DE102008041548A1 - battery module - Google Patents

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Stephan Leuthner
Philipp Kohlrausch
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Bei einem Batteriemodul (1), umfassend ein Gehäuse (2), wenigstens eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Batterie (3), wenigstens eine Einlassöffnung (5) zum Einleiten eines Kühlfluids in das Gehäuse (2), wenigstens eine Auslassöffnung (6) zum Ausleiten des Kühlfluids aus dem Gehäuse (2) und wenigstens eine an der wenigstens einen Batterie (3) angeordnete Rippe (7), soll auf einfache Weise eine hohe Kühlleistung der wenigstens einen Batterie (3) erzielt werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Rippe (7) als Kühlrippe (7) mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80, ausgebildet ist.In a battery module (1), comprising a housing (2), at least one battery (3) arranged in the housing (2), at least one inlet opening (5) for introducing a cooling fluid into the housing (2), at least one outlet opening (6 ) for discharging the cooling fluid from the housing (2) and at least one arranged on the at least one battery (3) rib (7), should be achieved in a simple manner, a high cooling capacity of at least one battery (3). This object is achieved in that the at least one rib (7) as a cooling fin (7) with a thermal conductivity of at least 1, preferably at least 10, in particular at least 80, is formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Batteriemodulsystem.The The invention relates to a battery module according to The preamble of claim 1 and a battery module system.

Stand der TechnikState of the art

Batterien, z. B. Lithiumionenbatterien, versorgen verschiedene Einrichtungen, z. B. Hybridkraftfahrzeuge, elektrisch betriebene Fahrzeuge wie Rollstühle, Fahrräder mit elektrischem Hilfsantrieb, Hubstapler oder Elektrowerkzeuge mit elektrischen Strom. Im Allgemeinen werden mehrere Batterien in einem Gehäuse eingebaut und dadurch ein Batteriemodul gebildet. Batteriemodule haben den Vorteil, dass diese leichter mit einem Kühlfluid gekühlt und höhere elektrische Leistungen durch die Kombination mehrerer Batteriemodule zu einem Batteriemodulsystem einfach realisiert werden können.batteries, z. B. lithium ion batteries, provide various facilities, z. As hybrid vehicles, electrically powered vehicles such as wheelchairs, Bicycles with electric auxiliary drive, forklift or Electric tools with electric current. In general, several Batteries installed in a housing and thereby a battery module educated. Battery modules have the advantage of making them lighter cooled with a cooling fluid and higher electrical power by combining several battery modules to a battery module system can be easily realized.

Die in einem Gehäuse angeordneten, normalerweise zylinderförmigen Batterien werden mit umgewälzter Luft als Kühlfluid gekühlt. Die Kühlkonzepte sehen hierbei entweder einer reine Längs- bzw. Axialanströmung oder eine reine Quer- oder Radialanströmung der vorzugsweise zylinderförmigen Batterien im Gehäuse vor. Die Luft strömt dabei durch Öffnungen oder Bohrungen in das Gehäuse ein und wieder aus. Die Kühlleistung hängt dabei unter anderem von der mit Kühlfluid umströmten Oberfläche der Batterie ab.The arranged in a housing, usually cylindrical Batteries are used with recirculated air as the cooling fluid cooled. The cooling concepts either look here a pure longitudinal or axial inflow or a pure transverse or radial flow of the preferably cylindrical batteries in the case before. The air flows through openings or holes in the housing on and off again. The cooling capacity depends among other things on the with cooling fluid around the surface of the battery.

