DE102013015208B3 - Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102013015208B3
DE102013015208B3 DE201310015208 DE102013015208A DE102013015208B3 DE 102013015208 B3 DE102013015208 B3 DE 102013015208B3 DE 201310015208 DE201310015208 DE 201310015208 DE 102013015208 A DE102013015208 A DE 102013015208A DE 102013015208 B3 DE102013015208 B3 DE 102013015208B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tempering
plates
battery
heating element
battery cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE201310015208
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Hinterberger
Christian Allmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE201310015208 priority Critical patent/DE102013015208B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102013015208B3 publication Critical patent/DE102013015208B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/615Heating or keeping warm
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6571Resistive heaters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/291Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by their shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterieanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Batteriezellen (12) und einer Temperiereinrichtung, die eine Mehrzahl von Temperierplatten (22) umfasst, wobei jeweils eine Temperierplatten (22) zwischen zwei der der Batteriezellen (12) angeordnet ist, wobei jede der Temperierplatten (22) zumindest einen Kühlkanal (24) zum Durchströmen mit einem Kühlmedium aufweist und wobei jede der Temperierplatten (22) ein elektrisches Heizelement (26) zum Heizen zumindest einer der Batteriezellen (12) umfasst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrzahl von Batteriezellen und einer Temperiereinrichtung, die eine Mehrzahl von Temperierplatten umfasst, wobei jeweils eine der Temperierplatten zwischen zwei der Batteriezellen angeordnet ist und wobei jede der Temperierplatten zumindest einen Kühlkanal zum Durchströmen mit einem Kühlmedium aufweist.
  • In Kraftfahrzeugen, insbesondere in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, werden Batterieanordnungen zur Energieversorgung von Elektromotoren verwendet. Derartige Batterieanordnungen umfassen üblicherweise eine Mehrzahl von Batteriezellen, die beispielsweise als prismatische Zellen ausgebildet sein können. Um die im Betrieb der Batteriezellen entstehende Wärme abführen zu können, werden heutige Batteriezellen hauptsächlich von unten gekühlt. Zu diesem Zwecke werden die einzelnen Batteriezellen auf einer Kühlplatte angeordnet, die zumindest einen Kühlkanal aufweist, der mit einem Kühlsystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
  • In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 10 2009 001 592 A1 eine Energieversorgungsvorrichtung, welche eine oder mehr Energiezelleneinheiten umfasst. Um einen möglichst guten Wärmeübergang von der Energiezelleneinheit auf ein Kühlmittel zu erreichen, ist die Energiezelleneinheit zumindest teilweise in einen offenporigen, porösen Festkörper eingebettet.
  • Darüber hinaus beschreibt die DE 10 2005 031 504 A1 eine prismatische Batterie, die aus mehreren Einzelzellen besteht, von welchen wenigstens zwei zu einem prismatischen Modul zusammengefasst sind. Des Weiteren umfasst die prismatische Batterie ferner wenigstens einen Kühlkörper, welcher mit wenigstens einem der Module in wärmeleitendem Kontakt steht. Zudem weist dieser Kühlkörper wenigstens eine Kühlrippe auf, welche parallel zur Kraftrichtung der Verspannung ausgebildet ist.
  • Zudem ist aus der DE 10 2010 055 601 A1 eine Batterie mit wenigstens einem Zellblock bekannt, der mehrere elektrisch seriell miteinander verschaltete und stapelweise untereinander angeordnete Batteriezellen umfasst. Die Batterie umfasst zudem wenigstens eine Kühlplatte, die von einem Kühlmittel durchströmbar ist und mit den Batteriezellen in thermischem Kontakt steht.
  • Darüber hinaus beschreibt die EP 2 330 659 A2 einen Kühlkörper für eine Hochstromzellanordnung. Dabei umfasst ein Zellverbinderdeckel eine im Wesentlichen flache Deckelplatte, in der mehrere Durchbrüche vorgesehen sind und wobei in den Durchbrüchen federnde Kühlkörper angeordnet sind.
  • Ferner beschreibt die DE 10 2010 001 033 A1 ein Batteriesystem mit einer Mehrzahl von Batterien, wobei zwischen wenigstens zwei der Batterien wenigstens eine Wärmespeicherplatte angeordnet ist, deren Material im Wesentlichen Keramik aufweist. Dabei kann in der Wärmespeicherplatte wenigstens ein Kanal zum Fördern eines Kühlmittels angeordnet sein.
