DE102010013025A1 - Vehicle battery e.g. lithium ion battery for hybrid car, has cooling plate arranged in housing for controlling temperature of battery, where plate is provided with molds, and cooling pipe held in molds in force and/or form fit manner - Google Patents

Vehicle battery e.g. lithium ion battery for hybrid car, has cooling plate arranged in housing for controlling temperature of battery, where plate is provided with molds, and cooling pipe held in molds in force and/or form fit manner Download PDF

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Abstract

The battery (1) has a cooling plate (3) arranged in a battery housing for controlling temperature of the battery. The cooling plate is arranged in a channel structure that is provided in the battery housing in order to allow a heat conducting medium to flow through the channel structure. Multiple single cells (2) i.e. lithium ion cells, are parallel and/or serial interconnected with each other and connected with the cooling plate in a heat conductive manner. The cooling plate is provided with groove-shaped molds, and a cooling pipe (4) is held in the molds in a force and/or form fit manner. An independent claim is also included for a method for manufacturing a cooling plate of a battery.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 18.The invention relates to a battery according to the features of claim 1 and a method for producing a cooling plate according to the features of the preamble of claim 18.
  • Hochvoltbatterien für Fahrzeuganwendungen bestehen aus vielen in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen. Die Einzelzellen, z. B. Lithium-Ionen-Zellen, müssen gekühlt werden, um eine entstehende Verlustwärme abzuführen.High-voltage batteries for vehicle applications consist of many single and / or parallel single cells. The single cells, z. As lithium-ion cells, must be cooled to dissipate any heat loss.
  • Bekannt ist eine indirekte Kühlung durch ebne Kühlflüssigkeit, z. B. verdampfendes Klimamittel R134a/CO2 als direkt oder über einen Chiller durch eine Klimaanlage temperierte Kühlflüssigkeit, oder eine direkte Kühlung mittels vorgekühlter Luft, die zwischen die Einzelzellen geleitet wird.Is known an indirect cooling by ebne coolant, z. B. evaporating refrigerant R134a / CO 2 as directly or via a chiller tempered by an air conditioner cooling liquid, or a direct cooling means of pre-cooled air, which is passed between the individual cells.
  • Bei einer Flüssigkeitskühlung, die aus Bauraumgründen vorzugsweise angewendet wird, ist an einem Zellenverbund eine von Kühlflüssigkeit durchströmte Wärmeleitplatte angeordnet.In the case of liquid cooling, which is preferably used for reasons of space, a heat-conducting plate through which cooling liquid flows is arranged on a cell assembly.
  • Von der Einzelzelle zur Wärmeleitplatte wird die Verlustwärme entweder über separate Kühlstäbe oder -bleche oder über entsprechend aufgedickte Zellgehäusewände der Einzelzellen geleitet.From the single cell to the heat conduction plate, the heat loss is conducted either via separate cooling rods or plates or through appropriately thickened cell housing walls of the individual cells.
  • Liegt an den Zellgehäusen eine Spannung an, dann ist zur Verhinderung von Kurzschlüssen eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie bzw. Vergussmasse zwischen den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte angeordnet.If a voltage is applied to the cell housings, an electrically insulating heat-conducting foil or potting compound is arranged between the individual cells and the heat-conducting plate in order to prevent short-circuits.
  • Üblicherweise sind die Wärmeleitplatten aus zwei Aluminiumplatten aufgebaut. In eine untere Platte ist ein Kühlkanal durch Fräsung eingebracht. Eine obere Platte schließt den Kühlkanal ab. Beide Platten werden miteinander verlötet. Dazu ist die obere Platte lotplattiert. Da das Lot nur geringe Spaltgrößen überbrücken kann, muss die Ebenheit beider Platten sehr hoch sein. Dies erfordert eine mechanische Nacharbeit der unteren Platte nach dem Einbringen des Kühlkanals durch Schleifen oder Überfräsen. Der Lötprozess ist sehr zeitaufwändig. Für das Hochheizen und Abkühlen sind mehrere Stunden erforderlich. Da geringste Unebenheiten, Verschmutzungen oder Fettspuren zu Ausschuss führen, ist eine aufwändige Dichtigkeitskontrolle erforderlich. Die Lötnaht ist zudem sehr spröde, so dass die Wärmeleitplatte keinen starken mechanischen Belastungen ausgesetzt werden kann.Usually, the heat conducting plates are constructed from two aluminum plates. In a lower plate, a cooling channel is introduced by milling. An upper plate closes off the cooling channel. Both plates are soldered together. For this, the top plate is solder plated. Since the solder can bridge only small gap sizes, the flatness of both plates must be very high. This requires a mechanical rework of the lower plate after the introduction of the cooling channel by grinding or over-milling. The soldering process is very time consuming. For heating and cooling several hours are required. Since the slightest unevenness, dirt or traces of grease lead to rejects, an elaborate tightness control is required. The solder seam is also very brittle, so that the heat conduction can not be exposed to strong mechanical stress.
  • Weiterhin ist die Herstellung und Applizierung eines Kühlmittelanschlusses sehr aufwändig, da derzeit ein separater, vorher aufwändig bearbeiteter Aluminiumblock aufgelötet wird.Furthermore, the production and application of a coolant connection is very complex, since currently a separate, previously elaborately machined aluminum block is soldered.
  • Durch die massiven Platten entsteht eine unnötig schwere Wärmeleitplatte.The massive plates create an unnecessarily heavy heat conduction plate.
  • Zur Senkung der Kosten wurde in DE 10 2008 059 954.9 vorgeschlagen, eine Röhrchenkühlplatte einzusetzen. Hierbei wird ein Wärmeleitmedium in einem schleifenförmig gebogenen Rohr geführt, welches flächig auf einer Platte befestigt wird.To reduce the cost was in DE 10 2008 059 954.9 proposed to use a tube cooling plate. Here, a heat-conducting medium is guided in a loop-shaped bent tube, which is fastened flat on a plate.
