AT16119U1 - Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem - Google Patents

Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem Download PDF

Info

Publication number
AT16119U1
AT16119U1 ATGM50141/2018U AT501412018U AT16119U1 AT 16119 U1 AT16119 U1 AT 16119U1 AT 501412018 U AT501412018 U AT 501412018U AT 16119 U1 AT16119 U1 AT 16119U1
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
temperature control
battery
control device
battery cells
fluid
Prior art date
Application number
ATGM50141/2018U
Other languages
English (en)
Original Assignee
Sasr Alpha Zehnte Beteiligungsverwaltung 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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sasr Alpha Zehnte Beteiligungsverwaltung Gmbh filed Critical Sasr Alpha Zehnte Beteiligungsverwaltung Gmbh
Publication of AT16119U1 publication Critical patent/AT16119U1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
    • A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
    • A44C5/00—Bracelets; Wrist-watch straps; Fastenings for bracelets or wrist-watch straps
    • A44C5/18—Fasteners for straps, chains or the like
    • A44C5/20—Fasteners for straps, chains or the like for open straps, chains or the like
    • A44C5/2076—Fasteners for straps, chains or the like for open straps, chains or the like with the two ends of the strap or chain abutting each other or sliding in the main plane or a plane parallel to the main plane of these two ends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643—Cylindrical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/227—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
    • H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41F—GARMENT FASTENINGS; SUSPENDERS
    • A41F1/00—Fastening devices specially adapted for garments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung (1) für ein Batteriesystem, zumindest umfassend einen quaderförmigen Hohlkörper (2) mit zumindest einer Anschlusseinrichtung (3) zum Zuführen und zumindest einer Anschlusseinrichtung (4) zum Abführen eines gesondert temperierten Fluids, eine Vielzahl regelmäßig angeordneter und identisch ausgebildeter, sich von einer ersten Körperoberfläche (5) zu einer zweiten Körperoberfläche (6) hin erstreckender Durchbrüche (7), wobei von jedem Durchbruch (7) eine zylinderförmige Batteriezelle (8) aufgenommen ist, so dass ein fluiddichter Flüssigkeitsraum gebildet wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sich der Hohlkörper (2) unter Ausschluss des Zellkopfes (11) und des Zellbodens (12) über eine Höhe h von > 20 bis < 100%, der Gesamthöhe H des Batteriesystems erstreckt.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem mit einem quaderförmigen Hohlkörper mit zumindest einer Anschlusseinrichtung zum Zuführen und zumindest einer Anschlusseinrichtung zum Abführen eines gesondert temperierten Fluids, einer Vielzahl an regelmäßig angeordneten und identisch ausgebildeten, sich von einer ersten Körperoberfläche zu einer zweiten Körperoberfläche hin erstreckenden Durchbrüchen, wobei von jedem Durchbruch eine zylinderförmige Batteriezelle aufgenommen ist, sodass ein fluiddichter Flüssigkeitsraum gebildet wird.
[0002] Batteriesysteme, bzw. ein Verbund an mehreren Batteriesystemen, z.T. auch als Batteriepack bezeichnet, kommen bei mobilen Anwendungen, zum Beispiel bei Elektrokraftfahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, als wiederaufladbare elektrische Energiespeicher, zum Beispiel mit Lithium-Ionen-Akkumulatoren, Lithium-Polymer-Akkumulatoren oder Nickel-Metallhybrid-Akkumulatoren, zum Einsatz. Bei vollelektrischen Antrieben werden, unter anderem um Größe und Gewicht des Batteriesystems weiter zu reduzieren, zum Teil auch Lithium-Ionen Hochspannungsbatterien verwendet.
[0003] Gattungsgemäße Batteriesysteme müssen in einem bestimmten Temperaturfenster betrieben werden. Der Ablauf elektrochemischer Vorgänge in einer Batterie wird nämlich entscheidend von den Betriebsbedingungen der Batterie und der Temperatur beeinflusst. Höhere Temperaturen verbessern die Elektronen- oder lonenmobilität, reduzieren jedoch die innere Impedanz der Batteriezelle und steigern deren Kapazität. Höhere Temperaturen können jedoch auch ungewollte oder irreversibel ablaufende chemische Reaktionen und/oder einen Verlust des Elektrolyten herbeiführen, wodurch eine dauerhafte Schädigung oder ein vollständiger Ausfall der Batterie auftreten kann. Wiederholte Temperaturänderungen können die Batterie ebenfalls schädigen.
