DE102011107075A1 - Battery module for use with air conditioner in e.g. hybrid vehicle, has cell modules connected with radiator in which passages are inserted, and is integrated such that passages are vertically arranged to support plate - Google Patents

Battery module for use with air conditioner in e.g. hybrid vehicle, has cell modules connected with radiator in which passages are inserted, and is integrated such that passages are vertically arranged to support plate Download PDF

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Abstract

The module has battery cells combined in cell modules (5), where the cell modules are arranged on a support plate (1) and are surrounded by a housing (14). The cell modules are cooled by circulating a cooling medium in cooling passages (3, 3', 4a, 4b) of a closed cooling circuit. The cooling passages supply and remove the cooling medium on/in the support plate, where each cell module is firmly connected with a radiator in which cooling passages are inserted, and is integrated in such a manner that the passages are vertically arranged to the support plate in the cooling circuit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit einer Anzahl von in Zellenmodulen zusammengefassten Akkuzellen, wobei die Zellenmodule auf einer Trägerplatte angeordnet sind, von einem Gehäuse umgeben sind und mittels eines in Kühlkanälen in einem geschlossenen Kühlkreislauf geführten Kühlmediums kühlbar sind.The invention relates to a battery module with a number of cell cells combined in battery cells, the cell modules are arranged on a support plate, are surrounded by a housing and can be cooled by means of guided in cooling channels in a closed cooling circuit cooling medium.

Aus der DE 10 2007 045 183 A1 ist ein Batteriemodul bestehend aus mehreren Zellenmodulen, die aus planaren Einzelzellen ausgebildet sind, bekannt, welche, jeweils zueinander beabstandet, in einem Gehäuse untergebracht sind, welches vollständig mit einem Kühlmedium gefüllt ist. Die Zellenmodule sind zum Kühlmedium durch eine jeweils jede planare Einzelzelle umhüllende Umschließung isoliert und geschützt. Das Kühlmedium wird in einem Kreislauf geführt, in welchem sich eine Kühleinrichtung für das Kühlmedium, beispielsweise ein Wärmetauscher, befindet. Aus der WO 2008/153328 A2 ist ein Batteriemodul aus einer Vielzahl von Einzelzellen bekannt, welche in einem Gehäuse untergebracht sind, das eine Einlass- und eine Auslassöffnung für ein Kühlmedium aufweist. Das Kühlmedium strömt innerhalb des Gehäuses senkrecht zur Steckrichtung der Akkuzellen. Das bei der Einlassöffnung einströmende Kühlmedium wird durch spezielle Ausformungen an der Innenseite des Gehäuses in die bevorzugte Strömungsrichtung unterstützend geleitet.From the DE 10 2007 045 183 A1 is a battery module consisting of a plurality of cell modules, which are formed of planar single cells, known, which, each spaced from each other, are housed in a housing which is completely filled with a cooling medium. The cell modules are insulated and protected from the cooling medium by an enclosure enclosing each individual planar cell. The cooling medium is guided in a circuit in which a cooling device for the cooling medium, for example a heat exchanger, is located. From the WO 2008/153328 A2 For example, a battery module is known from a plurality of single cells, which are housed in a housing having an inlet and an outlet opening for a cooling medium. The cooling medium flows within the housing perpendicular to the direction of insertion of the battery cells. The cooling medium flowing in at the inlet opening is guided in the preferred flow direction by special formations on the inside of the housing.

Bei einem weiteren bekannten Batteriemodul werden die Akkuzellen in Modulen verbaut, welche auf einem Rahmen befestigt werden, dem anschließend ein Gehäuse übergestülpt wird. Außerhalb des Gehäuses befinden sich Kühlleitungen, welche durch das Gehäuse zu Kühlplatten geführt werden, welche auf den Zellenmodulen positioniert sind. Für die außerhalb des Gehäuses verlaufenden Kühlleitungen ist eine Abdeckung vorgesehen. Diese bekannte Lösung weist eine hohe Anzahl von Einzelbauteilen und dadurch ein relativ hohes Gewicht auf. Für unterschiedliche Anwendungsfälle sind aufwändige Spezialanfertigungen notwendig, die hohe Kosten verursachen.In another known battery module, the battery cells are installed in modules which are mounted on a frame, which is subsequently slipped over a housing. Outside the housing are cooling ducts, which are led through the housing to cooling plates, which are positioned on the cell modules. For the running outside of the housing cooling lines a cover is provided. This known solution has a high number of individual components and thereby a relatively high weight. For different applications costly custom-made products are necessary, which cause high costs.

