DE102011080974B4 - battery and motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Batterie, welche wenigstenseine Batteriezelle (1), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, umfasst,die ein mehrere Oberflächen (3) aufweisendes Gehäuse (2) umfasst, wobei an wenigstens einer Oberfläche (3) des Gehäuses (2) mehrere Kühlrippen (11, 12) angeordnet sind, oder welche wenigstensein Batteriezellenmodul umfasst, das mehrere solche Batteriezellen (1) umfasst, wobei die Batteriezellen (1) zu einem Bündel zusammengefasst sind und mit Kühlrippen (11, 12) versehene Oberflächen (3) von einzelnen Batteriezellen (1) im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, sowie welche weiterhin einen Kühlkörper (20) umfasst, wobeiKühlrippen (11, 12) wenigstens einer Batteriezelle (1) in einem unmittelbaren mechanischen Kontakt mit dem Kühlkörper (20) sind, so dass Wärme von der Batteriezelle (1) über die Kühlrippen (11, 12) auf den Kühlkörper (20) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dassder Kühlkörper (20) Nuten (21, 22) aufweist, die komplementär zur Anzahl und Form der Kühlrippen (11, 12) angeordnet und geformt sind, wobei die Kühlrippen (11, 12) den Kühlkörper (20) in diesen Nuten (21, 22) kontaktieren.Battery, which comprises at least one battery cell (1), in particular a lithium-ion battery cell, which comprises a housing (2) having a plurality of surfaces (3), a plurality of cooling ribs (11, 12) are arranged, or which comprises at least one battery cell module which comprises a plurality of such battery cells (1), the battery cells (1) being combined into a bundle and surfaces (3) of individual battery cells (1) provided with cooling fins (11, 12) are arranged essentially in one plane, and which further comprises a heat sink (20), wherein cooling fins (11, 12) of at least one battery cell (1) are in direct mechanical contact with the heat sink (20), so that heat from the battery cell ( 1) can be transferred to the heat sink (20) via the cooling fins (11, 12), characterized in that the heat sink (20) has grooves (21, 22) which are arranged complementary to the number and shape of the cooling fins (11, 12) and are formed, wherein the cooling fins (11, 12) contact the heat sink (20) in these grooves (21, 22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie sowie ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a battery and a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Es besteht ein erheblicher Bedarf an Batterien für breite Anwendungsbereiche, beispielsweise für Fahrzeuge, stationäre Anlagen, wie zum Beispiel Windkraftanlagen, und mobile Elektronikgeräte, wie zum Beispiel Laptops und Kommunikationsgeräte. An diese Batterien werden sehr hohe Anforderungen hinsichtlich Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Leistungsfähigkeit gestellt.There is a significant need for batteries for a wide range of applications, such as vehicles, stationary equipment such as wind turbines, and mobile electronic devices such as laptop computers and communication devices. Very high demands are placed on these batteries in terms of reliability, service life and performance.

Prädestiniert für ein breites Einsatzgebiet von Applikationen ist die Lithium-Ionen-Technologie. Sie zeichnet sich unter anderem durch hohe Energiedichte und eine äußerst geringe Selbstentladung aus.Lithium-ion technology is predestined for a wide range of applications. Among other things, it is characterized by high energy density and extremely low self-discharge.

Batteriezellen und insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezellen haben einen definierten Temperaturbereich, in dem sie optimal arbeiten. Zur Realisierung dieses Temperaturbereichs in der Umgebung der Batteriezellen sind diese oftmals mit einem Thermo-Managementsystem gekoppelt. Insbesondere dient dieses Thermo-Managementsystem der Kühlung der Batteriezellen während des Betriebes.Battery cells and in particular lithium-ion battery cells have a defined temperature range in which they work optimally. In order to achieve this temperature range in the vicinity of the battery cells, they are often coupled with a thermal management system. In particular, this thermal management system is used to cool the battery cells during operation.

