als Nussschalen-Zellen ausgebildet. Die Nussschalen-Zellen 100i, ... 1003 können beispielsweise jeweils in Form eines Prismas, eines Quaders oder einer quadratischen Platte, d. h. eines speziellen Quaders mit genau zwei gleichen Kantenlängen (a = b > c), ausgebildet sein. Die Nussschalen-Zellen 100i, ... 1003 umfassen jeweils eine erste Elektrode 110i, ... 1103, die als eine erste Gehäuseschale bzw. Gehäusehalbschale ausgebildet ist, eine zweite Elektrode 120i, ... 1203, die als eine zweite Gehäuseschale bzw. Gehäusehalbschale ausgebildet ist, und ein Isolatorelement 130i, ... 1303, das die erste Elektrode llOi, ... 1103 und die zweite Elektrode 120i, ... 1203 mechanisch miteinander verbindet und elektrisch voneinander isoliert. Die erste
Elektrode llOi, ... 1103 und die zweite Elektrode 120i, ... 1203 können beispielsweise als Metallblech, metallischer Folie oder metallisierter Folie ausgebildet und / oder mittels eines Tiefziehverfahrens geformt sein. Das Isolatorelement 130i, ... 1303 kann beispielsweise als Dichtung oder Dichtring ausgebildet sein und / oder vollumfänglich mit der ersten Elektrode llOi, ... 1103 und der zweiten Elektrode 120i, ... 1203 bzw. deren Randbereichen oder Fahnen verbunden beispielsweise verklebt sein. Die Batteriezellen lOOi, ... 1003 sind zueinander parallel ausgerichtet nebeneinander angeordnet.
Die Beabstandungseinrichtungen 2002, 2003 umfassen ein elektrisch leitfähiges Element oder Material zur elektrischen Verbindung von Kontaktflächen beispielsweise rechteckigen oder quadratischen Kontaktflächen der Elektroden llOi, ... 1103, 120i, ... 1203 und bilden zwischen den ersten Elektroden llOi, ... 1103 und den zweite Elektroden 120i, ... 1203 jeweils einen Kanal oder eine Vielzahl von Kanälen zur Aufnahme eines Temperiermittels. Die
Beabstandungseinrichtungen 2002, 2003 sind zwischen den Elektroden 1102, 1103, 120i, 1202 der Batteriezellen lOOi, ... 1003 angeordnet und verbinden jeweils die ersten Elektroden 1102, 1103 und die zweiten Elektroden 120i, 1202 bzw. deren Kontaktbereiche, von den zueinander benachbart angeordneten Batteriezellen lOOi, ... 1003 miteinander elektrisch. Wie in Figur 1 für die
Batteriezelle lOOi beispielhaft gezeigt, können die Beabstandungseinrichtungen 200i an der ersten Elektrode llOi einer ersten Batteriezelle lOOi und / oder der zweiten Elektrode 1203 einer letzten Batteriezelle 1003 der Vielzahl von
Batteriezellen lOOi, ... 1003, d. h. an nur einer Elektrode, angeordnet sein.
Ausführungsformen der Beabstandungseinrichtungen 200i, ... 2003 werden mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 beschrieben.
Das Gehäuse umschließt die Batteriezellen lOOi, ... 1003 und
Beabstandungseinrichtungen 200i, ... 2003. Das Gehäuse 300 kann, wie in Figur 1 beispielhaft gezeigt, als Temperiervorrichtung, umfassend eine Einlassöffnung bzw. einen Einlass 310 zum Einleiten des Temperiermittels und eine
Auslassöffnung bzw. einen Auslass 320 zum Ausleiten des Temperiermittel nach dem Wärmeaustausch umfassen. Das Temperiermittel kann die ersten
Elektroden 110i, ... 1103 und die zweiten Elektrode 120i, ... 1203 umströmen und somit die Batteriezellen 110i, ... 1103 temperieren.
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Draufsicht eines Batteriepacks 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Batteriepack 20 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 100i, ... 1003 und eine Vielzahl von Zellverbindern 200Ί, ... 200'3.
