DE102011081537A1

DE102011081537A1 - Batteriesystem mit Temperierung mindestens einer Batteriezelle und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011081537A1
Application number: DE201110081537
Authority: DE
Inventors: Andreas Ruehle
Original assignee: SB LiMotive Germany GmbH; SB LiMotive Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2013-02-28
Also published as: CN103947004A; WO2013026621A1

Abstract

Es wird ein Batteriesystem umfassend mindestens eine Batteriezelle (1) mit einem Gehäuse (9) sowie einen mit der mindestens einen Batteriezelle (1) verbundenen Temperierkörper (2), in welchem ein Temperierfluid aufnehmbar ist, beschrieben. Kennzeichnend weist die mindestens eine Batteriezelle (1) mindestens ein Mittel zum Wärmeaustausch (3) auf. Das Mittel zum Wärmeaustausch (3) greift durch mindestens eine Öffnung (4) in einer Wandung (6) des Temperierkörpers (2) derart in diesen ein, dass es mit dem Temperierfluid im Temperierkörper (2) kontaktierbar ist. Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug beschrieben, welches das Batteriesystem umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem umfassend mindestens eine Batteriezelle mit einem Gehäuse sowie einen mit der mindestens einen Batteriezelle verbundenen Temperierkörper, in welchem ein Temperierfluid aufnehmbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches das Batteriesystem umfasst.
Stand der Technik
Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, beispielsweise bei Windkraftanlagen, in Fahrzeugen, beispielsweise in Hybrid- und Elektrofahrzeugen, als auch im Consumer-Bereich, beispielsweise in Laptops und Mobiltelefonen, vermehrt neue Batteriesysteme zum Einsatz kommen werden, an die sehr hohe Anforderungen bezüglich Zuverlässigkeit, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer gestellt werden.
Die Batteriezellen haben einen definierten Temperaturbereich, in dem sie optimal arbeiten. Um einen Betrieb in diesem Temperaturbereich sicherzustellen, sind die Batteriezellen mit einem Thermomanagementsystem verbunden. Dieses erwärmt die Batteriezellen beispielsweise nach dem Start an kalten Tagen oder kühlt sie zum Beispiel während des Betriebes.
Derzeit werden die Batteriezellen in Modulen gebündelt. Beispielsweise werden sechs Batteriezellen miteinander verbunden, um dann mit ihrer Unterseite fest auf eine Temperierplatte gespannt zu werden. Diese temperiert die Batteriezellen und schafft so eine optimale Arbeitsumgebung innerhalb der Batteriezelle.
Aus der DE 10 2008 034 889 A1 ist eine Batterie bekannt, bei der zur Temperierung der Batterie mehrere elektrisch parallel und/oder seriell miteinander verschaltete Einzelzellen wärmeleitend mit einer im Batteriegehäuse angeordneten Wärmeleitplatte verbunden sind. Die Wärmeübertragung wird durch Flächenkontakt der Einzelzellen zu der Wärmeleitplatte realisiert. Zwischen der Wärmeleitplatte und dem Zellverband können zusätzlich eine Wärmeleitfolie und/oder eine Vergussmasse angeordnet sein, um einen verbesserten Wärmeübergang zwischen den Einzelzellen und der Wärmeleitplatte zu erzeugen. Das Batteriegehäuse weist des Weiteren eine Einfüllöffnung zum Einfüllen eines Isolationsmittels auf, welches zur Isolation der Batteriekomponenten und gleichzeitig zur Abdichtung des Batteriegehäuses dient. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie offenbart.
Nachteilig ist jedoch, dass es aufgrund von Dehnung oder Bewegung nun dazu kommen kann, dass Batteriezellen den optimalen Kontakt zur Wärmeleitplatte verlieren. Ein entstehender Luftspalt zwischen Batteriezelle und Wärmeleitplatte verringert dabei die übertragbare Wärmeleistung erheblich, im Betrieb könnte dies zu einer Überhitzung und zum Verlust der Batteriezelle führen. Um einen möglichen Luftspalt durch Toleranzen in der Fertigung, bei der Montage oder durch den Betrieb zu verhindern, kann eine elastische Wärmeleitfolie vorgesehen sein. Ihr Wärmeleitkoeffizient ist zwar wesentlich höher als der von Luft, jedoch auch wesentlich geringer als beispielsweise der von Metall.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Batteriesystem vorgesehen, welches mindestens eine Batteriezelle mit einem Gehäuse sowie einen mit der mindestens einen Batteriezelle verbundenen Temperierkörper umfasst, wobei der Temperierkörper dafür vorgesehen ist, ein Temperierfluid aufzunehmen. Die mindestens eine Batteriezelle weist mindestens ein Mittel zum Wärmeaustausch auf, welches zum Wärmeaustausch durch mindestens eine Öffnung in einer Wandung des Temperierkörpers derart in diesen eingreift, dass es mit dem Temperierfluid im Temperierkörper kontaktierbar ist.
