DE102009006426A1

DE102009006426A1 - Batterie mit Gehäuse

Info

Publication number: DE102009006426A1
Application number: DE200910006426
Authority: DE
Inventors: Claus-Rupert Dr. Hohenthanner; Tim Schäfer; Andreas Dr. Gutsch; Jörg Dr. Kaiser; Holger Dr. Mikus
Original assignee: Li Tec Battery GmbH
Current assignee: Li Tec Battery GmbH
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-07-29
Also published as: JP5593331B2; EP2392044A1; US20120183830A1; WO2010086167A1; JP2012516527A; US8790809B2; KR20120007493A; BRPI1007546A2; CN102301511A

Abstract

Batterie 1, umfassend zumindest eine Batteriezelle 2, die in einem Batteriegehäuse 3 angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse 3 teilweise mit Kühlflüssigkeit 4 gefüllt ist. Verfahren zur Kühlung der genannten Batterie, wobei zumindest ein Teil der Kühlflüssigkeit 4 verdampft wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie, die z. B. in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug Anwendung findet.
Aus der DE 602 13 474 T2 ist eine elektrochemische Speichereinheit bekannt, welche mehrere elektrochemische Zellen aufweist, die mit Abstand zueinander angeordnet sind. Zwischen zwei Seitenflächen der elektrochemischen Zellen ist ein Kühlbalg angeordnet, der die Seitenflächen der elektrochemischen Zellen berührt. Durch den Kühlbalg fließt ein Wärmeübertragungsmedium.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Batterie der Eingangs genannten Art zu verbessern.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Batterie, umfassend zumindest eine Batteriezelle, die in einem Batteriegehäuse angeordnet ist, wobei das Batteriegehäuse teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist.
Unter Batterie bzw. Batteriezelle sind grundsätzlich nicht wiederaufladbare Primärbatterien bzw. Primärbatteriezellen als auch wiederaufladbare Sekundärbatterien bzw. Sekundärbatteriezellen zu verstehen. Eine Batteriezelle umfasst dabei insbesondere eine elektrische Zelle, welche zumindest zwei Elektroden und zwischen zwei Elektroden angeordnete Elektrolyte aufweist. In der elektrischen Zelle wird dabei elektrische Energie gespeichert, wobei die elektrische Zelle zur Umwandlung von chemischer und elektrischer Energie dient. Wenn es sich bei der Batteriezelle um eine Sekundärbatteriezelle handelt, kann elektrische Energie auch in chemische Energie umgewandelt werden.
Unter teilweise gefüllt ist zu verstehen, dass das Batteriegehäuse zumindest mit einer gewissen Menge an Kühlflüssigkeit gefüllt ist. Jedoch ist das Batteriegehäuse nicht vollständig mit Kühlflüssigkeit gefüllt. Dies führt dazu, dass eine gewisse Gasmenge innerhalb des Gehäuses verbleibt, welche mit der Kühlflüssigkeit frei beweglich innerhalb des Batteriegehäuses ist. Die Gasmenge kann dabei aus beliebigen gasförmigen Medium gebildet sein, insbesondere Luft, Kühlflüssigkeitsdampf, andere Gase oder Kombinationen hieraus.
Die Kühlflüssigkeit kann dabei insbesondere frei zwischen den Batteriezellen fließen und in direkten also unmittelbaren Kontakt mit den Batteriezellen geraten. Dadurch, dass das Batteriegehäuse teilweise, also nicht vollständig, mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, kann sich die Kühlflüssigkeit freier bzw. ungezwungener bewegen, was zu einer größeren Beweglichkeit und damit zu einer erhöhten Durchmischung der Kühlflüssigkeit beitragen kann. Insofern wird der Wärmeabtransport von den Batteriezellen hin zum Batteriegehäuse oder zu anderen Kühlmechanismen, wie z. B. einem separaten Kühler oder innerhalb des Gehäuses angeordneten Wärmetauschern, begünstigt. Vorzugsweise ist das Batteriegehäuse gas- und flüssigkeitsdicht.
