DE102009001592A1 - Energieversorgungsvorrichtung - Google Patents

Energieversorgungsvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102009001592A1
DE102009001592A1 DE200910001592 DE102009001592A DE102009001592A1 DE 102009001592 A1 DE102009001592 A1 DE 102009001592A1 DE 200910001592 DE200910001592 DE 200910001592 DE 102009001592 A DE102009001592 A DE 102009001592A DE 102009001592 A1 DE102009001592 A1 DE 102009001592A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power supply
supply device
energy cell
energy
cell unit
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200910001592
Other languages
English (en)
Inventor
Ulrich Sauter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200910001592 priority Critical patent/DE102009001592A1/de
Publication of DE102009001592A1 publication Critical patent/DE102009001592A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04052—Storage of heat in the fuel cell system
    • 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
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/651—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
    • 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
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • 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
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6566—Means within the gas flow to guide the flow around one or more cells, e.g. manifolds, baffles or other barriers
    • 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
    • H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
    • H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • 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
    • 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
    • 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
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

Die vorliegende Erfidnung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung (1), welche eine oder mehrere Energiezelleneinheiten (2a-2f) umfasst. Um einen möglichst guten Wärmeübergang von der Energiezelleneinheit auf ein Kühlmittel zu erreichen, ist die Energiezelleneinheit (2a-2f) zumindest teilweise in einen offenporigen, porösen Festkörper (3) eingebettet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung, welche eine oder mehrere Energiezelleneinheiten umfasst.
  • Stand der Technik
  • Batteriepacks beziehungsweise Akkupacks sind aus mehreren Batteriezelleneinheiten beziehungsweise Akkumulatorzelleneinheiten (Modulen) aufgebaut, die in einem Gehäuse angeordnet sind. Insbesondere Hochleistungsakkumulatoren müssen dabei innerhalb des Gehäuses gekühlt werden. Dies wird herkömmlicherweise durch Abstandshalter erreicht, die meist aus Kunststoff gefertigt sind und so zwischen den Zelleneinheiten angeordnet sind, dass ein möglichst guter Wärmeübergang an die von einem Gebläse gelieferte Kühlluft erfolgt. Sind entlang des Kühlluftstromes mehrere Zelleneinheiten hintereinander angeordnet, so werden die weiter hinten liegenden Zelleneinheiten mit deutlich wärmerer Kühlluft beaufschlagt als die weiter vorne liegenden Zellen. Dadurch ergibt sich eine ungleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Batteriepacks beziehungsweise Akkupacks. Dies wirkt sich nachteilig auf die mittlere Leistung der Zellen und deren Lebensdauer aus.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung, welche eine oder mehrere Energiezelleneinheiten umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Energiezelleneinheiten zumindest teilweise in einen offenporigen, porösen Festkörper eingebettet ist. Das Einbetten in einen offenporigen, porösen Festkörper hat den Vorteil, dass der Festkörper von einem durch eine integrierte oder externe Kühlmittelzuleitungsvorrichtung zugeführten Kühlmittel durchströmbar ist und ein Wärmeübergang von der Energiezelleneinheit auf ein Kühlmittel verbessert werden kann.
  • Im Rahmen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung ist der offenporige poröse Festkörper aus einem Material ausgebildet, welches, insbesondere im porenfreien beziehungsweise im im Wesentlichen porenfreien Zustand, eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W/(m·K), beispielsweise von mindestens 25 W/(m·K) oder von mindestens 100 W/(m·K) aufweist.
  • Da poröse Festkörper verglichen mit dem Material aus dem sie hergestellt werden eine geringere, insbesondere um den Faktor ≥ 5 bis ≤ 20 geringere, Wärmeleitfähigkeit aufweisen können, kann die Wärmeleitfähigkeit des offenporigen, porösen Festkörpers geringer sein. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung weist der offenporige, poröse Festkörper eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(m·K), insbesondere von mindestens 4 W/(m·K), beispielsweise von mindestens 20 W/(m·K), auf. Auf diese Weise kann ein Wärmeübergang von der Energiezelleneinheit auf ein Kühlmittel weiter verbessert werden. Im Fall von mehreren Energiezelleneinheiten kann darüber hinaus eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zwischen den einzelnen Energiezelleneinheiten erzielt werden.