  • In DE DE 10 2007 010 743.0 wurde vorgeschlagen, das Kühlrohr in Metallguss, z. B. Aluminium, einzugießen. Zwar ist hier der Wärmeübergang optimal, aber die Herstellung muss im kosten- und zeitaufwändigen Sand- oder Kokillengussverfahren erfolgen. Die bei kopfgekühlten Zellen erforderlichen Durchbrüche bzw. Aussparungen in der Wärmeleitplatte müssen aus Genauigkeitsgründen aufwändig nachbearbeitet werden.In DE 10 2007 010 743.0 has been proposed, the cooling tube in metal casting, z. B. aluminum, pour. Although the heat transfer is optimal here, but the production must be done in a costly and time-consuming sand or Kokillengussverfahren. The breakthroughs or recesses in the heat-conducting plate required for head-cooled cells must be laboriously reworked for reasons of accuracy.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Kühlplatte zum Temperieren der Batterie anzugeben. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Herstellung einer solchen Kühlplatte anzugeben.The invention has for its object to provide an improved battery with a arranged in a battery housing cooling plate for controlling the temperature of the battery. Moreover, it is an object of the invention to provide a simple method for producing such a cooling plate.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Batterie gelöst, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung einer Kühlplatte wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 18 gelöst.The object is achieved with a battery having the features specified in claim 1. With regard to the method for producing a cooling plate, the object is achieved by the features of claim 18.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • Bei der erfindungsgemäßen Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Kühlplatte zum Temperieren der Batterie mit einer in der Kühlplatte angeordneten und für ein Wärmeleitmedium durchströmbaren Kanalstruktur, wobei die Batterie mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen aufweist, die mit der Kühlplatte Wärme leitend verbunden sind, ist die Kühlplatte mit nutenförmigen Ausformungen versehen, wobei in den Ausformungen ein Kühlrohr kraft- und/oder formschlüssig gehalten ist. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Einzelzellen zu kühlen und eine entstehende Verlustwärme abzuleiten und somit eine Erhöhung eines elektrischen Widerstandes in den Einzelzellen zumindest zu begrenzen oder zu vermeiden.In the battery according to the invention with a arranged in a battery housing cooling plate for temperature control of the battery with a arranged in the cooling plate and for a heat-conducting medium channel structure, wherein the battery has a plurality of parallel and / or serially interconnected individual cells, which are conductively connected to the cooling plate heat , The cooling plate is provided with groove-shaped formations, wherein in the formations a cooling tube is held non-positively and / or positively. As a result, it is advantageously possible to cool the individual cells and to dissipate any resulting heat loss and thus at least limit or avoid an increase in electrical resistance in the individual cells.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung werden Fertigungskosten, Fertigungsaufwand und Materialeinsatz der Kühlplatte im Vergleich zu einem Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik erheblich reduziert, da beispielsweise ein nach dem Stand der Technik notwendiger Fräsvorgang zur Ausformung des Kühlkanals, erforderliche Nacharbeiten und ein zeit- und energieaufwändiger Lötvorgang entfallen. Auch eine nachfolgende Dichtigkeitskontrolle der Kühlplatte ist nicht mehr notwendig, da die erfindungsgemäße Lösung eine hohe Prozesssicherheit aufweist, was bei Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik nicht gegeben ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung sind Kühlplatten für Batterien einfach, schnell und kostengünstig beispielsweise in Großserien- oder Massenproduktion herstellbar. Mit der Reduzierung des Materialeinsatzes zur Herstellung der Kühlplatte ist natürlich auch eine Gewichtsreduktion der Kühlplatte und somit auch der Batterie verbunden. Insbesondere bei einer Verwendung einer Mehrzahl solcher Batterien in einem Fahrzeug, beispielsweise in einem Hybrid- oder Brennstoffzellen-Fahrzeug, ist ein erzielbarer Gewichtsvorteil von großer Bedeutung.The inventive solution manufacturing costs, manufacturing costs and material use of the cooling plate compared to a manufacturing method according to the prior art are significantly reduced because, for example, a necessary according to the prior art milling for Forming of the cooling channel, required rework and a time and energy consuming soldering omitted. A subsequent tightness control of the cooling plate is no longer necessary because the solution according to the invention has a high process reliability, which is not the case in manufacturing processes according to the prior art. The inventive solution cold plates for batteries are simple, fast and inexpensive to produce, for example, in mass production or mass production. With the reduction of the material used for the production of the cooling plate, of course, a weight reduction of the cooling plate and thus also the battery is connected. In particular, when using a plurality of such batteries in a vehicle, for example in a hybrid or fuel cell vehicle, an achievable weight advantage is of great importance.
  • Da die Kühlplatte im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr gelötet werden muss, ist sie wesentlich belastbarer, da eine Lötverbindung sehr spröde und daher unter Belastung leicht zu beschädigen ist. Durch den Entfall des Lötvorgangs ist auch eine größere Materialauswahl zur Herstellung der Kühlplatte möglich. Daher kann mittels der erfindungsgemäßen Lösung auch eine Kühlplatte hergestellt werden, welche neben ihrer Kühlfunktion für Einzelzellen auch beispielsweise zu einer Halterung, Befestigung oder Abstützung der Einzelzellen in einem Batteriegehäuse eingesetzt werden kann.Since the cooling plate does not have to be soldered in contrast to the prior art, it is much more resilient, since a solder joint is very brittle and therefore easy to damage under load. The elimination of the soldering process and a larger choice of materials for the production of the cooling plate is possible. Therefore, by means of the solution according to the invention, a cooling plate can also be produced which, in addition to its cooling function for individual cells, can also be used, for example, for mounting, fastening or supporting the individual cells in a battery housing.
  • Die Ausformungen sind in einer von den Einzelzellen abgewandten Seite der Kühlplatte eingebracht, wodurch eine plane Oberfläche der Kühlplatte ermöglicht ist, welche eine größtmögliche Wärmeübergangsfläche aufweist und zweckmäßigerweise die Kühlung unterstützt.The formations are introduced in a side facing away from the individual cells of the cooling plate, whereby a flat surface of the cooling plate is made possible, which has a maximum heat transfer surface and expediently supports the cooling.
  • In einer möglichen Ausführungsform sind die Ausformungen derart mit Hinterschnitten versehen, dass zumindest ein in die Ausformungen eingebrachtes und bündig mit einer Oberfläche der Kühlplatte verpresstes Kühlrohr sicher in der Kühlplatte gehalten ist. Somit ist eine einfache und kostengünstige Befestigung des Kühlrohrs an und/oder in der Kühlplatte ermöglicht.In one possible embodiment, the formations are provided with undercuts such that at least one cooling tube, which is introduced into the formations and is flush with a surface of the cooling plate, is securely held in the cooling plate. Thus, a simple and inexpensive attachment of the cooling tube to and / or in the cooling plate is possible.
  • Die Ausformungen sind als eine Mehrzahl von parallel angeordneten Nuten in der Längsrichtung in die Kühlplatte eingebracht. Diese Anordnung der Nuten ermöglicht eine Herstellung der Kühlplatte mit einem Strangpressverfahren, welches ein besonders günstiges und effizientes Herstellungsverfahren für eine solche Kühlplatte ist. Vorteilhafterweise lässt sich ein solches Strangpressverfahren sehr gut automatisieren und in eine Fließbandfertigung integrieren, da das verwendete Strangpressverfahren eine herkömmliche, bekannte Technologie und dadurch sehr prozesssicher ist, da die Prozessparameter gut kontrollierbar sind.The formations are introduced as a plurality of parallel grooves in the longitudinal direction in the cooling plate. This arrangement of the grooves makes it possible to produce the cooling plate with an extrusion process, which is a particularly favorable and efficient production method for such a cooling plate. Advantageously, such an extrusion process can be automated very well and integrated into a production line, because the extrusion process used is a conventional, known technology and thus very reliable, since the process parameters are well controlled.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Kühlrohr in der Kühlplatte mit einer Wärme leitenden Vergussmasse vergossen, dies ermöglicht eine größtmögliche Wärmeübergangsfläche und unterstützt zweckmäßigerweise die Kühlung. Außerdem verleiht diese Bauform der Kühlplatte große mechanische Stabilität. Als Vergussmasse kann beispielsweise ein metallisches Lot oder eine Kunststoffvergussmasse verwendet werden, da diese Werkstoffe ein sehr gutes Wärmeleitvermögen aufweisen.In a particularly advantageous embodiment, the cooling tube is potted in the cooling plate with a heat-conducting potting compound, this allows a maximum heat transfer surface and conveniently supports the cooling. In addition, this design gives the cooling plate great mechanical stability. As potting compound, for example, a metallic solder or a Kunststoffvergussmasse be used, since these materials have a very good thermal conductivity.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Kühlrohr mit einem mäanderförmigen Verlauf in die Kühlplatte eingebracht, da durch diesen Verlauf eine großflächige und gleichmäßige Wärmeabfuhr aus der Kühlplatte und damit aus der Batterie und somit eine größtmögliche Kühlwirkung erreicht werden kann, auch wenn die Kühlplatte beispielsweise mit Aussparungen für die Polkontakte der Einzelzellen versehen ist.In an advantageous embodiment, the cooling tube is introduced with a meandering course in the cooling plate, as a large-scale and uniform heat dissipation from the cooling plate and thus from the battery and thus a maximum cooling effect can be achieved by this course, even if the cooling plate, for example with recesses for the pole contacts of the individual cells is provided.
