DE102010025525A1 - Method of cooling battery packs and battery pack divided into modules - Google Patents
Method of cooling battery packs and battery pack divided into modules Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010025525A1 DE102010025525A1 DE102010025525A DE102010025525A DE102010025525A1 DE 102010025525 A1 DE102010025525 A1 DE 102010025525A1 DE 102010025525 A DE102010025525 A DE 102010025525A DE 102010025525 A DE102010025525 A DE 102010025525A DE 102010025525 A1 DE102010025525 A1 DE 102010025525A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cooling
- module
- battery pack
- modules
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/63—Control systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6561—Gases
- H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
- H01M10/6565—Gases with forced flow, e.g. by blowers with recirculation or U-turn in the flow path, i.e. back and forth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6561—Gases
- H01M10/6563—Gases with forced flow, e.g. by blowers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6567—Liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
- H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
- H01M50/222—Inorganic material
- H01M50/224—Metals
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Batteriepacks (10), wobei wenigstens ein Batteriepack (10) in mehrere Module (11) aufgeteilt wird und jedes Modul (11) eigenständig gekühlt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Batteriepack (10), welches in Module (11) unterteilt ist und wobei jedes Modul jeweils wenigstens eine Kühleinrichtung (30, 31, 32, 33) aufweist.The invention relates to a method for cooling battery packs (10), wherein at least one battery pack (10) is divided into a plurality of modules (11) and each module (11) is cooled independently. Furthermore, the invention relates to a battery pack (10), which is divided into modules (11) and wherein each module has at least one cooling device (30, 31, 32, 33).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung von Batteriepacks, wobei wenigstens ein Batteriepack in mehrere Module aufgeteilt wird, sowie ein Batteriepack, welches in Module unterteilt ist.The The invention relates to a method for cooling battery packs, wherein at least one battery pack is divided into several modules, as well a battery pack, which is divided into modules.
Batterien werden in der Technik auf vielen Gebieten eingesetzt. Ziel ist ein stromnetzunabhängiger Betrieb von elektrischen Einrichtungen, wie z. B. Leuchtmitteln, Maschinen oder Fahrzeugen. Im Bereich von Fahrzeugen werden hohe Stromdichten zum Antreiben elektrischer Motoren benötigt, über lange Zeiträume hinweg. Dies stellt hohe Anforderungen an die eingesetzten Batterien und kann zu einer schnellen Alterung führen.batteries are used in technology in many fields. Goal is one No Power Operation of electrical equipment, such. B. bulbs, Machines or vehicles. In the area of vehicles are high Current densities needed to drive electric motors over long periods periods time. This places high demands on the batteries used and can lead to rapid aging.
Die Batterie eines Elektrofahrzeugs ist die entscheidende Komponente für die Reichweite des Fahrzeuges. Begrenzt wird die Batteriekapazität durch die Faktoren Batteriepreis, Batteriegewicht und zur Verfügung stehender Bauraum. Ein einzelner Batterieblock, im Weiteren auch als Modul bezeichnet, benutzt idealerweise einen zusammenhängenden Bauraum, der nur für eigens dafür konzipiert Fahrzeuge zur Verfügung steht. Ein Modul ist aus einer großen Zahl einzelner Batterie-Zellen, im Weiteren nur Zellen genannt, aufgebaut.The Battery of an electric vehicle is the crucial component for the Range of the vehicle. The battery capacity is limited by the factors battery price, battery weight and available Space. A single battery block, hereinafter also as a module referred to, ideally uses a contiguous space, the only for specific designed for vehicles to disposal stands. A module is made up of a large number of individual battery cells, below just called cells, constructed.
Ein weiteres Problem ist, dass bei einem großen, insgesamt gekühlten Modul, welches 50 oder bis zu mehrere Tausend Zellen umfassen kann, die Temperaturabweichung der Zellen untereinander sehr groß sein kann. Die geforderte Abweichung an Module in Fahrzeugen beträgt jedoch max. 5 K. Jede Zelle mit einem Temperatursensor auszustatten, um eine optimale Kühlung steuern oder regeln zu können, ist sehr aufwendig.One Another problem is that with a large, generally cooled module, which may comprise 50 or up to several thousand cells, the temperature deviation The cells can be very large with each other. The required Deviation to modules in vehicles, however, is max. 5 K. Every cell equipped with a temperature sensor to control optimal cooling or to be able to regulate is very expensive.