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung ist der offenporige, poröse Festkörper aus einem Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet. Beispielsweise kann der Festkörper aus Aluminium ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Festkörper ein Metallschaum. Ein Metallschaum hat zum einen den Vorteil, dass dieser zum einen eine gute thermische Anbindung an die Energiezelleneinheit gewährleisten und zum anderen mit einem Kühlmittel durchströmt werden kann, wobei sich die effektiv zur Verfügung stehende Wärmeübertragungsfläche und damit der effektive Wärmeübergangskoeffizient von der Energiezelleneinheit auf das Kühlmittel erheblich vergrößert. Darüber hinaus kann das Kühlmittel, beispielsweise Luft, durch den Metallschaum sehr gut durchmischt (Turbulenz) werden, wodurch sich der effektive Wärmeübergangskoeffizient von der Energiezelleneinheit auf das Kühlmittel weiterhin erhöht. Zudem besitzt ein Metallschaum, beispielsweise aus Alumini um, eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit, wodurch ein Wärmetransport durch Wärmeleitung innerhalb des Metallschaums erreicht wird. Der Wärmetransport innerhalb des Metallschaums kann zumindest teilweise entgegen dem ansteigenden Temperaturgradienten des sich erwärmenden Kühlmittels gerichtet sein. Im Fall von mehreren, bezüglich des Kühlmittelstroms hintereinander angeordneten Energiezelleneinheiten, können dadurch Temperaturunterschiede zwischen den Energiezelleneinheiten ausgeglichen werden.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung ist der offenporige, poröse Festkörper aus einem keramischen Material ausgebildet. Beispielsweise kann der offenporige, poröse Feststoff ein keramisches Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Berylliumoxid (BeO), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumnitrid (Si3N4), Bornitrid (BN) und Mischungen davon, umfassen oder daraus ausgebildet sein. Vorzugsweise weist das keramische Material einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand, beispielsweise von mindestens 1012 Ω·cm bei Raumtemperatur, und/oder eine hohe Durchschlagfestigkeit, beispielsweise von mindestens 10 kV/mm, auf. Dies hat den Vorteil, dass Kurzschlüsse zwischen Energiezelleneinheiten, auch ohne den Einsatz einer zusätzlichen, elektrischen Isolation, vermieden werden können. Hierfür kann der offenporige, poröse Feststoff beispielsweise ein keramisches Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Berylliumoxid (BeO), Siliziumnitrid (Si3N4), Bornitrid (BN) und Mischungen davon, umfassen oder daraus ausgebildet sein. Insbesondere kann der offenporige, poröse Festkörper ein Keramikschaum sein.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung ist die Energiezelleneinheit vollständig in dem Festkörper eingebettet. Auf diese Weise können der Wärmeübergang und/oder die Temperaturverteilung weiter verbessert werden.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung weist die Vorrichtung mindestens zwei, beispielsweise mindestens sechs, insbesondere mindestens zehn, Energiezelleneinheiten auf. Die Energiezelleneinheiten können dabei einzeln oder in Reihen hintereinander, insbesondere bezüglich eines Kühlmittelstroms, angeordnet sein. Vorzugsweise sind dabei alle Energiezelleneinheiten zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in dem Festkörper eingebettet.
  • Die Halterung der Energiezelleneinheiten kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf verschiedene Arten bewerkstelligt werden.
  • Im Rahmen einer ersten Ausgestaltung ist der offenporige, poröse Festkörper als Halterung für die Energiezelleneinheit/en ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass keine weiteren Bauelemente zum Halten der Energiezelleneinheit benötigt werden. Um Kurzschlüsse zwischen Energiezelleneinheiten zu vermeiden, wird im Rahmen dieser Ausführungsform vorzugsweise ein offenporiger, poröser Festkörper aus einem keramischen Material mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand und/oder einer hohen Durchschlagfestigkeit eingesetzt.
  • Im Rahmen einer zweiten Ausgestaltung weist die Energiezelleneinheit ein Energiezelleneinheitgehäuse auf, welches thermisch leitend, insbesondere thermisch leitend und fest, mit dem Festkörper verbunden ist. Auf diese Weise kann eine gute thermische Anbindung der Energiezelleneinheit an den offenporigen, porösen Festkörper gewährleist werden. Um Kurzschlüsse zwischen Energiezelleneinheiten zu vermeiden, umfasst das Energiezelleneinheitgehäuse beim Einsatz eines offenporiger, poröser Festkörpers aus einem Metall oder einer Metalllegierung vorzugsweise ein Material mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand und/oder einer hohen Durchschlagfestigkeit oder ist aus einem solchen ausgestaltet. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei die gleiche Anzahl Energiezelleneinheitgehäuse wie Energiezelleneinheiten aufweisen.