[0004] Ab einer Betriebstemperatur von +40 °C verringert sich die Lebensdauer, während unterhalb von -10 °C der Wirkungsgrad nachlässt und die Leistung sinkt. Darüber hinaus darf der Temperaturunterschied zwischen den einzelnen Zellen 5 bis 10 K nicht überschreiten. Kurzzeitige Spitzenbelastungen iVm hohen Strömen wie Rekuperation oder Boosten führen zu einer nicht unerheblichen Erwärmung der Zellen. Zusätzlich können hohe Außentemperaturen, beispielsweise in den Sommermonaten, dazu beitragen, dass die Temperatur in dem Batteriesystem einen kritischen Wert erreicht.
STAND DER TECHNIK [0005] Aus der US 2015 210 184 A1 ist ein luftgekühltes Batteriepack bekannt. Das Batteriepack umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen, die in einer Mehrzahl von Modulen angeordnet sind, sodass Kühlkanäle zwischen benachbarten Zellen in jedem der Module definiert werden.
[0006] Aus der DE 10 2011 082 991 A1 ist eine Batterie, mit einem Batteriegehäuse, Temperierelemente und einer Lithium-Ionen-Zelle, die in direktem Kontakt mit einem der Temperierelemente steht, bekannt.
[0007] Ferner ist ein Batteriepack mit einer Anzahl von Batteriemodulen mit Batteriezellen und mindestens einer Temperiereinrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Batteriezellen durch ein Material mit temperaturabhängiger Wärmeleitfähigkeit mit der mindestens einen Temperiereinrichtung gekoppelt sind, aus der DE 10 2014 205 133 A1 bekannt.
[0008] Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeiten zur Temperierung gattungsgemäßer Batteriesysteme sind beispielsweise Luft aus dem klimatisierten Fahrzeuginnenraum anzusaugen, eine spezielle, in der Batteriezelle eingeschlossene Verdampferplatte an die im Fahrzeug vorhandene Klimaanlage anzuschließen, oder eine in dem Batterieblock eingebaute Kühlplatte mit Kühlmittel zu durchströmen (vgl. hierzu Behr/Hella „Thermomanagement in Hybridfahrzeugen“; BEHR HELLA SERVICE GmbH, Schwäbisch Hall).
[0009] Sämtlichen aus dem Stand der Technik bekannten Kühlkonzepten mangelt es an einer /7
AT16 119U1 2019-02-15 österreichisches
Patentamt schnellen und insbesondere gleichmäßigen Abführung der entstehenden Wärme, insbesondere an einem optimierten Temperaturmanagement. Dies gilt insbesondere für extreme Leistungsbereiche, d.h. bei einer hohen Leistungsabgabe bzw. einer hohen Leistungsaufnahme der Batteriezelle und bei sehr hohen Umgebungstemperaturen.
[0010] Auch das Problem des thermischen Ungleichgewichts im Zellverbund, das zu unterschiedlichen Leistungsdichten und damit wiederum zu einem thermischen Ungleichgewicht innerhalb eines Batterieblocks führt (selbstschädigendes System), ist nicht zufriedenstellend gelöst.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG [0011] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte, zumindest aber alternative Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, für ein thermisches Gleichgewicht innerhalb eines Batteriesystems zu sorgen.
[0012] Erfindungsgemäß wird eine Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem vorgeschlagen, die zumindest einen quaderförmigen Hohlkörper mit zumindest einer Anschlusseinrichtung zum Zuführen und zumindest einer Anschlusseinrichtung zum Abführen eines gesondert temperierten Fluids umfasst; der quaderförmige Hohlkörper weist eine Vielzahl regelmäßig angeordneter und identisch ausgebildeter, sich von einer ersten Körperoberfläche zu einer zweiten Körperoberfläche hin erstreckender Durchbrüche auf, wobei von jedem Durchbruch eine zylinderförmige Batteriezelle aufgenommen ist, so dass ein fluiddichter Flüssigkeitsraum gebildet wird.
[0013] Erfindungswesentlich ist dabei, dass sich der Hohlkörper unter Ausschluss des Zellkopfes und des Zellbodens über eine Höhe h von > 20 bis < 100%, der Gesamthöhe des Batteriesystems erstreckt. Die Batteriezellen werden in dem Flüssigkeitsraum von dem gesondert temperierten Fluid umspült. Durch diesen unmittelbaren, vollflächigen Kontakt einer jeden zylinderförmigen Batteriezelle des Batteriesystems mit dem temperierten Fluid kann das System aktiv innerhalb eines optimalen Betriebstemperaturbereiches gehalten werden.