Die erfindungsgemäße Batteriezellentemperierung hat den Vorteil, dass das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch während des Betriebes direkt mit dem Temperierfluid in Kontakt gebracht wird. Durch diese Maßnahme wird die zu übertragende Wärme primär durch direkten Kontakt der Batteriezelle mit dem Temperierfluid übertragen. Eine weitere Wärmeübertragung kann weiterhin durch den Kontakt des Batteriezellengehäuses mit dem Temperierkörper erzielt werden.
Ferner bringt der Umstand, dass ein Großteil der Wärme direkt zwischen dem Temperierfluid und der Batteriezelle ausgetauscht wird, den Vorteil mit sich, dass der das Temperierfluid führende Temperierkörper aus einem Material mit relativ schlechter Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden kann, ohne die zwischen Batteriezelle und Temperierfluid übertragbare Wärmeleistung wesentlich zu verringern.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass isolierende Luftspalte zwischen der Batteriezelle und der Temperierplatte die Batteriezellentemperierung nicht gefährden.
Zudem ist durch das Eingreifen des mindestens einen Mittels zum Wärmeaustausch in den Temperierkörper die Zelle weitgehend gegen Verrutschen gesichert.
Des Weiteren kann durch die verbesserte Wärmeübertragung die notwendige Temperaturdifferenz zwischen den Batteriezellen und dem Temperierfluid verringert werden. Das bedeutet, dass für eine im Vergleich zum Stand der Technik unveränderte Batteriezellentemperatur bei Kühlung das Temperierfluid weniger stark gekühlt werden muss und bei Heizung das Temperierfluid weniger stark erwärmt werden muss. Dies führt dazu, dass das Temperiersystem kleiner dimensioniert werden kann, was wiederum zu Vorteilen bezüglich Masse, Bauraum, Energieverbrauch und Kosten führt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei der mindestens einen Batteriezelle um eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. Durch die Verwendung der Lithium-Ionen Technologie können besonders hohe Leistungsdichten erzielt werden, was besonders im Bereich der Elektromobilität zu weiteren Vorteilen führt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch an mindestens einer Außenseite des Gehäuses angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung kann das Innenleben der Zelle unverändert bleiben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Batteriezelle und der Temperierkörper in einem Batteriegehäuse untergebracht sind und so eine kompakte, leicht handhabbare Einheit bilden. Zur Versorgung des Temperierkörpers mit Temperierfluid sind am Batteriegehäuse bevorzugt Ein- und Auslassöffnungen vorgesehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mittel zum Wärmeaustausch so ausgeführt ist, dass nicht nur die Unterseiten der Mittel zum Wärmeaustausch mit dem Temperierfluid in Kontakt stehen, sondern wie abgebildet auch die Seitenflächen, wodurch sich ein erhöhter konvektiver Wärmeübergang ergibt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mittel zum Wärmeaustausch so ausgeführt ist, dass es weit in den Hohlraum ragt, welcher im Betrieb das Temperierfluid führt und das Mittel zum Wärmeaustausch großflächig von dem Temperierfluid umströmt wird, wodurch ein verbesserter konvektiver Wärmeübergang erzielt werden kann. Bevorzugt stehen 10 % der Höhe des Mittels zum Wärmeaustausch, noch bevorzugter mindestens 20 %, besonders bevorzugt mindestens 40 % in direktem Kontakt mit dem Temperierfluid.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch und die mindestens eine Öffnung der Wandung horizontale kreisförmige Querschnitte aufweisen. Der horizontale Querschnitt bezieht sich auf eine Position der Zelle, wonach das mindestens eine Mittel zur Wärmeübertragung vertikal nach unten ragt. Gleichlautend zeigt die mindestens eine Öffnung des Temperierkörpers bei liegendem Temperierkörper vertikal nach unten. Weiterhin bevorzugt weist das mindestens eine Mittel zur Wärmeübertragung zumindest teilweise die Form von geraden Kreiszylindern auf. Ferner weist das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch bevorzugt zumindest teilweise die Form eines hohlen geraden Kreiszylinders auf. Der kreisförmige Querschnitt der Öffnung in der Wandung des Temperierkörpers kann beispielsweise mittels einer Durchgangsbohrung durch die Wandung des Temperierkörpers realisiert werden. Der kreisförmige Querschnitt des Mittels zum Wärmeaustausch lässt sich beispielsweise leicht mittels eines bolzen- oder stiftförmigen Teils realisieren. Im montierten Zustand kann dieser Bolzen durch die Öffnung mit kreisförmigem Querschnitt hindurch bis weit in den Hohlraum des Temperierkörpers ragen, um dort während des Betriebs vom Temperierfluid umströmt zu werden. Der Bolzen kann an seiner Spitze eine umlaufende Fase oder Rundung aufweisen, um beispielsweise bei der Montage eine Beschädigung von Dichtungen zu verhindern.