Moderne Module sind z. B. aus Lithium-Ionen Batterien aufgebaut. Im Stand der Technik muss jede größere Lithium-Ionen Batterie mit einer Temperaturüberwachung ausgerüstet sein. Sie soll zum Einen sicherstellen, dass im Betrieb keine extremen Temperaturen erreicht werden. Dadurch wird primär ein sicherer, aber auch lebensdaueroptimierter Betrieb gewährleistet. Zum Anderen soll durch eine Angleichung der Zelltemperaturen sicherstellt werden, dass die Zellen alle temperaturmäßig ähnlich betrieben werden. Dadurch wird eine unterschiedliche Alterung vermieden, welche zu einer Verschlechterung der Performance der Batterie führt. Idealerweise werden die Zelltemperaturen im Wesentlichen gleich gehalten, bei einer Temperaturabweichung zwischen Zellen von 2 bis 5 K.modern Modules are z. B. constructed of lithium-ion batteries. In the state The technology needs every major lithium ion Battery with a temperature monitor equipped be. On the one hand, it should ensure that there are no extreme temperatures during operation be achieved. This is primarily a safer, but also life-time-optimized Operation guaranteed. On the other hand, the aim is to ensure an equalization of cell temperatures be that the cells are all operated similar in temperature. Thereby a different aging is avoided, which leads to a deterioration of the Performance of the battery leads. Ideally, the cell temperatures become substantially the same held at a temperature deviation between cells of 2 to 5 K.
Um eine Abschaltung der gesamten Batterie bei zu hoher Temperatur zu vermeiden, muss weiterhin eine Kühlung vorgesehen werden. Diese unterstützt ebenso, wenn sie richtig ausgelegt ist, den Ausgleich der Temperatur über das Batteriepack. Die typische Kühlanordnung im Stand der Technik sieht einen einzigen Kühlkreislauf vor, der im Falle einer Temperaturregelung die Temperatur einer einzelnen Zelle berücksichtigt.Around a shutdown of the entire battery at too high a temperature too avoid having to continue cooling be provided. This supports also, if properly designed, balancing the temperature over the Battery pack. The typical cooling arrangement in the prior art provides a single cooling circuit, which in the case a temperature control takes into account the temperature of a single cell.
So ist z. B. bei dem Kleinserienfahrzeug Tesla Roadster ein zusammenhängendes Batteriepack bestehend aus 6831 Stück 18650 Lithium-Ionen ”high energy” Zellen, welche einen Durchmesser von 18 mm und eine Länge von 65 mm aufweisen, in einem Stahlcontainer untergebracht. Die Zellen werden mit einem Wasser-Glykol-Gemisch aktiv gekühlt. Das Fahrzeug ist ein Zweisitzer und wurde so konstruiert, dass für das Batteriepack der Bauraum vorhanden ist. Batteriepack und Fahrzeugkonstruktion müssen bei dieser Lösung konsequent aufeinander abgestimmt werden. Der Tesla kostet ca. 100 TEUR und bietet damit keine preiswerte Lösung für den Massenmarkt.So is z. B. in the small series Tesla Roadster a coherent Battery pack consisting of 6831 pieces of 18650 lithium-ion "high energy" cells, which have a diameter of 18 mm and a length of 65 mm, in housed a steel container. The cells are with a Water-glycol mixture actively cooled. The Vehicle is a two-seater and was designed to be used for the battery pack the space available. Battery pack and vehicle design must be included this solution be consistently coordinated. The Tesla costs about 100 T € and thus offers no cheap solution for the mass market.
Beim Versuchsfahrzeug Mini E Cooper von BMW wurde für das Batteriepack die Rückbank ausgebaut, um genug Batteriekapazität einbauen zu können. Die Kühlung erfolgt über ein Luftgebläse. Es werden hier 5088 Medium Power 18650 Zellen in einer Gesamtbatterie verbaut. Durch diese Einbaulösung ist das Platzangebot im Fahrzeuginnenraum stark eingeschränkt.At the BMW's Mini E Cooper test vehicle was converted into the rear seat for the battery pack, enough battery capacity to be able to install. The cooling over an air blower. There are 5088 Medium Power 18650 cells in one battery installed. Through this installation solution the space available in the vehicle interior is severely limited.