[0014] Somit ist es durch die vorliegende Erfindung nicht nur möglich, entstehende Wärme am Zellenmantel der Batteriezellen schnell abzuführen, sondern auch ein thermisches Ungleichgewicht im Batteriezellenverbund zu vermeiden.
[0015] Um einen fluiddichten Flüssigkeitsraum zu gewährleisten, ist es bevorzugt, ein Dichtelement vorzusehen, das die zylinderförmigen Batteriezellen umschließt. Ein derartiges Dichtelement kann beispielsweise ein an jedem der Durchbrüche ausgebildeter Dichtring sein, der die Zellen über den Umfang an der oberen und unteren Zellmantelposition dichtend verschließt. Vorzugsweise sind die Dichtelemente jedoch einteilig ausgebildete, mit Durchbrüchen, entsprechen denen des quaderförmige Hohlkörper versehene Dichtplatten.
[0016] Diese Dichtplatten sind einteilig, beispielsweise aus einem TPE, EPDM oder einem anderen elastomeren, bevorzugt thermoplastischen, Kunststoff, gefertigt, und sind vorzugsweise mittels 2K-Techik auf den Oberflächen des quaderförmigen Hohlkörpers aufgebracht. Denkbar ist auch, dass die Dichtplatten auf dem quaderförmigen Hohlkörper mittels lösbarer Verbindungstechnik, beispielsweise verschnappt oder verschraubt, aufgebracht sind. Vorzugsweise werden dabei die zylinderförmigen Batteriezellen von den Dichtelementen der beiden Dichtplatten am jeweiligen Umfang der Zelle so umschlossen, dass sie vollständig abdichten.
[0017] Der quaderförmige Hohlkörper ist vorzugsweise einteilig aus Kunststoff, beispielsweise POM, gefertigt. Um in der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung möglichst viele zylinderförmige Batteriezellen unterbringen zu können, d.h. eine möglichst raumsparende Anordnung der Batteriezellen zu gewährleisten, sind die Durchbrüche vorzugsweise in Form einer dichtesten Kreispackung angeordnet.
[0018] In einer Anordnung, in der von jedem Durchbruch eine zylinderförmige Batteriezelle aufgenommen ist, ist jede Reihe von Batteriezellen zur benachbarten Reihe um eine halbe Zellbreite versetzt angeordnet (1/2 Durchmesser der Batteriezelle). Zwischen den einzelnen Zellen einer Reihe ist ein minimaler Abstand (S). Durch diesen Abstand und die Anordnung als
2/7
AT16 119U1 2019-02-15 österreichisches
Patentamt dichteste Kreispackung ist gewährleistet, dass das gesondert temperierte Fluid jede Batteriezelle umströmen kann. Auch eine Durchströmung des Flüssigkeitsraums mit dem temperierten
Fluid ist hierdurch sichergestellt.
[0019] Erfindungsgemäß erstreckt sich der quaderförmige Hohlkörper unter Ausschluss des Zellkopfes und des Zellbodens über eine Höhe h von > 20 bis < 100% der Gesamthöhe H des Batteriesystems. Die Höhe h ist an die Anforderung an das Temperaturmanagement, insbesondere an die Kühlleistung, anzupassen, und wird bestimmt aus dem Gleichgewicht zwischen thermischen Anforderungen und dem Batteriegewicht, das mit zunehmender Hohlkörperhöhe steigt.
[0020] Über zumindest eine Anschlusseinrichtung zum Zuführen und zumindest eine weitere Anschlusseinrichtung zum Abführen eines gesondert temperierten Fluids wird das Batteriesystem, umfassend eine Vielzahl zylinderförmiger Batteriezellen, temperiert, dergestalt, dass in dem fluiddichten Flüssigkeitsraum die Zellwände der einzelnen Batteriezellen von dem Fluid umströmt werden.
[0021] Da der Flüssigkeitsraum nach oben abgedichtet ist, kommt das Fluid, insbesondere die Kühlflüssigkeit, nicht mit elektrisch sensiblen Bereichen des Batteriesystems in Kontakt.
[0022] Ein inhomogenes Altern einzelner Batteriezellen innerhalb eines Batteriesystems bewirkt, dadurch, dass diese unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind, eine beschleunigte, überdurchschnittliche Alterung des Batteriesystems, und ferner eine reduzierte Kapazität. In einer bevorzugten Ausführungsform wird daher das gesondert temperierte Fluid, insbesondere die Kühlflüssigkeit, aktiv durch die Temperiereinrichtung gepumpt. Damit kann zuverlässig verhindert werden, dass eine Batteriezelle, die an einer Außenseite des quaderförmigen Hohlkörpers angeordnet ist, einer anderen thermischen Umgebung ausgesetzt ist, als eine, die beispielsweise zwischen anderen Batteriezellen, insbesondere mittig angeordnet ist.