  • Um zu verhindern, dass sich das in der Kühlplatte verpresste Kühlrohr bei einem bestimmten Innendruck wieder in seine Ausgangsform zurückverformt und dadurch nicht mehr von den Hinterschnitten in den Ausformungen gehalten ist und sich aus der Kühlplatte löst, ist in einer möglichen Ausführungsform ein Abdeckelement plan auf der von den Einzelzellen abgewandten Seite der Kühlplatte angeordnet. Dieses Abdeckelement verhindert die Verformung des Kühlrohrs und dadurch wird das Kühlrohr auch bei einem hohen Innendruck in den Ausformungen der Kühlplatte gehalten.In order to prevent the compressed in the cooling plate cooling tube at a certain internal pressure deformed back to its original shape and is therefore no longer held by the undercuts in the formations and dissolves from the cooling plate, in a possible embodiment, a cover is flat on the arranged facing away from the individual cells side of the cooling plate. This cover prevents the deformation of the cooling tube and thereby the cooling tube is held even at a high internal pressure in the formations of the cooling plate.
  • Das Abdeckelement ist beispielsweise ein Abdeckblech, dessen Grundfläche mit einer Grundfläche der Kühlplatte korrespondiert. Ein solches Abdeckblech ist besonders einfach, günstig und schnell herstellbar.The cover is, for example, a cover plate whose base corresponds to a base of the cooling plate. Such a cover plate is particularly simple, cheap and easy to produce.
  • Das Abdeckelement ist mittels einer Mehrzahl von Befestigungselementen an der Kühlplatte befestigt. Die Befestigungselemente sind beispielsweise herkömmliche Schrauben, so dass eine lösbare Verbindung erzielt und eine Demontage der Batterie in ihre einzelnen Bauelemente und eine kostengünstige und zeitsparende Befestigung des Abdeckelements an der Kühlplatte ermöglicht ist.The cover member is secured to the cooling plate by a plurality of fasteners. The fasteners are, for example, conventional screws, so that a detachable connection is achieved and disassembly of the battery in their individual components and a cost-effective and time-saving attachment of the cover is made possible on the cooling plate.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind in das Abdeckelement und in die Kühlplatte mit den Befestigungselementen korrespondierende Durchgangsöffnungen eingebracht, in welche die Befestigungselemente angeordnet und durch welche die Befestigungselemente hindurch geführt sind. Das freie, durch die Durchgangsöffnungen geführte Ende des Befestigungselements ist in einer korrespondierenden Aussparung eines aus einer Mehrzahl von Einzelzellen gebildeten Zellverbunds angeordnet und gehalten. Somit ist eine einfache und sichere Anordnung des Abdeckelements an der Kühlplatte und der Kühlplatte am Zellverbund ermöglicht. Dadurch sind separate Befestigungselemente zur Befestigung der Kühlplatte am Zellverbund eingespart.In a particularly advantageous embodiment, corresponding through openings are made in the cover element and in the cooling plate with the fastening elements, in which the fastening elements are arranged and through which the fastening elements are guided. The free, guided through the through holes end of the fastener is in a corresponding recess of a cell assembly formed from a plurality of individual cells and held. Thus, a simple and secure arrangement of the cover is made possible on the cooling plate and the cooling plate on the cell assembly. As a result, separate fasteners for mounting the cooling plate are saved on the cell assembly.
  • Das Kühlrohr mündet in Kühlkanalanschlüsse im Bereich des Randes der Kühlplatte, um sie mit einem Kühlmedium, beispielsweise einem Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, beaufschlagen zu können, so dass eine weitere Verbesserung der Effektivität der Kühlung der Einzelzellen und/oder weiterer zu kühlender Komponenten der Batterie erreicht wird.The cooling tube opens into cooling duct connections in the region of the edge of the cooling plate in order to be able to apply a cooling medium, for example a refrigerant of a vehicle air conditioning system, so that a further improvement in the effectiveness of cooling the individual cells and / or other components of the battery to be cooled is achieved ,
  • Ferner vereinfacht sich der Kühlmittelanschluss der Kühlplatte an einen Kühlkreislauf, da die Enden des Kühlrohres direkt mit Kühlmittelzuleitungen verbunden werden können. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Batterie in einfacher Art und Weise mit einem Kühlkreislauf zu verbinden. Eine Dichtigkeitskontrolle nach dem Zusammenbau der Kühlplatte ist wegen der hohen Prozesssicherheit nicht erforderlich. Durch den Entfall einer spröden Lötung kann die Kühlplatte zudem hohe Kräfte übertragen und z. B. vorteilhaft zum Befestigen des Zellverbunds innerhalb eines Batteriegehäuses verwendet werden. Außerdem kann das Gewicht der Batterie reduziert werden, da das Kühlrohr leichter als die massive erste Metallplatte mit eingefrästem Kühlkanal ausgeführt werden kann.Furthermore, the coolant connection of the cooling plate is simplified to a cooling circuit, since the ends of the cooling tube can be connected directly to coolant supply lines. This makes it possible to connect the battery in a simple manner with a cooling circuit. A tightness check after assembly of the cooling plate is not necessary because of the high process reliability. By eliminating a brittle soldering, the cooling plate can also transmit high forces and z. B. are advantageously used for securing the cell assembly within a battery case. In addition, the weight of the battery can be reduced because the cooling tube can be made lighter than the massive first metal plate with milled cooling channel.
  • Die Kühlplatte und das Kühlrohr bestehen aus einem Wärme leitenden, vorzugsweise metallischen Werkstoff. Diese Ausführungsform verleiht der Kühlplatte eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine große mechanische Stabilität.The cooling plate and the cooling tube are made of a heat-conducting, preferably metallic material. This embodiment gives the cooling plate a good thermal conductivity and a high mechanical stability.
  • Die Einzelzellen sind direkt oder indirekt formschlüssig und/oder kraftschlüssig an der Kühlplatte befestigt. Dabei stehen die Einzelzellen in direktem Kontakt mit der Kühlplatte, so dass ohne zusätzliche Bauelemente eine effektive, einfach und somit kostengünstig herstellbare Kühlung realisierbar ist.The individual cells are attached directly or indirectly positively and / or non-positively to the cooling plate. In this case, the individual cells are in direct contact with the cooling plate, so that an effective, simple and thus inexpensive to produce cooling can be realized without additional components.
  • Die Einzelzellen und die Kühlplatte sind thermisch miteinander gekoppelt und elektrisch voneinander isoliert, so werden elektrische Kurzschlüsse vermieden und eine Effektivität der Kühlung der Einzelzellen und/oder weiterer zu kühlender Komponenten der Batterie wird erhöht.The individual cells and the cooling plate are thermally coupled together and electrically isolated from each other, so electrical short circuits are avoided and an effectiveness of the cooling of the individual cells and / or other components of the battery to be cooled is increased.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform sind eine Mehrzahl seriell und/oder parallel miteinander verschalteter Einzelzellen mit einer Unterseite auf die Kühlplatte aufgesetzt und mit dieser thermisch gekoppelt, wobei zwischen den Einzelzellen und der Kühlplatte, insbesondere wenn ein Gehäuse der Einzelzellen elektrisch leitend ausgeführt ist, zweckmäßigerweise eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie angeordnet ist. Auf diese Weise ist die Verlustwärme der Einzelzellen auf die Kühlplatte übertragbar und von dieser durch das das Kühlrohr durchströmende Kühlmittel aus der Batterie abtransportierbar.In an advantageous embodiment, a plurality of individual cells interconnected in series and / or in parallel with one another are mounted on the cooling plate and thermally coupled thereto, wherein between the individual cells and the cooling plate, in particular if a housing of the individual cells is designed to be electrically conductive, expediently an electrical insulating heat conducting foil is arranged. In this way, the heat loss of the individual cells can be transferred to the cooling plate and can be transported away from it by the coolant flowing through the cooling tube from the battery.
