DE102011084747A1 - Batteriemodul mit einer Temperiereinheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul mit einer Vielzahl von Lithium-Ionen-Zellen (20) und einer Temperiereinheit zur Temperaturregelung der Lithium-Ionen-Zellen (20). Das Batteriemodul zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperiereinheit eine Rohrleitung (10) enthält, die aus einem flexiblen Material geformt ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer Vielzahl von Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen und einer Temperiereinheit zur Zelltemperierung. Die Erfindung betrifft ferner ein Elektrokraftfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, welches das Batteriemodul enthält.
• Stand der Technik
• Um die Sicherheit und Funktion von Lithium-Ionen-Batteriemodulen zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Batteriezellen innerhalb eines vorgegebenen Temperaturbereiches zu betreiben. Während des Betriebs der Batteriezellen entsteht einerseits Wärme, die abgeführt werden muss, um ein Aufheizen der Batteriezelle über eine kritische Betriebstemperatur zu vermeiden. Andererseits müssen die Batteriezellen bei tiefen Temperaturen auf eine Mindesttemperatur aufgeheizt werden.
• Grundsätzlich kann eine Wärmesenke bzw. Wärmequelle in einem Batteriemodul mittels eines durchströmten Körpers realisiert werden, der mit den Batteriezellen in thermischem Kontakt steht. Als durchströmendes Fluid ist ein Wasser-Glykol-Gemisch, ein Kältemittel oder Luft denkbar. Zur Realisierung der Heiz-/Kühlfunktion ist eine Minimierung des Wärmeübergangswiderstandes zwischen den Batteriezellen und den Kühlplatten notwendig.
• Spalten an den Kontaktflächen müssen zur Sicherung eines guten Kontaktzustandes möglichst vermieden werden. Eine Möglichkeit ist die Einbringung eines zusätzlichen, Wärme leitenden Materials. Dieses kann eine Wärme leitende Folie, eine Wärmeleitpaste oder ein Wärme leitender Kleber sein. Alle Varianten sind jedoch mit zusätzlichen Kosten für das Material und den Fertigungsprozess verbunden.
• Aus DE 10 2008 034 875 A1 ist eine Batterie, insbesondere eine Fahrzeugbatterie bekannt, die als Lithium-Ionen-Batterie eine polseitig auf den Einzelzellen angeordnete Kühlvorrichtung besitzt. Die Kühlvorrichtung umfasst eine Kühl- und eine Übertragungsplatte, die als sogenannte Kopfkühlung an einer Polseite der zu einem Batteriepack zusammengefassten Einzelzellen ausgelegt ist. Die Kühlplatte trägt dabei in paariger Zuordnung verlegte Schleifen eines Kühlrohres, welche von einem Kühlmittel durchflossen werden. Eine elastische Spannmatte und eine Zellverbinderplatine befinden sich zwischen der Kühlplatte und der Übertragungsplatte, wobei der Wärmeübergang von den Polseiten der Einzelzellen in die Übertragungsplatte zusätzlich durch eine Wärmeleitfolie unterstützt werden soll.
• Offenbarung der Erfindung
• Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul mit einer Vielzahl von Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen und einer Temperiereinheit zur Temperaturregelung der Lithium-Ionen-Zellen. Das Batteriemodul zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperiereinheit eine Rohrleitung enthält, die aus einem flexiblen Material geformt ist. Als vorteilhaft erweist sich dabei, dass durch die Verwendung eines flexiblen Materials sehr zuverlässig und in einfacher Weise der thermische Kontakt zwischen den Zellen und der das Temperiermedium führenden Rohrleitung hergestellt werden kann.