Bei der vorliegenden Beschreibung der Batterie wird grundsätzlich von einem Zustand der Batterie ausgegangen, indem die Batterie in einer Ruheposition ist und sämtliche Kühlflüssigkeit in einer flüssigen Form vorliegt. Dabei ist die Batterie in einer Lage, in der eine Bodenfläche der Batterie nach unten weist. Die Kühlflüssigkeit ist in Ruhe und unbewegt. Es ist selbstverständlich, dass insbesondere der Kühlflüssigkeitsstand nicht mehr dem entspricht, was hier beschrieben ist, sobald die Batterie in Bewegung gerät.
Vorzugsweise ist die Batteriezelle von der Kühlflüssigkeit zumindest 2% umschlossen. Die Prozentangabe stellt dabei einen Quotienten dar, der aus der Oberfläche der Batteriezelle gebildet ist, welcher von Kühlflüssigkeit umschlossen ist zur Gesamtoberfläche der Batteriezelle. Diese Definition der Prozentangabe gilt auch für alle weiteren Ausführungen innerhalb dieser Anmeldung, die Oberfläche der Batteriezelle wird dabei insbesondere von der Oberfläche einer Umhüllung der Batteriezelle, sowie gegebenenfalls der Oberfläche eines Stromableiterabschnitts und gegebenenfalls eines Wärmeleitplattenabschnitts gebildet, welche sich aus der Umhüllung erstrecken.
Vorzugsweise ist die Batteriezelle von der Kühlflüssigkeit zu maximal 80% umschlossen. Hierdurch ergibt sich ein ausreichender Raum innerhalb des Batteriegehäuses, welcher nicht durch Kühlflüssigkeit belegt ist. Hierdurch hat die Kühlflüssigkeit, die in dem Batteriegehäuse aufgenommen ist, eine ausreichende Bewegungsfreiheit.
Vorzugsweise weist die Batteriezelle zumindest einen durch eine Umhüllung der Batteriezelle abgedichteten Zellenraum auf, indem eine elektrische Zelle angeordnet ist. Die Umhüllung der Batteriezelle dichtet den Zellenraum ab und sorgt dafür, dass an die elektrische Zelle keine Kühlflüssigkeit geraten kann. Ferner sorgt die Umhüllung der Batteriezelle dafür, dass aus der elektrischen Zelle kein Stoff in das Batteriegehäuse und in die Kühlflüssigkeit gelangen kann. Ferner kann die Batteriezelle eine elektrische Isolation zwischen dem Zellenraum und dem inneren des Batteriegehäuses bilden.
Vorzugsweise weist eine Batteriezelle zumindest zwei Stromableiter auf, die sich aus einer Umhüllung der Batteriezelle erstrecken. Dabei sind vorzugsweise genau zwei Stromableiter vorgesehen, die sich aus einer Umhüllung der Batteriezelle erstrecken. Diese Stromableiter bilden die Anschlüsse der Batteriezelle und sind vorzugsweise mit Elektroden der elektrischen Zelle, welche innerhalb der Umhüllung angeordnet sind, elektrisch leitend verbunden. Die Stromableiter können dabei selbst eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, so dass die Stromableiter selbst einen Wärmeübergang vom Zellenraum nach außen durch die Umhüllung der Batteriezelle bilden.
Vorzugsweise weist die Batteriezelle eine Wärmeleitplatte auf, wobei die Wärmeleitplatte einen Wärmeleitplattenabschnitt aufweist, der außerhalb der Umhüllung der Batteriezelle angeordnet ist. Der Wärmeleitplattenabschnitt stellt dabei einen Wärmeübergangsbereich zur Verfügung, welcher außerhalb der Umhüllung der Batteriezelle vorgesehen ist und damit Wärme von der Batteriezelle in die Umgebung, insbesondere an die Kühlflüssigkeit im Batteriegehäuse abgeben kann. Dabei erstreckt sich die Wärmeleitplatte vorzugsweise durch die Umhüllung der Batteriezelle hindurch und bildet somit einen direkten Wärmeleitpfad von innerhalb der Umhüllung nach außerhalb der Umhüllung. Vorzugsweise ist dabei der Wärmeleitplattenabschnitt zumindest teilweise, insbesondere vollständig von Kühlflüssigkeit umschlossen, was zu einer verbesserten Wärmeabfuhr führen kann.