Oftmals werden die Batteriezellen in sogenannten Modulen gebündelt. Dabei werden zum Beispiel sechs Batteriezellen in Reihe angeordnet und miteinander verspannt, so dass sie ein im Wesentlichen kompaktes Modul ausbilden. Dieses Modul kann mit seiner Unterseite, welche aus den Unterseiten der Batteriezellen gebildet ist, auf eine Kühlplatte aufgestellt sein bzw. auf diese aufgespannt sein. Die Kühlplatte führt dabei Wärme von den Batteriezellen ab und realisiert derart eine optimale Betriebstemperatur. Nachteilig an diesem System ist jedoch, dass es zum Beispiel bedingt durch Volumenänderungen bzw. beschleunigungsbedingten Bewegungen oder Vibrationen der Batteriezellen dazu kommen kann, dass eine oder mehrere der Batteriezellen des Moduls den optimalen Kontakt zur Kühlplatte verlieren. Eine solche Situation ist beispielhaft in 1 dargestellt. Ersichtlich ist, dass mehrere der zu einem Modul zusammengefassten Batteriezellen 1 über einem Kühlkörper 20 angeordnet sind, jedoch nicht alle der Batteriezellen 1 mit ihren Unterseiten 4 in Kontakt mit dem Kühlkörper 20 stehen. Es ist erkennbar, dass ein ausreichender Wärmetransport von den Batteriezellen 1 in den Kühlkörper 20 nicht mehr gewährleistet ist. Beim Betrieb der Batteriezellen 1 kann dies jedoch zu einer unzulässigen Überhitzung der Batteriezellen 1 sowie zu deren Beschädigung führen. Um dies zu vermeiden, muss ein gewisser konstruktiver und fertigungstechnischer Aufwand betrieben werden, um einen optimalen wärmeleitfähigen Kontakt zwischen den Batteriezellen 1 und dem Kühlkörper 20 herzustellen. Bereits geringe fertigungsbedingte Toleranzen, die zu kleinen Luftspalten zwischen den Batteriezellen 4 sowie dem Kühlkörper 20 führen, können zu massiven Verlusten der Kühlungswirkung führen.The battery cells are often bundled in so-called modules. In this case, for example, six battery cells are arranged in series and clamped together so that they form an essentially compact module. This module can be set up or clamped onto a cooling plate with its underside, which is formed from the undersides of the battery cells. The cooling plate dissipates heat from the battery cells and thus achieves an optimal operating temperature. The disadvantage of this system, however, is that, for example due to volume changes or acceleration-related movements or vibrations of the battery cells, one or more of the battery cells of the module can lose optimum contact with the cooling plate. Such a situation is exemplified in 1 shown. It can be seen that several of the battery cells 1 combined to form a module are arranged above a heat sink 20 , but not all of the battery cells 1 are in contact with the heat sink 20 with their undersides 4 . It can be seen that sufficient heat transport from the battery cells 1 into the heat sink 20 is no longer guaranteed. When the battery cells 1 are in operation, however, this can lead to impermissible overheating of the battery cells 1 and damage to them. In order to avoid this, a certain design and manufacturing effort must be made in order to produce optimal thermally conductive contact between the battery cells 1 and the heat sink 20 . Even small production-related tolerances that lead to small air gaps between the battery cells 4 and the heat sink 20 can lead to massive losses in the cooling effect.

Aus der DE 10 2005 032 504 A1 sind zur Verbesserung der Kühlungswirkung an Batteriezellen Kühlrippen bekannt, wobei diese jedoch Bestandteil eines Kühlkörpers sind und nicht Bestandteil der Batteriezellen selbst. Diese Kühlrippen sind relativ voluminös ausgebildet und bedingen somit einen großen Raumbedarf sowie ein relativ großes Gewicht eines damit versehenen Batteriezellenmoduls.From the DE 10 2005 032 504 A1 cooling fins are known to improve the cooling effect on battery cells, but these are part of a heat sink and not part of the battery cells themselves.