Mit mehreren Zellenmodulen versehene, meist hochleistungsfähige elektrische Energiespeicher werden insbesondere in Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen benötigt. Beim Lade- und Entladevorgang solcher komplexer Batteriemodule entsteht Wärme, die abgeleitet werden muss, um eine Zerstörung der Akkuzellen zu vermeiden. Es ist daher für die Batteriemodule eine leistungsfähige Kühleinrichtung erforderlich.Provided with several cell modules, usually high-performance electrical energy storage are needed in particular in hybrid vehicles and electric vehicles. When charging and discharging such complex battery modules heat is generated, which must be derived in order to avoid destruction of the battery cells. It is therefore necessary for the battery modules a powerful cooling device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Batteriemodul der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass der für die Kühlung der Akkuzellen erforderliche konstruktive Aufwand und das Gewicht des Batteriemoduls gering gehalten sind.The invention has for its object to perform a battery module of the type mentioned in such a way that the time required for the cooling of the battery cells design effort and the weight of the battery module are kept low.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die zur Zu- und Abfuhr des Kühlmediums vorgesehenen Kühlkanäle an/in der Trägerplatte verlaufen, und dass jedes Zellenmodul mit einem Kühler fest verbunden ist, welcher in die Kühlkanäle gesteckt ist und derart parallel in den Kühlkreislauf eingebunden ist.The object is achieved according to the invention in that the cooling channels provided for the supply and removal of the cooling medium on / in the support plate, and that each cell module is firmly connected to a cooler, which is inserted into the cooling channels and so involved in parallel in the cooling circuit is.

Durch die Anordnung der Kühlkanäle an bzw. in der Trägerplatte und das Einstecken der Kühler werden die Kühlleitungen auf ein Minimum reduziert und das Gewicht des Batteriemoduls gering gehalten. Durch das Gehäuse hindurch braucht nur noch die Verbindung der Zellenmodule mit der außerhalb des Gehäuses befindlichen Elektronik-Schnittstelle erfolgen. Die eingesteckten Kühler werden parallel aus den Kühlkanälen der Trägerplatte mit Kühlmedium versorgt.The arrangement of the cooling channels on or in the carrier plate and the insertion of the cooler, the cooling lines are reduced to a minimum and kept the weight of the battery module low. Through the housing through only the connection of the cell modules with the outside of the housing located electronics interface needs to be done. The inserted cooler are supplied in parallel from the cooling channels of the carrier plate with cooling medium.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlkanäle in die Trägerplatte integriert und damit „konstruktive Bestandteile” der Trägerplatte. Die hergestellte Trägerplatte beinhaltet daher schon die Kühlkanäle.In one embodiment of the invention, the cooling channels are integrated into the carrier plate and thus "constructive components" of the carrier plate. The produced carrier plate therefore already includes the cooling channels.

Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung verlaufen die Kühlkanäle in gesonderten Leitungselementen, welche mit der Trägerplatte fest verbunden sind. Diese Ausführungsvariante gestattet es, die Leitungselemente aus einem anderen Material zu fertigen als die Trägerplatte, so dass bei einer metallischen Ausführung der Trägerplatte die Leitungselemente aus einem Kunststoffmaterial bestehen können, wodurch eine thermische Entkopplung der Leitungselemente von der Trägerplatte gegeben ist.In a further, particularly advantageous embodiment of the invention, the cooling channels extend in separate line elements, which are firmly connected to the support plate. This embodiment makes it possible to manufacture the line elements of a different material than the carrier plate, so that in a metallic version of the carrier plate, the line elements may consist of a plastic material, whereby a thermal decoupling of the line elements is given by the carrier plate.

Um das Batteriemodul möglichst kompakt, zweckmäßig und mit geringem Gewicht auszuführen, ist in der Trägerplatte zumindest ein den Vorlauf bildender Kühlkanal und es ist zumindest ein, den Rücklauf bildender Kühlkanal integriert, wobei jeder Kühler jeweils durch zumindest eine Steckverbindung an einen den Vorlauf bildenden Kühlkanal und jeweils durch zumindest eine Steckverbindung an einen den Rücklauf bildenden Kühlkanal angeschlossen ist.In order to make the battery module as compact, convenient and lightweight, in the support plate is at least one cooling channel forming the flow and it is at least one, the return forming cooling channel integrated, each cooler by at least one connector to a flow channel forming the flow and is connected in each case by at least one connector to a return channel forming the cooling channel.

Auf besonders simple Weise sind diese Steckverbindungen durch Steckelemente der Kühler gebildet, welche in lokale Öffnungen an der Oberseite der Trägerplatte eingesetzt sind, wobei diese Öffnungen mit den Kühlkanälen in der Trägerplatte in Verbindung sind.In a particularly simple way, these connectors are formed by plug-in elements of the radiator, which are inserted into local openings on the upper side of the support plate, said openings being in communication with the cooling channels in the support plate.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trägerplatte modular aufgebaut und weist ein zentrales, die Zellenmodule aufnehmendes Modul auf, an dessen einer Stirnseite ein Abschlussmodul und an dessen zweiter Stirnseite ein Anschlussmodul angefügt sind. Der modulartige Aufbau der Trägerplatte ist für eine einfache Herstellung ihrer Bestandteile und das erwünschte geringe Gewicht von besonderem Vorteil. Insbesondere lässt sich eine derart modular aufgebaute Trägerplatte aus Aluminium im Strang-Press- und/oder Spritzgussverfahren kostengünstig herstellen. Das Zusammenfügen der Trägerplattenmodule kann über herkömmliche Steckverbindungen erfolgen.According to a preferred embodiment of the invention, the support plate is modular and has a central, the cell modules accommodating module, on whose one end face a termination module and on the second end side of a connection module are attached. The modular design of the carrier plate is for easy production of its components and the desired low weight of particular advantage. In particular, a support plate made of aluminum of such a modular design can be produced inexpensively in the strand-pressing and / or injection-molding process. The assembly of the carrier plate modules can be done via conventional connectors.