Vorzugsweise weist zumindest ein Stromableiter einen Stromableiterabschnitt auf, der sich aus einer Umhüllung der Batteriezelle erstreckt und von Kühlflüssigkeit zumindest teilweise, insbesondere vollständig umschlossen ist. Der Stromableiterabschnitt stellt dabei einen Bereich des Stromableiters dar, der aus der Umhüllung der Batteriezelle herausragt. Der Stromableiterabschnitt stellt dabei einen Wärmeübergangsbereich dar, an dem Wärme, die über den Stromableiter aus der Umhüllung der Batteriezelle herausgefördert wird, in Kontakt mit Kühlflüssigkeit geraten kann. Insofern stellt der Stromableiter selbst ein Wärmeleitelement dar, mit dem Wärme von innerhalb der Umhüllung der Batteriezelle nach außerhalb der Umhüllung der Batteriezelle gefördert werden kann. Dadurch, dass der Stromableiterabschnitt zumindest teilweise von Kühlflüssigkeit umschlossen ist, kann die Wärmeableitung vom Stromableiterabschnitt an die Kühlflüssigkeit begünstigt werden. Insbesondere wenn der Stromableiterabschnitt vollständig von Kühlflüssigkeit umschlossen ist, kann die Wärmeabfuhr erhöht werden. Dabei kann die Kühlflüssigkeit aus einer nichtstromleitenden Flüssigkeit gebildet sein.
Vorzugsweise ist die Batteriezelle zu maximal 50%, insbesondere maximal 20%, insbesondere maximal 10% von Kühlflüssigkeit umschlossen. Ferner kann die Batteriezelle auch zu maximal 30% oder zu maximal 40% von Kühlflüssigkeit umschlossen sein.
Unter dieser Prozentangabe ist dabei konkret nur der Anteil der Oberfläche der Umhüllung der Batteriezelle gemeint, welcher von der Kühlflüssigkeit umschlossen ist. Die Oberfläche gegebenenfalls von Stromableiterabschnitten oder Wärmeleitplattenabschnitten ist dabei unberücksichtigt.
Insbesondere wenn die Umhüllung der Batteriezelle von Kühlflüssigkeit relativ gering ist, kann die Wärmeübertragung zwischen Batteriezelle und Kühlflüssigkeit durch die Wärmeleitplatte und den Wärmeleitplattenabschnitt und/oder den Stromableiter und den Stromableiterabschnitt vollzogen werden. Es ist auch möglich, dass die Umhüllung der Batteriezelle nicht von Kühlflüssigkeit umschlossen ist. In diesem Fall ist eine Unterkante der Umhüllung oberhalb einer Kühlflüssigkeitslinie angeordnet. Die Kühlflüssigkeitslinie stellt die Höhe der Kühlflüssigkeit in der Ruheposition dar.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich zwei Stromableiter vorzugsweise in die gleiche Richtung aus der Umhüllung der Batteriezelle. Dadurch kann der Umschließungsgrad der Stromableiterabschnitte beider Stromableiter in etwa gleich groß sein. Insbesondere ist dies von Bedeutung, wenn sich die Stromableiter nach unten aus der Umhüllung der Batteriezelle erstrecken. Dann können die Stromableiterabschnitte beider Stromableiter in die Kühlflüssigkeit ragen und daher von der Kühlflüssigkeit umschlossen sein, während beispielsweise die Umhüllung der Batteriezelle nicht von Kühlflüssigkeit oder nur zu einem geringeren Anteil von Kühlflüssigkeit umschlossen ist. In diesem Fall ist eine Unterkante des Stromableiterabschnitts unterhalb einer Kühlflüssigkeitslinie angeordnet. Es versteht sich, dass diese Bedingung in einer Ruheposition vorliegen muss.