Weiterhin sind auch die Druckschriften WO 2010/ 030 875 A1 und DE 10 2010 029 872 A1 hierzu Stand der Technik.Furthermore, the pamphlets WO 2010/030875 A1 and DE 10 2010 029 872 A1 state of the art in this regard.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß wird eine Batterie zur Verfügung gestellt, welche wenigstens eine Batteriezelle und insbesondere eine Lithium-lonen-Batteriezelle umfasst, die ein mehrere Oberflächen aufweisendes Gehäuse umfasst, wobei an wenigstens einer Oberfläche des Gehäuses mehrere Kühlrippen angeordnet sind. Eine Oberfläche des Gehäuses, an der die Kühlrippen angeordnet sind, ist zum Beispiel die Fläche an der Unterseite einer prismatisch ausgeführten Batteriezelle. Die Kühlrippen sind dabei bevorzugt derart zueinander beabstandet und dimensioniert, dass eine passive Kühlung der Batteriezelle durch Konvektion ermöglicht wird. Je größer dabei die Kühlrippen dimensioniert sind und je mehr Kühlrippen an einer Batteriezelle angeordnet sind, um so größer ist die mit den Kühlrippen ausgestaltete Kontaktfläche gegenüber dem umgebenden und Wärme abführenden Medium, und um so mehr Wärme kann je Zeiteinheit vom Gehäuse der Batteriezelle bzw. von den Kühlrippen auf das die Batteriezelle umgebende Medium übertragen werden. Das heißt, dass die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Batterie mit einer solchen Batteriezelle in der Lage ist, auch ohne Kontaktierung eines Kühlkörpers eine ausreichende Temperierung der Zellen jederzeit zu gewährleisten. Dabei müssen die Kühlrippen nicht unbedingt sehr großflächig ausgestaltet sein, sondern es sind bereits mehrere Kühlrippen mit relativ geringen Abmessungen ausreichend, um eine effiziente Temperierung der Batteriezelle zu realisieren.According to the invention, a battery is provided which comprises at least one battery cell and in particular a lithium-ion battery cell which comprises a housing having several surfaces, with several cooling fins being arranged on at least one surface of the housing. A surface of the housing on which the cooling ribs are arranged is, for example, the surface on the underside of a prismatic battery cell. The cooling fins are preferably spaced apart from one another and dimensioned in such a way that passive cooling of the battery cell by convection is made possible. The larger the cooling ribs are dimensioned and the more cooling ribs are arranged on a battery cell, the larger the contact surface designed with the cooling ribs with respect to the surrounding and heat-dissipating medium, and the more heat can per unit of time from the housing of the battery cell or from transferred to the medium surrounding the battery cell via the cooling fins. This means that the configuration of the battery according to the invention with such a battery cell is able to ensure adequate temperature control of the cells at all times even without contacting a heat sink. The cooling ribs do not necessarily have to have a very large area, but several cooling ribs with relatively small dimensions are already sufficient to achieve efficient temperature control of the battery cell.

Vorzugsweise sollte der Querschnitt der Kühlrippen eine Höhe H und eine Breite B aufweisen, wobei die Höhe H und die Breite B einem Verhältnis von H ≥ B genügen. Insbesondere kann die Bedingung H ≥ 1,5 * B erfüllt sein. Das heißt, dass die Kühlrippen derart ausgestaltet sein können, dass sie eine Höhe aufweisen, die mindestens genauso groß ist wie die Breite des Querschnittes der jeweiligen Kühlrippe. Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Höhe H maximal dreimal so groß ist wie die Breite B des Querschnitts einer jeweiligen Kühlrippe.The cross section of the cooling fins should preferably have a height H and a width B, with the height H and the width B satisfying a ratio of H≧B. In particular, the condition H ≥ 1.5 * B can be met. That is, the cooling ribs can be designed in such a way that they have a height which is at least as great as the width of the cross section of the respective cooling rib. It can be provided that the height H is at most three times as large as the width B of the cross section of a respective cooling fin.

Die Querschnittsform der jeweiligen Kühlrippe kann rechteckig oder auch dreieckig sein. In einer rechteckigen Ausführung definieren die senkrecht von der Oberfläche des Gehäuses verlaufenden Seiten die Höhe H und die parallel zur Oberfläche verlaufende Seite des Querschnittes der Kühlrippe die Breite B.The cross-sectional shape of the respective cooling rib can be rectangular or else triangular. In a rectangular design, the sides perpendicular to the surface of the housing define the height H and the side of the cross-section of the cooling fin parallel to the surface defines the width B.

Bei einer Dreiecksform des Querschnittes der Kühlrippe ist die Dreiecksform mit einem Schenkel an der Ebene der jeweiligen Oberfläche des Gehäuses angeordnet, wobei die Höhe H dabei der senkrechte Abstand der von der Oberfläche beabstandeten Ecke zur Ebene der Oberfläche ist, und die Breite B der Länge des an der Ebene der Oberfläche angeordneten Schenkels entspricht.If the cross section of the cooling fin is triangular, the triangular shape is arranged with one leg on the plane of the respective surface of the housing, with the height H being the perpendicular distance from the corner spaced apart from the surface to the plane of the surface, and the width B being the length of the corresponds to the plane of the surface arranged leg.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie kann vorgesehen sein, dass die Kühlrippen integrale Bestandteile des Gehäuses sind. Diese können zum Beispiel im Zuge eines Fließpressverfahrens zur Herstellung des Gehäuses mit ausgeformt werden. Sie sind demzufolge ebenfalls hohl ausgeführt.In one embodiment of the battery according to the invention, it can be provided that the cooling fins are integral parts of the housing. These can be formed, for example, in the course of an extrusion process for manufacturing the housing. They are therefore also hollow.