Die Zellverbinder 200Ί, ... 200'3 verwirklichen die mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Beabstandungseinrichtungen 200i, ... 2003. Die Zellverbinder 200Ί, ... 200'3 sind als rechteckige oder quadratische Zellverbinder ausgebildet und umfassen ein Metallblech, das sinusförmig gebogen ist. Die Zellverbinder 200Ί, ... 200'3 kontaktieren die Kontaktflächen der Elektroden 110i, ... 1103, 120i, ... 1203 und verbinden jeweils zueinander benachbart angeordnete Elektroden 120i mit 1102 und 1202 mit 1103 miteinander elektrisch. Dabei unterteilen die Metallbleche die Räume zwischen den Elektroden 120i, 1102 und
1202, 1103 jeweils in eine Vielzahl von Kanälen zur Aufnahme des
Temperiermittels, die sich, mit Bezug auf Figur 1, von unten, d. h. auf Seite der Einlassöffnung 310, nach oben, d. h. auf Seite der Auslassöffnung 320, in der Strömungsrichtung der Temperiermittels erstrecken. Weiterhin vergrößern die Erhebungen 200'Ί, ... 200"2 die Temperierflächen bzw. Kühlflächen der Räume zwischen den Elektroden 120i, 1102 und 1202, 1103.
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Draufsicht eines Batteriepacks30 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Das Batteriepack 30 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 100'Ί, ... 100"3.
Die Batteriezellen 100'Ί, ... 100"3 entsprechen im Wesentlichen den mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Batteriezellen 100i, ... 1003. Eine Vielzahl von Erhebungen 200'Ί, ... 200"2 auf den ersten Elektroden 110i, ... 1103 der Batteriezellen 100'Ί, ... 100"3 verwirklicht die mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Beabstandungseinrichtungen 200i, ... 2003. Die Erhebungen 200"i, ... 200"2 sind als Rippen auf den ersten Elektroden llOi, ... 1103 ausgebildet. Eine oder mehrere der Vielzahl von Erhebungen 200'Ί, ... 200"2 kontaktieren die Kontaktflächen der zweiten Elektroden 120i, ... 1203 und verbinden jeweils zueinander benachbart angeordnete Elektroden 120i mit 1102 und 1202 mit 1103 miteinander elektrisch. Dabei unterteilen die Erhebungen 200"i, ... 200"2 die Räume zwischen den Elektroden 120 1102 und 1202, 1103 jeweils in eine Vielzahl von Kanälen zur Aufnahme des Temperiermittels, die sich, mit Bezug auf Figur 1, von unten, d. h. auf Seite der Einlassöffnung 310, nach oben, d. h. auf Seite der Auslassöffnung 320, in der Strömungsrichtung der Temperiermittels erstrecken. Figur 4 zeigt eine beispielhafte seitliche Schnittansicht eines Batteriemoduls 40 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Das Batteriemodul 40 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen lOOi, ... 1003 und eine Vielzahl von Temperiereinrichtungen 400i, ... 4003.
Die Batteriezellen lOOi, ... 1003 entsprechen den mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Batteriezellen lOOi, ... 1003. Die Batteriezellen lOOi, ... 1003 sind zueinander parallel ausgerichtet aneinander angeordnet. Die Kontaktflächen der ersten Elektroden 1102, 1103 kontaktieren jeweils die Kontaktflächen der zweiten Elektroden 120i, 1202 und verbinden jeweils zueinander benachbart angeordnete
Elektroden 120i mit 1102 und 1202 mit 1103 miteinander elektrisch.