Beim Versuchsfahrzeug Ruf Greenster ist die Batterie, bestehend aus 180 Zellen in 18 Modulen, in mehrere verschieden große Untereinheiten aufgeteilt, diese sind derzeit nicht gekühlt.At the Pilot vehicle call Greenster is the battery, consisting of 180 Cells in 18 modules, divided into several different subunits, these are currently not cooled.
Im GM Volt, einem Plug-In Hybrid ist der Batterieblock sehr lang gestreckt konstruiert, so dass er im Kardantunnel Platz findet.in the GM Volt, a plug-in hybrid, the battery pack is stretched very long designed to fit into the transmission tunnel.
Der Trend bei Elektrofahrzeugen geht heute eindeutig zu Zellen mit größerer Kapazität. Damit ist eine geringere Zellenzahl in der Batterie notwendig. Es ist geplant, die in größerer Serie zu bauenden Elektrofahrzeuge mit Lithium-Ionen Zellen der Größe von ca. 10–60 Ah zu betreiben. Damit verringert sich die Zellenzahl pro Fahrzeug auf eine Größenordnung von 100–500 Zellen.Of the The trend in electric vehicles is clearly moving towards cells with larger capacity. In order to a smaller number of cells in the battery is necessary. It is planned in larger series to be built electric vehicles with lithium-ion cells of size of approx. 10-60 Ah to operate. This reduces the number of cells per vehicle on an order of magnitude 100-500 Cells.
Die Module werden somit aus 8–12 Zellen in Serie, mit entsprechenden Spannungen unter 60 V, und einer oder wenigen Zellen parallel geschaltet bestehen. Der Mitsubishi ”i MiEV”, das erste Serienelektrofahrzeug mit Lithium-Ionen Zellen, verwendet z. B. LEV50 Zellen von GS Yuasa mit 50 Ah Kapazität. Jeweils 4 Zellen werden in Serie zu einem Modul zusammengeschaltet. Aus 24 dieser Module, ebenso alle in Serie verschaltet, wird das Batteriepack mit 330 V Spannung aufgebaut.The Modules will become 8-12 Cells in series, with corresponding voltages below 60 V, and one or a few cells connected in parallel. The Mitsubishi "i MiEV", the first Series electric vehicle with lithium-ion cells, used z. B. LEV50 GS Yuasa cells with 50 Ah capacity. 4 cells each connected in series to a module. Out of 24 of these modules, Similarly, all connected in series, the battery pack is 330 V voltage built up.
Bei dem zuvor beschriebenen Trend zu Zellen mit hoher Leistungsdichte nehmen Probleme durch Wärmeentwicklung der Zellen im Betrieb, d. h. sowohl beim Laden als auch beim Entladen, zu und eine aktive Kühlung wird zwingend notwendig. Mit zunehmender Wärmeentwicklung, welche räumlich und zeitlich unterschiedlich an Zellen der Module auftreten kann, werden Probleme wie unterschiedliche Alterung der Zellen durch unterschiedliche thermische Bedingungen verstärkt.In the previously described trend to Zel With high power density problems due to heat development of the cells in operation, ie both charging and discharging, to and active cooling is imperative. With increasing heat development, which can occur spatially and temporally differently on cells of the modules, problems such as different aging of the cells are intensified by different thermal conditions.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur verbesserten Kühlung von Batteriepacks anzugeben, welches einer schnellen Alterung von Batteriepacks entgegenwirkt und so zu einer besseren Haltbarkeit und Kosteneinsparungen führt. Die Möglichkeit einer besseren räumlichen Verteilung von Modulen des Batteriepacks soll geschaffen werden und Einsparungen beim Kühlen durch Reduzierung des apparativen Aufwands ermöglicht werden. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Batteriepack, welches in Module unterteilt ist, und eine verbesserte Kühlung, mit den zuvor genannten Vorteilen erlaubt.task It is therefore an object of the present invention to provide a process for improved cooling of battery packs indicating rapid aging of Battery pack counteracts and so to a better durability and cost savings. The possibility a better spatial Distribution of modules of the battery pack is to be created and savings in cooling be made possible by reducing the expenditure on equipment. Furthermore includes the invention a battery pack, which is divided into modules, and improved cooling, allowed with the aforementioned advantages.