Vorteilhafter Weise wird das Abschlussmodul derart ausgeführt, dass es die Kühlkanäle des zentralen Moduls stirnseitig verschließt. Das Anschlussmodul enthält insbesondere Anschlusskanäle für die Kühlkanäle im zentralen Modul und kann vorteilhafter Weise auch die Kopplungsstelle zum Fahrzeug bilden und etwaige vorgesehene Steuergeräte tragen.Advantageously, the termination module is designed such that it closes the cooling channels of the central module on the front side. The connection module contains in particular connection channels for the cooling channels in the central module and can advantageously also form the coupling point to the vehicle and carry any provided control devices.

Das zentrale Modul kann aus einer Anzahl übereinstimmend ausgeführter Plattenteile bestehen, welche stirnseitig, insbesondere über Steckverbindungen, miteinander verbunden sind, wobei die Kühlkanäle durch sämtliche Plattenteile als durchgehende Kanäle verlaufen. Auch diese Maßnahme ist vor allem für eine einfache Herstellung und ein geringes Gewicht der Trägerplatte von Vorteil.The central module may consist of a number of matching executed plate parts, which are frontally, in particular via connectors, connected to each other, wherein the cooling channels extend through all the plate parts as a continuous channels. This measure is especially for a simple production and a low weight of the support plate of advantage.

Besonders wirkungsvoll und zweckmäßig lässt sich die Wärme aus den Akkuzellen der Zellenmodule ableiten, wenn die Akkuzellen parallel aufeinander gestapelt sind, wobei zwischen benachbarten Akkuzellen jeweils ein Wärmeleitblech eingefügt ist, wobei die Wärmeleitbleche einseitig im Kühler fixiert sind.The heat from the battery cells of the cell modules can be derived in a particularly effective and expedient manner if the battery cells are stacked parallel to one another, with a heat-conducting sheet being inserted between adjacent battery cells, wherein the heat-conducting metal sheets are fixed on one side in the cooler.

Eine zwischen den Zellenmodulen und der Trägerplatte eingefügte Isolierplatte verhindert die Wärmeübertragung von den Zellenmodulen auf die Trägerplatte.An insulating plate inserted between the cell modules and the carrier plate prevents heat transfer from the cell modules to the carrier plate.

Eine optimale Verbindung der Zellenmodule zur Trägerplatte wird dadurch unterstützt, dass auf jedem Zellenmodul eine Anpressplatte positioniert ist, welche an der Trägerplatte befestigt ist.An optimal connection of the cell modules to the support plate is supported by the fact that a pressure plate is positioned on each cell module, which is attached to the support plate.

Wie bereits erwähnt können die Plattenteile der Trägerplatte im Strangpressverfahren hergestellt werden. Dieses Verfahren gestattet es, auf besonders einfache Weise die Kühlkanäle in die Trägerplatte zu integrieren und das Innere der Trägerplatte durch Verstrebungen in Hohlräume zu unterteilen, was wiederum für das Gewicht der Trägerplatte von Vorteil ist.As already mentioned, the plate parts of the carrier plate can be produced by the extrusion process. This method makes it possible to integrate the cooling channels into the carrier plate in a particularly simple manner and to divide the interior of the carrier plate by braces into cavities, which in turn is advantageous for the weight of the carrier plate.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen:Further features, advantages and details of the invention will now be described with reference to the drawing, which schematically illustrates an embodiment. Showing:

1 eine Ansicht einer Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls, 1 a view of an embodiment of a battery module according to the invention,

1a eine Ansicht eines Details des Batteriemoduls aus 1, 1a a view of a detail of the battery module 1 .

2 eine Ansicht einer modular aufgebauten Trägerplatte, 2 a view of a modular carrier plate,

3 eine Unteransicht der Trägerplatte, 3 a bottom view of the carrier plate,

4 eine Ansicht einer Ausführungsform eines Plattenteils der Trägerplatte, 4 a view of an embodiment of a plate part of the support plate,

4a eine Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Plattenteils, 4a a view of another embodiment of a plate member,

5 eine Schnittdarstellung eines Zellenmoduls und 5 a sectional view of a cell module and

6 eine Schnittdarstellung einer Steckverbindung. 6 a sectional view of a connector.