Die Temperiereinrichtungen 400i, ... 4003 umfassen jeweils eine Einlassöffnun 410i, ... 4103 und eine Vielzahl von Auslassöffnungen 420u, ... 42032. Die Temperiereinrichtungen 400i, ... 4003 sind axial um die Vielzahl von
Batteriezellen lOOi, ... 1003 herum angeordnet, d. h. je eine
Temperiereinrichtung 400i, ... 4003 oben, hinten, unten und vorne
(Temperiereinrichtung vorne nicht gezeigt). Dabei sind die Auslassöffnungen 420 , ... 42032 jeweils mittig, d.h. über den Kontaktflächen angeordnet. Die Temperiereinrichtungen 400i, ... 4003 verteilen, wie in Figur 4 durch Pfeile verdeutlicht, das durch die Einlassöffnungen 410i, ... 4103 zugeführte
Temperiermittel jeweils auf die Auslassöffnungen 420 , 420i2; 4202i, 42022 bzw. 4203i, 42032 und führen das verteilte Temperiermittel aus den Auslassöffnungen 420ii, 420i2; 42021, 42022 bzw. 42O31, 42032 an die Randbereiche der Elektroden der Vielzahl von Batteriezellen lOOi, ... 1003. Die Auslassöffnungen 420 , ... 42032 können, wie in Figur 4 für die Auslassöffnungen 4202i, 42022 beispielhaft gezeigt, in eine Vielzahl von Auslassdüsen unterteilt sein. Das Temperiermittel kann nach dem Wärmeaustausch in Richtung der Pfeile abströmen.
Figur 5 zeigt eine beispielhafte seitliche Schnittansicht eines Batteriemoduls 50 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Das Batteriemodul 50 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen lOOi, ... 1003 und eine Vielzahl von Temperiereinrichtungen 500i, 5002.
Die Batteriezellen lOOi, ... 1003 entsprechen den mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Batteriezellen lOOi, ... 1003. Die Batteriezellen lOOi, ... 1003 sind, wie mit Bezug auf Figur 4 beschrieben, zueinander parallel ausgerichtet aneinander angeordnet. Die Kontaktflächen der ersten Elektroden 1102, 1103 kontaktieren jeweils die Kontaktflächen der zweiten Elektroden 120i, 1202 und verbinden jeweils zueinander benachbart angeordnete Elektroden 120i mit 1102 und 1202 mit 1103 miteinander elektrisch.
Die Temperiereinrichtungen 500i, 5002 umfassen eine Vielzahl von
Einlassöffnungen 510i, ... 5102 und jeweils eine Vielzahl von Auslassöffnungen 520 , ... 52O23. Die Temperiereinrichtungen 500i, 5002 sind radial um die Vielzahl von Batteriezellen lOOi, ... 1003 herum angeordnet, d. h. je eine
Temperiereinrichtung 500i, 4002 links und rechts. Dabei sind die
Auslassöffnungen 520 , ... 52023 jeweils mittig, d.h. über den Kontaktflächen angeordnet.
Die Temperiereinrichtungen 500i, 5002 verteilen, wie in Figur 5 durch Pfeile verdeutlicht, das durch die Einlassöffnungen 510i, 5102 zugeführte
Temperiermittel jeweils auf die Auslassöffnungen 520 , ... 520i3 bzw. 5202i, 52023 (Auslassöffnungen vorne nicht gezeigt) und führen das verteilte
Temperiermittel aus den Auslassöffnungen 520 , ... 520i3 bzw. 5202i, ... 52023 an die Randbereiche der Elektroden der Vielzahl von Batteriezellen lOOi, ... IOO3. Die Auslassöffnungen 520 , ... 52023 können, wie in Figur 5 für die Auslassöffnungen 520i2 , 52022 beispielhaft gezeigt, in eine Vielzahl von
Auslassdüsen unterteilt sein. Das Temperiermittel kann nach dem
Wärmeaustausch in Richtung der Pfeile abströmen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Temperieren von Batteriezellen (100i, ... 1003; 100'Ί, 100"3), die jeweils eine erste Elektrode (110i, ... 1103), die als eine erste
Gehäuseschale ausgebildet wird, und eine zweite Elektrode (120i, ... 1203), d als eine zweite Gehäuseschale ausgebildet wird, umfassen und über ihre
Elektroden (110i, ... 1103, 120i, ... 1203) miteinander elektrisch verbunden werden, gekennzeichnet durch:
- Umströmen der Elektroden (110i, ... 1103, 120i, ... 1203) mit einem
Temperiermittel. 2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei:
- das Temperiermittel die Elektroden (110i, ... 1103, 120i, ... 1203) turbulent umströmt.