Die US 5 866 276 zeigt ein gattungsbildendes Batteriemodul. Ein Gehäuse des Batteriemoduls umfasst ein oberes Gehäuseteil mit einer Deckenwandung mit Öffnungen und ein unteres Gehäuseteil mit einer Bodenwandung mit Öffnungen sowie mit Rippen, an denen die Batterien angeordnet sind. Die Rippen haben die Aufgabe, die Kühlluft mit einer bestimmten Strömungsrichtung zu leiten.The US 5,866,276 shows a generic battery module. A housing of the battery module comprises an upper housing part with a top wall with openings and a lower housing part with a bottom wall with openings and with ribs on which the batteries are arranged. The purpose of the ribs is to guide the cooling air with a specific flow direction.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul umfasst ein Gehäuse, wenigstens eine in dem Gehäuse angeordnete Batterie, wenigstens eine Einlassöffnung zum Einleiten eines Kühlfluids in das Gehäuse, wenigstens eine Auslassöffnung zum Ausleiten des Kühlfluids aus dem Gehäuse und wenigstens eine an der wenigstens einen Batterie angeordnete Rippe, wobei die wenigstens eine Rippe als Kühlrippe mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80, ausgebildet ist. Die Wärmeleitfähigkeit in der Einheit Watt/Meter mal Kelvin (W/mK) von reinen Kunststoffen beträgt beispielsweise 0,5. Dies bedeutet, dass bestimmte Werkstoffe oder Materialien mit einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit kleiner als 1 als Kühlrippen nicht geeignet sind. Die Aufgabe von Kühlrippen an Batterien ist es, die an der Oberfläche der Batterie freiwerdende Wärme aufgrund einer entsprechend ausreichenden Wärmeleitfähigkeit abzuleiten und dadurch die Oberfläche zu vergrößern, auf der die Wärme an das Kühlfluid abgegeben werden kann. Bei wenigstens zwei Batterien, die mit wenigstens einer an den Batterien angeordneten Rippe miteinander verbunden sind, tritt ein thermischer Ausgleich zwischen den Batterien aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit der wenigstens einen Kühlrippe auf. Die wenigstens zwei Batterien haben damit eine ungefähr gleiche Temperatur und geben damit in vorteilhafter Weise ca. die gleiche elektrische Leistung ab. Dies führt zu einer gleichmäßigen Beanspruchung der Batterien innerhalb des Batteriemoduls, so dass die Lebensdauer des Batteriemoduls erhöht wird, weil einzelne Batterien nicht durch eine höhere Belastung stärker beansprucht werden. Eine ungefähr gleiche Temperatur der wenigstens zwei Batterien ist im Allgemeinen mittels eines Umströmens mit einem Kühlfluid nicht möglich, weil sich das Kühlfluid beim Umströmen nicht gleichmäßig erwärmt.One battery module according to the invention comprises a housing, at least one battery disposed in the housing, at least an inlet port for introducing a cooling fluid in the housing, at least one outlet opening for discharging the cooling fluid from the housing and at least one rib disposed on the at least one battery, wherein the at least one rib as a cooling fin with a thermal conductivity of at least 1, preferably at least 10, in particular at least 80, is formed. The thermal conductivity in the unit Watt / meter times Kelvin (W / mK) of pure plastics is for example 0.5. This means that certain Materials or materials with a very low thermal conductivity less than 1 are not suitable as cooling fins. The task From cooling fins to batteries, it is the surface the battery released heat due to a correspondingly sufficient Derive thermal conductivity and thereby the Surface to increase on the heat can be delivered to the cooling fluid. At least two batteries arranged with at least one on the batteries Rib are joined together, a thermal balance occurs between the batteries due to the good thermal conductivity the at least one cooling fin. The least two Batteries have an approximately same temperature and thus give approximately the same electrical in an advantageous manner Performance. This leads to a uniform Stressing the batteries inside the battery module so that the Life of the battery module is increased because individual Batteries are not stronger due to a higher load be claimed. An approximately same temperature at least two batteries are generally by means of a recirculation with a cooling fluid not possible, because the Cooling fluid not flowing evenly when flowing around heated.

In einer weiteren Ausgestaltung besteht die wenigstens eine Kühlrippe wenigstens teilweise aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80.In In a further embodiment, the at least one cooling rib at least partially made of a material with a thermal conductivity of at least 1, preferably at least 10, in particular at least 80th

In einer weiteren Ausgestaltung besteht die wenigstens eine Kühlrippe wenigstens teilweise aus Aluminium, Messing, Magnesium oder einem Kunststoff mit Metall- und/oder Kohlenstofffasern. Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium beträgt beispielsweise ungefähr 200 und die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen mit Metall und/oder Kohlenstofffasern liegt im Bereich von ungefähr 3 bis 4.In In a further embodiment, the at least one cooling rib at least partially made of aluminum, brass, magnesium or a Plastic with metal and / or carbon fibers. The thermal conductivity For example, aluminum is about 200 and the thermal conductivity of plastics with metal and / or carbon fibers is in the range of about 3 to 4.