Das in 1 gezeigte Batteriemodul weist mehrere auf einer rechteckigen Trägerplatte 1 fixierte Zellenmodule 5 auf, die jeweils aus einer Vielzahl von Akkuzellen 6 (5) bestehen. Die pro Zellenmodul 5 in zwei Reihen übereinander und parallel zueinander angeordneten Akkuzellen 6 sind jeweils an einem vertikal zu den Akkuzellen 6 verlaufenden Kühler 8 fixiert, welcher aus Kunststoff besteht und elektrisch isolierend wirkt. Die Zellen 6 weisen Zellenanschlüsse 6a (1) auf, welche bei schlitzförmigen Öffnungen 8a im Kühler 8 vorgesehen sind. Zwischen den Öffnungen 8a sowie oberhalb der obersten Öffnung 8a und unterhalb der untersten Öffnung 8a weist die den Zellen 6 zugewandte Seite jedes Kühlers 8 Schlitze 8b auf, in welchen Wärmeleitbleche 9 eingeklebt sind, die zwischen den Zellen 6 sowie oberhalb der obersten und unterhalb der untersten Zelle 6, in flächigem Kontakt mit den Zellen 6, positioniert sind. Zwischen jedem Zellenmodul 5 und der Trägerplatte 1 befindet sich eine Isolierplatte 7. An der Oberseite jedes Zellenmoduls 5 ist eine Anpressplatte 11 positioniert, welche mittels lösbaren Verbindungselementen 11a (1a), beispielsweise Fixierstäben, mit der Trägerplatte 1 fest verbunden ist. Jeder Kühler 8 ist außenseitig mit einer Lüftungsschlitze 18a aufweisenden Abdeckung 18b versehen. Ein einschalig ausgeführtes Gehäuse 14 (1) überdeckt die Zellenmodule 5, die Kühler 8 und die Anpressplatten 11 von außen und ist unter Zwischenlegung einer nicht gezeigten Dichtung mit dem Rand der Trägerplatte 1 dicht und lösbar verbunden.This in 1 shown battery module has several on a rectangular support plate 1 fixed cell modules 5 on, each from a variety of battery cells 6 ( 5 ) consist. The per cell module 5 in two rows one above the other and parallel to each other arranged battery cells 6 are each at a vertical to the battery cells 6 running cooler 8th fixed, which consists of plastic and has an electrically insulating effect. The cells 6 have cell connections 6a ( 1 ), which at slot-shaped openings 8a in the cooler 8th are provided. Between the openings 8a as well as above the uppermost opening 8a and below the lowest opening 8a shows the cells 6 facing side of each radiator 8th slots 8b on, in which Wärmeleitbleche 9 are glued between the cells 6 as well as above the top and bottom of the cell 6 , in flat contact with the cells 6 , are positioned. Between each cell module 5 and the carrier plate 1 there is an insulating plate 7 , At the top of each cell module 5 is a pressure plate 11 positioned, which by means of releasable fasteners 11a ( 1a ), for example fixation rods, with the carrier plate 1 is firmly connected. Every cooler 8th is outside with a ventilation slots 18a having cover 18b Mistake. A single-shell housing 14 ( 1 ) covers the cell modules 5 , the coolers 8th and the pressure plates 11 from the outside and is with the interposition of a seal, not shown, with the edge of the carrier plate 1 connected tightly and detachably.