In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie ist vorgesehen, dass die Kühlrippen stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbunden sind. Diese stoffschlüssige Verbindung kann zum Beispiel mittels Schweißen an der Oberfläche des Gehäuses, insbesondere mittels Laserschweißen, realisiert sein. Die Erfindung ist dabei nicht darauf eingeschränkt, dass an einer Batteriezelle lediglich integral ausgeformte Kühlrippen oder stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbundene Kühlrippen angeordnet sind, sondern es können an einem Gehäuse sowohl integral ausgeformte Kühlrippen als auch stoffschlüssig mit dem Gehäuse verbundene Kühlrippen angeordnet sein. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere bei mit Kühlrippen nachgerüsteten Batteriezellen an.In an alternative embodiment of the battery according to the invention, it is provided that the cooling fins are integrally connected to the housing. This integral connection can be realized, for example, by means of welding on the surface of the housing, in particular by means of laser welding. The invention is not limited to only integrally formed cooling fins or cooling fins materially connected to the housing being arranged on a battery cell, but both integrally formed cooling fins and materially bonded cooling fins to the housing can be arranged on a housing. This embodiment is particularly useful for battery cells that have been retrofitted with cooling fins.

Weiterhin kann die erfindungsgemäß zur Verfügung gestellte Batterie ein Batteriezellenmodul umfassen, welches mehrere der eben beschriebenen Batteriezellen umfasst, wobei die Batteriezellen zu einem Bündel zusammengefasst sind und mit Kühlrippen versehene Oberflächen von einzelnen Batteriezellen im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, so dass die Kühlrippen der Batteriezellen ebenfalls in einer Ebene angeordnet sind. Vorzugsweise sind die mit den Kühlrippen versehenen Oberflächen genau in einer geraden Ebene angeordnet, wobei alle Kühlrippen die gleiche Höhe haben.Furthermore, the battery provided according to the invention can comprise a battery cell module which comprises a plurality of the battery cells just described, the battery cells being combined into a bundle and surfaces of individual battery cells provided with cooling ribs being arranged essentially in one plane, so that the cooling ribs of the battery cells are also arranged in one plane. Preferably, the surfaces provided with the cooling fins are arranged exactly in a straight plane, with all cooling fins having the same height.

Bei der erfindungsgemäß zur Verfügung gestellten Batterie, welche wenigstens eine Batteriezelle oder ein Batteriezellenmodul sowie weiterhin einen Kühlkörper umfasst, sind Kühlrippen wenigstens einer Batteriezelle in einem unmittelbaren mechanischen Kontakt mit dem Kühlkörper, so dass Wärme von der Batteriezelle über die Kühlrippen auf den Kühlkörper übertragbar ist. Das heißt, dass die Batteriezellen nicht nur mittels Konvektion über die Kühlrippen kühlbar sind, sondern auch durch Wärmeleitung von den Kühlrippen auf den Kühlkörper. Dabei muss jedoch eine Kühlung durch Konvektion, bedingt durch die Abstände zwischen den Kühlrippen, nicht eliminiert sein. Das heißt, dass bei der erfindungsgemäßen Batterie eine Kühlung durch Wärmeleitung und/oder durch Wärmekonvektion über die Kühlrippen erfolgen kann.In the battery provided according to the invention, which comprises at least one battery cell or a battery cell module and also a heat sink, the cooling fins of at least one battery cell are in direct mechanical contact with the heat sink, so that heat can be transferred from the battery cell to the heat sink via the cooling fins. This means that the battery cells can be cooled not only by convection via the cooling fins, but also by heat conduction from the cooling fins to the heat sink. However, cooling by convection, due to the distances between the cooling fins, does not have to be eliminated. This means that in the battery according to the invention, cooling can take place by thermal conduction and/or by thermal convection via the cooling fins.