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei:
das Temperiermittel ein Gas, Gasgemisch oder Luft umfasst.
4. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei:
- das Temperiermittel jeweils einen Kontaktbereich der Elektroden (110i, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmt.
5. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei:
- zwischen den Kontaktbereichen der ersten Elektroden (llOi, ... 1103) und den Kontaktbereichen der zweiten Elektroden (llOi, ... 1103) jeweils ein Zellverbinder (200Ί, ... 200'3) zum elektrischen Verbinden der ersten Elektrode (llOi, ... 1103) und der zweiten Elektrode (llOi, ... 1103), umfassend Erhebungen (200i, ...
2003) zum Beabstanden des Kontaktbereichs der ersten Elektrode (llOi, ... 1103) und des Kontaktbereichs der zweiten Elektrode (llOi, ... 1103) angeordnet wird, sodass das Temperiermittel die Kontaktbereiche der Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmen kann.
6. Das Verfahren nach Anspruch 4, wobei:
- die Kontaktbereiche der ersten Elektroden (110i, ... 1103) jeweils Erhebungen (200i, ... 2003, 200"i, ... 200"3) zum Beabstanden der Kontaktbereiche der ersten Elektroden (llOi, ... 1103) von den Kontaktbereichen der zweiten
Elektroden (llOi, ... 1103) umfassen, sodass das Temperiermittel die
Kontaktbereiche der Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmen kann.
7. Das Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei:
- die Erhebungen (200i, ... 2003) punktförmig, noppenförmig, stabförmig, rippenförmig, wellenförmig oder sinusförmig ausgebildet werden, oder
- die Erhebungen (200i, ... 2003) federnd oder rückfedernd ausgebildet werden.
8. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei:
- das Temperiermittel jeweils einen Randbereich der Elektroden (llOi,
120i, ... I2O3) umströmt.
9. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei:
- das Temperiermittel jeweils durch einen Auslass (420 , ... 42032; 520 , ... 52023) an die Randbereiche der Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) zugeführt wird, sodass das Temperiermittel die Randbereiche der Elektroden (llOi, ... IIO3, 120i, ... I2O3) umströmen kann.
10. Vorrichtung zum Temperieren von Batteriezellen (lOOi, ... 1003; 100'Ί, ... 100"3), die jeweils eine erste Elektrode (llOi, ... 1103), die als eine erste Gehäuseschale ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode (120i, ... 1203), die als eine zweite Gehäuseschale ausgebildet ist, umfassen und über ihre Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) miteinander elektrisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet dass:
- ein Temperiermittel die Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmen kann.
11. Die Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei:
- das Temperiermittel die Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) turbulent umströmen kann.
12. Die Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei:
- das Temperiermittel ein Gas, Gasgemisch oder Luft umfasst.
13. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei:
- das Temperiermittel jeweils einen Kontaktbereich der Elektroden (110i, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmen kann.
14. Die Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei:
- zwischen den Kontaktbereichen der ersten Elektroden (llOi, ... 1103) und den Kontaktbereichen der zweiten Elektroden (llOi, ... 1103) jeweils ein Zellverbinder (200Ί, ... 200'3) zum elektrischen Verbinden der ersten Elektrode (llOi, ... 1103) und der zweiten Elektrode (llOi, ... 1103), umfassend Erhebungen (200i, ... 2003) zum Beabstanden des Kontaktbereichs der ersten Elektrode (llOi, ... 1103) und des Kontaktbereichs der zweiten Elektrode (llOi, ... 1103) angeordnet ist, sodass das Temperiermittel die Kontaktbereiche der Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmen kann.