Wie 2 und 4 zeigen ist die Trägerplatte 1 modular aufgebaut. Das zentrale Modul 21 besteht aus einer Anzahl übereinstimmend ausgeführter Plattenteile 21a, die jeweils zum Positionieren von zwei Zellenmodulen 5 vorgesehen sind. Bei der gezeigten Ausführungsform sind vier Plattenteile 21a vorgesehen, die jeweils von Hohlräumen 1a durchsetzt sind, die von Verstrebungen 2 gebildet und begrenzt sind. Diese Ausgestaltung ist für ein geringes Gewicht bei hoher Stabilität von Vorteil. Im Inneren der Plattenteile 21a verlaufen ferner – über sämtliche Plattenteile 21a hindurch – Kühlkanäle 3, 3', 4a, 4b, wobei die Kühlkanäle 3, 3' etwa mittig in Längserstreckung durch die Trägerplatte 1 verläuft, die Kanäle 4a, 4b verlaufen parallel zu den Kühlkanälen 3, 3' jeweils einem der beiden Seitenränder der Trägerplatte 1 benachbart. Die Plattenteile 21a können durch an sich bekannte Steckelemente miteinander verbunden werden. Ein leistenartig ausgeführtes Abschlussmodul 22 ist stirnseitig an dem einen äußeren Plattenteil 21a aufgesteckt und verschließt derart die offenen Enden der Kühlkanäle 3, 3', 4a, 4b. Ein weiteres, plattenförmiges Anschlussmodul 23 dient als Träger für vorgesehene Steuergeräte und als Kopplungsstelle zum Fahrzeug. Das Anschlussmodul 23 ist an der freien Stirnseite des anderen äußeren Plattenteils 21a aufgesteckt und enthält Anschlusskanäle 13a, 13b mit einer Einlassöffnung 3a zur Zufuhr eines Kühlmediums in die Kühlkanäle 3, 3' und einer Auslassöffnung 4c zur gemeinsamen Abfuhr des erwärmten Kühlmediums aus den Kanälen 4a, 4b. Die Kühlkanäle 3, 3' 4a und 4b sind zum Herstellen von Verbindungen zu den Strömungspassagen in den Kühlern 8 lokal mit zur Oberseite der Trägerplatte 1 offenen Öffnungen 15 versehen, in welche die Kühler 8 von oben hinein gesteckt werden.As 2 and 4 show is the carrier plate 1 modular. The central module 21 consists of a number of matching executed plate parts 21a , each for positioning two cell modules 5 are provided. In the embodiment shown are four plate parts 21a provided, each of cavities 1a interspersed by struts 2 are formed and limited. This embodiment is advantageous for a low weight with high stability. Inside the plate parts 21a furthermore run - over all plate parts 21a through - cooling channels 3 . 3 ' . 4a . 4b , where the cooling channels 3 . 3 ' approximately in the middle of the longitudinal extent through the carrier plate 1 runs, the channels 4a . 4b run parallel to the cooling channels 3 . 3 ' in each case one of the two side edges of the carrier plate 1 adjacent. The plate parts 21a can be connected to each other by plug-in elements known per se. A strip-like completion module 22 is frontally on the one outer plate part 21a attached and thus closes the open ends of the cooling channels 3 . 3 ' . 4a . 4b , Another, plate-shaped connection module 23 serves as a carrier for provided control units and as a coupling point to the vehicle. The connection module 23 is at the free end face of the other outer plate part 21a attached and contains connection channels 13a . 13b with an inlet opening 3a for supplying a cooling medium into the cooling channels 3 . 3 ' and an outlet opening 4c for common removal of the heated cooling medium from the channels 4a . 4b , The cooling channels 3 . 3 ' 4a and 4b are for making connections to the flow passages in the coolers 8th Locally with to the top of the backing plate 1 open openings 15 provided in which the radiator 8th be inserted from above.

6 zeigt eine Schnittdarstellung im Bereich einer Öffnung 15. Der Kühler 8 ist mit an die Öffnungen 15 angepassten nach unten offenen Steckelementen 8c versehen, die in den Öffnungen 15 positioniert werden. Eine zwischen dem jeweiligen Steckelement 8c und den Wänden der Öffnung 15 befindliche O-Ringdichtung 16 sorgt für die erforderliche Abdichtung. An der mit dem Kühlkanal 3 oder 3' verbundenen Steckverbindung strömt das zugeführte kühle Kühlmedium in den Kühler 8, an der mit dem Kühlkanal 4a bzw. 4b verbundenen Steckverbindung tritt das erwärmte Kühlmedium aus dem Kühler 8 aus. 6 shows a sectional view in the region of an opening 15 , The cooler 8th is with at the openings 15 adapted downwardly open plug-in elements 8c provided in the openings 15 be positioned. One between the respective plug element 8c and the walls of the opening 15 located O-ring seal 16 ensures the required sealing. At the with the cooling channel 3 or 3 ' connected plug flows the supplied cool cooling medium into the radiator 8th , at the with the cooling channel 4a respectively. 4b connected plug connection enters the heated cooling medium from the radiator 8th out.

Die Plattenteile 21a können aus Aluminium als Strangpressteile hergestellt werden, die Module 22 und 23 als Spritzgussteile.The plate parts 21a can be made of aluminum extruded parts, the modules 22 and 23 as injection molded parts.

Der Kühler 8 jedes Zellenmoduls 5 ist in die Trägerplatte 1 gesteckt und über die Verbindung zu den Wärmeleitblechen 9 und der verschraubten Anpressplatte 11 fixiert. Eine minimale Bewegung des Kühlers 8, durch Volumenänderungen der Zellen 6 (beim Laden bzw. Entladen), können in vertikaler Richtung ausgeglichen werden.The cooler 8th every cell module 5 is in the carrier plate 1 plugged in and via the connection to the Wärmeleitblechen 9 and the bolted pressure plate 11 fixed. A minimal movement of the radiator 8th , by volume changes of the cells 6 (when loading or unloading), can be compensated in the vertical direction.