  • Im Rahmen einer dritten Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung mindestens ein, beispielsweise dünnwandiges, Energiezelleneinheitgehäuse zur Aufnahme einer Energiezelleneinheit auf, welches thermisch leitend, insbesondere thermisch leitend und fest, mit dem Festkörper verbunden ist. Diese Ausgestaltung hat neben einer guten thermischen Anbindung der Energiezelleneinheit an den offenporigen, porösen Festkörper den Vorteil, dass die Energiezelleneinheit auf einfache Weise ausgetauscht werden kann. Um Kurzschlüsse zwischen Energiezelleneinheiten zu vermeiden, umfasst das Energiezelleneinheitgehäuse auch in diesem Fall beim Einsatz eines offenpori ger, poröser Festkörpers aus einem Metall oder einer Metalllegierung vorzugsweise ein Material mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand und/oder einer hohen Durchschlagfestigkeit oder ist aus einem solchen ausgestaltet. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei die gleiche Anzahl Energiezelleneinheitgehäuse wie Energiezelleneinheiten aufweisen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine Energiezelleneinheit sowohl nur eine Energiezelle als auch mindestens zwei, insbesondere mindestens 10 (so genanntes Modul), beispielsweise von ≥ 10 bis ≤ 20, Energiezellen aufweisen.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung umfasst eine Energiezelleneinheit mindestens zwei, insbesondere mindestens 10, beispielsweise von ≥ 10 bis ≤ 20, Energiezellen, wobei die Energiezellen teilweise oder vollständig in einen, bereits erläuterten, offenporigen, porösen Festkörper eingebettet sind.
  • Eine Energiezelleneinheit oder Energiezelle kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Batterie, ein Akkumulator oder eine Brennstoffzelle sein. Insofern eine Energiezelleneinheit mehrere Energiezellen umfasst oder die erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung mehrere Energiezelleneinheiten umfasst, können auch unterschiedliche Energiezellen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Batterien, Akkumulatoren und/oder Brennstoffzellen kombiniert werden.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung weist die Vorrichtung eine Kühlmittelleitungsvorrichtung, insbesondere ein Gebläse, auf. Vorzugsweise ist die Kühlmittelzuleitungsvorrichtung dabei derart ausgestaltet und angeordnet, dass der Festkörper von dem Kühlmittel, insbesondere von Luft, durchströmbar ist.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung die Vorrichtung einen Kühlmittelzuleitungskanal, insbesondere einen Zuluftkanal, und/oder einen Kühlmittelableitungskanal, insbesondere einen Abluftkanal, auf.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung die Vorrichtung einen Kühlmittelverteiler, insbesondere einen Kühlluftverteiler, und/oder einen Kühlmittelsammler, insbesondere einen Kühlluftsammler, auf.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf, in dem die in dem Festkörper eingebettete/n Energiezelleneinheiten angeordnet sind.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung für Elektrowerkzeuge, für Hybridfahrzeuge und für Elektrofahrzeuge.
  • Zeichnungen
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnung veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnung nur beschreibenden Charakter hat und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt:
  • 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung.
  • 1 veranschaulicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Energieversorgungsvorrichtung 1, welche auch als „Energieversorgungspack” bezeichnet werden kann. Insbesondere kann es sich bei dem gezeigten „Energieversorgungspack” um ein Batteriepack handeln. 1 zeigt, dass die erfindungsgemäße Energieversorgungsvorrichtung 1 sechs, vollständig in einen offenporigen, porösen Festkörper 3 eingebettete Energiezelleneinheiten (Module) 2a–2f umfasst. Dabei dient der offenporige, poröse Festkörper 3 sowohl zur Strömungsführung eines Kühlmittels 4 und zur Übertragung von Wärme von den Energiezelleneinheiten 2a–2f auf ein Kühlmittel 4 als auch als Halterung für die Energiezelleneinheiten 2a–2f. 1 zeigt weiterhin, dass die Energiezellenein heiten 2a–2f in zwei Reihen aus jeweils drei voneinander beabstandeten Energiezelleneinheiten 2a–2c, 2d–2f angeordnet sind.
  • Im Rahmen der in 1 gezeigten Ausführungsform das Kühlmittel 4 mittels einer Kühlmittelleitungsvorrichtung 5, beispielsweise ein Gebläse, aus einem Kühlmittelzuleitungskanal 6 und über einen Kühlmittelverteiler 7 in ein Gehäuse 8, in der offenporigen, porösen Feststoff 3 und die darin eingebetteten Energiezelleneinheiten 2a–2f angeordnet sind, eingeleitet. Nach dem Durchströmen des offenporigen, porösen Festkörpers 3 wird das Kühlmittel 4 durch einen Kühlmittelsammler 9 gesammelt und über einen Kühlmittelableitungskanal 10 abgeleitet.
  • 1 veranschaulicht, dass beim Strömen des Kühlmittels 4 durch den offenporigen, porösen Festkörper 3 ein direkter Wärmeübergang 11 von den Energiezelleneinheiten 2a–2f an das Kühlmittel 4 und ein indirekter Wärmeübergang 11 von den Energiezelleneinheiten 2a–2f, über den an diese thermisch angebundenen, offenporigen, porösen Festkörper 3 an das Kühlmittel 4 erfolgt. Da der offenporige, poröse Festkörper 3 eine große innere Oberfläche und damit einen sehr guten Wärmeübergang an das Kühlmittel 4 aufweist, vergrößert sich der effektive Wärmeübergang 11 der Energiezelleneinheiten 2a–2f an das Kühlmittel 4 erheblich. Insofern der offenporige, poröse Festkörper 3 weiterhin eine gute Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise von mindestens 1 W/(m·K) aufweist, sorgt der offenporige, poröse Festkörper 3 weiterhin für eine Wärmeleitung 12 entgegen der Strömungsrichtung 13 des Kühlmittels 4. Da sich das Kühlmittel 4 entlang ihrer Strömungsrichtung 13 erwärmt, wirkt die Wärmeleitung 12 durch den offenporigen, porösen Festkörper 3 dieser Erwärmung entgegen und sorgt damit für einen deutlich verminderten Temperaturunterschied beziehungsweise eine gleichmäßigere Temperaturverteilung zwischen den Energiezelleneinheiten 2a–2c der zuerst umströmten Reihe und den Energiezelleneinheiten 2d–2f der anschließend umströmten Reihe.