In einer erfindungsgemäße Ausführungsform der Batterie ist vorgesehen, dass der Kühlkörper Nuten aufweist, die komplementär zu Anzahl und Form der Kühlrippen angeordnet und geformt sind, wobei die Kühlrippen den Kühlkörper in diesen Nuten kontaktieren. Bei mehreren Kühlrippen an einer Batteriezelle ist demzufolge auch eine entsprechende Anzahl von Nuten zur Aufnahme der Kühlrippen im Kühlkörper vorgesehen. Dadurch werden ein im Wesentlichen flächiger Kontakt zwischen den Kühlrippen und den Kühlkörpern an den Längsseiten der jeweiligen Kühlrippen sowie auch, bei rechteckiger Ausführungsform der Kühlrippen, an deren Stirnseiten ein flächiger Kontakt und demzufolge eine optimale Wärmeübertragung zwischen den Kühlrippen und dem Kühlkörper realisiert. In dieser Ausführungsform wird eine Kühlung der Batteriezellen über Wärmeleitung zwischen den Kühlrippen und dem Kühlkörper realisiert, wobei die Wärmetransportfähigkeit durch die relativ großen, kontaktierenden Flächen zwischen der Batteriezelle und dem Kühlkörper optimiert ist.In an embodiment of the battery according to the invention, it is provided that the heat sink has grooves which are arranged and shaped to complement the number and shape of the cooling ribs, the cooling ribs contacting the heat sink in these grooves. If there are several cooling ribs on a battery cell, a corresponding number of grooves for accommodating the cooling ribs is therefore also provided in the heat sink. This results in a substantially planar contact between the cooling ribs and the heat sinks on the longitudinal sides of the respective cooling ribs and also, in the case of a rectangular embodiment of the cooling ribs, on their end faces, a planar contact and consequently an optimal heat transfer between the cooling ribs and the heat sink. In this embodiment, the battery cells are cooled via heat conduction between the cooling fins and the heat sink, with the ability to transport heat being optimized by the relatively large contacting surfaces between the battery cell and the heat sink.

Dabei können die Gehäuse der Batteriezellen derart ausgestaltet sein, dass sie im Bereich der Anordnung der Kühlrippen bezüglich des restlichen Gehäuses hinsichtlich der Wärmetransportfähigkeit optimiert sind.The housings of the battery cells can be designed in such a way that they are optimized in terms of the ability to transport heat in the area of the arrangement of the cooling fins with respect to the rest of the housing.

Ergänzend wird ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, zur Verfügung gestellt, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Batterie umfasst, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.In addition, a motor vehicle, in particular a motor vehicle that can be driven by an electric motor, is made available, which comprises at least one battery according to the invention, the battery being connected to a drive system of the motor vehicle.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Batteriezellenmodul gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine Batteriezelle in perspektivischer Ansicht,
  • 3 den Querschnitt einer rechteckigen Kühlrippe,
  • 4 den Querschnitt einer dreieckigen Kühlrippe, und
  • 5 einen Kühlkörper einer erfindungsgemäßen Batterie.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description. Show it:
  • 1 a battery cell module according to the prior art,
  • 2 a battery cell in a perspective view,
  • 3 the cross-section of a rectangular cooling fin,
  • 4 the cross-section of a triangular cooling fin, and
  • 5 a heat sink of a battery according to the invention.

Auf das in 1 dargestellte herkömmliche Batteriezellenmodul wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik eingegangen.on the inside 1 illustrated conventional battery cell module has already been received to explain the prior art.

In 2 ist in perspektivischer Ansicht eine Batteriezelle 1 dargestellt, welche im Wesentlichen prismatisch ausgeführt ist, so dass ihr Gehäuse 2 eine Quaderform mit sechs im Wesentlichen rechteckigen Oberflächen 3 bildet. An der unteren Oberfläche 3, hier als Unterseite 4 bezeichnet, sind mehrere Kühlrippen 11, 12 angeordnet. Diese Kühlrippen können als rechteckige Kühlrippen 11 oder als dreieckige Kühlrippen 12 ausgeführt sein. Die Kühlrippen 11, 12 können als integraler Bestandteil des Gehäuses 2, zum Beispiel im Fließpressverfahren des Gehäuses 2, hergestellt sein oder auch durch nachträgliches Anschweißen an der Unterseite 4 befestigt worden sein.In 2 a battery cell 1 is shown in a perspective view, which is essentially prismatic in design, so that its housing 2 forms a cuboid shape with six essentially rectangular surfaces 3 . A plurality of cooling fins 11, 12 are arranged on the lower surface 3, referred to here as the underside 4. These cooling ribs can be designed as rectangular cooling ribs 11 or as triangular cooling ribs 12 . The cooling fins 11, 12 can be produced as an integral part of the housing 2, for example in the extrusion process of the housing 2, or they can also be attached to the underside 4 by subsequent welding.