Die angegebene Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zur Kühlung von Batteriepacks mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und bezüglich des Batteriepacks mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.The specified task is regarding the method of cooling Battery pack with the features of claim 1 and with respect to Battery packs with the features of claim 8 solved.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens zur Kühlung von Batteriepacks und bezüglich des Batteriepacks gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden.advantageous Embodiments of the method for cooling battery packs and in terms of of the battery pack will be apparent from the respective associated dependent claims. The can Features of the main claims among themselves and with features of the subclaims and features of the subclaims among themselves be combined.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung von Batteriepacks umfasst die Aufteilung wenigstens eines Batteriepacks in mehrere Module, wobei jedes Modul eigenständig gekühlt wird.The inventive method for cooling of battery packs includes the division of at least one battery pack into several modules, each module being independently cooled.
Dies ermöglicht eine Aufteilung des Batteriepacks und eine Anordnung an unterschiedlichen Orten. Auch bei unterschiedlichen Beanspruchungen und/oder Temperaturen der einzelnen Module kann eine dem Modul entsprechende Kühlung durch die eigenständige Kühlung jedes Moduls erfolgen. Dadurch wird eine unterschiedliche Alterung der Module verhindert und das Batteriepack erhält seine Gesamtleistung über einen verlängerten Zeitraum.This allows a division of the battery pack and an arrangement of different Places. Even with different stresses and / or temperatures the individual modules can be cooled by a module corresponding to the module the independent ones cooling each module. This will cause a different aging the module prevents and the battery pack gets its overall performance over one extended Period.
Die Kühlung jedes Moduls kann abhängig von der Temperatur des jeweiligen Moduls geregelt oder gesteuert erfolgen. Dadurch wird eine modulspezifische Temperierung bzw. Kühlung möglich. Ein Sensor kann an jedem Modul die Temperatur messen und eine Regelung oder Steuerung, insbesondere eine elektronische Regelung oder Steuerung kann entsprechend der gemessenen Temperatur für das jeweilige Modul durch Regelung oder Steuerung einer Kühleinrichtung die Temperatur einstellen. So können alle Module auf einer gleichen Temperatur gehalten werden.The cooling Each module can vary depending on the temperature of the respective module regulated or controlled done. As a result, a module-specific temperature control or cooling is possible. A sensor can measure the temperature on each module and a regulation or Control, in particular an electronic control or control can according to the measured temperature for each module through Control or control of a cooling device set the temperature. So can all modules are kept at a same temperature.
Die Kühlung eines Moduls kann unabhängig von der Temperatur und/oder der Kühlung anderer Module des wenigstens einen Batteriepacks erfolgen. Dafür kann jeweils für ein Modul eine Kühleinrichtung, wie z. B. ein Kühlkreislauf oder ein Lüfter vorgesehen sein. Diese wird abhängig von der Temperatur des jeweiligen Moduls und unabhängig von der Temperatur anderer Module geregelt oder gesteuert, insbesondere abhängig von dem Ort des jeweiligen Moduls und seiner Umgebungstemperatur.The cooling a module can be independent of the temperature and / or the cooling other modules of the at least one battery pack. For each can for a Module a cooling device, such as B. a cooling circuit or a fan provided be. This becomes dependent from the temperature of the respective module and independently of the Temperature of other modules regulated or controlled, in particular dependent from the location of the respective module and its ambient temperature.
Die Kühlung eines Moduls kann aber auch abhängig von der Temperatur des Moduls erfolgen, welches den höchsten Temperaturwert aufweist. Dadurch wird ein vereinfachter Aufbau möglich, mit z. B. nur einem Kühlkreislauf, dessen Kühlfluid auf einer Temperatur eingestellt wird, die zur Kühlung des wärmsten Moduls notwendig ist. Als Kühlfluide können dabei Luft oder Flüssigkeiten wie Öle, Wasser oder flüssiges Kohlendioxid dienen. Alternativ zum Kühlkreislauf kann auch ein zentraler Lüfter entsprechend der Temperatur des Wärmsten Moduls gesteuert oder geregelt werden.The cooling A module can also be dependent from the temperature of the module, which is the highest temperature value having. This makes a simplified structure possible, with z. B. only one cooling circuit, its cooling fluid is set at a temperature necessary for cooling the warmest module. As cooling fluids can doing air or liquids like oils, Water or liquid Serve carbon dioxide. As an alternative to the cooling circuit can also be a central Fan controlled according to the temperature of the warmest module or be managed.
Die Kühlung des wenigstens einen Batteriepacks kann in einem Fahrzeug erfolgen. Dann kann die Kühlung wenigstens eines Moduls oder aller Module abhängig von der jeweiligen Lage in dem Fahrzeug und/oder der Umgebungstemperatur des jeweiligen Moduls im Fahrzeug erfolgen.The cooling the at least one battery pack can be carried in a vehicle. Then the cooling can at least one module or all modules depending on the particular situation in the vehicle and / or the ambient temperature of the respective Module in the vehicle done.