Claims (15)

  1. Energieversorgungsvorrichtung (1), umfassend eine oder mehrere Energiezelleneinheiten (2a–2f), dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezelleneinheit (2a–2f) zumindest teilweise in einen offenporigen, porösen Festkörper (3) eingebettet ist.
  2. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der offenporige poröse Festkörper (3) aus einem Material ausgebildet ist, welches eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W/(m·K), beispielsweise von mindestens 25 W/(m·K) oder von mindestens 100 W/(m·K) aufweist, und/oder – der offenporige poröse Festkörper (3) eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(m·K), insbesondere von mindestens 4 W/(m·K), beispielsweise von mindestens 20 W/(m·K), aufweist.
  3. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige poröse Festkörper (3) aus – einem Metall oder einer Metalllegierung oder – einem keramischen Material ausgebildet ist.
  4. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige poröse Festkörper (3) ein Metallschaum oder ein Keramikschaum ist.
  5. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige, poröse Feststoff (3) aus Aluminium oder einem keramischen Material, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Berylliumoxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Bornitrid und Mischungen davon, ausgebildet ist.
  6. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige poröse Festkörper (3) aus einem keramischen Material ausgebildet ist, welches einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand und/oder eine hohe Durchschlagfestigkeit aufweist.
  7. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Festkörper (3) als Halterung für die Energiezelleneinheit (2a–2f) ausgebildet ist.
  8. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezelleneinheit (2a–2f) vollständig in dem Festkörper (3) eingebettet ist.
  9. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezelleneinheit (2a–2f) ein Energiezelleneinheitgehäuse aufweist, welches thermisch leitend, insbesondere thermisch leitend und fest, mit dem Festkörper (3) verbunden ist.
  10. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens zwei, beispielsweise mindesten vier, insbesondere mindestens zehn, Energiezelleneinheiten (2a–2f) aufweist.
  11. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energiezelleneinheit nur eine Energiezelle oder mindestens zwei, insbesondere mindestens 10, Energiezellen umfasst.
  12. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezelleneinheit (2a–2f) eine oder mehr Energiezellen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Batterien, Akkumulatoren und/oder Brennstoffzellen, umfasst.
  13. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezelleneinheit (2a–2f) mindestens zwei, insbesondere mindestens 10, beispielsweise von ≥ 10 bis ≤ 20, Ener giezellen umfasst, wobei die Energiezellen teilweise oder vollständig in einen offenporigen, porösen Festkörper, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 6, eingebettet sind.
  14. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein Energiezelleneinheitgehäuse zur Aufnahme einer Energiezelleneinheit (2a–2f) aufweist, welches thermisch leitend, insbesondere thermisch leitend und fest, mit dem Festkörper (3) verbunden ist.
  15. Energieversorgungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Kühlmittelzuleitungsvorrichtung (5), insbesondere ein Gebläse, aufweist.
DE200910001592 2009-03-17 2009-03-17 Energieversorgungsvorrichtung Withdrawn DE102009001592A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910001592 DE102009001592A1 (de) 2009-03-17 2009-03-17 Energieversorgungsvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910001592 DE102009001592A1 (de) 2009-03-17 2009-03-17 Energieversorgungsvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009001592A1 true DE102009001592A1 (de) 2010-09-23