Die Batteriezelle 1 ist dabei nicht auf die gleichzeitige Anordnung von rechteckigen Kühlrippen 11 und dreieckigen Kühlrippen 12 eingeschränkt, sondern es kann vorgesehen sein, dass an einer Batteriezelle 1 lediglich rechteckige Kühlrippen 11 oder dreieckige Kühlrippen 12 angeordnet sind. Insbesondere bietet sich jedoch eine Kombination von einer rechteckigen Kühlrippe 11 und einer dreieckigen Kühlrippe 12 an einer Unterseite 4 des Gehäuses 2 der Batteriezelle 1 an, um etwaige fertigungsbedingte Toleranzen der Anordnung der Kühlrippen 11, 12 bzw. entsprechender Nuten 21, 22, wie sie in 5 dargestellt sind, auszugleichen.The battery cell 1 is not limited to the simultaneous arrangement of rectangular cooling ribs 11 and triangular cooling ribs 12 , but it can be provided that only rectangular cooling ribs 11 or triangular cooling ribs 12 are arranged on a battery cell 1 . In particular, however, a combination of a rectangular cooling rib 11 and a triangular cooling rib 12 on an underside 4 of the housing 2 of the battery cell 1 is advisable in order to compensate for any production-related tolerances in the arrangement of the cooling ribs 11, 12 or corresponding grooves 21, 22, as shown in 5 are shown to balance.

Die Kühlrippen 11, 12 lassen eine passive Luftkühlung des Gehäuses 2 und somit der Batteriezelle 1 zu. Damit lässt sich ein optimiertes Thermomanagement realisieren. Es sind nicht mehr zwingend Kühlelemente wie weitere Kühlkörper zur Kühlung der Batteriezelle notwendig. Dies bedingt eine Kosten- sowie Gewichtseinsparung von aus den Batteriezellen hergestellten Batteriezellenmodulen bzw. Batterien.The cooling fins 11, 12 allow passive air cooling of the housing 2 and thus of the battery cell 1. This enables optimized thermal management to be implemented. Cooling elements such as additional heat sinks are no longer absolutely necessary to cool the battery cell. This results in cost and weight savings for battery cell modules or batteries produced from the battery cells.

Die Anordnung der Kühlrippen 11, 12 ist dabei nicht auf die Unterseite 4 des Gehäuses 2 beschränkt, sondern sie können prinzipiell an jeder Oberfläche 3 des Gehäuses 2 angeordnet sein. Die Anordnung an der Unterseite 4 bietet sich jedoch aus Gründen der Volumenminimierung an. Die Ausrichtung der Kühlrippen 11, 12 in Längsrichtung der Batteriezelle 1 ist ebenfalls nicht eine ausschließliche Variante der Batteriezelle 1, sondern die Kühlrippen 11, 12 können auch quer zur Längsrichtung verlaufen.The arrangement of the cooling fins 11, 12 is not limited to the underside 4 of the housing 2, but they can in principle be arranged on any surface 3 of the housing 2. However, the arrangement on the underside 4 is recommended for reasons of volume minimization. The alignment of the cooling fins 11, 12 in the longitudinal direction of the battery cell 1 is also not an exclusive variant of the battery cell 1, but the cooling fins 11, 12 can also run transversely to the longitudinal direction.

In den 3 und 4 sind unterschiedliche Querschnitte der Kühlrippen dargestellt. In 3 ist in einer Schnitt-Detail-Ansicht eine rechteckige Kühlrippe 11 dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass die Breite B der Kühlrippe 11 durch den Abstand der von der Unterseite 4 verlaufenden senkrechten Flanken der Kühlrippe 11 definiert ist. Die Höhe H ist durch den maximalen Abstand der parallel zur Unterseite 4 verlaufenden Oberfläche der rechteckigen Kühlrippe 11 zur Unterseite 4 definiert.In the 3 and 4 different cross sections of the cooling fins are shown. In 3 a rectangular cooling rib 11 is shown in a detailed sectional view, it being evident that the width B of the cooling rib 11 is defined by the distance between the vertical flanks of the cooling rib 11 running from the underside 4 . The height H is defined by the maximum distance between the surface of the rectangular cooling fin 11 running parallel to the underside 4 and the underside 4 .