Eine weitere Ausführungsform von Plattenteilen 21'a für das zentrale Modul 21 der Trägerplatte 1 zeigt 4a. Eine Anzahl von Plattenteilen 21'a, beispielsweise vier Plattenteile 21'a, bildet in zusammengesetzter Form das zentrale Modul 21 der Trägerplatte 1. Jeder Plattenteil 21'a besteht aus einem Basisteil 21b, zwei Leitungselementen 44 und einem zentralen Leitungselement 33. Der Basisteil 21b besteht aus einem Vollmaterial, insbesondere aus Aluminium, und ist dünner ausgeführt als die Plattenteile 21a der ersten Ausführungsform. Der Basisteil 21b weist zwei erhöht ausgeführte Randteile 21c auf, welche an im Basisteil 21b vorgesehene, diese durchquerende flache Vertiefungen 21d anschließen. Eine weitere durchgehende Vertiefung 21e durchquert den Basisteil 21b mittig. In den beiden seitlich verlaufenden Vertiefungen 21d sind passgenau die Leitungselemente 44 einsetzbar, wobei das eine Leitungselement 44 vom Kühlkanal 4a, das zweite Leitungselement 44 vom Kühlkanal 4b durchsetzt ist. Im zentralen Leitungselement 33 verlaufen die beiden Kühlkanäle 3 und 3'. Sämtliche Leitungselemente 33 und 44 sind in Kunststoff ausgeführt und derart vom Basisteil 21b des Plattenteils 21'a der Trägerplatte 1 zumindest weitgehend thermisch entkoppelt. Über Schraubverbindungen, durch welche Laschen 24 an den Leitungselementen 33, 44 mit Bohrungen 25 im Basisteil 21b verbunden werden, sind die Leitungselemente 33 und 44 mit dem Basisteil 21b fest verbindbar. Auf analoge, jedoch nicht dargestellte Weise sind die am Abschlussmodul 22 und am Anschlussmodul 23 vorgesehenen Kanäle bzw. Leitungen für das Kühlmedium in Kunststoffelementen, die mit diesen Modulen fest verbunden, insbesondere verschraubt sind, vorgesehen. In den Leitungselementen 33 und 44 befinden sich ferner die Öffnungen 15 zum Aufstecken der Kühler 8, wobei die vorgefertigten Zellenmodule 5 mit dem Kühlern 8 in die Leitungselemente 33, 44 gesteckt und über die Anpressplatte 11 mit der zusammengesetzten Trägerplatte 1 verschraubt werden, wie bereits beschrieben.Another embodiment of plate parts 21'a for the central module 21 the carrier plate 1 shows 4a , A number of plate parts 21'a For example, four plate parts 21'a , forms the central module in composite form 21 the carrier plate 1 , Each plate part 21'a consists of a base part 21b , two line elements 44 and a central conduit element 33 , The base part 21b consists of a solid material, in particular of aluminum, and is made thinner than the plate parts 21a the first embodiment. The base part 21b has two elevated edge portions 21c on, which on in the base part 21b provided, this traversing shallow depressions 21d connect. Another continuous recess 21e crosses the base part 21b center. In the two laterally extending depressions 21d are precisely the line elements 44 can be used, wherein the one line element 44 from the cooling channel 4a , the second conduit element 44 from the cooling channel 4b is interspersed. In the central pipe element 33 the two cooling channels run 3 and 3 ' , All line elements 33 and 44 are made of plastic and so on the base part 21b of the plate part 21'a the carrier plate 1 at least largely thermally decoupled. About screw, through which tabs 24 on the pipe elements 33 . 44 with holes 25 in the base part 21b are connected, the line elements 33 and 44 with the base part 21b firmly connectable. In an analogous, but not shown way are the termination module 22 and on the connection module 23 provided channels or lines for the cooling medium in plastic elements that are firmly connected to these modules, in particular screwed provided. In the pipe elements 33 and 44 are also the openings 15 for attaching the radiator 8th , wherein the prefabricated cell modules 5 with the radiator 8th into the pipe elements 33 . 44 plugged and over the pressure plate 11 with the composite carrier plate 1 be screwed, as already described.

In 3 sind die prinzipiellen Strömungswege des Kühlmediums durch Pfeile angedeutet. Das Kühlmedium strömt in einem geschlossenen System von den Kühlkanälen 3, 3' parallel durch die aufgesteckten Kühler 8 hindurch, entzieht über die Wärmeleitbleche 9 den Zellen 6 Wärme, strömt in die Kühlkanäle 4a bzw. 4b und verlässt die Trägerplatte 1 bei der Auslassöffnung 4c. Um an jedem Zellenmodul 5 die gleiche Kühlleistung sicherzustellen, können in den Steckverbindungen der Kühler 8 geregelte Durchflussventile eingebaut sein. Durch eine entsprechende Anpassung/Auslegung des Anschlussmoduls 22 und des Abschlussmoduls 23 kann der Kühlkreislauf so geführt werden, dass gleiche Kühlkreislauflängen je Zellenmodul 5 gegeben sind. Geregelte Durchflussventile können so entfallen.In 3 the basic flow paths of the cooling medium are indicated by arrows. The cooling medium flows in a closed system of the cooling channels 3 . 3 ' parallel through the plugged cooler 8th through, deprives over the Wärmeleitbleche 9 the cells 6 Heat, flows into the cooling channels 4a respectively. 4b and leaves the carrier plate 1 at the outlet opening 4c , To every cell module 5 To ensure the same cooling capacity can be found in the connectors of the radiator 8th be installed regulated flow valves. By an appropriate adaptation / design of the connection module 22 and the final module 23 the cooling circuit can be guided so that same cooling cycle lengths per cell module 5 given are. Regulated flow valves can be omitted.