  • Die Batterie ist als eine Fahrzeugbatterie, insbesondere für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, einsetzbar. Die bevorzugte Verwendung erfindungsgemäßer Batterien, insbesondere in Form von Li-ionen-Batterien oder NiMH-Batterien, erfolgt vorzugsweise zum zumindest teilweisen Antrieb eines Kraftfahrzeugs zur Personenbeförderung.The battery can be used as a vehicle battery, in particular for a vehicle with hybrid drive or a fuel cell powered vehicle. The preferred use of batteries according to the invention, in particular in the form of Li-ion batteries or NiMH batteries, is preferably carried out for the at least partial drive of a motor vehicle for passenger transport.
  • Weitere sinnvolle Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar. Im Übrigen wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further useful embodiments of the invention can be taken from the respective subclaims. Moreover, the invention will be explained in more detail with reference to embodiments illustrated in the drawings.
  • Dabei zeigen:Showing:
  • 1 schematisch eine Batterie mit mehreren Einzelzellen und einer Kühlplatte in einer perspektivischen Darstellung, 1 schematically a battery with a plurality of individual cells and a cooling plate in a perspective view,
  • 2 schematisch eine Explosionsdarstellung von einer Kühlplatte und einem mit einem mäanderförmigen Verlauf versehenen Kühlrohr mit Kühlkanalanschlüssen vor dem Verpressen, 2 3 is an exploded view of a cooling plate and a cooling pipe provided with a meandering course with cooling channel connections before the pressing,
  • 3 schematisch eine perspektivische Ansicht einer Kühlplatte, 3 schematically a perspective view of a cooling plate,
  • 4 schematisch eine Schnittdarstellung einer Kühlplatte gemäß 3, 4 schematically a sectional view of a cooling plate according to 3 .
  • 5 schematisch eine Schnittdarstellung eines Querschnitts einer nutenförmigen Ausformung und eines Kühlrohrs vor dem Einbringen des Kühlrohrs in die Ausformung, 5 FIG. 2 schematically a sectional view of a cross section of a groove-shaped formation and of a cooling tube before the introduction of the cooling tube into the formation, FIG.
  • 6 schematisch eine Schnittdarstellung eines Querschnitts einer nutenförmigen Ausformung und eines Kühlrohrs nach dem Einbringen und Verpressen des Kühlrohrs in der Ausformung, 6 FIG. 2 is a schematic sectional view of a cross section of a groove-shaped formation and a cooling tube after introduction and compression of the cooling tube in the molding, FIG.
  • 7 schematisch eine Schnittdarstellung eines Querschnitts einer nutenförmigen Ausformung und eines Kühlrohrs nach einem Verguss mit einer Vergussmasse, 7 1 is a schematic sectional view of a cross section of a groove-shaped formation and of a cooling tube after encapsulation with a potting compound;
  • 8 schematisch eine Explosionsdarstellung von einer Kühlplatte und einem mit einem mäanderförmigen Verlauf versehenen Kühlrohr mit Kühlkanalanschlüssen und einem Abdeckelement, 8th FIG. 2 is a schematic exploded view of a cooling plate and a cooling tube provided with a meandering course with cooling channel connections and a cover element, FIG.
  • 9 schematisch eine Schnittdarstellung einer Batterie gemäß 1, 9 schematically a sectional view of a battery according to 1 .
  • 10 schematisch eine Schnittdarstellung einer Batterie mit einem Batteriegehäuse und einer darin angeordneten Kühlplatte mit Abdeckelement, 10 FIG. 2 schematically a sectional view of a battery with a battery housing and a cooling plate with cover element arranged therein, FIG.
  • 11 schematisch eine Schnittdarstellung eines Abschnitts einer Kühlplatte mit einem Befestigungselement und einem Abdeckelement. 11 schematically a sectional view of a portion of a cooling plate with a fastener and a cover.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
  • 1 zeigt schematisch eine Batterie 1 mit mehreren Einzelzellen 2 und einer Kühlplatte 3 in einer perspektivischen Darstellung. In der Kühlplatte 3 ist zumindest ein von einem Kühlmittel durchströmbares Kühlrohr 4 in Ausformungen 5, welche in 2 bis 8 näher dargestellt sind, angeordnet. Das Kühlrohr 4 mündet in Kühlkanalanschlüsse 6 im Bereich des Randes der Kühlplatte 3, um sie mit einem Kühlmedium, beispielsweise einem Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, beaufschlagen zu können, so dass eine weitere Verbesserung der Effektivität der Kühlung der Einzelzellen und/oder weiterer zu kühlender Komponenten der Batterie erreicht wird. Die Kühlplatte 3 und das Kühlrohr 4 sind bevorzugt aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Kupfer gebildet. 1 schematically shows a battery 1 with several single cells 2 and a cooling plate 3 in a perspective view. In the cooling plate 3 is at least one of a coolant flow-through cooling tube 4 in formations 5 , what a 2 to 8th are shown in more detail, arranged. The cooling tube 4 opens into cooling duct connections 6 in the area of the edge of the cooling plate 3 in order to be able to apply a cooling medium, for example a refrigerant of a vehicle air conditioning system, so that a further improvement in the effectiveness of the cooling of the individual cells and / or other components of the battery to be cooled is achieved. The cooling plate 3 and the cooling tube 4 are preferably formed of metal, for example aluminum or copper.
  • Die Einzelzellen 2 sind als im Wesentlichen rechteckige so genannte bipolare Rahmenflachzellen geringer Dicke ausgeführt. Sie sind planparallel hintereinander angeordnet und je nach Anwendung parallel oder/und seriell miteinander elektrisch verschaltbar.The single cells 2 are designed as substantially rectangular so-called bipolar frame flat cells of small thickness. They are arranged plane-parallel one behind the other and depending on the application parallel or / and series electrically interconnected.
  • Das Kühlrohr 4 weist zwei Kühlkanalanschlüsse 6 zum Zu- und Abführen eines Kühlmittels auf. Über die Kühlkanalanschlüsse 6 ist das Kühlrohr 4 an einen nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugs anschließbar, über den von dem Kühlmittel aufgenommene Abwärme aus der Batterie 1 abführbar ist. Die Kühlkanalanschlüsse 6 sind beispielsweise direkt nebeneinander an einer Seite der Kühlplatte 3 angeordnet oder jeweils ein Kühlkanalanschluss 6 ist auf gegenüberliegenden Seiten der Kühlplatte 3 angeordnet.The cooling tube 4 has two cooling duct connections 6 for supplying and removing a coolant. Via the cooling duct connections 6 is the cooling tube 4 connectable to a coolant circuit, not shown, of a vehicle, via the heat absorbed by the coolant waste heat from the battery 1 is deductible. The cooling duct connections 6 For example, they are right next to each other on one side of the cooling plate 3 arranged or in each case a cooling duct connection 6 is on opposite sides of the cooling plate 3 arranged.
  • Die Kühlplatte 3 ist unterhalb der Einzelzellen 2 angeordnet, wobei jede Einzelzelle 2 in thermischem Kontakt mit einer plan ausgebildeten Oberfläche der Kühlplatte 3 steht.The cooling plate 3 is below the single cells 2 arranged, each individual cell 2 in thermal contact with a planar surface of the cooling plate 3 stands.
  • In einer nicht näher dargestellten Weiterbildung der Erfindung kann die Kühlplatte 3 alternativ oberseitig an den Einzelzellen 2 oder eine weitere Kühlplatte zusätzlich oberseitig an den Einzelzellen 2 angeordnet sein.In a non-illustrated embodiment of the invention, the cooling plate 3 alternatively on the top side of the single cells 2 or another cooling plate additionally on top of the individual cells 2 be arranged.
  • Dabei kann der thermische Kontakt der Einzelzellen 2 zu der Oberfläche der Kühlplatte 3 auf verschiedene Weisen hergestellt sein. Beispielsweise können die Bodenflächen der Einzelzellen 2 direkt an der Oberfläche der Kühlplatte 3 anliegen. Alternativ oder zusätzlich können mit der Kühlplatte 3 thermisch verbundene Wärmeleitplatten zwischen den Einzelzellen 2 angeordnet sein, um Wärme aus den Einzelzellen 2 zu der Kühlplatte 3 zu leiten.In this case, the thermal contact of the individual cells 2 to the surface of the cooling plate 3 be made in different ways. For example, the bottom surfaces of the individual cells 2 directly on the surface of the cooling plate 3 issue. Alternatively or additionally, with the cooling plate 3 thermally bonded heat conducting plates between the individual cells 2 be arranged to heat from the single cells 2 to the cooling plate 3 to lead.