• Insbesondere liegt die Rohrleitung fest an den Lithium-Ionen-Zellen an. Dadurch können Spalte, die aufgrund geometrischer Toleranzen zwischen den Lithium-Ionen-Zellen und der Rohrleitung auftreten, minimiert werden und es kann die erforderliche Güte einer Kontaktaufnahme der Rohrleitung der Temperiereinheit mit den Lithium-Ionen-Zellen verbessert werden.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Rohrleitung ein flexibles Rohrbündel aus. Die Rohrleitung ist also beispielsweise mäanderförmig gebogen und die Lithium-Ionen-Zellen werden auf dem entstehenden Rohrbündel so angeordnet, dass eine möglichst große Kontaktfläche zwischen den einzelnen Windungen des Rohrbündels und den anliegenden Lithium-Ionen-Zellen gegeben ist.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Rohrleitung einen rechteckigen oder zusammengepresst kreisförmigen Querschnitt aufweist. An der durch diese Formgebung bedingten Flachseite der Rohrleitung liegen die Lithium-Ionen-Zellen an, so dass die für den Wärmeaustausch bereitstehende Kontaktfläche vergrößert ist.
• Die Erfindung stellt ferner ein Elektrokraftfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug bereit, welches das zuvor beschriebene Batteriemodul enthält.
• Zeichnungen
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine isometrische Ansicht einer flexiblen Rohrleitung, und
• 2 eine Anordnung mehrerer Lithium-Ionen-Zellen auf der Rohrleitung der 1.
• Ausführungsform der Erfindung
• In 1 wird eine mäanderförmig zu einem Rohrbündel gebogene Rohrleitung 10 gezeigt, die Teil einer Temperiereinheit eines Batteriemoduls ist. Die Rohrleitung 10 ist hohl und wird von einem Fluid durchströmt. Die Rohrleitung 10 besteht aus einem flexiblen Material, so dass das Rohrbündel in x- und z-Richtung verformbar ist, was durch die eingezeichneten Pfeile angedeutet wird.
• 2 skizziert die Lage von Lithium-Ionen-Zellen 20 des Batteriemoduls auf der zu einem Rohrbündel gebogenen Rohrleitung 10. Jede Lithium-Ionen-Zelle 20 liegt in ihrem Bodenbereich an einem Teilstück der mäanderförmig gebogenen Rohrleitung 10 der Temperiereinrichtung zum Zweck ihrer Erwärmung oder Kühlung an. Wie ersichtlich, hat die Rohrleitung 10 hat einen rechteckigen Querschnitt, wobei eine Flachseite der Rohrleitung 10 direkt an die Lithium-Ionen-Zelle 20 grenzt. Durch die flexible Konstruktion der Rohrleitung 10 erhält das Rohrbündel seine hohe Verformbarkeit und Flexibilität. Hierdurch kann sich das Rohrbündel besser an die Oberfläche der Lithium-Ionen-Zellen 20 anpassen und damit kann die für den Wärmeaustausch bereitstehende Kontaktfläche maximiert werden.
• Die Erfindung kann bei beliebigen Batteriemodulen und generell Ladungsspeichermodulen zur Kühlung und/oder Temperierung der Zellen eingesetzt werden.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102008034875 A1 [0005]

Claims (6)

1. Batteriemodul mit einer Vielzahl von Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen (20) und einer Temperiereinheit zur Temperaturregelung der Zellen, insbesondere Lithium-Ionen-Zellen (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinheit eine Rohrleitung (10) enthält, die aus einem flexiblen Material geformt ist.
2. Batteriemodul nach Anspruch 1, bei dem die Rohrleitung (10) fest an den Lithium-Ionen-Zellen (20) anliegt.
3. Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Rohrleitung (10) ein Rohrbündel ausbildet.
4. Batteriemodul nach Anspruch 3, bei dem das Rohrbündel aus einer mäanderförmig gebogenen Rohrleitung (10) besteht.
5. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rohrleitung (10) einen rechteckigen oder zusammengepresst kreisförmigen Querschnitt aufweist.
6. Elektrokraftfahrzeug oder Hybridfahrzeug mit einem Batteriemodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.

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