Family

ID=42628557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910001592 Withdrawn DE102009001592A1 (de) 2009-03-17 2009-03-17 Energieversorgungsvorrichtung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102009001592A1 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012018344B3 (de) * 2012-09-15 2013-09-26 Audi Ag Batteriemodul und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102013015208B3 (de) * 2013-09-13 2015-01-29 Audi Ag Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102014206868A1 (de) * 2014-04-09 2015-10-15 Frederic Dietze Gehäuse für eine Energiespeichervorrichtung, Energiespeichervorrichtung mit einem derartigen Gehäuse und Verfahren zu deren Herstellung
DE102015121032A1 (de) * 2015-12-03 2017-06-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriekomponente und Verfahren zur Herstellung
TWI650302B (zh) * 2016-08-16 2019-02-11 Heraeus Sensor Technology Gmbh 多孔材料、用來製造多孔材料之粉末、用來製造多孔材料之方法，及元件
EP3627582A1 (de) * 2018-09-21 2020-03-25 Continental Automotive GmbH Batterie für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes fahrzeug
EP3651234A1 (de) * 2018-11-07 2020-05-13 The Boeing Company Multifunktionale batterieverpackung und -isolierung
DE102018131951A1 (de) 2018-12-12 2020-06-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriegehäuse, Batterie und Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses
DE102019201745A1 (de) * 2019-02-11 2020-08-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie, Verfahren zu deren Herstellung sowie Kraftfahrzeug