[0023] Vorzugsweise wird das Fluid über eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung im Kreis gepumpt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Fluid durch mehrere hintereinander angeordnete erfindungsgemäße Temperiereinrichtungen und zumindest einer Heizund/oder Kühleinrichtung im Kreis gepumpt. Als gesondert temperiertes Fluid wird insbesondere eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, verstanden, die über eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung aktiv temperiert wird.
[0024] Durch eine Pumpeneinrichtung, Verbindungsleitungen zwischen zwei oder mehreren Temperiereinrichtung und einer Heiz- und/oder Kühleinrichtung kann ein Batteriepack, das aus mehreren Batteriesystemen besteht temperiert werden.
[0025] Mittels der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung und dem gesondert temperierten Fluid werden Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Batteriezellen von 5 bis 10 K nicht überschritten. Zudem kann das Batteriesystem im optimalen, insbesondere von den Batterieherstellern vorgegebenen Temperaturfenster betrieben werden. Aus einer aktiven Kühlung bzw. Erwärmung der einzelnen Batteriezellen mittels der erfindungsgemäßen Temperiereinrichtung nicht nur innerhalb der vorgegebenen Betriebstemperaturen, sondern in einem weiter begrenzten Temperaturbereich, resultiert eine optimierte Leistungsausbeute.
[0026] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG [0027] Die Figuren zeigen:
[0028] Fig. 1 eine Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem, [0029] Fig. 2 eine Dichtplatte, [0030] Fig. 3 einen quaderförmigen Hohlkörper von der Seite und von oben betrachtet und
3/7
AT16 119U1 2019-02-15 österreichisches
Patentamt [0031] Fig. 4 ein Batteriepack umfassend drei Temperiereinrichtungen.
WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG [0032] Figur 1 zeigt eine Temperiereinrichtung (1) für ein Batteriesystem mit einem quaderförmigen Hohlkörper (2) mit zumindest einer Anschlusseinrichtung (3) zum Zuführen und zumindest einer Anschlusseinrichtung (4, vgl. Figur 4) zum Abführen eines gesondert temperiertem Fluids. In einer Vielzahl regelmäßig angeordneter und identisch ausgebildeter, sich von einer ersten Körperoberfläche (5) zu einer zweiten Körperoberfläche (6, Figur 3A) hin erstreckender Durchbrüche (7) sind zylinderförmige Batteriezellen (8) angeordnet. Die Durchbrüche (7) resp. die Batteriezellen (8) die sind in Form einer dichtesten Kreispackung angeordnet.
[0033] Figur 2 zeigt eine Dichtplatte (9) aus einem elastomeren, bevorzugt thermoplastischen Kunststoff, mit einer Vielzahl an regelmäßig angeordneten und identisch ausgebildeten Durchbrüchen (7j. Um einen fluiddichten Flüssigkeitsraum zu gewährleisten ist die Dichtplatte (9), vorzugsweise mittels 2K-Technik auf den Oberflächen (5, 6) des quaderförmigen Hohlkörpers (2) aufgebracht.
[0034] Figur 3 zeigt den quaderförmigen Hohlkörper (2) von der Seite in einer Schnittdarstellung (3A) bzw. von oben (3B), ebenfalls in einer Schnittdarstellung. Man erkennt drei versetzt angeordnete Reihen, mit jeweils sieben Durchbrüchen (7). In jedem Durchbruch (7) ist im zusammengebauten Zustand eine zylinderförmige Batteriezelle (8) aufgenommen, dergestalt, dass jede Zelle zur Nachbarzelle einen minimalen Abstand (S) hat. Dieser Abstand (S) und die Anordnung als dichteste Kreispackung gewährleistet, dass jede einzelne Batteriezelle von dem gesondert temperiertem Fluid umströmt zu werden kann. Das Fluid wird über die Anschlusseinrichtung (3) dem quaderförmigen Hohlkörper (2) zugeführt, und verlässt diesen an dessen Unterseite über die Anschlusseinrichtung (9).
[0035] Figur 4 zeigt drei Hintereinander geschaltete Temperiereinrichtungen (1, T, 1) als Teil eines Batteriepacks, wobei die schwarze Linie (10) den Weg des Fluids darstellt. Über die Anschlussvorrichtung (3) strömt das Fluid in die erste Temperiereinrichtung (1), um diese über Die Anschlusseinrichtung (9) wieder zu verlassen; anschließend strömt das Fluid über die Anschlusseinrichtung (3j in die zweite Temperiereinrichtung (1j, durchströmt diese und verlässt sie über die Anschlusseinrichtung (9j wieder. Dies setzt sich für die dritte und gegebenenfalls folgende Temperiereinrichtung fort. Der Hohlkörper (2) erstreckt sich über eine Höhe h, die kleiner als die gesamthöhe H des Batteriesystems ist. Die sensiblen Bereiche des Batteriesystems, insbesondere der Zellkopf (11) und der Zellboden (12), sind erfindungsgemäß von der Temperiereinrichtung (1) ausgeschlossen.