Ferner wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Batterieanordnung umfassend zumindest eine Batterie der genanten Art, wobei das Batteriegehäuse an einen Kühler angeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Batteriegehäuse an einen Kühler angeschlossen sein. Der Kühler kann ein externes Bauteil sein, welches über Verbindungsleitungen mit dem Batteriegehäuse verbunden ist. An den Kühler kann entweder die Kühlflüssigkeit gefördert werden, so dass die Kühlflüssigkeit in dem Kühler abgekühlt wird. Alternativ könne Anteile einer Gasmenge, die sich oberhalb der Kühlflüssigkeit befindet, an den Kühler gefördert werden, die dadurch abgekühlt werden kann. In Verbindungsleitungen zwischen dem Batteriegehäuse und dem Kühler können eine oder mehrere Gebläse angeordnet sein. Dabei ist vorzugsweise eine Ausgangsöffnung des Batteriegehäuses an eine Eingangsöffnung des Kühlers angeschlossen, wobei die Ausgangsöffnung des Batteriegehäuses oberhalb einer Kühlflüssigkeitslinie angeordnet ist. Dadurch, dass die Ausgangsöffnung des Batteriegehäuses oberhalb der Kühlflüssigkeitslinie angeordnet ist, wird hauptsächlich, insbesondere ausschließlich, ein Anteil der Gasmenge, insbesondere Kühlflüssigkeitsdampf aus dem Batteriegehäuse in den Kühler gefördert und nur wenig flüssige Kühlflüssigkeit, insbesondere keine flüssige Kühlflüssigkeit. Der Anteil der Gasmenge kann dabei durch den Kühler gekühlt werden. Der Anteil der Gasmenge kann über eine weitere Verbindungsleitung wieder zurück in das Batteriegehäuse gefördert werden, was zu einer zusätzlichen Kühlung der in dem Batteriegehäuse angeordneten Bauteile und der Kühlflüssigkeit führen kann. Vorzugsweise ist dabei die Ausgangsöffnung des Batteriegehäuses in einer Deckelfläche des Batteriegehäuses angeordnet. Das Anordnen der Ausgangsöffnung in der Deckelfläche minimiert den Anteil an flüssiger Kühlflüssigkeit, die durch die Ausgangsöffnung in Richtung des Kühlers geraten kann. In Verbindungsleitungen zwischen dem Batteriegehäuse und dem Kühler können ein, zwei oder mehrere Gebläse vorgesehen sein. Insbesondere kann in jeder Verbindungsleitung ein Gebläse vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass Kühlflüssigkeit innerhalb des Batteriegehäuses verdampfen kann. Während eines Verdampfungsvorgangs sinkt das Tem peraturniveau. Vorzugsweise umfasst der Kühler einen Kondensator. In dem Kondensator kann verdampfte Kühlflüssigkeit, also Kühlflüssigkeitsdampf, wieder in die flüssige Phase zurückgeleitet werden. Der verflüssigte Kühlflüssigkeitsdampf kann dabei über eine weitere Verbindungsleitung wieder in das Batteriegehäuse geführt oder geleitet werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass Kühlflüssigkeit innerhalb des Batteriegehäuses verdampfen kann. Während eines Verdampfungsvorgangs sinkt das Temperaturniveau.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Kühlung einer genannten Batteriegelöst, wobei zumindest ein Teil der Kühlflüssigkeit 4 verdampft wird. Vorzugsweise wird ein verdampfter Anteil der Kühlflüssigkeit mittels eines Kühlers gekühlt. Ferner kann ein verdampfter Anteil der Kühlflüssigkeit kondensiert werden. Der kondensierte Dampf kann erneut zur Kühlung der Batteriezelle verwendet werden.
Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Figuren näher erläutert. Hierin zeigt
1 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung mit einer erfindungsgemäßen Batterie in einer ersten Ausführungsform in Schnittdarstellung