In einer ergänzenden Ausführungsform ist eine Ebene der wenigstens einen Kühlrippe im Wesentlichen parallel oder senkrecht zu einer Längsachse der wenigstens einen Batterie ausgerichtet.In a supplementary embodiment is a level the at least one cooling fin is substantially parallel or perpendicular to a longitudinal axis of the at least one Battery aligned.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Kühlrippe scheibenartig ausgebildet und wenigstens zwei Kühlrippen sind übereinander in dem Batteriemodul angeordnet. Die wenigstens zwei Kühlrippen sind im Allgemeinen übereinander und senkrecht zu einer Längsachse der wenigstens einen Batterie ausgerichtet. Dadurch können die Kühlrippen etagenartig innerhalb des Batteriemoduls zur Längsachse der wenigstens einen Batterie ausgerichtet werden.Preferably the at least one cooling fin is disc-shaped and at least two cooling fins are on top of each other arranged in the battery module. The at least two cooling ribs are generally one above the other and perpendicular to a longitudinal axis the at least one battery aligned. Thereby can the cooling fins in the form of a tread inside the battery module aligned with the longitudinal axis of the at least one battery become.

In einer Variante weist die wenigstens eine Kühlrippe wenigstens eine Aussparung auf, in der die wenigstens eine Batterie angeordnet ist. Bei einer Ausrichtung der Ebene der wenigstens zwei Kühlrippen senkrecht zu einer Längsachse der wenigstens einen Batterie ist es erforderlich, in der wenigstens einen Kühlrippe eine Aussparung für die wenigstens eine Batterie vorzusehen.In a variant, the at least one cooling rib has at least one recess in which the at least one battery is arranged. In an orientation of the plane of the at least two cooling ribs perpendicular to a longitudinal axis of the at least one battery, it is necessary in the at least one cooling fin, a recess for at least to provide a battery.

Zweckmäßig entspricht die Form der Aussparung, z. B. kreisförmig oder rechteckig, insbesondere quadratisch, im Wesentlichen der äußeren Form der wenigstens einen Batterie, so dass die wenigstens eine Kühlrippe an der wenigstens einen Aussparung mit dem gesamten Umfang der wenigstens einen Batterie in Kontakt steht. Die gesamte Aussparung kann damit in besonders vorteilhafter Weise genutzt werden, um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der wenigstens einen Batterie und der wenigstens einen Kühlrippe zu erhalten, so dass ein möglichst großer Wärmeübergang von der wenigstens einen Batterie auf die wenigstens eine Kühlrippe erreicht werden kann.expedient corresponds to the shape of the recess, z. B. circular or rectangular, in particular square, substantially the outer Form of the at least one battery, so that the at least one Cooling rib on the at least one recess with the entire Scope of at least one battery is in contact. The whole Recess can thus be used in a particularly advantageous manner to have the largest possible contact area between the at least one battery and the at least one cooling fin to obtain, so that the greatest possible heat transfer reaches from the at least one battery to the at least one cooling fin can be.

In einer weiteren Ausführungsform steht die wenigstens eine Kühlrippe in einem thermischen Kontakt zu der wenigstens einen Batterie, insbesondere der Oberfläche der wenigstens einen Batterie und/oder wenigstens zwei Batterien mittels der wenigstens einen Kühlrippe thermisch miteinander verbunden sind. Aufgrund der thermischen Verbindung zwischen den wenigstens zwei Batterien treten bei den wenigstens zwei Batterien geringe Temperaturunterschiede auf, so dass die Batterien ungefähr die gleiche Leistung abgeben und ungefähr gleich altern.In Another embodiment is the at least one Cooling fin in thermal contact with the at least a battery, in particular the surface of at least a battery and / or at least two batteries by means of at least a cooling fin are thermally connected to each other. by virtue of the thermal connection between the at least two batteries occur in the at least two batteries small temperature differences on, so the batteries about the same power leave and age approximately the same.

Insbesondere steht die wenigstens eine Kühlrippe mittels wenigstens einer Kontaktnase mit der wenigstens einen Batterie in Kontakt.Especially is the at least one cooling fin by means of at least a contact nose with the at least one battery in contact.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die maximale Kontaktlänge einer Kontaktfläche zwischen der wenigstens einen Kontaktnase und der wenigstens einen Kühlrippe größer als die Breite des Querschnitts der wenigstens einen Kühlrippe. In besonders vorteilhafterweise Weise ist damit die Kontaktfläche zwischen der Kühlrippe und der Batterie größer als ohne der Verwendung einer speziellen Kontaktnase. Dadurch ist es möglich, mehr Wärme von der Batterie auf die Kühlrippe zu übertragen und dadurch die Kühlleistung der Batterie zu verbessern.In Another embodiment is the maximum contact length a contact surface between the at least one contact nose and the at least one cooling fin larger as the width of the cross section of the at least one cooling fin. In a particularly advantageous manner, so is the contact surface larger between the cooling fin and the battery than without the use of a special contact nose. This is It is possible to transfer more heat from the battery to the To transfer the cooling fin and thereby the cooling capacity to improve the battery.