Claims (8)

  1. Ansprüche
    1. Temperiereinrichtung (1) für ein Batteriesystem, zumindest umfassend einen quaderförmigen Hohlkörper (2) mit zumindest einer Anschlusseinrichtung (3) zum Zuführen und zumindest einer Anschlusseinrichtung (4) zum Abführen eines gesondert temperierten Fluids, eine Vielzahl regelmäßig angeordneter und identisch ausgebildeter, sich von einer ersten Körperoberfläche (5) zu einer zweiten Körperoberfläche (6) hin erstreckender Durchbrüche (7), wobei von jedem Durchbruch (7) eine zylinderförmige Batteriezelle (8) aufgenommen ist, sodass ein fluiddichter Flüssigkeitsraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Hohlkörper (2) unter Ausschluss des Zellkopfes (11) und des Zellbodens (12) über eine Höhe h von >20 bis <100%, der Gesamthöhe H des Batteriesystems erstreckt.
  2. 2. Temperiereinrichtung (1) für Batteriezellen nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Durchbruch (7) ein Dichtelement (9) aufweist, das die zylinderförmigen Batteriezellen (8) umschließt.
  3. 3. Temperiereinrichtung (1) für Batteriezellen nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der quaderförmige Hohlkörper (2) einteilig aus Kunststoff, beispielsweise POM, gefertigt ist.
  4. 4. Temperiereinrichtung (1) für Batteriezellen nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Durchbrüche (7) in Form einer dichtesten Kreispackung angeordnet sind.
  5. 5. Temperiereinrichtung (1) für Batteriezellen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Batteriezellen voneinander beabstandet sind.
  6. 6. Temperiereinrichtung (1) für Batteriezellen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gesondert temperierte Fluid über eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung im Kreis gepumpt wird.
  7. 7. Temperiereinrichtung (1) für Batteriezellen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid leitend ist.
  8. 8. Batteriepack mit hintereinander geschalteten Temperiereinrichtungen (1, T, 1“) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gesondert temperierte Fluid über Temperiereinrichtungen (1, T, Tj, zumindest eine Pumpeinrichtung und eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung hinweg im Kreis geführt wird.
ATGM50141/2018U 2015-10-18 2016-10-18 Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem AT16119U1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015013377.2A DE102015013377A1 (de) 2015-10-18 2015-10-18 Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
AT16119U1 true AT16119U1 (de) 2019-02-15

Family

ID=57138086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATGM50141/2018U AT16119U1 (de) 2015-10-18 2016-10-18 Temperiereinrichtung für ein Batteriesystem

Country Status (14)