a) in Seitenansicht,
b) in Frontansicht;

2 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung mit einer erfindungsgemäßen Batterie in einer zweiten Ausführungsform in Schnittdarstellung

a) in Seitenansicht,
b) in Frontansicht;

3 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung mit einer erfindungsgemäßen Batterie in einer dritten Ausführungsform in Schnittdarstellung

a) in Seitenansicht,
b) in Frontansicht;

4 eine erfindungsgemäße Batterieanordnung mit einer erfindungsgemäßen Batterie in einer vierten Ausführungsform in Schnittdarstellung

a) in Seitenansicht,
b) in Frontansicht.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Batterie 1 in Ruheposition, wobei die Batterie in der Ruheposition unbewegt ist. Die Batterie 1 weist ein Batteriegehäuse 3 auf, welches mit Kühlflüssigkeit 4 befüllt ist. Eine Bodenfläche 6 des Batteriegehäuses 3 ist in der Ruheposition unten angeordnet. Die Kühlflüssigkeit 4 ist in der Ruheposition ebenfalls unbewegt. Damit die Kühlflüssigkeit 4 nicht aus dem Batteriegehäuse 3 entweichen kann, ist das Batteriegehäuse 3 gas- und flüssigkeitsdicht nach außen abgedichtet. Innerhalb des Batteriegehäuses 3 sind fünf Batteriezellen 2 beabstandet zueinander angeordnet. Eine Batteriezelle 2 weist dabei eine Umhüllung 5 auf, welche einen innerhalb der Umhüllung 5 angeordneten Zellenraum nach außen hin gas- und flüssigkeitsdicht abdichtet. Innerhalb des Zellenraumes ist zumindest eine hier nicht näher beschriebene elektrische Zelle angeordnet. Die elektrische Zelle weist beispielsweise mehrere Elektroden und zwischen zwei Elektroden zumindest einen Elektrolyten auf. Die elektrische Zelle ist im vorliegenden Fall als wiederaufladbare Sekundärbatteriezelle ausgebildet.
Jede Batteriezelle 2 weist zwei Stromableiter 8 auf, welche sich aus dem Zellenraum durch die Umhüllung 4 der Batteriezelle 5 nach außen erstrecken. Die Stromableiter 8 bilden dabei eine elektrische Verbindung durch die Umhüllung 5 der Batteriezelle 2 hindurch. Eine oder mehrere Elektroden können somit mit einem nicht dargestellten Anschluss außerhalb der Umhüllung 5 der Batteriezelle 2 elektrisch verbunden werden. Innerhalb der Umhüllung 5 angeordnete Bereiche der Stromableiter 8 sind gestrichelt gezeichnet. Die einzelnen Batteriezel len 2 können miteinander verschaltet sein, insbesondere parallel oder in Reihe. Die Stromableiter 8 sind an einer Unterseite der Batteriezelle 2 angeordnet. Dabei erstrecken sich die Stromableiter 8 in einem unteren Bereich aus der Umhüllung 5 heraus bzw. durch die Umhüllung 5 hindurch.
Es ist zu erkennen, dass die Kühlflüssigkeit 4, deren Flüssigkeitsstand durch eine gestrichelte Füllstandslinie 7 dargestellt ist, das Batteriegehäuse 3 nur teilweise füllt. Die Füllstandslinie 7 stellt die Position der Kühlwasseroberfläche im Ruhezustand der Batterie 1 dar. Es ist oberhalb der Füllstandslinie 7 ein Bereich ausgebildet, in dem keine Kühlflüssigkeit angeordnet ist und sich eine Gasmenge 19 befinden kann.
Die Stromableiter 8 weisen jeweils einen Stromableiterabschnitt 10 auf, der sich aus der Umhüllung 5 der Batteriezelle 2 erstreckt. Die Stromableiterabschnitte 10 sind vollständig in die Kühlflüssigkeit 4 eingetaucht, so dass die Kühlflüssigkeit 4 die Stromableiterabschnitte 10 vollständig umschließt.