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014040666A1 (de) 2012-09-15 2014-03-20 Audi Ag Batteriemodul und verfahren zu dessen herstellung
US9692030B2 (en) 2012-09-15 2017-06-27 Audi Ag Battery module and method for the production thereof
DE102012018344B3 (de) * 2012-09-15 2013-09-26 Audi Ag Batteriemodul und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102013015208B3 (de) * 2013-09-13 2015-01-29 Audi Ag Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102014206868B4 (de) 2014-04-09 2023-08-24 Frederic Dietze Gehäuse für eine Energiespeichervorrichtung, Energiespeichervorrichtung mit einem derartigen Gehäuse und Verfahren zu deren Herstellung
DE102014206868A1 (de) * 2014-04-09 2015-10-15 Frederic Dietze Gehäuse für eine Energiespeichervorrichtung, Energiespeichervorrichtung mit einem derartigen Gehäuse und Verfahren zu deren Herstellung
DE102015121032A1 (de) * 2015-12-03 2017-06-08 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriekomponente und Verfahren zur Herstellung
TWI650302B (zh) * 2016-08-16 2019-02-11 Heraeus Sensor Technology Gmbh 多孔材料、用來製造多孔材料之粉末、用來製造多孔材料之方法，及元件
EP3627582A1 (de) * 2018-09-21 2020-03-25 Continental Automotive GmbH Batterie für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes fahrzeug
EP3651234A1 (de) * 2018-11-07 2020-05-13 The Boeing Company Multifunktionale batterieverpackung und -isolierung
CN111162320A (zh) * 2018-11-07 2020-05-15 波音公司 多功能电池封装和绝缘
US11367893B2 (en) * 2018-11-07 2022-06-21 The Boeing Company Multifunctional battery packaging and insulation
CN111162320B (zh) * 2018-11-07 2024-04-02 波音公司 多功能电池封装和绝缘
DE102018131951A1 (de) 2018-12-12 2020-06-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Batteriegehäuse, Batterie und Verfahren zur Herstellung eines Batteriegehäuses
DE102019201745A1 (de) * 2019-02-11 2020-08-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Batterie, Verfahren zu deren Herstellung sowie Kraftfahrzeug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009001592A1 (de) Energieversorgungsvorrichtung
DE69732450T2 (de) Stromversorgungseinheit und Verfahren zur Wärmeabfuhrregelung
DE102010017561B4 (de) Kühlvorrichtung für eine Batterie
DE102011106690A1 (de) Batterien mit Phasenwechselmaterialien
EP2780958B1 (de) Batteriesystem mit einem temperierkörper enthaltend einen temperierkanal und einen bypass sowie kraftfahrzeug welches das batteriesystem enthält
DE102007017019A1 (de) Kühlsystem für Fahrzeugbatterien
DE102009029629A1 (de) Wärmeübertrager zur Temperierung von Fahrzeugbatterien
EP2203952A1 (de) Vorrichtung zur elektrischen energiespeicherung
DE102015009945A1 (de) Vorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug
DE102009028920A1 (de) Wiederaufladbare Batterie mit mehreren Batterieelementen
EP2223376A1 (de) Vorrichtung zur elektrischen energiespeicherung
DE102013002847B4 (de) Batterieanordnung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Batterieanordnung
EP2329548A1 (de) Batteriemodul
DE102011118686A1 (de) Batterie mit aktiv gekühlter Stromschiene
EP3264494A1 (de) Batteriemodul für ein fahrzeug, insbesondere für ein nutzfahrzeug
WO2013023847A1 (de) Batteriemodul mit luftkühlung sowie kraftfahrzeug
DE102015206522A1 (de) Mehrfunktionaler Energiespeicherboden
DE102017216785B4 (de) Gehäuse sowie Batterie mit einem derartigen Gehäuse
DE102013015208B3 (de) Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102018117563B4 (de) Batteriemodul für ein Elektrofahrzeug und Halterung für Batteriezellen in einem derartigen Batteriemodul
DE102010005020A1 (de) Wärmeleitendes Kompositmaterial, Formkörper hieraus sowie Verwendungszwecke
DE102012111817A1 (de) Elektrischer Energiespeicher
DE102012103128A1 (de) Batteriemodul
AT9968U1 (de) Hochtemperaturbatterie mit luftkühlung
DE102018006412A1 (de) Temperiereinheit für eine Batterie

Legal Events

Date Code Title Description
OR8 Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8105 Search report available
R163 Identified publications notified

Effective date: 20110329

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20111001