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Querschnitt des mindestens einen Mittels zum Wärmeaustausch als Rechteck, als regelmäßiges Vieleck oder als eine andere spiegelsymmetrische geometrische Form ausgebildet ist, besonders bevorzugt mit abgerundeten Ecken. Durch diese Ausgestaltungen ergeben sich beispielsweise Vorteile bezüglich der Fertigung und Kosten, da das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch mittels gebräuchlicher Maschinenelemente realisiert werden kann.
Damit aus dem Temperierkörper im Bereich zwischen der Wandung des Temperierkörpers und der Batteriezelle kein Temperierfluid austreten und in elektrisch sensible Bereiche der Batterie gelangen kann, ist der Übergang zwischen der Batteriezelle und der Wandung des Temperierkörpers für das Temperierfluid bevorzugt undurchlässig ausgeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Übergang zwischen der Batteriezelle und der Wandung des Temperierkörpers mittels einer Gummidichtung abgedichtet wird. Bei einer geeigneten Wahl des Querschnitts und der Stärke der Gummidichtung kann auch bei starken Vibrationen und Wärmedehnungen ein Austreten des Temperierfluids verhindert werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Dichtung zwischen dem Mittel zum Wärmeaustausch und der Mantelfläche der Öffnung angeordnet. Ist die Mantelfläche der Öffnung zylindrisch und parallel zur Mantelfläche des Mittels zum Wärmeaustausch, so bedarf es keiner zusätzlichen Vorrichtung, um die Batteriezelle gegen die Gummidichtung zu pressen. Sinnvollerweise kann in der Mantelfläche der Öffnung eine umlaufende Nut zur Aufnahme der Dichtung vorgesehen sein, so dass diese weder in Richtung des Hohlraums noch in die Gegenrichtung verschoben werden kann. Dadurch, dass die Dichtung in der Öffnung angeordnet ist, kann auch der dem Temperierkörper zugewandte Teil des Batteriezellengehäuses mit dem Temperierkörper in Kontakt kommen und zusätzlich zur Temperierung der Batteriezelle beitragen. Eine weitere bevorzugte Möglichkeit zur Abdichtung besteht beispielsweise durch das Aufbringen von Dichtmasse.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Abdichtung durch eine O-Ring-Gummidichtung erfolgen. Dieser O-Ring befindet sich in einer Nut, welche sich wiederum in der Mantelfläche der Öffnung der Wandung des Temperierkörpers befindet. Die Nut hindert den O-Ring, in den Hohlraum des Temperierkörpers hinein- oder aus dem Temperierkörper herauszurutschen. Im montierten Zustand wird der O-Ring in der Nut zwischen Nutgrund und Bolzenmantelfläche komprimiert und ermöglicht so eine zuverlässige Abdichtung. Auch bei Vibrationen, Wärmedehnungen oder geringfügigem Verrutschen ist stets eine zuverlässige Abdichtung sowie ein Kontakt des Bolzens mit der Temperierflüssigkeit und somit eine optimale Temperierung der Batteriezelle gewährleistet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch hohl ausgeführt ist, wodurch sich eine Material- und Gewichtsersparnis ergibt
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch integraler Bestandteil des Gehäuses der Batteriezelle ist oder das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch und das Gehäuse stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Durch diese Ausführungen wird eine optimale Wärmeleitung zwischen dem Mittel zur Wärmeleitung und dem Batteriezellengehäuse ermöglicht. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen erzielt werden. Sollen das Batteriezellengehäuse und der durchgeführte Teil aus einem Stück gefertigt werden, kann dies mittels eines Fließpressverfahrens geschehen. Durch dieses Herstellungsverfahren kann das Mittel zum Wärmeaustausch hohl ausgeführt werden.