Eine Kühlung der Module des wenigstens einen Batteriepacks kann so erfolgen, dass über das gesamte Batteriepack eine einheitliche oder nahezu einheitliche Temperatur besteht oder entsteht. Dadurch wird eine gleiche bzw. ähnliche Alterung aller Module des Batteriepacks ermöglicht und die Gesamtperformance des Batteriepacks verbessert, insbesondere seine Langzeitperformance.A cooling the modules of the at least one battery pack can be made that over the entire battery pack a uniform or nearly uniform Temperature exists or arises. This will be the same or similar Aging of all modules of the battery pack allows and overall performance the battery pack improves, in particular its long-term performance.
Das erfindungsgemäße Batteriepack ist in Module unterteilt und jedes Modul weist jeweils wenigstens eine Kühleinrichtung auf. Das modulare Kühlkonzept ermöglicht eine Aufteilung der Gesamtbatterie in viele einzelne Submodule, wobei jedes Modul oder eine Gruppen von Modulen mit einer autarken Kühlung ausgerüstet wird.The battery pack according to the invention is divided into modules and each module has at least a cooling device on. The modular cooling concept allows a division of the total battery into many individual submodules, where each module or a groups of modules with a self-sufficient cooling equipped becomes.
Der Batterieblock bzw. das Batteriepack ist in viele Submodule unterteilt, mit vorzugsweise 8–12 Zellen, die jeweils einzeln oder in kleineren Untereinheiten mit einer autarken Kühlung ausgestattet werden, welche abhängig der lokal vorliegenden Temperatur bzw. Leistungsbeanspruchung des Moduls geregelt oder gesteuert sein kann. Da die Temperaturabweichung in einem kleinem Modul deutlich kleiner ausfällt als in einem großen, kommt es insgesamt zu kleineren Abweichungen zwischen den Modulen in der Temperatur.The battery pack or the battery pack is subdivided into many submodules, with preferably 8-12 cells, which are each equipped individually or in smaller subunits with a self-sufficient cooling, which depends on the local Tempe or power consumption of the module can be controlled or controlled. Since the temperature deviation in a small module is significantly smaller than in a large one, there are overall smaller deviations between the modules in the temperature.
Die Unterteilung des Batteriepacks in Module ermöglicht eine Verteilung der Module im Raum. Die Zuordnung jeweils wenigstens einer Kühleinrichtung je Modul ermöglicht eine individuell gesteuerte oder geregelte Kühlung eines jeden Moduls. Dies kann sowohl abhängig vom Ort bzw. einer eventuellen Bauform der Umgebung und Umgebungstemperatur erfolgen, als auch von spezifischen Leistungsanforderungen an ein jedes Modul.The Subdivision of the battery pack into modules enables a distribution of the Modules in the room. The assignment of at least one cooling device per module allows an individually controlled or regulated cooling of each module. This can both dependent from the location or a possible design of the environment and ambient temperature as well as specific performance requirements every module.
Um dies zu ermöglichen, kann jedes Modul eine Temperaturregelungseinrichtung und/oder Temperatursteuerungseinrichtung aufweisen. Alternativ können alle Kühleinrichtungen auch individuell durch eine zentrale Regel- oder Steuereinrichtung geregelt bzw. gesteuert werden.Around to enable this For example, each module may include a temperature control device and / or temperature control device exhibit. Alternatively you can all cooling equipment also individually by a central control or regulating device be regulated or controlled.
Die wenigstens eine Kühleinrichtung eines Moduls kann jeweils unabhängig von einer Kühleinrichtung eines anderen Moduls und/oder von den Kühleinrichtungen aller anderen Module sein. So kann an jedem Modul ein Sensor die Temperatur messen und eine Steuerung oder Regelung jeder Kühleinrichtung kann individuell abhängig der jeweiligen gemessenen Temperatur erfolgen.The at least one cooling device a module can each be independent from a cooling device another module and / or the cooling devices of all the others Be modules. This allows a sensor to measure the temperature at each module and control of each cooling device may be individualized dependent the respective measured temperature.