In einer ergänzenden Variante ist die wenigstens eine Batterie eine Lithiumionenbatterie und/oder das Kühlfluid ein Gas, insbesondere Luft.In a complementary variant is the at least one battery a lithium-ion battery and / or the cooling fluid a gas, especially air.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodulsystem umfasst ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Batteriemodul.One Inventive battery module system comprises a battery module described in this patent application.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:in the The following will be an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings described. It shows:

1 einen schematischen Längsschnitt eines Batteriemoduls mit Kühlrippen, 1 a schematic longitudinal section of a battery module with cooling fins,

2 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie A-A in 1, 2 a schematic cross section along the line AA in 1 .

3 eine perspektivische Ansicht einer plattenförmigen Kühlrippe, 3 a perspective view of a plate-shaped cooling fin,

4 einen Längsschnitt einer Batterie mit Kühlrippen, die mittels Kühlnasen mit der Batterie in Kontakt stehen, 4 a longitudinal section of a battery with cooling fins, which are in contact with the battery by means of cooling lugs,

5 einen Querschnitt einer Batterie mit radial angeordneten Kühlrippen und 5 a cross section of a battery with radially arranged cooling fins and

6 einen stark schematisierten Längsschnitt eines Batteriemodulsystems. 6 a highly schematic longitudinal section of a battery module system.

Ein in den 1 und 2 im Längs- und Querschnitt dargestelltes Batteriemodul 1 dient beispielsweise zur Stromversorgung eines Hybridkraftfahrzeuges. Das Batteriemodul 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Bodenwandung 15, einer Deckenwandung 16 und Seitenwandungen 17 auf. Das Batteriemodul 1 ist im Wesentlichen quaderförmig. Das in 1 und 2 dargestellte Gehäuse 2 ist in modifizierter Form in einem nicht dargestellten äußeren Gehäuse (nicht dargestellt) zur Ausbildung eines Entgasungskanals (nicht dargestellt) angeordnet. Die Seitenwandungen 17 sind mit Einlassöffnungen 5 und Auslassöffnungen 6 versehen. Durch die Ein- und Auslassöffnungen 5, 6 strömt Luft als Kühlfluid in das Gehäuse 2 ein und wieder aus.One in the 1 and 2 in longitudinal and cross section illustrated battery module 1 For example, it is used to power a hybrid motor vehicle. The battery module 1 has a housing 2 with a bottom wall 15 , a ceiling wall 16 and side walls 17 on. The battery module 1 is essentially cuboid. This in 1 and 2 illustrated housing 2 is arranged in modified form in an outer housing, not shown, (not shown) for forming a degassing duct (not shown). The side walls 17 are with inlet openings 5 and outlet openings 6 Mistake. Through the inlet and outlet openings 5 . 6 air flows as cooling fluid into the housing 2 on and off again.

Senkrecht zu einer Längsachse 8 der Batterie 3 sind etagenartig übereinander Kühlrippen 7 angeordnet. In dem Batteriemodul 1 sind insgesamt sechs als Lithiumionenbatterien 4 ausgebildete Batterien 3 angeordnet. Die Kühlrippen 7 weisen deshalb auch sechs Aussparungen 9 auf (2 und 3). Die Batterien 3 stehen damit an einer Kontaktfläche 12 an der Aussparung 9 der Kühlrippe 7 in Kontakt mit der Batterie 3. Die Kühlrippen 7 sind aus Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit in W/mK von ungefähr 200 ausgebildet. Es handelt sich dabei um ein Aluminiumblech, das einfach beispielsweise durch Umformen insbesondere Biegen, geformt werden kann.Perpendicular to a longitudinal axis 8th the battery 3 are floor-level on top of each other cooling fins 7 arranged. In the battery module 1 are a total of six as lithium ion batteries 4 trained batteries 3 arranged. The cooling fins 7 therefore have six recesses 9 on ( 2 and 3 ). The batteries 3 are thus at a contact surface 12 at the recess 9 the cooling fin 7 in contact with the battery 3 , The cooling fins 7 are made of aluminum with a thermal conductivity in W / mK of about 200. It is an aluminum sheet, which can be easily formed, for example by forming in particular bending.