  • Die US 2010/0151309 A1 beschreibt eine Batterieanordnung mit einer Mehrzahl von Batteriemodulen und eine Halteeinrichtung zum Halten der Batteriemodule. Die Halteeinrichtungen sind zwischen den Batteriemodulen angeordnet. Die Halteinrichtungen weisen zudem einen Kühlkanal für ein Kühlmedium auf. Darüber hinaus weisen die Halteeinrichtungen ein Heizelement auf.
  • Ferner beschreibt die US 2010/0151307 A1 eine Halteeinrichtung für eine Batterie zum Halten zumindest einer Batteriezelle. Die Halteeinrichtung weist Kühlkanäle zum Durchströmen mit einem Kühlmedium auf. Darüber hinaus ist ein entsprechender Heizdraht zum Heizen der Batteriezellen vorgesehen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die besonders effizient betrieben werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Batterieanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen und eine Temperiereinrichtung, die eine Mehrzahl von Temperierplatten umfasst, wobei jeweils eine der Temperierplatten zwischen zwei der Batteriezellen angeordnet ist, jede der Temperierplatten zumindest einen Kühlkanal zum Durchströmen mit einem Kühlmedium aufweist und jede der Temperierplatten ein elektrisches Heizelement zum Heizen zumindest einer der Batteriezellen umfasst.
  • Die Batterieanordnung umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen, die elektrisch in Reihe geschaltet sein können. Dabei können die Batteriezellen als sogenannte prismatische Batteriezellen ausgebildet sein, sie können also plattenförmig ausgestaltet sein. Des Weiteren umfasst die Batterieanordnung eine Temperiereinrichtung mit mehreren Temperierplatten. Dabei ist jeweils eine der Temperierplatten zwischen zwei der Batteriezellen angeordnet. Damit ergibt sich eine alternierende Anordnung von Temperierplatten und Batteriezellen. Die Temperierplatten können beispielsweise aus Keramik oder aus Metall gebildet sein. In jeder der Temperierplatten ist zumindest ein Kühlkanal vorgesehen, der von einem Kühlmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchflossen werden kann. Zu diesem Zweck können die jeweiligen Kühlkanäle der Temperierplatten mit einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs verbunden sein.
  • Des Weiteren umfasst jede der Temperierplatten ein elektrisches Heizelement zum Heizen zumindest einer der Batteriezellen. Das elektrische Heizelement kann beispielsweise mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden und infolge dessen eine Heizleistung abgeben. Zu diesem Zweck kann das elektrische Heizelement elektrische Anschlüsse aufweisen. Damit besteht die Möglichkeit, dass neben der Kühlung der Batteriezellen mittels der Temperierplatten auch noch eine Heizfunktion ermöglicht werden kann. Speziell in der kalten Jahreszeit kann mit dem elektrischen Heizelement eine schnelle Temperierung beziehungsweise Erwärmung der Batteriezellen ermöglicht werden. Des Weiteren kann durch die Temperiereinrichtung die Kühlung und die Heizung der Batteriezellen auf engstem Bauraum realisiert werden.
  • Zudem umfasst die Temperiereinrichtung eine Bodenplatte mit zumindest einem Bodenkühlkanal, wobei der Bodenkühlkanal fluidisch mit den Kühlkanälen der Temperierplatten verbunden ist. Die plattenförmige Bodenplatte kann beispielsweise aus Keramik oder aus einem Metall gebildet sein. Die Temperierplatten können verteilt auf der Oberfläche der Bodenplatte angeordnet sein. Bevorzugt sind die Temperierplatten so zu der Bodenplatte angeordnet, dass die Haupterstreckungsrichtungen der Temperierplatten senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung der Bodenplatte verlaufen. Die Bodenplatte und die Mehrzahl von Temperierplatten sind einteilig ausgebildet. Beispielsweise können die Bodenplatte und die Temperierplatten durch ein Gussverfahren einteilig hergestellt werden. Der Bodenkühlkanal der Bodenplatte ist mit jedem Kühlkanal jeder der Temperierplatten fluidisch verbunden. Somit kann eine effektive Kühlung der einzelnen Batteriezellen ermöglicht werden.