Alternativ kann ein Kühlkreislauf die Kühleinrichtungen umfassen, insbesondere alle Kühleinrichtungen der Module. Dies bedeutet, alle Kühleinrichtungen sind zusammenhängend aufgebaut und ergeben einen Kühlkreislauf. Es können Ventile vorgesehen sein, insbesondere Stellventile, zur Steuerung oder Regelung einer jeweiligen Kühleinrichtung. So kann z. B. über die Stellventile ein zentraler Kühlfluidstrom individuell auf die Temperatur jeweils eines Moduls abgestimmt aufgeteilt und durch ein Ventil ein Teilfluidstrom eingestellt werden, welcher das jeweilige Modul kühlt.alternative can a cooling circuit the cooling equipment include, in particular all cooling devices the modules. This means that all cooling devices are connected and give a cooling circuit. It can Be provided valves, in particular control valves, for control or Control of a respective cooling device. So z. B. over the control valves a central cooling fluid flow divided individually according to the temperature of each module and a partial fluid flow is adjusted by a valve, which the respective module cools.
Ein Modul kann jeweils aus Zellen aufgebaut sein. Zellen sind z. B. einzelne Lithium-Ionen-Batterien.One Each module can be made up of cells. Cells are z. B. single lithium-ion batteries.
Es kann wenigstens ein Lüfter, insbesondere je Modul, als alternative für einen Kühlkreislauf vorgesehen sein, welcher ausgebildet ist die Zellen des Moduls mit Kühlluft zu versorgen.It at least one fan, in particular per module, to be provided as an alternative to a cooling circuit, which is formed to the cells of the module with cooling air supply.
Das Batteriepack kann in einem Fahrzeug angeordnet sein. Dann kann der modulare Aufbau des Batteriepacks eine Aufteilung des Batteriepacks auf verschiedene Baugruppen bzw. räumliche Bereiche des Fahrzeugs ermöglichen. An den Orten können unterschiedliche Temperaturen vorherrschen. So kann z. B. in der Fahrgastzelle eine andere Temperatur vorliegen als nahe einer Antriebseinheit wie z. B. einem Elektromotor. Die individuelle Kühlung durch einzelne Kühleinrichtungen ermöglicht dann entsprechend der Umgebungstemperatur eines Moduls dieses zu kühlen, um für alle Module eines Batteriepacks z. B. die gleiche Temperatur einstellen zu können. So wird eine schnelle Alterung des Batteriepacks verhindert.The Battery pack can be arranged in a vehicle. Then the modular structure of the battery pack a breakdown of the battery pack on different assemblies or spatial Enable areas of the vehicle. In the places can different temperatures prevail. So z. B. in the Passenger cell have a different temperature than close to a drive unit such as B. an electric motor. The individual cooling by individual cooling devices allows then according to the ambient temperature of a module this too cool, around for all modules of a battery pack z. B. set the same temperature to be able to. This prevents rapid aging of the battery pack.
Die mit dem Batteriepack verbundenen Vorteile sind analog den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf das Verfahren zur Kühlung von Batteriepacks beschrieben wurden und umgekehrt.The advantages associated with the battery pack are analogous to the advantages previously described in relation to the method of cooling battery packs and vice versa.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.preferred embodiments the invention with advantageous developments according to the features the dependent claims will be explained in more detail with reference to the figures, but without being limited thereto.
Die Figuren zeigen:The Figures show:
In
Um
eine Abschaltung der gesamten Batterie bei zu hoher Temperatur zu
vermeiden, muss weiterhin eine Kühlung
vorgesehen werden. Diese unterstützt
ebenso, wenn sie richtig ausgelegt ist, den Ausgleich der Temperatur über das
Batteriepack
Die
Kühleinrichtung
oder Kühlanordnung umfasst
eine Kühlmittelanbindung
In
Die
Temperatur der Module
In
Alternativ
kann statt Temperaturreglern
In
Alternativ
zu einem Fluidkreislauf
Die
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele
geben nur beispielhaft einzelne Möglichkeiten des Aufbaus des
erfindungsgemäßen Batteriepacks
Die
Aufteilung des Batteriepacks
Darüber hinaus
ist durch die Darstellung der Batterie bzw. des Batteriepacks
Weitere Vorteile der Erfindung für z. B. ein Fahrzeug sind:
- – die einmal ausgelegten Batteriemodule
11 können für verschiedene Fahrzeuge eingesetzt werden - – das Packaging im Fahrzeug lässt sich günstiger gestalten
- – da im Falle eines Aufpralles oder eines „Thermal Runaway” nur kleine Einheiten betroffen wären, steigt die Sicherheit
- – die Antriebsleistung der Kühlung sinkt, da räumlich und zeitlich begrenzt die Kühlung aktiviert werden kann
- – geringerer Entwicklungsaufwand der Batterie
- – es ist eine ”Plug and Play” Lösung mit den Einzelmodulen denkbar, da diese alle autarke Einheiten sind.