In einer besonderen Ausführungsform ist ein Temperierkörper vorgesehen, dessen Oberfläche im Wesentlichen von zwei parallel zueinander angeordneten Platten gebildet wird und dadurch ein großflächiger und flacher Temperierkörper entsteht. Durch die großflächige Form dieser Temperierplatte kann eine Vielzahl von Batteriezellen platzsparend nebeneinander angeordnet und temperiert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung befindet sich jeweils mindestens eine Batteriezelle mit Mitteln zum Wärmeaustausch auf mindestens zwei Seiten des Temperierkörpers. Die Mittel zum Wärmeaustausch greifen auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Temperierkörpers derart in diesen ein, dass sie das Temperierfluid im Temperierkörper kontaktieren. Bevorzugt sind die Batteriezellen auf zwei gegenüberliegenden Seiten angeordnet. Dadurch, dass die Batteriezellen beidseitig des Temperierkörpers angeordnet sind, ergibt sich eine Platzersparnis, da bei einem zweilagigen Aufbau der Zellen nur ein mittiger Temperierkörper vorgesehen werden muss.
Als Temperierfluid kann sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit Verwendung finden. Bei Verwendung einer Flüssigkeit empfiehlt sich die Beimengung eines Frost- und/oder Korrosionsschutzes. Bevorzugt wird eine 50:50 Wasser-Glycol Mischung verwendet. Dadurch, dass beim Betrieb das Temperierfluid im Temperierkörper geführt wird und nur die Mittel zum Wärmeaustausch der Batteriezelle umströmt oder angeströmt werden, können auch elektrisch leitende Fluide, insbesondere auch leitende Flüssigkeiten auf Wasserbasis, zum Einsatz kommen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Teil der Batteriezelle, welcher mit dem Temperiermedium in Kontakt kommt, also das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch, aus Metall besteht. Besonders bevorzugt wird wegen der geringen Dichte und des hohen Wärmeleitkoeffizienten eine Aluminiumlegierung verwendet. Der ebenfalls besonders bevorzugte Einsatz von Stahl als Werkstoff ermöglicht hingegen eine relativ kostengünstige Realisierung der Erfindung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die mit der Batteriezelle in Kontakt stehende Wandung des Temperierkörpers aus einem Metall, besonders bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung oder Stahl bestehen. Durch den erfindungsgemäßen Temperiermechanismus, bei dem ein Teil der Batteriezelle direkt von dem Temperierfluid kontaktiert wird, wird es vorteilhaft ermöglicht, für die Wandung des Temperierkörpers ein Material mit geringem Wärmeleitkoeffizienten zu verwenden. So wird es besonders vorteilhaft ermöglicht, einen nicht-metallischen Werkstoff, insbesondere einen Kunststoff zu verwenden. Diese Ausführungsform stellt eine besonders kostengünstige Realisierung eines Temperierkörpers dar, da beispielsweise der komplette Temperierkörper trotz des relativ schlechten Wärmeleitkoeffizienten kostengünstig aus Kunststoff gefertigt werden kann. Besonders bevorzugt wird als Werkstoff Polypropylen (PP) verwendet, welches sich durch eine kostengünstige Herstellung und eine geringe Wasseraufnahme auszeichnet.