  • Bevorzugt ist das elektrische Heizelement als Beschichtung ausgebildet, die auf zumindest einer Außenfläche der Temperierplatte aufgebracht ist. Das elektrische Heizelement kann mittels eines Beschichtungsprozesses oder eines Aufdampfprozesses auf zumindest eine Außenfläche der Temperierplatte aufgebracht werden. Dabei kann das elektrische Heizelement auch auf mehreren Außenflächen der Temperierplatte angeordnet sein. Durch eine Beschichtung kann auf einfache Weise ein elektrisches Heizelement bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist das elektrische Heizelement drahtförmig ausgebildet. Mit anderen Worten kann das elektrische Heizelement als Heizdraht ausgebildet sein. Das drahtförmige Heizelement kann zumindest bereichsweise in die Temperierplatte integriert sein. Beispielsweise kann der Heizdraht in die Temperierplatte eingegossen sein. Dabei ist es auch denkbar, dass das drahtförmige Heizelement mäanderförmig ausgebildet ist. Somit kann ein kostengünstiges elektrisches Heizelement zum Heizen zumindest einer Batteriezelle bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform das elektrische Heizelement aus einem Metall, insbesondere Wolfram, gebildet ist. Wolfram zeichnet sich durch seinen hohen Schmelzpunkt aus. Dadurch kann ein robustes elektrisches Heizelement bereitgestellt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist auf einer Oberfläche des elektrischen Heizelements ein elektrisches Isolationselement aufgebracht. Das elektrische Isolationselement, das aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, kann als Beschichtung ausgebildet sein und auf der Oberfläche des Heizelements angeordnet sein. Somit kann auf einfache Weise eine elektrische Isolation des elektrischen Heizelements ermöglicht werden.
  • Bevorzugt weist die Batterieanordnung eine Steuereinrichtung zum Steuern einer mit dem elektrischen Heizelement bereitgestellten Heizleistung und/oder zum Steuern einer Durchflussmenge des Kühlmediums auf. Mit der Steuereinrichtung kann beispielsweise die elektrische Stromstärke gesteuert werden, mit der das elektrische Heizelement beaufschlagt wird. Des Weiteren kann mit der Steuereinrichtung ein Steuersignal ausgegeben werden, mit dem beispielsweise eine Pumpe angesteuert wird, mit der das Kühlmedium durch die Kühlkanäle der Temperierplatten und/oder der Bodenplatte gefördert wird. Zudem kann eine intelligente Regelstrategie zum Temperieren der Batteriezellen bereitgestellt werden, mit der die Temperatur der jeweiligen Temperierplatten auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur geregelt wird.
  • Durch eine derartige Temperierung kann der optimale Wirkungsgrad hinsichtlich des Betriebs der Batteriezellen erreicht werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst zumindest eine der Temperierplatten einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur. Der Temperatursensor kann beispielsweise auch durch das elektrische Heizelement gebildet sein. Falls das elektrische Heizelement für eine vorbestimmte Zeit nicht betrieben wird, kann in dieser Zeit der elektrische Widerstand des elektrischen Heizelements bestimmt werden. Anhand des elektrischen Widerstands und der Materialparameter kann auf die Temperatur des Heizelements geschlossen werden. Somit kann auf einfache Weise ein Temperatursensor bereitgestellt werden. Alternativ dazu kann ein separat zu dem Heizelement ausgebildeter Temperatursensor bereitgestellt werden. Anhand der Daten des Temperatursensors kann die Temperatur der Batterieanordnung entsprechend geregelt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die zumindest eine der Temperierplatten einen Drucksensor zum Erfassen eines auf die zumindest eine Temperierplatte ausgeübten Drucks. Dabei können auch mehrere der Temperierplatten einen Drucksensor aufweisen. Somit können die Temperierplatten beziehungsweise Batteriezellen in Bezug auf eine mechanische Belastung überwacht werden. Somit kann die Batterieanordnung besonders zuverlässig betrieben werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die zumindest eine der Temperierplatten einen Feuchtigkeitssensor zum Erfassen einer Feuchtigkeit. Somit kann zuverlässig überwacht werden, ob beispielsweise Feuchtigkeit in ein Gehäuse der Batterieanordnung eindringt.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine Batterieanordnung gemäß dem Stand der Technik; und
  • 2 eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung.
  • Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar.
  • 1 zeigt eine Batterieanordnung 10 gemäß dem Stand der Technik in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Batterieanordnung 10 kann beispielsweise als Traktionsbatterie in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Die Batterieanordnung 10 umfasst eine Mehrzahl von Batteriezellen 12, die elektrisch miteinander gekoppelt sind. Die Batteriezellen 12 sind auf einer Bodenplatte 14 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind acht Batteriezellen 10 auf der Oberfläche 16 der Bodenplatte 14 angeordnet. Die Bodenplatte 14 ist plattenförmig beziehungsweise quaderförmig ausgebildet und kann aus einem Metall oder aus einem keramischen Werkstoff gefertigt sein. Innerhalb der Bodenplatte ist ein Bodenkühlkanal 18 angeordnet, der mit einem Kühlmittel durchströmt wird. Zu diesem Zweck kann der Bodenkühlkanal 18 mit einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Zudem umfasst die Batterieanordnung 10 ein Gehäuse 20, das die Batteriezellen 12 umgibt. Das Gehäuse 20 kann auf der Bodenplatte 14 befestigt sein.
  • Die Batterieanordnung 10 gemäß 1 weist den Nachteil auf, dass die Batteriezellen 12 nur von der Unterseite her gekühlt werden können. Des Weiteren besteht keine Möglichkeit, die Batteriezellen 12 zu erwärmen. Somit können die Batteriezellen insbesondere im Winter nicht mit dem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterieanordnung 10 in einer geschnittenen Seitenansicht. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Batterieanordnung 10 sechs Batteriezellen 12, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die Batteriezellen 12 auf der Oberseite 16 einer Bodenplatte 14 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 umfasst die Bodenplatte 14 mehrere Kühlkanäle 18. Zwischen je zwei Batteriezellen 12 ist eine Temperierplatte 22 angeordnet. Die Temperierplatten 22 sind in direktem Kontakt mit den benachbarten Batteriezellen 12. Die jeweiligen Temperierplatten 22 können beispielsweise aus einer Keramik oder einem Metall gefertigt sein. Die Temperierplatten 22, die insbesondere aus Keramik gefertigt sind, weisen eine hohe elektrische Isolationsfestigkeit auf. Zudem sind sie korrosionsbeständig und wärmeleitfähig. Weitere Vorteile sind das hohe Absorptionsvermögen gegenüber Wasser, die Temperaturstabilität, die Beständigkeit gegen thermische Schocks und dass beliebige Geometrien beispielsweise durch einen entsprechenden Gussprozess hergestellt werden können.
  • Innerhalb der Temperierplatten sind Kühlkanäle 24 vorgesehen, die mit den Kühlkanälen 18 der Bodenplatte fluidisch verbunden sind. Die Kühlkanäle 18 der Bodenplatte beziehungsweise die Kühlkanäle 24 der Temperierplatten 22 können mit einem Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs verbunden sein. Die Kühlkanäle 24 der Temperierplatten 22 können durch entsprechende Aussparungen beziehungsweise Bohrungen gebildet sein. Alternativ dazu können entsprechende Rohre in das Material der Temperierplatte 22 eingebracht sein. Ebenfalls ist eine Ausführung denkbar, in der die Temperierplatten 22 aus einem porösen Material gefertigt sind. Die Bodenplatte 14 und die Temperierplatten 22 können auch einteilig ausgebildet sein.
  • An den Außenflächen jeder der Temperierplatten 22, die den Batteriezellen 12 zugeordnet ist, ist ein elektrisches Heizelement 26 angeordnet. Das elektrische Heizelement kann durch eine Metallisierung, beispielsweise aus Wolfram, gebildet sein. Zusätzlich weist das elektrische Heizelement 26 hier nicht dargestellte elektrische Anschlüsse auf, mit denen die Metallisierung mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden kann. Mittels der elektrischen Heizelemente 26 kann ein Heizen der Batteriezellen 12 ermöglicht werden.