- - the once designed
battery modules 11 can be used for different vehicles - - The packaging in the vehicle can be cheaper
- - In case of an impact or a "thermal runaway" only small units would be affected, the safety increases
- - The drive power of the cooling decreases, since spatially and temporally limited the cooling can be activated
- - Lower development costs of the battery
- - It is a "plug and play" solution with the single modules conceivable, since these are all self-sufficient units.
Es ist im Idealfalle lediglich ein Anschluss des Hauptstrompfades durch alle Module sowie eine Steuerleitung zum Master-BMS nötig.It is ideally just a connection of the main current path through All modules and a control line to the master BMS needed.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010025525A DE102010025525A1 (en) | 2009-06-30 | 2010-06-29 | Method of cooling battery packs and battery pack divided into modules |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009031317 | 2009-06-30 | ||
DE102009031317.6 | 2009-06-30 | ||
DE102010025525A DE102010025525A1 (en) | 2009-06-30 | 2010-06-29 | Method of cooling battery packs and battery pack divided into modules |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010025525A1 true DE102010025525A1 (en) | 2011-01-05 |
Family
ID=42646810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010025525A Withdrawn DE102010025525A1 (en) | 2009-06-30 | 2010-06-29 | Method of cooling battery packs and battery pack divided into modules |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010025525A1 (en) |
WO (1) | WO2011000826A1 (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013178577A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Robert Bosch Gmbh | Coolant distribution system |
DE102012109728A1 (en) | 2012-10-12 | 2014-04-30 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Temperature control device i.e. cooling device, for arranging at support structure to control temperature of traction battery in e.g. electric car, has temperature control modules arranged at outer battery surfaces, and comprising channels |
DE102013216513A1 (en) | 2013-08-21 | 2015-02-26 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Device for conditioning a battery pack |
DE102016215851A1 (en) | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cooling device for a battery assembly and unit of a battery assembly and a cooling device |
DE102016221886A1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-05-09 | Robert Bosch Gmbh | vehicle device |
DE102017128314A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-05-29 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Method for tempering a battery and a battery with a corresponding temperature control |
DE102018205876A1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-10-24 | Audi Ag | Cooling device for a battery, motor vehicle and method for cooling a battery |
DE102019213757B3 (en) * | 2019-09-10 | 2021-02-11 | Edag Engineering Gmbh | COOLING CIRCUIT DEVICE AND BATTERY DEVICE |
DE102021126471A1 (en) | 2021-10-13 | 2023-04-13 | Audi Aktiengesellschaft | Cooling arrangement, motor vehicle battery and method for operating cooling units |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011002841A1 (en) * | 2011-01-18 | 2012-07-19 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Electrochemical energy storage and method for determining its temperature |
CN107799848B (en) * | 2017-11-13 | 2023-11-21 | 河南森源电气股份有限公司 | Battery energy storage equipment and thermal management system thereof |
FR3100928B1 (en) | 2019-09-13 | 2022-12-30 | Renault Sas | Cooled storage battery |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4376809A (en) * | 1980-11-06 | 1983-03-15 | Chloride Silent Power Limited | Sodium sulphur batteries and cell modules therefor |
US6479185B1 (en) * | 2000-04-04 | 2002-11-12 | Moltech Power Systems, Inc. | Extended life battery pack with active cooling |
KR100535393B1 (en) * | 2003-07-11 | 2005-12-08 | 현대자동차주식회사 | Battery pack tray for hybrid electric vehicles and temperature management method thereof |
JP2005183241A (en) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Sanyo Electric Co Ltd | Power source device for vehicle |
KR100853621B1 (en) * | 2004-10-26 | 2008-08-25 | 주식회사 엘지화학 | Cooling System For Battery Pack |
US20090317694A1 (en) * | 2006-03-06 | 2009-12-24 | Abb Research Ltd. | Temperature controller |
-
2010
- 2010-06-29 WO PCT/EP2010/059201 patent/WO2011000826A1/en active Application Filing
- 2010-06-29 DE DE102010025525A patent/DE102010025525A1/en not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013178577A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Robert Bosch Gmbh | Coolant distribution system |