Country Link
US (1) US10483606B2 (de)
EP (1) EP3363061B1 (de)
JP (1) JP6867397B2 (de)
KR (1) KR102092487B1 (de)
CN (1) CN108431988B (de)
AT (1) AT16119U1 (de)
AU (1) AU2016341081B2 (de)
CA (1) CA3001520C (de)
DE (2) DE102015013377A1 (de)
EA (1) EA036703B1 (de)
NZ (1) NZ741500A (de)
UA (1) UA122585C2 (de)
WO (1) WO2017067923A1 (de)
ZA (1) ZA201802617B (de)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017213474B4 (de) 2017-08-03 2026-03-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batteriemodul und Batteriemodulstapel für ein Kraftfahrzeug
DE102017128878A1 (de) 2017-12-05 2019-06-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Batteriemodul und Modulgehäuse
SE541552C2 (en) * 2017-12-21 2019-10-29 Scania Cv Ab An arrangement for cooling of electrical energy storage units
DE102018000112A1 (de) 2018-01-10 2019-07-11 Daimler Ag Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen
JP6976890B2 (ja) * 2018-03-16 2021-12-08 矢崎総業株式会社 電池パック
DE102018003174A1 (de) 2018-04-18 2018-10-04 Daimler Ag Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
DE202018102692U1 (de) 2018-05-14 2019-08-16 Hofer Mechatronik Gmbh Traktionsakkumulator, insbesondere mit kontaktgekühlten elektrochemischen Zellen wie Einzelzellen oder Kleinstzellen
AT520928B1 (de) 2018-06-08 2019-09-15 Raiffeisenlandesbank Oberoesterreich Ag Temperiervorrichtung für einzelne, zu einem Modul zusammengesetzte Batteriezellen
AT520929B1 (de) 2018-06-08 2019-09-15 Raiffeisenlandesbank Oberoesterreich Ag Temperiervorrichtung für einzelne, zu einem Modul zusammengesetzte Batteriezellen
FR3082665A1 (fr) 2018-06-19 2019-12-20 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de refroidissement notamment pour vehicule automobile
DE102018117601B4 (de) 2018-07-20 2022-09-01 Lisa Dräxlmaier GmbH Batterie mit temperiereinrichtung
DE102018218346A1 (de) * 2018-10-26 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Kontaktplatte für eine Fixierung von mehreren Batteriezellen in einer Batterieebene, Batteriemodul und Batteriesystem
DE102018218359A1 (de) * 2018-10-26 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Ausbildung einer Verbindung zwischen einer Batteriezelle und einem Gehäuseelement eines Batteriemoduls sowie Batteriemodul
DE102018218405A1 (de) * 2018-10-26 2020-04-30 Elringklinger Ag Batterietemperiervorrichtung, Fahrzeug und Verfahren zum Herstellen einer Batterietemperiervorrichtung
DE102018218355A1 (de) * 2018-10-26 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul mit abgedichtetem Zellmantel
KR102731937B1 (ko) 2018-10-30 2024-11-20 삼성전자주식회사 배터리 셀을 냉각하기 위한 구조체 및 이를 포함하는 배터리 시스템
GB2578738B (en) * 2018-11-05 2020-12-09 Xerotech Ltd Thermal management system for a battery
KR102214547B1 (ko) * 2018-11-22 2021-02-09 주식회사 주왕산업 배터리 팩
AT521705B1 (de) 2019-03-26 2020-04-15 Raiffeisenlandesbank Oberoesterreich Ag Batteriemodul
AT522482B1 (de) 2019-06-07 2020-11-15 Kreisel Electric Gmbh & Co Kg Vorrichtung mit einem eine Öffnung zur mantelseitigen Aufnahme einer Batteriezelle aufweisenden Träger
ES2943957T3 (es) 2019-06-12 2023-06-16 Lubrizol Corp Sistema, método y fluido orgánicos de transferencia de calor
AT522356B1 (de) 2019-08-28 2020-10-15 Kreisel Electric Gmbh & Co Kg Temperiervorrichtung
AT522361B1 (de) * 2019-09-05 2020-10-15 Kreisel Electric Gmbh & Co Kg Vorrichtung zum Temperieren von Batteriezellen
AT522358B1 (de) 2019-09-05 2020-10-15 Kreisel Electric Gmbh & Co Kg Vorrichtung mit mehreren, in einer Fügerichtung hintereinander angeordneten Batteriemodulen
KR102828349B1 (ko) 2019-09-09 2025-07-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102828348B1 (ko) 2019-09-09 2025-07-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102572650B1 (ko) 2019-11-29 2023-08-31 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102574517B1 (ko) 2019-11-29 2023-09-04 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102561801B1 (ko) 2019-11-29 2023-07-31 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102533159B1 (ko) 2019-11-29 2023-05-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102501080B1 (ko) 2019-11-29 2023-02-17 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR20210067647A (ko) 2019-11-29 2021-06-08 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102911786B1 (ko) 2019-12-20 2026-01-14 삼성전자주식회사 냉각 구조체 및 이를 포함하는 배터리 시스템
DE102020202752A1 (de) 2020-03-04 2021-09-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrischer Energiespeicher, Vorrichtung und Verfahren
DE102020202753A1 (de) 2020-03-04 2021-09-09 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektrischer Energiespeicher, Vorrichtung und Verfahren
AT523543B1 (de) * 2020-08-10 2021-09-15 Kreisel Electric Gmbh & Co Kg Temperiervorrichtung für einzelne, zu einem Modul zusammengesetzte Batteriezellen
CN112038726B (zh) * 2020-08-14 2022-06-17 广汽埃安新能源汽车有限公司 一种车辆电池温度控制方法及其系统、装置
DE102021200009A1 (de) * 2021-01-04 2022-07-07 Hanon Systems Kühler für mehrere zylindrische Batterien
SE545442C2 (en) * 2021-11-25 2023-09-12 Northvolt Ab A method of arranging cells in a battery pack and a battery pack
IT202100031226A1 (it) * 2021-12-13 2023-06-13 Fast Charge Eng S R L Sistema di raffreddamento a liquido diretto sugli elementi di collegamento elettrico di potenza e sui poli delle celle di un sistema di accumulo di energia elettrica per un veicolo con propulsione elettrica e presentante batterie elettro-chimiche, ovvero sistemi di accumulo elettrostatici, collegate tra loro in serie e parallelo
EP4194258B1 (de) * 2021-12-13 2026-04-29 Fast Charge Engineering S.r.l. Kühlkreislauf und fahrzeug mit elektrischem antrieb mit kühlkreislauf
KR102863723B1 (ko) * 2022-04-19 2025-09-25 주식회사 엘지에너지솔루션 액침 냉각부를 포함하는 캔형 전지모듈
EP4576326A1 (de) 2023-12-19 2025-06-25 Röchling Automotive SE Batteriezellenhalter zur wärmeverwaltung einer vielzahl von batteriezellen
EP4600061A1 (de) 2024-02-09 2025-08-13 Deere & Company Antriebssystem für einen feldhäcksler
WO2025185804A1 (en) 2024-03-05 2025-09-12 Whitemark Technology GmbH Battery module with thermal expansion compensation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011017375A1 (de) * 2010-07-24 2012-01-26 Magna E-Car Systems Gmbh & Co Og Elektrische Batterieeinheit
DE102014112628A1 (de) * 2014-09-02 2016-03-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühlbares Batteriemodul
WO2016099606A1 (en) * 2014-12-16 2016-06-23 Xinen Technology Hong Kong Company, Ltd. Vehicle battery module with cooling and safety features