Ferner ist die Batteriezelle 2 derart tief in die Kühlflüssigkeit 4 eingetaucht, dass auch die Umhüllung 5 der Batteriezelle 2 teilweise von Kühlflüssigkeit umschlossen ist. Anders ausgedrückt ist der Kühlflüssigkeitsstand derart hoch, dass auch die Umhüllung 5 der Batteriezelle 2 teilweise von Kühlflüssigkeit umschlossen ist. Dabei ist die Umhüllung 5 der Batteriezelle 2 zu 70% von der Kühlflüssigkeit umschlossen. Die Prozentangabe entspricht dabei dem Quotienten aus der Oberfläche der Umhüllung 5 der Batteriezelle 2, die von Kühlflüssigkeit umgeben ist zur Größe der Gesamtoberfläche der Umhüllung 5 der Batteriezelle 2.
Dadurch, dass das Batteriegehäuse 3 nur teilweise mit Kühlflüssigkeit gefüllt ist, kann die Kühlflüssigkeit 4 bei Bewegungen der Batterie 1, welche beispielsweise durch die Fahrbewegungen eines Autos entstehen, frei hin und her schwappen, was zu einer größeren Durchmischung der Kühlflüssigkeit 4 führt. Hierdurch wird der Wärmeabtransport von den Batteriezellen 2 hin zum Gehäuse 3 oder zu anderen Kühleinrichtungen, wie z. B. Kühlmittelleitungen 22 begünstigt.
Separat zur Batterie 1 ist ein Kühler 12 vorgesehen, welcher über Verbindungsleitungen 17 mit dem Batteriegehäuse 3 verbunden ist. Dabei ist eine Ausgangsöffnung 16 des Batteriegehäuses 3 mit einer Eingangsöffnung 13 des Kühlers 12 verbunden. Ferner ist eine Ausgangsöffnung 14 des Kühlers 12 mit einer Eingangsöffnung 15 des Batteriegehäuses 3 verbunden. Die Batterie 1 bildet zusammen mit dem Kühler 12 und mit den Verbindungsleitungen 17 eine Batterieanordnung 20. In einer alternativen Ausführungsform können mehrere Batterien an einen oder mehrere Kühler angeschlossen sein.
Die Ausgangsöffnung 16 des Batteriegehäuses 3 ist dabei oberhalb der Füllstandslinie 7 angeordnet, so dass eine gewisser Anteil der Gasmenge 19 durch die Ausgangsöffnung 14 des Batteriegehäuses 3 in Richtung des Kühlers 12 gefördert werden kann. Im Kühler 12 ist dabei ein nicht näher dargestellter Kondensator vorgesehen. Zur Verbesserung der Förderung von Dampf durch die Verbindungsleitungen ist in einer Verbindungsleitung 17 zwischen der Ausgangsöffnung 16 des Batteriegehäuses 3 und der Eingangsöffnung 13 des Kühlers 12 ein Gebläse 21 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ dazu kann in einer Verbindungsleitung 17 zwischen Ausgangsöffnung 14 des Kühlers 12 und der Eingangsöffnung 15 des Batteriegehäuses 3 ein Gebläse angeordnet sein. Ein Gebläse kann dabei auch die Funktion einer Pumpe übernehmen, wenn flüssiges Medium gefördert werden soll.
Wenn Kühlflüssigkeit 4 im Batteriegehäuse 3 warm oder heiß wird, kann ein Teil der Kühlflüssigkeit 4 verdampfen und einen Anteil der Gasmenge 19 bilden. Der verdampfte Teil der Flüssigkeit wird dann durch die Ausgangsöffnung 16 des Batteriegehäuses 3 in die Verbindungsleitung 17 zur Eingangsöffnung 13 des Kühlers 12 gefördert und gelangt dort in den Kondensator des Kühlers 12. In dem Kondensator kondensiert die verdampfte Kühlflüssigkeit 4 und wird anschließend als kondensierte und abgekühlte Kühlflüssigkeit über die Ausgangsöffnung 14 des Kühlers 12, eine weitere Verbindungsleitung 17 und die Eingangsöffnung 15 des Batteriegehäuses 3 in das Batteriegehäuse 3 zurückgelei tet. Durch das Verdampfen eines Teils der Kühlflüssigkeit wird ein zusätzlicher Kühleffekt erzeugt, wodurch insgesamt der Kühlvorgang der Anordnung verbessert wird.