In 4 ist eine dreieckige Kühlrippe 12 in Schnitt-Detail-Ansicht gezeigt, wobei ersichtlich ist, dass die Breite B dieser dreieckigen Kühlrippe 12 durch die Schnittpunkte der Flanken der Kühlrippe 12 mit der Unterseite 4 des Gehäuses 2 (bzw. deren Abstand zueinander) definiert ist. Die Höhe H der dreieckigen Kühlrippe 12 ist durch den Abstand der Spitze der dreieckigen Kühlrippe 12 zur Ebene der Unterseite 4 definiert.In 4 a triangular cooling fin 12 is shown in a detailed sectional view, it being evident that the width B of this triangular cooling fin 12 is defined by the intersection points of the flanks of the cooling fin 12 with the underside 4 of the housing 2 (or their distance from one another). The height H of the triangular cooling fin 12 is defined by the distance between the tip of the triangular cooling fin 12 and the underside 4 level.

In 5 ist ein Kühlkörper 20 in Form einer Kühlplatte dargestellt, der in Querrichtung verlaufend mehrere Nuten 21, 22 aufweist. Diese Nuten können als rechteckige Nuten 21 bzw. als dreieckige Nuten 22 ausgestaltet sein. In Form, Abmaßen und Positionen zueinander sind sie dabei derart ausgestaltet, dass Kühlrippen 11, 12 der Batteriezellen 1 in den Nuten 21, 22 aufgenommen werden können. Das heißt, dass die Nuten 21, 22 hinsichtlich ihrer Form, Abmaße sowie auch Lagen zueinander komplementär zu Kühlrippen wenigstens einer Batteriezelle 1 ausgeführt sind.In 5 a heat sink 20 is shown in the form of a cooling plate, which has a plurality of grooves 21, 22 running in the transverse direction. These grooves can be designed as rectangular grooves 21 or as triangular grooves 22 . In terms of shape, dimensions and positions relative to one another, they are designed in such a way that cooling fins 11 , 12 of battery cells 1 can be accommodated in grooves 21 , 22 . This means that the grooves 21, 22 are designed to be complementary to one another in terms of their shape, dimensions and positions relative to the cooling fins of at least one battery cell 1.

Der in 5 dargestellte Kühlkörper weist nebeneinander angeordnete dreieckige Nuten 22 sowie nebeneinander angeordnete rechteckige Nuten 21 auf, die insbesondere dafür vorgesehen sein können, links eine Batteriezelle mit lediglich dreieckigen Kühlrippen 12 aufzunehmen und rechts eine Batteriezelle mit lediglich rechteckigen Kühlrippen 11 aufzunehmen. Die Abmaße und Formen der Nuten 21, 22 sind bevorzugt derart ausgestaltet, dass im Wesentlichen ein Formschluss mit den Kühlrippen 11, 12 realisierbar ist.the inside 5 The cooling body shown has triangular grooves 22 arranged next to one another and rectangular grooves 21 arranged next to one another, which can be provided in particular to accommodate a battery cell with only triangular cooling fins 12 on the left and a battery cell with only rectangular cooling fins 11 on the right. The dimensions and shapes of the grooves 21, 22 are preferably designed in such a way that a form fit with the cooling fins 11, 12 can essentially be realized.

Durch Einpassen der Kühlrippen 11, 12 in die Nuten 21, 22 des Kühlkörpers 20 lässt sich eine nicht dargestellte Batterie zur Verfügung stellen, die wenigstens eine der Batteriezellen 1 umfasst sowie den in 5 dargestellten Kühlkörper, wobei die Kühlrippen 11, 12 der Batteriezelle 1 in den Nuten 21, 22 des Kühlkörpers 20 aufgenommen sind. Dadurch wird erreicht, dass mit einer relativ großen Fläche, nämlich hinsichtlich der Unterseite 4 und der Summe aller Flächen der Kühlrippen 11, 12, die mit den Nuten 21, 22 in Kontakt sind, Wärmetransport realisiert werden kann. Dies ermöglicht eine effiziente und konstruktiv sowie fertigungstechnisch unaufwendige Temperierung der Batteriezellen.By fitting the cooling fins 11, 12 into the grooves 21, 22 of the heat sink 20, one cannot provide the battery shown, which comprises at least one of the battery cells 1 and in 5 cooling body shown, wherein the cooling fins 11, 12 of the battery cell 1 are accommodated in the grooves 21, 22 of the cooling body 20. As a result, heat can be transported over a relatively large area, namely with regard to the underside 4 and the sum of all areas of the cooling fins 11, 12 that are in contact with the grooves 21, 22. This enables an efficient temperature control of the battery cells that is uncomplicated in terms of design and production.