Das Batteriemodul kann im Fahrzeug mittels eines Wärmetauschers an das vorhandene Klimagerät angebunden sein. Eine in den Kreislauf – zwischen Batteriemodul und Wärmetauscher – eingebundene Pumpe sorgt für den Transport des Kühlmediums im Kühlkreislauf.The battery module can be connected in the vehicle by means of a heat exchanger to the existing air conditioner. One in the cycle - between battery module and heat exchanger - Integrated pump ensures the transport of the cooling medium in the cooling circuit.

Das Batteriemodul kann einen geschlossenen Temperierungskreislauf enthalten. Auf der Trägerplatte 1 lassen sich alle erforderlichen Komponenten, wie Temperierungspumpe, Steuergerät, Wärmetauscher, Zusatzheizer und Druckausgleichssystem (Ausdehngefäß) anbringen bzw. integrieren. Der insbesondere stirnseitig angebrachte Wärmetauscher kann an die Klimaregelung des Fahrzeuges angebunden werden.The battery module can contain a closed temperature control circuit. On the carrier plate 1 All necessary components, such as temperature control pump, control unit, heat exchanger, additional heater and pressure equalization system (expansion tank) can be installed or integrated. The particular end-mounted heat exchanger can be connected to the climate control of the vehicle.

Die Erfindung ist auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt. So ist es insbesondere möglich, die Trägerplatte derart auszuführen, dass die Zellenmodule einreihig oder in mehr als zwei Reihen positioniert werden. Die Anzahl und die Ausführung der Kühlkanäle wird entsprechend angepasst.The invention is not limited to the illustrated and described embodiment. Thus, it is in particular possible to carry out the carrier plate such that the cell modules are positioned in one row or in more than two rows. The number and design of the cooling channels will be adjusted accordingly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Trägerplattesupport plate
1a1a
Hohlraumcavity
22
Verstrebungenstruts
33
Kühlkanalcooling channel
3'3 '
Kühlkanalcooling channel
3a3a
Einlassöffnunginlet port
4a4a
Kühlkanalcooling channel
4b4b
Kühlkanalcooling channel
4c4c
Auslassöffnungoutlet
55
Zellenmodulcell module
66
Zellecell
6a6a
Anschlussconnection
77
Isolierplatteinsulation
88th
Kühlercooler
8a8a
schlitzförmige Öffnungslotted opening
8b8b
Schlitzslot
8c8c
Steckelementplug-in element
99
Wärmeleitblechheat conducting
1111
Anpressplattepressure plate
11a11a
Verbindungselementconnecting element
13a13a
Anschlusskanäleconnecting channels
13b13b
Anschlusskanäleconnecting channels
1414
Gehäusecasing
1515
Öffnungopening
1616
O-RingdichtungO-ring seal
1818
Abdeckungcover
18a18a
Lüftungsschlitzevents
2121
zentrale Modulcentral module
21a21a
Plattenteilplate part
21'a21'a
Plattenteilplate part
21b21b
Basisteilbase
21c21c
Randteiledge part
21d21d
Vertiefungdeepening
21e21e
Vertiefungdeepening
2222
Abschlussmodultermination module
2323
Anschlussmodulconnection module
2424
Lascheflap
2525
Bohrungdrilling
3333
Leitungselementline element
4444
Leitungselementline element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (14)