Nahe der Bodenfläche 6 des Batteriegehäuses 3 ist ein Wärmetauscher in Form von Kühlmittelleitungen 22 angeordnet, welcher zusätzlich zur Kühlung der Kühlflüssigkeit beiträgt.
2 zeigt eine alternative Ausführung einer Batterie 1' die in Aufbau und Funktion im wesentlichen der Batterie 1 nach 1 entspricht. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Batterie 1 nach 1 eingegangen.
Die Batterie 1' weist weniger Kühlflüssigkeit 4 auf als die Batterie 1 nach 1. Dabei sind lediglich die Stromableiterabschnitte 10 der Stromableiter 8 von Kühlflüssigkeit 4 umgeben. Die Umhüllung 5 ist nicht von Kühlflüssigkeit 4 umgeben, da die Füllstandslinie 7' unterhalb der Umhüllung 5 angeordnet ist. Da die Oberfläche der Stromableiterabschnitte 10, die sich aus der Umhüllung 5 erstrecken nur in etwa 5% der gesamten Oberfläche der Batteriezelle 2 ausmachen, ist somit die Batteriezelle 2' zu ca. 5% von Kühlflüssigkeit umschlossen.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Batterie 1'', die in Aufbau und Funktion im Wesentlichen der Batterie 1 nach 1 entspricht. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Batterie 1 nach 1 eingegangen.
Die Batterie 1'' weist mehrere Batteriezellen 2'' auf, wobei jede der Batteriezellen 2'' eine Wärmeleitplatte 9 umfasst. Die Wärmeleitplatte ist zum Teil innerhalb der Umhüllung 5 angeordnet. Ein Wärmeleitplattenabschnitt 11 erstreckt sich aus der Umhüllung 5. Der Wärmeleitplattenabschnitt 11 ist unten an der Umhüllung 5 angeordnet und wird vollständig von Kühlflüssigkeit 4 umschlossen. Am unteren Ende ist der Wärmeleitplattenabschnitt 11 um 90° abgebogen. Die Stromableiter 8'' weisen Stromableiterabschnitte 10'' auf, welche sich aus der Umhüllung 5 erstrecken. Die Stromableiterabschnitte 10'' erstrecken sich an einer oberen Seite der Umhüllung 5 aus der Umhüllung 5. Die Stromableiterabschnitte 10'' sind dabei nicht von Kühlflüssigkeit 4 umschlossen. Die Füllstandslinie 7 ist höher als in der Batterie in 2 bzw. niedriger als in der Batterie in 1. In etwa ist die Batteriezelle 2 zu 50% von Kühlflüssigkeit 4 umschlossen, wobei zur Berechnung der Oberfläche der Batteriezelle die Oberfläche der Umhüllung 5, die Oberfläche der Stromableiterabschnitte 10'' sowie die Oberfläche des Wärmeleitplattenabschnittes 11 berücksichtigt werden.
4 zeigt eine weitere alternative Ausführung einer Batterie 1''', die in Aufbau und Funktion im Wesentlichen der Batterie 1 nach 1 entspricht. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Batterie 1 nach 1 eingegangen.
Bei der Batterie 1''' erstrecken sich sowohl die Stromableiterabschnitte 10 als auch die Wärmeleitplattenabschnitte 11 unten aus den Umhüllungen 5 der jeweiligen Batteriezellen 2 hindurch. Der Flüssigkeitsstand der Kühlflüssigkeit 4 entspricht in etwa dem Flüssigkeitsstand gemäß der Batterie 1'' aus 3, so dass die Umhüllung 5 der Batteriezelle 2 teilweise von Kühlflüssigkeit umschlossen ist. Sowohl der Stromableiterabschnitt 10 als auch der Wärmeleitplattenabschnitt 11 ist vollständig von Kühlflüssigkeit 4 umschlossen.