Das heißt, dass die Batteriezellen optimal für einen flexiblen Gebrauch eingerichtet sind, nämlich aufgrund der Anordnung der Kühlrippen für eine Wärmeübertragung mittels Konvektion und bei Anordnung an bzw. in den Kühlrippen eines Kühlkörpers für Wärmeübertragung mittels Wärmeleitung.This means that the battery cells are optimally set up for flexible use, namely due to the arrangement of the cooling fins for heat transfer by convection and when arranged on or in the cooling fins of a heat sink for heat transfer by conduction.

Die Anordnung der Kühlrippen 11, 12 in den Nuten 21, 22 des Kühlkörpers 20 bewirkt neben der optimalen Temperierung zusätzlich noch eine Sicherung gegen unbeabsichtigte Verschiebung der Batteriezellen 1 auf dem Kühlkörper 20.The arrangement of the cooling fins 11, 12 in the grooves 21, 22 of the heat sink 20 not only ensures optimum temperature control but also safeguards against unintentional displacement of the battery cells 1 on the heat sink 20.

Claims (7)

Batterie, welche wenigstens eine Batteriezelle (1), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, umfasst, die ein mehrere Oberflächen (3) aufweisendes Gehäuse (2) umfasst, wobei an wenigstens einer Oberfläche (3) des Gehäuses (2) mehrere Kühlrippen (11, 12) angeordnet sind, oder welche wenigstens ein Batteriezellenmodul umfasst, das mehrere solche Batteriezellen (1) umfasst, wobei die Batteriezellen (1) zu einem Bündel zusammengefasst sind und mit Kühlrippen (11, 12) versehene Oberflächen (3) von einzelnen Batteriezellen (1) im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, sowie welche weiterhin einen Kühlkörper (20) umfasst, wobei Kühlrippen (11, 12) wenigstens einer Batteriezelle (1) in einem unmittelbaren mechanischen Kontakt mit dem Kühlkörper (20) sind, so dass Wärme von der Batteriezelle (1) über die Kühlrippen (11, 12) auf den Kühlkörper (20) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (20) Nuten (21, 22) aufweist, die komplementär zur Anzahl und Form der Kühlrippen (11, 12) angeordnet und geformt sind, wobei die Kühlrippen (11, 12) den Kühlkörper (20) in diesen Nuten (21, 22) kontaktieren.Battery, which comprises at least one battery cell (1), in particular a lithium-ion battery cell, which comprises a housing (2) having several surfaces (3), several cooling ribs (11 , 12) are arranged, or which comprises at least one battery cell module which comprises a plurality of such battery cells (1), the battery cells (1) being combined into a bundle and surfaces (3) of individual battery cells ( 1) are arranged essentially in one plane, and which further comprises a heat sink (20), wherein cooling fins (11, 12) of at least one battery cell (1) are in direct mechanical contact with the heat sink (20), so that heat from of the battery cell (1) via the cooling ribs (11, 12) can be transferred to the cooling body (20), characterized in that the cooling body (20) has grooves (21, 22) which are complementary to the number and shape of the cooling ribs (11, 12) are arranged and shaped, with the cooling fins (11, 12) contacting the heat sink (20) in these grooves (21, 22). Batterie nach Anspruch 1, bei der der Querschnitt der Kühlrippen (11, 12) eine Höhe H und eine Breite B aufweist und die Höhe H und Breite B einem Verhältnis von H ≥ B genügen.battery after claim 1 , in which the cross section of the cooling fins (11, 12) has a height H and a width B and the height H and width B satisfy a ratio of H ≥ B. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die jeweilige Querschnittsform der Kühlrippen (11) rechteckig ist.Battery according to one of the preceding claims, in which the respective cross-sectional shape of the cooling fins (11) is rectangular. Batterie nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei der die jeweilige Querschnittsform der Kühlrippen (12) dreieckig ist.battery after one of Claims 1 and 2 , in which the respective cross-sectional shape of the cooling fins (12) is triangular. Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kühlrippen (11, 12) integrale Bestandteile des Gehäuses (2) sind.Battery according to one of the preceding claims, in which the cooling fins (11, 12) are integral parts of the housing (2). Batterie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kühlrippen (11, 12) stoffschlüssig mit dem Gehäuse (2) verbunden sind.Battery according to one of the preceding claims, in which the cooling fins (11, 12) are integrally connected to the housing (2). Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfassend wenigstens eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.Motor vehicle, in particular a motor vehicle that can be driven by an electric motor, comprising at least one battery according to one of Claims 1 until 6 , wherein the battery is connected to a drive system of the motor vehicle.
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