15. Die Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei:
- die Kontaktbereiche der ersten Elektroden (llOi, ... 1103) jeweils Erhebungen (200i, ... 2003, 200"i, ... 200"3) zum Beabstanden der Kontaktbereiche der ersten Elektroden (llOi, ... 1103) von den Kontaktbereichen der zweiten
Elektroden (llOi, ... 1103) umfassen, sodass das Temperiermittel die
Kontaktbereiche der Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmen kann.
16. Die Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei:
- die Erhebungen (200i, ... 2003) punktförmig, noppenförmig, stabförmig, rippenförmig, wellenförmig oder sinusförmig ausgebildet sind, oder
- die Erhebungen (200i, ... 2003) federnd oder rückfedernd ausgebildet sind.
17. Die Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei:
- das Temperiermittel jeweils einen Randbereich der Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmen kann.
18. Die Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei: - das Temperiermittel jeweils durch einen Auslass (420n, ... 42O32; 520n, ... 52023) an die Randbereiche der Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) zugeführt werden kann, sodass das Temperiermittel die Randbereiche der Elektroden (llOi, ... 1103, 120i, ... 1203) umströmen kann.
19. Fahrzeug, umfassend:
die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18.
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CN201680020912.2A CN107371381B (zh) 2015-04-10 2016-03-15 用于对电池单元进行调温的方法和装置以及车辆

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10756401B2 (en) * 2017-02-08 2020-08-25 Denso Corporation Power source apparatus and work machine having the same
DE102017206283A1 (de) * 2017-04-12 2018-10-18 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Zellmodul für einen Hochvolt-Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs
EP4256643A4 (de) * 2020-12-04 2024-12-18 Milwaukee Electric Tool Corporation Batteriepack
CN114597559A (zh) * 2020-12-04 2022-06-07 米沃奇电动工具公司 电池组
DE102022128908A1 (de) * 2022-11-02 2024-05-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriezelle und flüssigkeitsgekühlte Batterie
JP2024151998A (ja) * 2023-04-13 2024-10-25 トヨタ自動車株式会社 組電池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040142238A1 (en) * 2002-12-27 2004-07-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Prismatic sealed rechargeable battery, battery module, and battery pack
DE102010012934A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-29 Daimler Ag Einzelzelle und Batterie mit einer Mehrzahl von Einzelzellen
US20140057145A1 (en) * 2012-08-27 2014-02-27 Yaakov Labin Quasi-bipolar battery cells and arrangements

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3900381C1 (de) * 1989-01-09 1990-09-27 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt, De
KR100669414B1 (ko) 2004-11-30 2007-01-15 삼성에스디아이 주식회사 전지 모듈과 전지 모듈의 격벽
US8268472B2 (en) 2009-09-30 2012-09-18 Bright Automotive, Inc. Battery cooling apparatus for electric vehicle
CN102696130B (zh) 2009-12-04 2015-05-27 布鲁萨电子公司 具有温度调节的电池
DE102011076919A1 (de) * 2011-06-03 2012-12-06 Sb Limotive Company Ltd. Batteriezelle, Batterie oder Batteriezellenmodul, Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle und Kraftfahrzeug
JP5513445B2 (ja) * 2011-06-08 2014-06-04 本田技研工業株式会社 車両用電源装置
CN103296331A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 台达电子工业股份有限公司 电池模块
US9780423B2 (en) * 2012-03-09 2017-10-03 Nissan Motor Co., Ltd. Air battery
DE102014204245A1 (de) * 2014-03-07 2015-09-10 Robert Bosch Gmbh Energiespeichereinheit mit einer Mehrzahl von galvanischen Zellen, Batteriezelle für eine solche Energiespeichereinheit und Verfahren zur Herstellung der Batteriezelle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040142238A1 (en) * 2002-12-27 2004-07-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Prismatic sealed rechargeable battery, battery module, and battery pack
DE102010012934A1 (de) * 2010-03-26 2011-09-29 Daimler Ag Einzelzelle und Batterie mit einer Mehrzahl von Einzelzellen
US20140057145A1 (en) * 2012-08-27 2014-02-27 Yaakov Labin Quasi-bipolar battery cells and arrangements

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