1: Batterie
2: Batteriezelle
3: Batteriegehäuse
4: Kühlflüssigkeit
5: Umhüllung
6: Bodenfläche
7: Füllstandslinie
8: Stromableiter
9: Wärmeplatte
10: Stromableiterabschnitt
11: Wärmeleitplattenabschnitt
12: Kühler
13: Eingangsöffnung Kühler
14: Ausgangsöffnung Kühler
15: Eingangsöffnung Batteriegehäuse
16: Ausgangsöffnung Batteriegehäuse
17: Verbindungsleitung
18: Deckelfläche
19: Gasmenge
20: Batterieanordnung
21: Gebläse
22: Kühlmittelleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 60213474 T2 [0002]

Claims

Batterie (1), umfassend: zumindest eine Batteriezelle (2), die in einem Batteriegehäuse (3), angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (3) teilweise mit Kühlflüssigkeit (4) gefüllt ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) von der Kühlflüssigkeit (4) zu mindestens 2% umschlossen ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) von der Kühlflüssigkeit (4) zu maximal 80% umschlossen ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) zumindest einen durch eine Umhüllung (5) der Batteriezelle (2) abgedichteten Zellenraum (6) aufweist, indem eine elektrische Zelle (7) angeordnet ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) zumindest zwei Stromableiter (8) aufweist, die sich aus einer Umhüllung (5) der Batteriezelle (2) erstrecken.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (2) eine Wärmeleitplatte (9) aufweist, wobei die Wärmeleitplatte (9) einen Wärmeleitplattenabschnitt (11) aufweist, der außerhalb der Umhüllung (5) der Batteriezelle (2) angeordnet ist.
Batterie (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitplattenabschnitt (11) zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von Kühlflüssigkeit (4) umschlossen ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stromableiter (8) einen Stromableiterabschnitt (10) aufweist, der sich aus einer Umhüllung (5) der Batteriezelle (2) erstreckt und zumindest teilweise, insbesondere vollständig, von Kühlflüssigkeit (4) umschlossen ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriezelle (5) zu maximal 50% insbesondere maximal 20%, insbesondere maximal 10% von Kühlflüssigkeit (4) umschlossen ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (5) der Batteriezelle (2) nicht von Kühlflüssigkeit (4) umschlossen ist.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zumindest zwei Stromableiter (8) in die gleiche Richtung aus der Umhüllung (5) der Batteriezelle (2) erstrecken.
Batterie (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stromableiter (8) sich nach unten aus der Umhüllung (5) der Batteriezelle (2) erstreckt.
Batterieanordnung (20), umfassend zumindest eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei an das Batteriegehäuse einen Kühler (12) angeschlossen ist.
Batterieanordnung (20) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsöffnung (16) des Batteriegehäuses an eine Eingangsöffnung (13) des Kühlers angeschlossen ist, wobei die Ausgangsöffnung (16) des Batteriegehäuses oberhalb einer Kühlflüssigkeitslinie angeordnet ist.
Batterieanordnung (20) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsöffnung (16) des Batteriegehäuses an eine Eingangsöffnung (13) des Kühlers angeschlossen ist, wobei die Ausgangsöffnung (16) des Batteriegehäuses in einer Deckelfläche (18) des Batteriegehäuses (3) angeordnet ist.
Batterieanordnung (20) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (12) einen Kondensator umfasst.
Batterieanordnung (20) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsöffnung (14) des Kühlers mit einer Eingangsöffnung (15) des Batteriegehäuses verbunden ist.
Verfahren zur Kühlung einer Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei zumindest ein Teil der Kühlflüssigkeit 4 verdampft wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdampfter Anteil der Kühlflüssigkeit (4) mittels eines Kühlers (12) gekühlt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdampfter Anteil der Kühlflüssigkeit (4) kondensiert wird.