DE102012109728A1 (en) | 2012-10-12 | 2014-04-30 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Temperature control device i.e. cooling device, for arranging at support structure to control temperature of traction battery in e.g. electric car, has temperature control modules arranged at outer battery surfaces, and comprising channels |
DE102012109728B4 (en) | 2012-10-12 | 2022-11-10 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Support structure of a motor vehicle and motor vehicle |
DE102013216513A1 (en) | 2013-08-21 | 2015-02-26 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Device for conditioning a battery pack |
CN109075411A (en) * | 2016-08-23 | 2018-12-21 | 宝马股份公司 | For the cooling device of battery component and the unit including battery component and cooling device |
WO2018036764A1 (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cooling device for a battery assembly, and unit consisting of a battery assembly and a cooling device |
US11183720B2 (en) | 2016-08-23 | 2021-11-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cooling device for a battery assembly, and unit including a battery assembly and a cooling device |
DE102016215851A1 (en) | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cooling device for a battery assembly and unit of a battery assembly and a cooling device |
DE102016221886A1 (en) * | 2016-11-08 | 2018-05-09 | Robert Bosch Gmbh | vehicle device |
DE102017128314A1 (en) * | 2017-11-29 | 2019-05-29 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Method for tempering a battery and a battery with a corresponding temperature control |
DE102018205876A1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-10-24 | Audi Ag | Cooling device for a battery, motor vehicle and method for cooling a battery |
DE102019213757B3 (en) * | 2019-09-10 | 2021-02-11 | Edag Engineering Gmbh | COOLING CIRCUIT DEVICE AND BATTERY DEVICE |
DE102021126471A1 (en) | 2021-10-13 | 2023-04-13 | Audi Aktiengesellschaft | Cooling arrangement, motor vehicle battery and method for operating cooling units |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011000826A1 (en) | 2011-01-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102010025525A1 (en) | Method of cooling battery packs and battery pack divided into modules | |
DE10202807B4 (en) | Device for tempering high-performance secondary batteries for vehicle applications | |
DE102013218674A1 (en) | Battery cell, battery and vehicle | |
DE102013208019A1 (en) | Vehicle battery pack cooling system | |
DE102015010983A1 (en) | battery | |
DE102009021530A1 (en) | Bypass function for a cooling strategy of a high-voltage battery | |
DE102007017019A1 (en) | Electro-chemical energy storage e.g. lithium-ion-battery, cooling device, has battery area with battery area inlet for supplying outside air to battery area for cooling energy storage, and inner area provided with interior ventilation | |
DE102018133005B4 (en) | HEATING SYSTEM FOR A VEHICLE, VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF AN ELECTRIC STORAGE UNIT IN A VEHICLE | |
WO2017102449A1 (en) | Method for the temperature control of an energy system | |
DE102013012164A1 (en) | Traction battery system and method for heating a high voltage battery of a traction battery system | |
DE102013017396A1 (en) | Battery device with evaporating coolant | |
DE102014215550A1 (en) | Electrical energy storage module and corresponding modular energy storage | |
DE102012103131B4 (en) | Motor vehicle with a temperature-controlled vehicle battery | |
DE102015120284B4 (en) | SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING CONDENSATION IN A BATTERY COMPARTMENT | |
WO2020182508A1 (en) | System and method and device for controlling the temperature of an electrochemical store disposed in a vehicle | |
DE102013203615A1 (en) | Housing for galvanic element e.g. battery cell e.g. lithium iron cell used in motor car, has pressure equalization device that is in thermal contact with temperature control device | |
DE102017128314A1 (en) | Method for tempering a battery and a battery with a corresponding temperature control | |
DE102010042460A1 (en) | Battery with reduced risk of fire | |
WO2013178577A1 (en) | Coolant distribution system | |
DE102012223374A1 (en) | System and method for managing a battery | |
DE102018108003A1 (en) | battery module | |
DE102011007606A1 (en) | Method and device for homogenizing the temperature distribution of fluid-tempered body | |
WO2012016885A1 (en) | Battery cooling system | |
EP3756938B1 (en) | Tempering system | |
DE102011006648A1 (en) | Energy storage device with a solar cell module and associated operating method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0010500000 Ipc: H01M0010600000 Effective date: 20131205 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20150101 |