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006045564A1 (de) * 2006-09-25 2008-04-03 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente
FR2908557B1 (fr) * 2006-11-14 2009-02-06 Vehicules Electr Societe Par A Batterie electrique comprenant un systeme de conditionnement mecanique et thermique
JP2009205979A (ja) * 2008-02-28 2009-09-10 Sanyo Electric Co Ltd 組電池
JP5522048B2 (ja) 2008-10-10 2014-06-18 パナソニック株式会社 コンデンサ用電極箔及びその製造方法とその電極箔を用いた固体電解コンデンサ
JP2012009388A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Hitachi Vehicle Energy Ltd 組電池
DE102010033188A1 (de) * 2010-08-03 2012-02-09 Rehau Ag + Co. Kühlvorrichtung für einen elektrischen Energiespeicher
DE102011082991B4 (de) 2011-09-20 2021-08-12 Robert Bosch Gmbh Batteriegehäuse, insbesondere für Lithium-Ionen-Zellen, mit einem Temperiermittelverteilsystem, Batterie und Kraftfahrzeug
JP2014060088A (ja) * 2012-09-19 2014-04-03 Toshiba Corp 二次電池装置および二次電池システム
EP2731164B1 (de) * 2012-11-12 2017-06-28 Samsung SDI Co., Ltd. Batteriesystem
US10058008B2 (en) * 2013-10-29 2018-08-21 Tai-Her Yang Temperature control system having adjacently-installed temperature equalizer and heat transfer fluid and application device thereof
US9446681B2 (en) 2014-01-29 2016-09-20 GM Global Technology Operations LLC Flow uniformity of air-cooled battery packs
DE102014205133A1 (de) 2014-03-19 2015-09-24 Robert Bosch Gmbh Batteriepack mit einer Anzahl von Batteriemodulen
DE102014210570A1 (de) * 2014-06-04 2015-12-17 Mahle International Gmbh Temperiervorrichtung zum Temperieren einer Batterie
CN204424404U (zh) * 2015-01-06 2015-06-24 重庆科鑫三佳车辆技术有限公司 一种电动汽车水冷电池模组以及水冷电池箱
CN204391221U (zh) * 2015-01-23 2015-06-10 欣旺达电子股份有限公司 电池包以及电池包冷却系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011017375A1 (de) * 2010-07-24 2012-01-26 Magna E-Car Systems Gmbh & Co Og Elektrische Batterieeinheit
DE102014112628A1 (de) * 2014-09-02 2016-03-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Kühlbares Batteriemodul
WO2016099606A1 (en) * 2014-12-16 2016-06-23 Xinen Technology Hong Kong Company, Ltd. Vehicle battery module with cooling and safety features