Wird die erfindungsgemäße Batterie zur Energieversorgung eines Elektroantriebs eines Kraftfahrzeugs verwendet, ergeben sich daraus mehrere Vorteile. Zum einen wird eine ausfallssichere Temperierung sichergestellt. Weder extreme Temperaturschwankungen noch Vibrationen können zur Bildung eines isolierenden Luftspaltes führen. Dadurch wird eine hohe Lebensdauer und Ausfallsicherheit aller Batteriezellen erreicht. Des Weiteren wird durch die verbesserte Wärmeübertragung die benötigte Temperaturdifferenz zwischen den Batteriezellen und dem Temperierfluid verringert. Dies führt dazu, dass das Temperiersystem kleiner dimensioniert werden kann, was wiederum zu Vorteilen bezüglich Masse, Bauraum, Energieverbrauch und Kosten führt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung von Batteriezellen entlang eines Temperierkörpers (Stand der Technik),
2 eine erfindungsgemäße Batteriezelle,
3 einen erfindungsgemäßen Temperierkörper,
4 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen einseitigen Batteriezellenanordnung, und
5 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen beidseitigen Batteriezellenanordnung.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer bekannten Anordnung von mehreren Batteriezellen 1 entlang eines Temperierkörpers 2 gemäß dem Stand der Technik. Wärmedehnung oder Vibrationen können dazu führen, dass eine oder mehrere dieser Batteriezellen 1 den optimalen Kontakt zum Temperierkörper 2 verlieren – wie anhand der beiden mittleren Batteriezellen 1 dargestellt. Ein entstehender Luftspalt zwischen Batteriezelle 1 und Temperierkörper 2 verringert die übertragbare Wärmeleistung erheblich, was im Betrieb zu einer Überhitzung und zum Verlust der Batteriezelle führen kann.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Batteriezelle 1. Die Batteriezelle 1 weist mindestens ein Mittel zum Wärmeaustausch 3 auf. Das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch 3 ist so ausgebildet, dass es sich von einer Außenseite des Gehäuses 9 der Batteriezelle 1 von der Batteriezelle 1 weg erstreckt. Bevorzugt bilden das Gehäuse 9 und das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch 3 einen rechten Winkel. Die in 2 ersichtlichen mehreren Mittel zum Wärmeaustausch 3 können beispielsweise wie abgebildet bolzenförmig, also länglich und zylindrisch ausgebildet sein und an einer Seite der Batteriezelle 1 angeordnet sein. Die Spitzen der Bolzen können beispielsweise umlaufende Fasen oder Rundungen aufweisen. Die Verbindungen zwischen den Bolzen 3 und dem Gehäuse 9 der Batteriezelle 1 können durch stoffschlüssige Verbindungen, die beispielsweise durch Schweißen realisiert werden können, hergestellt sein. Ebenso denkbar können die Bolzen 3 integrale Bestandteile des Gehäuses 9 sein. Dies kann beispielsweise durch Fertigung des Batteriezellengehäuses mitsamt den Bolzen 3 mittels eines Fließpressverfahrens realisiert werden. Bei einer Realisierung durch ein Fließpressverfahren ergibt sich eine hohle Form der Bolzen 3. Um eine hohe Wärmeleistung übertragen zu können, empfiehlt es sich, einen Werkstoff mit hohem Wärmeleitkoeffizienten, wie beispielsweise ein Metall, insbesondere Aluminium oder Stahl, zu verwenden.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Temperierkörper 2 mit einem Hohlraum 5 und mindestens einer Öffnung 4, welche den Hohlraum 5 mit der Umgebung verbindet. Der Temperierkörper 2 kann beispielsweise wie in 3 ersichtlich eine Vielzahl an Öffnungen 4 umfassen und als Temperierplatte 2 ausgeführt sein, wobei dann die Wandungen 6 des Temperierkörpers 2 von zwei parallelen, in einem Abstand zueinander angeordnete Platten 6 realisiert sind. Durch den Abstand der Platten 6 zueinander bildet sich zwischen den beiden Platten 6 ein Hohlraum 5, welcher als Kanal für ein Temperierfluid dient. Die obere der beiden Platten 6 weist Öffnungen 4 auf, die es den Mitteln zum Wärmeaustausch 3 der Batteriezelle 1 ermöglichen, mit dem Temperierfluid in Kontakt zu kommen. Bevorzugt stehen die Mittel zum Wärmeaustausch 3 mit dem Temperierfluid in direktem Kontakt. Besonders bevorzugt stehen nicht nur die Unterseiten der Mittel zum Wärmeaustausch 3 mit dem Temperierfluid in Kontakt, sondern wie abgebildet auch die Seitenflächen, wodurch sich ein erhöhter konvektiver Wärmeübergang ergibt. Bevorzugt stehen 10 % der Höhe des Mittels zum Wärmeaustausch 3, noch bevorzugter mindestens 20 %, besonders bevorzugt mindestens 40 % in direktem Kontakt mit dem Temperierfluid. Die Öffnungen 4 können beispielsweise wie abgebildet kreisrunde Löcher 4 sein, welche beispielsweise einfach als Durchgangsbohrung realisiert sein können. Dadurch, dass die Batteriezellen 1 direkt vom Temperierfluid benetzt werden, und der Großteil der Wärme bevorzugt direkt zwischen der Batteriezelle 1 und dem Temperierfluid ausgetauscht wird, kann zur Realisierung des Temperierkörpers 2 auch ein Werkstoff mit vergleichsweise schlechtem Wärmeleitkoeffizienten verwendet werden. Dies kann zum Beispiel ein Kunststoff sein, wodurch sich die Temperierplatte 2 besonders kostengünstig herstellen lässt.