An den Aussparungen 9 sind Kontaktnasen 10 ausgebildet. Die Kontaktnasen 10 sind in 1 bis 3 nicht dargestellt. In 4 ist ein Längsschnitt einer Lithiumionenbatterie 4 mit drei Kühlrippen 7 dargestellt. Die Kontaktnasen 10 sind einfach im Bereich der Aussparungen 9 der Kühlrippen 7 durch Biegen der Kühlrippen 7 zu Kontaktnasen 10 hergestellt. Dadurch entsteht zwischen der Batterie 4 und der Kühlrippe 7 eine Kontaktfläche 12, deren Kontaktlänge 11 größer ist als eine Breite 13 eines Querschnitts der Kühlrippe 7 (4). Bei einer Anbindung der Kühlrippen 7 an die Batterien 3 mittels der Kontaktnasen 10 entsteht damit eine größer Kontaktfläche 12 als diejenige, welche in 3 für eine Kühlrippe 7 ohne Kontaktnasen 10 vorhanden ist. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise die Kontaktfläche 12 zwischen der Batterie 3 und den Kühlrippen 7 vergrößert werden, so dass der Wärmeaustausch zwischen der Batterie 3 und den Kühlrippen 7 erhöht und damit die Kühlleistung verbessert wird.At the recesses 9 are contact noses 10 educated. The contact noses 10 are in 1 to 3 not shown. In 4 is a longitudinal section of a lithium ion battery 4 with three cooling fins 7 shown. The contact noses 10 are easy in the area of the recesses 9 the cooling fins 7 by bending the cooling fins 7 to contact noses 10 produced. This creates between the battery 4 and the cooling fin 7 a contact surface 12 whose contact length 11 is greater than a width 13 a cross section of the cooling fin 7 ( 4 ). With a connection of the cooling fins 7 to the batteries 3 by means of the contact tabs 10 thus creates a larger Kon Diplomatic area 12 as the one who in 3 for a cooling fin 7 without contact noses 10 is available. As a result, in a particularly advantageous manner, the contact surface 12 between the battery 3 and the cooling fins 7 be enlarged so that the heat exchange between the battery 3 and the cooling fins 7 increases and thus the cooling capacity is improved.

Die einzelnen Kühlrippen 7 sind mittels nicht dargestellter Distanzhalter miteinander verbunden. Die Distanzhalter dienen mechanisch dazu, den Abstand zwischen den einzelnen Kühlrippen 7 sicherzustellen und erhöhen außerdem in thermischer Hinsicht die Verbindung zwischen den einzelnen Kühlrippen 7 in den verschiedenen Ebenen.The individual cooling fins 7 are interconnected by means not shown spacers. The spacers are used mechanically to the distance between the individual cooling fins 7 ensure and also increase the thermal connection between the individual cooling fins 7 in the different levels.

In 5 ist ein Querschnitt einer Batterie 3 mit radial angeordneten Kühlrippen 7 dargestellt. Eine Ebene der Kühlrippen 7 ist damit parallel zu einer Längsachse der Batterie 3. Die einzelnen Kühlrippen 7 können dabei auch mit Kühlrippen 7 verbunden sein, die an einer anderen Batterie 3 angeordnet ist (nicht dargestellt).In 5 is a cross section of a battery 3 with radially arranged cooling fins 7 shown. A level of cooling fins 7 is thus parallel to a longitudinal axis of the battery 3 , The individual cooling fins 7 can also do this with cooling fins 7 be connected to another battery 3 is arranged (not shown).