  • Wenn an den Gehäusen der Einzelzellen 2 eine elektrische Spannung anliegt, ist allerdings ein direkter Kontakt der Einzelzellen 2 mit der Kühlplatte 3 zu vermeiden, da er die Gefahr eines Kurzschlusses der Einzelzellen 2 birgt. In diesen Fällen ist bevorzugt zwischen der Oberfläche der Kühlplatte 3 und den Bodenflächen der Einzelzellen 2 ein elektrisch isolierendes und Wärme leitendes Medium, beispielsweise eine Wärmeleitfolie, angeordnet, oder die Oberfläche der Kühlplatte 3 ist mit einer elektrisch isolierenden und Wärme leitenden Schicht versehen. Eine solche Wärmeleitfolie 7 ist beispielsweise in den 9 bis 11 näher dargestellt.If on the housings of the single cells 2 an electrical voltage is applied, however, is a direct contact of the individual cells 2 with the cooling plate 3 to avoid, since he the danger of a short circuit of the single cells 2 harbors. In these cases, it is preferable between the surface of the cooling plate 3 and the bottom surfaces of the single cells 2 an electrically insulating and heat-conducting medium, for example a heat conducting foil, or the surface of the cooling plate 3 is provided with an electrically insulating and heat-conducting layer. Such a heat-conducting foil 7 is for example in the 9 to 11 shown in more detail.
  • Alternativ können zwischen den Einzelzellen 2 beispielsweise elektrisch isolierende Wärmeleitplatten angeordnet sein, die an ihrem unteren Ende jeweils eine waagerechte, L-förmig abgewinkelte Fußfläche aufweisen, welche auf der Oberfläche der Kühlplatte 3 aufliegt und somit die Einzelzellen 2 von der Kühlplatte 3 elektrisch isoliert.Alternatively, between the individual cells 2 For example, be arranged electrically insulating Wärmeleitplatten having at their lower end in each case a horizontal, L-shaped angled foot surface, which on the surface of the cooling plate 3 rests and thus the individual cells 2 from the cooling plate 3 electrically isolated.
  • Alternative Ausführungen einer erfindungsgemäßen Batterie 1 können anders gestaltete Einzelzellen 2 aufweisen, beispielsweise Einzelzellen 2 mit einem runden oder wabenförmigen Querschnitt, zwischen denen beispielsweise Wärmeleitstäbe zur Ableitung von Wärme zur Kühlplatte 3 angeordnet sein können.Alternative embodiments of a battery according to the invention 1 can be differently designed single cells 2 have, for example, single cells 2 with a round or honeycomb-shaped cross section, between which, for example, thermal conductors for dissipating heat to the cooling plate 3 can be arranged.
  • In 2 ist schematisch eine Explosionsdarstellung der Kühlplatte 3 und dem mit einem mäanderförmigen Verlauf versehenen Kühlrohr 4 mit Kühlkanalanschlüssen 6 vor dem Verpressen dargestellt. Dabei ist das Kühlrohr 4 als ein separates, vorgefertigtes Bauteil, insbesondere Formteil, mit in einer Ebene mäanderförmigem Verlauf und endseitig aus der montierten Kühlplatte 3 herausragenden Kühlkanalanschlüssen 6 ausgeführt. Der Verlauf des Kühlrohrs 4 ist von der Anordnung der Ausformungen 5 bestimmt.In 2 is a schematic exploded view of the cooling plate 3 and the cooling pipe provided with a meandering course 4 with cooling channel connections 6 presented before pressing. Here is the cooling tube 4 as a separate, prefabricated component, in particular molded part, with meandering in a plane course and end of the assembled cooling plate 3 outstanding cooling duct connections 6 executed. The course of the cooling tube 4 is from the arrangement of the formations 5 certainly.
  • Die Ausformungen 5 sind in einer von den Einzelzellen 2 abgewandten Seite der Kühlplatte 3 eingebracht.The formations 5 are in one of the single cells 2 opposite side of the cooling plate 3 brought in.
  • Die Ausformungen 5 sind als eine Mehrzahl von parallel angeordneten Nuten in Längsrichtung in die Kühlplatte 3 eingebracht.The formations 5 are as a plurality of parallel grooves in the longitudinal direction in the cooling plate 3 brought in.
  • Die Kühlplatte 3 mit den eingebrachten Ausformungen 5 wird vorteilhafterweise in einem Strangpressverfahren aus einem Wärme leitenden, beispielsweise metallischen Werkstoff hergestellt. Ein solches Strangpressverfahren lässt sich sehr gut automatisieren und in eine Fließbandfertigung integrieren, da das verwendete Strangpressverfahren eine herkömmliche, bekannte Technologie und dadurch sehr prozesssicher ist, da die Prozessparameter gut kontrollierbar sind. The cooling plate 3 with the introduced formations 5 is advantageously produced in an extrusion process from a heat-conducting, for example metallic material. Such an extrusion process can be automated very well and integrated into a production line, since the extrusion process used is a conventional, known technology and thus very reliable, since the process parameters are well controlled.
  • In 3 ist schematisch eine perspektivische Ansicht einer Kühlplatte 3 dargestellt, wobei das Kühlrohr 4 in die Ausformungen 5 der Kühlplatte 3 eingebracht und kraft- und/oder formschlüssig gehalten ist. In der Kühlplatte 3 sind eine Mehrzahl von mit den in den 10 und 11 näher dargestellten Befestigungselementen 8 korrespondierenden Durchgangsöffnungen 9 eingebracht. Diese Durchgangsöffnungen 9 sind beispielsweise als Gewindebohrung mit einem zu dem Außengewinde 15 des Befestigungselements 8 korrespondierenden Innengewinde 14 ausgeführt.In 3 is a schematic perspective view of a cooling plate 3 shown, with the cooling tube 4 into the formations 5 the cooling plate 3 introduced and held non-positively and / or positively. In the cooling plate 3 are a majority of those in the 10 and 11 fasteners shown in detail 8th corresponding passage openings 9 brought in. These passages 9 For example, as a threaded hole with a to the external thread 15 of the fastener 8th corresponding internal thread 14 executed.
  • In 4 ist schematisch eine Schnittdarstellung einer Kühlplatte gemäß 3 dargestellt. Das mit einem runden Querschnitt ausgeformte Kühlrohr 4 erfährt durch das Verpressen in den Ausformungen 5 der Kühlplatte 3 eine Querschnittsänderung und ist dadurch kraft- und/oder formschlüssig in den Ausformungen 5 der Kühlplatte 3 gehalten.In 4 is a schematic sectional view of a cooling plate according to 3 shown. The shaped with a round cross-section cooling tube 4 learns by the compression in the formations 5 the cooling plate 3 a cross-sectional change and is characterized by positive and / or positive fit in the formations 5 the cooling plate 3 held.