Also Published As

Publication number Publication date
US20180316074A1 (en) 2018-11-01
EP3363061A1 (de) 2018-08-22
WO2017067923A1 (de) 2017-04-27
JP2018531501A (ja) 2018-10-25
UA122585C2 (uk) 2020-12-10
DE202015009624U1 (de) 2018-09-11
CN108431988B (zh) 2021-08-17
DE102015013377A1 (de) 2017-04-20
KR102092487B1 (ko) 2020-03-24
EA201890987A1 (ru) 2018-09-28
EA036703B1 (ru) 2020-12-09
AU2016341081A1 (en) 2018-06-07
CA3001520A1 (en) 2017-04-27
JP6867397B2 (ja) 2021-04-28
ZA201802617B (en) 2019-06-26
CA3001520C (en) 2022-02-08
CN108431988A (zh) 2018-08-21
EP3363061B1 (de) 2021-12-15
KR20180068993A (ko) 2018-06-22
NZ741500A (en) 2022-07-01
AU2016341081B2 (en) 2021-10-14
US10483606B2 (en) 2019-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3363061B1 (de) Temperiereinrichtung für ein batteriesystem
DE102014106954B4 (de) Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Batteriepakets sowie Fahrzeugantriebsbatteriebaugruppe
DE102008059969B4 (de) Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie und Verwendung der Vorrichtung
EP3664180A1 (de) Batteriemodul
DE102014221684A1 (de) Gehäuse zur Aufnahme einer Vielzahl von Batteriezellen mit einer im Gehäuse integrierten Kühlungsvorrichtung
EP3235049B1 (de) Batterie mit kühlplatte als montageplatte
DE102012211180A1 (de) Energiespeichermodul aus mehreren prismatischen Speicherzellen
DE102010026133A1 (de) Kühlvorrichtung in einem Akkublock
DE102015104264A1 (de) Traktionsbatterieanordnung mit federbauelement
WO2018188995A1 (de) Batterie für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug
DE102022212133A1 (de) Batteriesystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug
DE102015200451A1 (de) Flexibler Sammelschienenhalter für geschweißte Zellen
WO2016037763A1 (de) Temperiereinrichtung zur temperierung einer elektrischen energieversorgungseinheit
DE102018209887A1 (de) Batteriemodul mit einer Mehrzahl an Batteriezellen
WO2011009619A1 (de) Elektrochemischer energiespeicher und verfahren zum kühlen oder erwärmen eines elektrochemischen energiespeichers
WO2023110543A1 (de) Elektrische energiespeichereinrichtung mit terminaltemperierung und gaskanal
DE112005003052T5 (de) Verbesserte Strömungsfeldplatten
DE102011080975A1 (de) Batteriemodul mit Luftkühlung sowie Kraftfahrzeug
DE102016210884A1 (de) Batteriemodul einer Batterie, Batterie und Kraftfahrzeug
DE102012211653A1 (de) Energiespeichermodul aus mehreren prismatischen Speicherzellen
DE102015113594A1 (de) LI-Ionen-Monoblockbatterie für Stopp-Start-Anwendungen
DE102018220939A1 (de) Batteriemodul
DE102018000278B4 (de) Batterieanordnung
DE102009038422B4 (de) Kraftwagen
DE102013201129A1 (de) Batteriemodul mit einem thermischen Element

Legal Events

Date Code Title Description
PC Change of the owner

Owner name: RAIFFEISENLANDESBANK OBEROESTERREICH AKTIENGES, AT

Effective date: 20191107

PC Change of the owner

Owner name: KREISEL ELECTRIC GMBH & CO KG, AT

Effective date: 20230117

PC Change of the owner

Owner name: JOHN DEERE ELECTRIC POWERTRAIN LLC, US

Effective date: 20230718