In einer nicht dargestellten Ausgestaltung können an der Oberfläche der Batterien 3 und/oder der Kühlrippen 7 Vorsprünge und/oder Vertiefungen ausgebildet sein. Es kann sich hierbei beispielsweise um Stolperdrähte handeln, die bei einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids dazu dienen, einen Umschlag von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung zu erzeugen, weil eine turbulente Strömung einen besseren Wärmeübergang von den Batterien 1 bzw. Kühlrippen 7 zu dem Kühlfluid ermöglicht. In einer anderen Variante können an der Oberfläche der Batterien 3 und/oder der Kühlrippen 7 Lamellen vorhanden sein oder diese mit einer Struktur, beispielsweise mit Noppen oder Rippen, versehen sein. Dadurch wird die Oberfläche der Batterien 3 und/oder der Kühlrippen 7 erhöht, so dass sich dadurch die Kühlleistung verbessert.In an embodiment, not shown, on the surface of the batteries 3 and / or the cooling fins 7 Projections and / or depressions may be formed. For example, these may be trip wires which, at a low flow rate of the cooling fluid, serve to create an envelope from laminar to turbulent flow because turbulent flow provides better heat transfer from the batteries 1 or cooling fins 7 allows for the cooling fluid. In another variant may be on the surface of the batteries 3 and / or the cooling fins 7 Slats may be present or they may be provided with a structure, for example with knobs or ribs. This will change the surface of the batteries 3 and / or the cooling fins 7 increases, thereby improving the cooling performance.

In dem Batteriemodul 1 können auch Leitbleche zur Optimierung der Strömung des Kühlfluids in dem Batteriemodul 1 angeordnet sein. Die nicht dargestellten Leitbleche können beispielsweise an einer ersten und letzten Zellreihe eines Batteriemoduls angeordnet sein, an denen jeweils eine Einlass- oder eine Auslassöffnung 5, 6 vorhanden ist.In the battery module 1 may also baffles to optimize the flow of the cooling fluid in the battery module 1 be arranged. The guide plates, not shown, may for example be arranged on a first and last row of cells of a battery module, to each of which an inlet or an outlet opening 5 . 6 is available.

Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt wird.The Details of the various embodiments are can be combined with each other, unless stated otherwise becomes.

Mehrere Batteriemodule 1 können auch zu einem Batteriemodulsystem 14 verbunden werden. Die Einlass- und Auslassöffnung 5, 6 der einzelnen Batteriemodule 1 werden zu einer zentralen Luftzufuhr, z. B. einem Ventilator, parallel geschaltet (nicht dargestellt). Der modulare Aufbau gestattet damit eine bessere Skalierbarkeit, weil mit den identischen Batteriemodulen 1 unterschiedliche elektrische Leistungen für verschiedene Anwendungen einfach realisiert werden können.Several battery modules 1 can also become a battery module system 14 get connected. The inlet and outlet ports 5 . 6 the individual battery modules 1 become a central air supply, z. B. a fan, connected in parallel (not shown). The modular design thus allows better scalability, because with the identical battery modules 1 Different electrical services for different applications can be easily realized.

Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die einfach herzustellenden und preiswerten Kühlrippen 7, z. B. aus Aluminium, verbessern den Wärmeübergang von der Batterie 3 auf das Kühlfluid. Die Oberfläche, die zum Kühlen der Batterien 3 zur Verfügung steht, wird dadurch wesentlich vergrößert. Ferner sind die Batterien 3 thermisch mittels der wenigstens einen Kühlrippe 7 miteinander verbunden, so dass die Batterien 3 ungefähr die gleiche Temperatur aufweisen und damit die Leistung und Alterung der Batterien 3 in dem Batteriemodul gleichmäßig erfolgt.Overall, are considered with the battery module according to the invention 1 significant benefits. The easy to manufacture and inexpensive cooling fins 7 , z. As aluminum, improve the heat transfer from the battery 3 on the cooling fluid. The surface used to cool the batteries 3 is available, thereby significantly increased. Further, the batteries 3 thermally by means of the at least one cooling fin 7 connected together, leaving the batteries 3 have approximately the same temperature and thus the performance and aging of the batteries 3 evenly in the battery module.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (12)