  • In 5 ist schematisch eine Schnittdarstellung eines Querschnitts der nutenförmigen Ausformung 5 und des Kühlrohrs 4 vor dem Einbringen des Kühlrohrs 4 in die Ausformung 5 dargestellt. Das Kühlrohr 4 weist einen kreisrunden oder einen nahezu kreisrunden Querschnitt auf. Durch die Verwendung eines solchen vorgefertigten Kühlrohrs 4 ist eine Dichtigkeitskontrolle der fertig montierten Kühlplatte 3, anders als bei Fertigungsverfahren nach dem Stand der Technik, nicht mehr erforderlich. Die Ausformung 5 ist in einem oberen Bereich halbkreisförmig und somit korrespondierend zu dem Kühlrohr 4 ausgeformt und in einem, zu der von den Einzelzellen 2 abgewandten Seite der Kühlplatte 3 ausgerichteten Anfangsbereich sind beidseitig Hinterschnitte 10 eingebracht.In 5 is a schematic sectional view of a cross section of the groove-shaped formation 5 and the cooling tube 4 before introducing the cooling tube 4 in the shape 5 shown. The cooling tube 4 has a circular or nearly circular cross-section. By using such a prefabricated cooling tube 4 is a leak check of the fully assembled cold plate 3 unlike manufacturing processes of the prior art, no longer required. The shape 5 is semicircular in an upper region and thus corresponding to the cooling tube 4 formed and in one, to that of the individual cells 2 opposite side of the cooling plate 3 aligned starting area are undercuts on both sides 10 brought in.
  • In 6 ist schematisch eine Schnittdarstellung des Querschnitts der nutenförmigen Ausformung 5 und des Kühlrohrs 4 nach dem Einbringen und Verpressen des Kühlrohrs 4 in der Ausformung 5 dargestellt. Die Ausformungen sind derart mit Hinterschnitten 10 versehen, dass das in die Ausformungen 5 eingebrachte und bündig mit einer Oberfläche der Kühlplatte 3 verpresste Kühlrohr 4 sicher in der Kühlplatte 3 gehalten ist. Durch das Verpressen wird der ursprünglich runde Querschnitt des Kühlrohrs 4 ungeformt und das Kühlrohr 4 wird somit an den Hinterschnitten 10 der Ausformung 5 kraft- und/oder formschlüssig gehalten.In 6 is a schematic sectional view of the cross section of the groove-shaped formation 5 and the cooling tube 4 after the introduction and pressing of the cooling tube 4 in the shape 5 shown. The formations are so with undercuts 10 provided that in the formations 5 introduced and flush with a surface of the cooling plate 3 Pressed cooling tube 4 safe in the cooling plate 3 is held. By pressing the original round cross-section of the cooling tube is 4 unshaped and the cooling tube 4 is thus at the undercuts 10 the shape 5 held positively and / or positively.
  • In 7 ist schematisch eine Schnittdarstellung des Querschnitts der nutenförmigen Ausformung 5 und des Kühlrohrs 4 nach einem Verguss mit einer Vergussmasse 11 dargestellt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Kühlrohr 4 in der Kühlplatte 3 mit der Wärme leitenden Vergussmasse 11 vergossen, wodurch ein Zwischenraum zwischen der Oberfläche der Ausformung 5 und der Oberfläche des Kühlrohrs 4 vollständig ausgefüllt ist. Dies ermöglicht eine größtmögliche Wärmeübergangsfläche und unterstützt zweckmäßigerweise die Kühlung. Außerdem verleiht diese Bauform der Kühlplatte 3 große mechanische Stabilität. Als Vergussmasse 11 kann beispielsweise ein metallisches Lot oder eine Kunststoffvergussmasse verwendet werden, da diese Werkstoffe ein sehr gutes Wärmeleitvermögen aufweisen.In 7 is a schematic sectional view of the cross section of the groove-shaped formation 5 and the cooling tube 4 after casting with a potting compound 11 shown. In a particularly advantageous embodiment, the cooling tube 4 in the cooling plate 3 with the heat-conductive potting compound 11 potted, creating a space between the surface of the molding 5 and the surface of the cooling tube 4 is completely filled out. This allows a maximum heat transfer surface and conveniently supports the cooling. In addition, this design gives the cooling plate 3 great mechanical stability. As potting compound 11 For example, a metallic solder or a Kunststoffvergussmasse be used, since these materials have a very good thermal conductivity.
  • In 8 ist schematisch eine Explosionsdarstellung von der Kühlplatte 3 und dem mit einem mäanderförmigen Verlauf versehenen Kühlrohr 4 mit Kühlkanalanschlüssen 6 und einem Abdeckelement 12 abgebildet. Um zu verhindern, dass sich das in der Kühlplatte 3 verpresste Kühlrohr 4 bei einem bestimmten Innendruck wieder in seine Ausgangsform mit rundem Querschnitt zurückverformt und dadurch nicht mehr von den Hinterschnitten 10 in den Ausformungen 5 gehalten ist und sich aus der Kühlplatte 3 löst, ist in einer möglichen Ausführungsform der Kühlplatte 3 das Abdeckelement 12 plan auf der von den Einzelzellen 2 abgewandten Seite der Kühlplatte 3 angeordnet. Dieses Abdeckelement 12 verhindert die Verformung des Kühlrohrs 4 und dadurch wird das Kühlrohr 4 auch bei einem hohen Innendruck in den Ausformungen 5 der Kühlplatte 3 gehalten.In 8th is a schematic exploded view of the cooling plate 3 and the cooling pipe provided with a meandering course 4 with cooling channel connections 6 and a cover member 12 displayed. To prevent that from being in the cooling plate 3 Pressed cooling tube 4 deformed back to its original shape with a round cross-section at a certain internal pressure and thus no longer from the undercuts 10 in the formations 5 is held and removed from the cooling plate 3 solves is in one possible embodiment of the cooling plate 3 the cover 12 plan on the of the single cells 2 opposite side of the cooling plate 3 arranged. This cover 12 prevents the deformation of the cooling tube 4 and thereby becomes the cooling tube 4 even at a high internal pressure in the formations 5 the cooling plate 3 held.
  • Das Abdeckelement 12 ist beispielsweise ein Abdeckblech, dessen Grundfläche mit einer Grundfläche der Kühlplatte 3 korrespondiert. Ein solches Abdeckblech ist besonders einfach, günstig und schnell herstellbar.The cover element 12 For example, is a cover plate whose base surface with a base of the cooling plate 3 corresponds. Such a cover plate is particularly simple, cheap and easy to produce.
  • Das Abdeckelement 12 ist mittels einer Mehrzahl von Befestigungselementen 8 an der Kühlplatte 3 befestigt. Die Befestigungselemente 8 sind beispielsweise herkömmliche Schrauben, so dass eine lösbare Verbindung erzielt und eine Demontage der Batterie 1 in ihre einzelnen Bauelemente und eine kostengünstige und zeitsparende Befestigung des Abdeckelements 12 an der Kühlplatte 3 ermöglicht ist.The cover element 12 is by means of a plurality of fasteners 8th on the cooling plate 3 attached. The fasteners 8th For example, are conventional screws, so that achieved a detachable connection and disassembly of the battery 1 in their individual components and a cost-effective and time-saving attachment of the cover 12 on the cooling plate 3 is possible.
  • In einer besonders vorteilhaften, nicht dargestellten Ausführungsform sind in das Abdeckelement 12 und in die Kühlplatte 3 mit den Befestigungselementen 8 korrespondierende Durchgangsöffnungen 9 und 13 eingebracht, in welchen die Befestigungselemente 8 angeordnet und durch welche die Befestigungselemente 8 hindurch geführt sind. Das freie, durch die Durchgangsöffnungen 9 und 13 geführte Ende des Befestigungselements 8 ist in einer korrespondierenden Aussparung eines aus einer Mehrzahl von Einzelzellen 2 gebildeten Zellverbunds angeordnet und gehalten. Somit ist eine einfache und sichere Anordnung des Abdeckelements 12 an der Kühlplatte 3 und der Kühlplatte 3 am Zellverbund ermöglicht. Dadurch sind separate Befestigungselemente zur Befestigung der Kühlplatte 3 am Zellverbund eingespart.In a particularly advantageous, not shown embodiment are in the cover 12 and in the cooling plate 3 with the fasteners 8th corresponding passage openings 9 and 13 introduced, in which the fasteners 8th arranged and through which the fasteners 8th passed through. The free, through the passages 9 and 13 guided end of the fastener 8th is in a corresponding recess one of a plurality of single cells 2 arranged and held cell assembly formed. Thus, a simple and secure arrangement of the cover 12 on the cooling plate 3 and the cooling plate 3 on the cell network allows. As a result, separate fasteners for mounting the cooling plate 3 Saved on the cell network.