4 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen einseitigen Batteriezellenanordnung zur Temperierung einer Batteriezelle 1 mittels eines Temperierkörpers 2. Das mindestens eine, durch die Wandung 6 des Temperierkörpers 2 geführte, Mittel zum Wärmeaustausch 3 der Batteriezelle 1 ist im dargestellten Fall durch mehrere Bolzen 3 ausgeführt. Um den Übergang zwischen dem durchgeführten Teil 3 und der Wandung 6 abzudichten, kann beispielsweise ein O-Ring 8 verwendet werden, welcher in einer Nut 7 untergebracht ist. Da die Bolzen 3 von den O-Ringen umschlossen sind, ist die Batteriezelle 1 auch gegen ein Verrutschen entlang der Wandung 6 gesichert. Die Batteriezelle 1 wird beispielsweise über nicht dargestellte Winkel auf dem Temperierkörper 2 befestigt und gesichert. Die Bolzen 3 ragen bis in den Hohlraum 5 und werden dort während des Betriebes von dem Temperierfluid, beispielsweise einer Flüssigkeit umströmt. Zusätzlich wird auch Wärme zwischen dem Gehäuse 9 der Batteriezelle 1 und der daran anliegenden Wandung 6 des Temperierkörpers 2 übertragen, wodurch die maximal übertragbare Wärmeleistung weiter erhöht wird. Auch wenn die Batteriezelle 1 durch Vibrationen oder Wärmedehnungen den Kontakt zur Wandung 6 des Temperierkörpers verliert, wird diese weiterhin direkt von dem Temperierfluid umströmt und temperiert. Um Bauraum zu sparen, bietet es sich an, mehrere Batteriezellen 1 nebeneinander entlang der Temperierplatte 2 anzuordnen.
5 zeigt eine Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung zur Temperierung von Batteriezellen 1. Im Gegensatz zu der in 4 dargestellten Anordnung befinden sich die Batteriezellen 1 auf beiden Seiten des Temperierkörpers 2 und werden wie oben ausgeführt temperiert. Durch die beidseitige Anordnung der Batteriezellen 1 ergibt sich eine besonders platzsparende Ausgestaltung der Erfindung. Sie können aber auch an einer kurzen Seite des Temperierkörpers 2 angebracht sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008034889 A1 [0005]

Claims

Batteriesystem umfassend mindestens eine Batteriezelle (1) mit einem Gehäuse (9) sowie einen mit der mindestens einen Batteriezelle (1) verbundenen Temperierkörper (2), in welchem ein Temperierfluid aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Batteriezelle (1) mindestens ein Mittel zum Wärmeaustausch (3) aufweist, welches durch mindestens eine Öffnung (4) in einer Wandung (6) des Temperierkörpers (2) derart in diesen eingreift, dass es mit dem Temperierfluid im Temperierkörper (2) kontaktierbar ist.
Batteriesystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch (3) an mindestens einer Außenseite des Gehäuses (9) angeordnet ist.
Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch (3) und die mindestens eine Öffnung (4) der Wandung (6) horizontale kreisförmige Querschnitte aufweisen.
Batteriesystem nach Anspruch 3, wobei die Abdichtung zwischen dem Mittel zum Wärmeaustausch (3) mit horizontalem kreisförmigen Querschnitt und der Öffnung (4) mit horizontalem kreisförmigen Querschnitt mittels einer O-Ring-Dichtung (8) realisiert ist.
Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch (3) hohl ausgebildet ist.
Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch (3) integraler Bestandteil des Gehäuses (9) der Batteriezelle (1) ist.
Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Mittel zum Wärmeaustausch (3) und das Gehäuse (9) der Batteriezelle (1) stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils mindestens eine Batteriezelle (1) mit Mitteln zum Wärmeaustausch (3) auf gegenüberliegenden Seiten des Temperierkörpers (2) angeordnet ist und die Mittel zum Wärmeaustausch (3) auf gegenüberliegenden Seiten des Temperierkörpers (2) derart in diesen eingreifen, dass sie das Temperierfluid im Temperierkörper (2) kontaktieren.
Batteriesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wandungen (6) des Temperierkörpers (2) aus einem Metall, insbesondere Aluminium, oder aus einem nicht-metallischen Werkstoff, insbesondere Kunststoff, hergestellt sind.
Kraftfahrzeug mit einem Batteriesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Batterie mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.