Batteriemodul (1), umfassend ein Gehäuse (2), wenigstens eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Batterie (3), wenigstens eine Einlassöffnung (5) zum Einleiten eines Kühlfluids in das Gehäuse (2), wenigstens eine Auslassöffnung (6) zum Ausleiten des Kühlfluids aus dem Gehäuse (2) und wenigstens eine an der wenigstens einen Batterie (3) angeordnete Rippe (7), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rippe (7) als Kühlrippe (7) mit einer Wärmeleitfähigkeit in W/mK von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80, ausgebildet ist.Battery module ( 1 ), comprising a housing ( 2 ), at least one in the housing ( 2 ) arranged battery ( 3 ), at least one inlet opening ( 5 ) for introducing a cooling fluid into the housing ( 2 ), at least one outlet opening ( 6 ) for discharging the cooling fluid from the housing ( 2 ) and at least one on the at least one battery ( 3 ) arranged rib ( 7 ), characterized in that the at least one rib ( 7 ) as a cooling fin ( 7 ) with a thermal conductivity in W / mK of at least 1, preferably at least 10, in particular at least 80, is formed. Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) wenigstens teilweise aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit in W/mK von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80, besteht.Battery module according to claim 1, characterized in that the at least one cooling rib ( 7 ) consists at least partially of a material with a thermal conductivity in W / mK of at least 1, preferably at least 10, in particular at least 80. Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) wenigstens teilweise aus Aluminium, Messing, Magnesium oder einem Kunststoff mit Metall- und/oder Kohlenstofffasern besteht.Battery module according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one cooling rib ( 7 ) consists at least partially of aluminum, brass, magnesium or a plastic with metal and / or carbon fibers. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ebene der wenigstens einen Kühlrippe (7) im Wesentlichen parallel oder senkrecht zu einer Längsachse (8) der wenigstens einen Batterie (3) ausgerichtet ist.Battery module according to one or more of the preceding claims, characterized in that a plane of the at least one cooling rib ( 7 ) substantially parallel or perpendicular to a longitudinal axis ( 8th ) of the at least one battery ( 3 ) is aligned. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) scheibenartig ausgebildet ist und wenigstens zwei Kühlrippen (7) übereinander in dem Batteriemodul (1) angeordnet sind.Battery module according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one cooling rib ( 7 ) is disc-shaped and at least two cooling fins ( 7 ) one above the other in the battery module ( 1 ) are arranged. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) wenigstens eine Aussparung (9) aufweist, in der die wenigstens eine Batterie (3) angeordnet ist.Battery module according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one cooling rib ( 7 ) at least one recess ( 9 ), in which the at least one battery ( 3 ) is arranged. Batteriemodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Aussparung (9), z. B. kreisförmig oder rechteckig, insbesondere quadratisch, im Wesentlichen der äußeren Form der wenigstens einen Batterie (3) entspricht, so dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) an der wenigstens einen Aussparung (9) mit dem gesamten Umfang der wenigstens einen Batterie (3) in Kontakt steht.Battery module according to claim 6, characterized in that the shape of the recess ( 9 ), z. B. circular or rectangular, in particular square, substantially the outer shape of the at least one battery ( 3 ), so that the at least one cooling rib ( 7 ) at the at least one recess ( 9 ) with the entire circumference of the at least one battery ( 3 ) is in contact. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) in einem thermischen Kontakt zu der wenigstens einen Batterie (3), insbesondere der Oberfläche der wenigstens einen Batterie (3), steht und/oder mittels der wenigstens einen Kühlrippe (7) wenigstens zwei Batterien (3) thermisch miteinander verbunden sind.Battery module according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one cooling rib ( 7 ) in thermal contact with the at least one battery ( 3 ), in particular the surface of the at least one battery ( 3 ), and / or by means of the at least one cooling rib ( 7 ) at least two batteries ( 3 ) are thermally connected to each other. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) mittels wenigstens einer Kontaktnase (10) mit der wenigstens einen Batterie (3) in Kontakt steht.Battery module according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one cooling rib ( 7 ) by means of at least one contact nose ( 10 ) with the at least one battery ( 3 ) is in contact. Batteriemodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Kontaktlänge (11) einer Kontaktfläche (12) zwischen der wenigstens einen Kontaktnase (10) und der wenigstens einen Kühlrippe (7) größer ist als die Breite (13) des Querschnitts der wenigstens einen Kühlrippe (7).Battery module according to claim 9, characterized in that the maximum contact length ( 11 ) of a contact surface ( 12 ) between the at least one contact nose ( 10 ) and the at least one cooling fin ( 7 ) is greater than the width ( 13 ) of the cross section of the at least one cooling rib ( 7 ). Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Batterie (3) eine Lithiumionenbatterie (4) und/oder das Kühlfluid ein Gas, insbesondere Luft, ist.Battery module according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one battery ( 3 ) a lithium ion battery ( 4 ) and / or the cooling fluid is a gas, in particular air. Batteriemodulsystem (14) mit mehreren Batteriemodulen (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriemodulsystem (14) wenigstens ein Batteriemodul (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche umfasst.Battery module system ( 14 ) with several battery modules ( 1 ), characterized in that the battery module system ( 14 ) at least one battery module ( 1 ) according to one or more of the preceding claims.
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