  • An der Kühlplatte 3 sind als Anschlusselemente Kühlkanalanschlüsse 6 zur Durchströmung der Kühlplatte 3 mit einem nicht näher dargestellten Kühlmedium angeordnet, wobei in der Kühlplatte 3 das Kühlrohr 4 zur Führung des Kühlmediums vorgesehen ist. Bei dem Kühlmedium kann es sich insbesondere um ein Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage handeln, wobei die Kühlplatte 3 mittels der Kühlkanalanschlüsse 6 mit einem Kältemittelkreislauf der Fahrzeugklimaanlage verbindbar ist und somit eine abgegebene Wärme der Einzelzellen 2 aufnehmen kann. Weiterhin kann die Kühlplatte 3 alternativ oder zusätzlich an einen nicht näher dargestellten separaten Kühlkreislauf angeschlossen sein.At the cooling plate 3 are cooling element connections as connection elements 6 to flow through the cooling plate 3 arranged with a cooling medium, not shown, wherein in the cooling plate 3 the cooling tube 4 is provided for guiding the cooling medium. The cooling medium may in particular be a refrigerant of a vehicle air conditioning system, wherein the cooling plate 3 by means of the cooling channel connections 6 can be connected to a refrigerant circuit of the vehicle air conditioner and thus a heat output of the individual cells 2 can record. Furthermore, the cooling plate 3 alternatively or additionally be connected to a separate cooling circuit, not shown.
  • In 9 ist schematisch eine Schnittdarstellung der Batterie 1 gemäß 1 abgebildet, wodurch die thermische Ankopplung der Einzelzellen 2 an der Kühlplatte 3 und die elektrische Isolation der Einzelzellen 2 von der Kühlplatte 3 durch die Wärmeleitfolie 7 verdeutlicht ist.In 9 is a schematic sectional view of the battery 1 according to 1 imaged, whereby the thermal coupling of the individual cells 2 on the cooling plate 3 and the electrical isolation of the individual cells 2 from the cooling plate 3 through the heat-conducting foil 7 is clarified.
  • In 10 ist schematisch eine Schnittdarstellung der Batterie 1 mit einem Batteriegehäuse 16 und einer darin angeordneten Kühlplatte 3 mit Abdeckelement 12 dargestellt. Das Abdeckelement 12 ist in der beschriebenen Art und Weise mit einer Mehrzahl von Befestigungselementen 8 an der Kühlplatte 3 befestigt.In 10 is a schematic sectional view of the battery 1 with a battery case 16 and a cooling plate disposed therein 3 with cover element 12 shown. The cover element 12 is in the described manner with a plurality of fasteners 8th on the cooling plate 3 attached.
  • Bei einer Endmontage der Batterie 1 werden die Kühlplatte 3 und alle daran angeordneten Komponenten mittels nicht dargestellter Befestigungsmittel in dem Batteriegehäuse 16 befestigt. Bei den Befestigungsmitteln handelt es sich vorzugsweise um Schrauben, so dass eine lösbare Verbindung erzielt und eine Demontage der Batterie in ihre einzelnen Bauelemente ermöglicht wird.For a final assembly of the battery 1 be the cooling plate 3 and all components disposed thereon by means not shown fastening means in the battery case 16 attached. The fastening means are preferably screws, so that a detachable connection is achieved and a disassembly of the battery is made possible in their individual components.
  • Durch eine dichte Ausführung des Batteriegehäuses 16 wird ein Eindringen von Fremdstoffen in das Batteriegehäuse 16 verhindert und somit die Zuverlässigkeit der Batterie 1 erhöht. Anhand der Vermeidung eines Austretens von Stoffen aus dem Batteriegehäuse 16 wird weiterhin eine Gefährdung, Beschädigung und/oder Zerstörung des Umfeldes der Batterie 1 vermieden.Due to a tight design of the battery case 16 is an intrusion of foreign matter into the battery case 16 prevents and thus the reliability of the battery 1 elevated. By avoiding leakage of substances from the battery case 16 will continue to endanger, damage and / or destroy the environment of the battery 1 avoided.
  • In 11 ist schematisch eine Schnittdarstellung eines Abschnitts der Kühlplatte 3 mit einem Befestigungselement 8 und einem Abdeckelement 12 dargestellt. Das Befestigungselement 8 ist in der beschriebenen Art und Weise in der Durchgangsöffnung 13 des Abdeckelements 12 angeordnet, wobei das Befestigungselement 8 als herkömmliche Senkkopfschraube ausgeführt ist und die Durchgangsöffnung 13 derart korrespondierend zu einem Schraubenkopf der Senkkopfschraube ausgeformt ist, dass eine plane Oberfläche des montierten Abdeckelements 12 ermöglicht ist. Die Senkkopfschraube ist mit ihrem als Außengewinde 15 ausgebildeten Abschnitt in der Durchgangsöffnung 9 der Kühlplatte 3 angeordnet, wobei die Durchgangsöffnung 9 als Gewindebohrung mit einem zu dem Befestigungselement 8 korrespondierenden Innengewinde 14 ausgeführt ist. Somit ist das Befestigungselement 8 sicher und lösbar in der Kühlplatte 3 gehalten.In 11 is a schematic sectional view of a portion of the cooling plate 3 with a fastener 8th and a cover member 12 shown. The fastener 8th is in the manner described in the through hole 13 of the cover 12 arranged, wherein the fastening element 8th is designed as a conventional countersunk screw and the through hole 13 is formed corresponding to a screw head of the countersunk screw that a flat surface of the mounted cover 12 is possible. The countersunk screw is with its external thread 15 formed portion in the through hole 9 the cooling plate 3 arranged, wherein the passage opening 9 as a threaded hole with a to the fastener 8th corresponding internal thread 14 is executed. Thus, the fastener 8th safe and detachable in the cooling plate 3 held.
  • Die Batterie 1 ist als eine Fahrzeugbatterie, insbesondere für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, einsetzbar. Die bevorzugte Verwendung erfindungsgemäßer Batterien 1, insbesondere in Form von Li-Ionen-Batterien oder NiMH-Batterien, erfolgt vorzugsweise zum zumindest teilweisen Antrieb eines Kraftfahrzeugs zur Personenbeförderung.The battery 1 can be used as a vehicle battery, in particular for a vehicle with hybrid drive or a vehicle powered by fuel cells. The preferred use of batteries according to the invention 1 , Especially in the form of Li-ion batteries or NiMH batteries, is preferably for at least partially drive a motor vehicle for passenger transport.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    Batteriebattery
    22
    EinzelzellenSingle cells
    33
    Kühlplattecooling plate
    44
    Kühlrohrcooling pipe
    55
    Ausformungformation
    66
    KühlkanalanschlussCooling duct connection
    77
    WärmeleitfolieHeat conducting
    88th
    Befestigungselementfastener
    99
    DurchgangsöffnungThrough opening
    1010
    Hinterschnittundercut
    1111
    Vergussmassepotting compound
    1212
    Abdeckelementcover
    1313
    DurchgangsöffnungThrough opening
    1414
    Innengewindeinner thread
    1515
    Außengewindeexternal thread
    1616
    Batteriegehäusebattery case
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • DE 102008059954 [0010] DE 102008059954 [0010]
    • DE 102007010743 [0011] DE 102007010743 [0011]

Claims (24)

  1. Batterie (1) mit einer in einem Batteriegehäuse (16) angeordneten Kühlplatte (3) zum Temperieren der Batterie (1) mit einer in der Kühlplatte (3) angeordneten und für ein Wärmeleitmedium durchströmbaren Kanalstruktur, wobei die Batterie (1) mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen (2) aufweist, die mit der Kühlplatte (3) Wärme leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (3) mit nutenförmigen Ausformungen (5) versehen ist, wobei in den Ausformungen (5) ein Kühlrohr (4) kraft- und/oder formschlüssig gehalten ist.Battery ( 1 ) with a in a battery case ( 16 ) arranged cooling plate ( 3 ) for tempering the battery ( 1 ) with one in the cooling plate ( 3 ) arranged and for a heat-conducting medium flow-through channel structure, wherein the battery ( 1 ) a plurality of parallel and / or series interconnected single cells ( 2 ), which with the cooling plate ( 3 ) Are conductively connected, characterized in that the cooling plate ( 3 ) with groove-shaped formations ( 5 ), wherein in the formations ( 5 ) a cooling tube ( 4 ) is held positively and / or positively.