Batteriemodul mit einer Anzahl von in Zellenmodulen (5) zusammengefassten Akkuzellen (6), wobei die Zellenmodule (5) auf einer Trägerplatte (1) angeordnet sind, von einem Gehäuse (14) umgeben sind und mittels eines in Kühlkanälen (3, 3', 4a, 4b) in einem geschlossenen Kühlkreislauf geführten Kühlmediums kühlbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Zu- und Abfuhr des Kühlmediums vorgesehenen Kühlkanäle (3, 3', 4a, 4b) an/in der Trägerplatte (1) verlaufen, und dass jedes Zellenmodul (5) mit einem Kühler (8) fest verbunden ist, welcher in die Kühlkanäle (3, 3', 4a, 4b) gesteckt ist und derart parallel in den Kühlkreislauf eingebunden ist.Battery module with a number of cell modules ( 5 ) combined battery cells ( 6 ), whereby the cell modules ( 5 ) on a carrier plate ( 1 ) are arranged by a housing ( 14 ) are surrounded and by means of a cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) are cooled in a closed cooling circuit guided cooling medium, characterized in that provided for the supply and removal of the cooling medium cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) on / in the carrier plate ( 1 ), and that each cell module ( 5 ) with a cooler ( 8th ), which in the cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) is plugged and is involved in parallel in the cooling circuit. Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (3, 3', 4a, 4b) in die Trägerplatte (1) integriert sind.Battery module according to claim 1, characterized in that the cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) in the carrier plate ( 1 ) are integrated. Batteriemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (3, 3', 4a, 4b) in gesonderten Leitungselementen (33, 44) verlaufen, welche mit der Trägerplatte (1) fest verbunden sind.Battery module according to claim 1, characterized in that the cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) in separate pipeline elements ( 33 . 44 ), which with the carrier plate ( 1 ) are firmly connected. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein den Vorlauf bildender Kühlkanal (3, 3') und zumindest ein den Rücklauf bildender Kühlkanal (4a, 4b) vorgesehen sind, wobei jeder Kühler (8) jeweils durch zumindest eine Steckverbindung an einen den Vorlauf und an einen den Rücklauf bildenden Kühlkanal (3, 3', 4a, 4b) angeschlossen ist.Battery module according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one of the flow forming cooling channel ( 3 . 3 ' ) and at least one return channel forming the cooling channel ( 4a . 4b ) are provided, each cooler ( 8th ) in each case by at least one plug-in connection to a cooling channel forming the flow and to the return ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) connected. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindungen durch Steckelemente (8c) der Kühler (8) gebildet sind, welche in lokale Öffnungen (15) der Trägerplatte (1) bzw. der Leitungselemente (33, 44) eingesetzt sind, welche Öffnungen (15) mit den Kühlkanälen (3, 3', 4a, 4b) in Verbindung sind.Battery module according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plug-in connections by plug-in elements ( 8c ) the radiator ( 8th ) formed in local openings ( 15 ) of the carrier plate ( 1 ) or the line elements ( 33 . 44 ), which openings ( 15 ) with the cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) are in communication. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (1) modular aufgebaut ist und ein zentrales, die Zellenmodule (5) aufnehmendes Modul (21) aufweist, an dessen einer Stirnseite ein Abschlussmodul (22) und an dessen zweiter Stirnseite ein Anschlussmodul (23) angefügt sind.Battery module according to one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier plate ( 1 ) is modular and a central, the cell modules ( 5 ) receiving module ( 21 ), on whose one end side a termination module ( 22 ) and at its second end face a connection module ( 23 ) are attached. Batteriemodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlussmodul (22) die Kühlkanäle (3, 3', 4a, 4b) des zentralen Moduls (21) stirnseitig verschließt.Battery module according to claim 6, characterized in that the termination module ( 22 ) the cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) of the central module ( 21 ) closes the front side. Batteriemodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussmodul (23) mit Anschlusskanälen (13a, 13b) für die Kühlkanäle (3, 3', 4a, 4b) im zentralen Modul (21) versehen ist.Battery module according to claim 6, characterized in that the connection module ( 23 ) with connection channels ( 13a . 13b ) for the cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) in the central module ( 21 ) is provided. Batteriemodul nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussmodul (23) die Kopplungsstelle zum Fahrzeug bildet und vorgesehene Steuergeräte trägt.Battery module according to claim 7 or 8, characterized in that the connection module ( 23 ) forms the coupling point to the vehicle and carries provided control devices. Batteriemodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Modul (21) aus einer Anzahl übereinstimmend ausgeführter Plattenteile (21a, 21'a) besteht, welche stirnseitig, beispielsweise über Steckverbindungen, miteinander verbunden sind, wobei die Kühlkanäle (3, 3', 4a, 4b) durch sämtliche Plattenteile (21a) durchgehend verlaufen.Battery module according to claim 6, characterized in that the central module ( 21 ) of a number of correspondingly executed plate parts ( 21a . 21'a ), which are connected to one another at the end, for example via plug connections, wherein the cooling channels ( 3 . 3 ' . 4a . 4b ) through all plate parts ( 21a ) run continuously. Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Akkuzellen (6) in jedem Zellenmodul (5) parallel aufeinander gestapelt sind, wobei zwischen benachbarten Akkuzellen (6) jeweils ein Wärmeleitblech (9) eingefügt ist, wobei die Wärmeleitbleche (9) einseitig im Kühler (8) fixiert sind.Battery module according to claim 1 or 2, characterized in that the battery cells ( 6 ) in each cell module ( 5 ) are stacked parallel to one another, whereby between adjacent battery cells ( 6 ) each have a heat conduction plate ( 9 ), the heat conducting sheets ( 9 ) one-sided in the radiator ( 8th ) are fixed. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Zellenmodulen (5) und der Trägerplatte (1) eine Isolierplatte (7) eingefügt ist.Battery module according to one of claims 1 to 11, characterized in that between the cell modules ( 5 ) and the carrier plate ( 1 ) an insulating plate ( 7 ) is inserted. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedem Zellenmodul (5) eine Anpressplatte (11) positioniert ist, welche an der Trägerplatte (1) befestigt ist.Battery module according to one of claims 1 to 12, characterized in that on each cell module ( 5 ) a pressure plate ( 11 ), which on the carrier plate ( 1 ) is attached. Batteriemodul nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Innere der Trägerplatte (1) durch Verstrebungen (2) in eine Anzahl von Hohlräumen (1a) unterteilt ist.Battery module according to one of claims 1, 2 or 4 to 13, characterized in that the interior of the carrier plate ( 1 ) by bracing ( 2 ) into a number of cavities ( 1a ) is divided.
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