  2. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (5) in einer von den Einzelzellen (2) abgewandten Seite der Kühlplatte (3) eingebracht sind.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the formations ( 5 ) in one of the single cells ( 2 ) facing away from the cooling plate ( 3 ) are introduced.
  3. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (4) derart in Ausformungen (5) einbringbar, insbesondere verpressbar ist, dass das Kühlrohr (4) kraft- und/oder formschlüssig in der Kühlplatte (3) gehalten istBattery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling tube ( 4 ) in such forms ( 5 ), in particular can be pressed, that the cooling tube ( 4 ) positively and / or positively in the cooling plate ( 3 ) is held
  4. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (5) derart mit Hinterschnitten (10) versehen sind, dass zumindest das in die Ausformungen (5) eingebrachte und bündig mit einer Oberfläche der Kühlplatte (3) angeordnete Kühlrohr (4) sicher in der Kühlplatte (3) gehalten ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the formations ( 5 ) with undercuts ( 10 ) that at least that in the formations ( 5 ) and flush with a surface of the cooling plate ( 3 ) arranged cooling tube ( 4 ) safely in the cooling plate ( 3 ) is held.
  5. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (5) als eine Mehrzahl von parallel angeordneten Nuten in der Längsrichtung in die Kühlplatte (3) eingebracht sind.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the formations ( 5 ) as a plurality of parallel grooves in the longitudinal direction in the cooling plate (FIG. 3 ) are introduced.
  6. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (4) in der Kühlplatte (3) vergossen ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling tube ( 4 ) in the cooling plate ( 3 ) is shed.
  7. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (4) mit einem mäanderförmigen Verlauf in die Kühlplatte (3) eingebracht ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling tube ( 4 ) with a meandering course in the cooling plate ( 3 ) is introduced.
  8. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abdeckelement (12) plan auf der von den Einzelzellen (2) abgewandten Seite der Kühlplatte (3) angeordnet ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a cover element ( 12 ) plan on that of the single cells ( 2 ) facing away from the cooling plate ( 3 ) is arranged.
  9. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (12) ein Abdeckblech ist, dessen Grundfläche mit einer Grundfläche der Kühlplatte (3) korrespondiert.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cover element ( 12 ) is a cover plate whose base surface with a base of the cooling plate ( 3 ) corresponds.
  10. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (12) mittels einer Mehrzahl von Befestigungselementen (8) an der Kühlplatte (3) befestigt ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cover element ( 12 ) by means of a plurality of fastening elements ( 8th ) on the cooling plate ( 3 ) is attached.
  11. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Abdeckelement (12) und die Kühlplatte (3) mit den Befestigungselementen (8) korrespondierende Durchgangsöffnungen (9, 13) eingebracht sind.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that in the cover ( 12 ) and the cooling plate ( 3 ) with the fastening elements ( 8th ) corresponding through openings ( 9 . 13 ) are introduced.
  12. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (4) in Kühlkanalanschlüssen (6) im Bereich des Randes der Kühlplatte (3) mündet.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling tube ( 4 ) in cooling channel connections ( 6 ) in the region of the edge of the cooling plate ( 3 ) opens.
  13. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (4) in der Kühlplatte (3) mit einem Kühlmedium beaufschlagbar ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling tube ( 4 ) in the cooling plate ( 3 ) can be acted upon with a cooling medium.
  14. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (3) und das Kühlrohr (4) aus einem Wärme leitenden, vorzugsweise metallischen Werkstoff bestehen.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cooling plate ( 3 ) and the cooling tube ( 4 ) consist of a heat-conducting, preferably metallic material.
  15. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelzellen (2) direkt oder indirekt formschlüssig und/oder kraftschlüssig an der Kühlplatte (3) befestigt sind.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the individual cells ( 2 ) directly or indirectly positively and / or non-positively on the cooling plate ( 3 ) are attached.
  16. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Einzelzellen (2) und der Kühlplatte (3) eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie (7) angeordnet ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that between the individual cells ( 2 ) and the cooling plate ( 3 ) an electrically insulating heat conducting foil ( 7 ) is arranged.
  17. Batterie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (1) als eine Fahrzeugbatterie, insbesondere für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein mit Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug, einsetzbar ist.Battery ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the battery ( 1 ) can be used as a vehicle battery, in particular for a vehicle with hybrid drive or a vehicle powered by fuel cells.
  18. Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte (3) einer Batterie (1) mit einer in der Kühlplatte (3) angeordneten und für ein Wärmeleitmedium durchströmbaren Kanalstruktur, wobei die Batterie (1) mehrere parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen (2) aufweist, die mit der Kühlplatte (3) Wärme leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (3) mit nutenförmigen Ausformungen (5) versehen wird, wobei in den Ausformungen (5) ein Kühlrohr (4) kraft- und/oder formschlüssig gehalten wird.Method for producing a cooling plate ( 3 ) of a battery ( 1 ) with one in the cooling plate ( 3 ) arranged and for a heat-conducting medium flow-through channel structure, wherein the battery ( 1 ) a plurality of parallel and / or series interconnected single cells ( 2 ), which with the cooling plate ( 3 ) Are conductively connected, characterized in that the cooling plate ( 3 ) with groove-shaped formations ( 5 ), wherein in the formations ( 5 ) a cooling tube ( 4 ) is held positively and / or positively.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (5) in einer von den Einzelzellen (2) abgewandten Seite der Kühlplatte (3) eingebracht werden.Method according to claim 18, characterized in that the formations ( 5 ) in one of the single cells ( 2 ) facing away from the cooling plate ( 3 ) are introduced.
  20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen (5) derart mit Hinterschnitten (10) versehen werden, dass zumindest das in die Ausformungen (5) eingebrachte und bündig mit einer Oberfläche der Kühlplatte (3) verpresste Kühlrohr (4) sicher in der Kühlplatte (3) gehalten wird. Method according to claim 18, characterized in that the formations ( 5 ) with undercuts ( 10 ) that at least that in the formations ( 5 ) and flush with a surface of the cooling plate ( 3 ) pressed cooling tube ( 4 ) safely in the cooling plate ( 3 ) is held.
  21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (3) in einem Strangpressverfahren hergestellt wird.Method according to claim 18, characterized in that the cooling plate ( 3 ) is produced in an extrusion process.
  22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (4) in der Kühlplatte (3) mit einer Wärme leitenden Vergussmasse vergossen wird.A method according to claim 18, characterized in that the cooling tube ( 4 ) in the cooling plate ( 3 ) is poured with a heat-conducting potting compound.
  23. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Vergussmasse (11) ein metallisches Lot oder eine Kunststoffvergussmasse verwendet wird.A method according to claim 18, characterized in that as potting compound ( 11 ) a metallic solder or a Kunststoffvergussmasse is used.
  24. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abdeckelement (12) plan auf der von den Einzelzellen (2) abgewandten Seite der Kühlplatte (3) angeordnet und befestigt wird.Method according to claim 18, characterized in that a cover element ( 12 ) plan on that of the single cells ( 2 ) facing away from the cooling plate ( 3 ) is arranged and fixed.
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