Claims (9)

  1. Batterieanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug mit – einer Mehrzahl von Batteriezellen (12) und – einer Temperiereinrichtung, die eine Mehrzahl von Temperierplatten (22) umfasst, wobei – jeweils eine der Temperierplatten (22) zwischen zwei der Batteriezellen (12) angeordnet ist, wobei – jede der Temperierplatten (22) zumindest einen Kühlkanal (24) zum Durchströmen mit einem Kühlmedium aufweist und wobei – jede der Temperierplatten (22) ein elektrisches Heizelement (26) zum Heizen zumindest einer der Batteriezellen (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – die Temperiereinrichtung eine Bodenplatte (14) mit zumindest einem Bodenkühlkanal (18) umfasst, wobei der Bodenkühlkanal (18) fluidisch mit den Kühlkanälen (24) der Temperierplatten (22) verbunden ist und – die Bodenplatte (14) und die Mehrzahl von Temperierplatten (22) einteilig ausgebildet sind.
  2. Batterieanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (26) als Beschichtung ausgebildet ist, die auf zumindest einer Außenfläche der Temperierplatte (22) aufgebracht ist.
  3. Batterieanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (26) drahtförmig ausgebildet ist.
  4. Batterieanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Heizelement (26) aus einem Metall, insbesondere Wolfram, gebildet ist.
  5. Batterieanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberfläche (16) des elektrischen Heizelements (26) ein elektrisches Isolationselement aufgebracht ist.
  6. Batterieanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterieanordnung (10) eine Steuereinrichtung zum Steuern einer mit dem elektrischen Heizelement (26) bereitgestellten Heizleistung und/oder zum Steuern einer Durchflussmenge des Kühlmediums aufweist.
  7. Batterieanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Temperierplatten (22) einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur umfasst.
  8. Batterieanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Temperierplatten (22) einen Drucksensor zum Erfassen eines auf die zumindest eine Temperierplatte (22) ausgeübten Drucks umfasst.
  9. Batterieanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Temperierplatten (22) einen Feuchtigkeitssensor zum Erfassen einer Feuchtigkeit umfasst.
DE201310015208 2013-09-13 2013-09-13 Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug Active DE102013015208B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310015208 DE102013015208B3 (de) 2013-09-13 2013-09-13 Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310015208 DE102013015208B3 (de) 2013-09-13 2013-09-13 Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013015208B3 true DE102013015208B3 (de) 2015-01-29

Family

ID=52274259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310015208 Active DE102013015208B3 (de) 2013-09-13 2013-09-13 Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013015208B3 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015118605A1 (de) 2015-10-30 2017-07-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Energiespeicher für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers
DE102017219176A1 (de) 2017-10-26 2019-05-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batteriemodul für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, Hochvoltbatterie sowie Kraftfahrzeug
DE102019208116A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Beheizbares Gehäuse für Hochtemperaturbatteriezellen
DE102021106200A1 (de) 2021-03-15 2022-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühleinrichtung mit einem Kühlkörper und Zwischenkühlelementen, elektrischer Energiespeicher sowie Kraftfahrzeug

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005031504A1 (de) * 2005-07-06 2007-01-11 Daimlerchrysler Ag Prismatische Batterie aus mehreren Einzelzellen
US20100151307A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Honda Motor Co., Ltd. Battery holding device
US20100151309A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-17 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Battery pack
DE102009001592A1 (de) * 2009-03-17 2010-09-23 Robert Bosch Gmbh Energieversorgungsvorrichtung
EP2330659A2 (de) * 2009-12-02 2011-06-08 Amphenol-tuchel Electronics GmbH Kühlkörper für eine Hochstromzellanordnung
DE102010001033A1 (de) * 2010-01-20 2011-07-21 Robert Bosch GmbH, 70469 Batteriesystem mit Wärmespeicherplatte
DE102010055601A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Daimler Ag Batterie

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005031504A1 (de) * 2005-07-06 2007-01-11 Daimlerchrysler Ag Prismatische Batterie aus mehreren Einzelzellen
US20100151307A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Honda Motor Co., Ltd. Battery holding device
US20100151309A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-17 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Battery pack
DE102009001592A1 (de) * 2009-03-17 2010-09-23 Robert Bosch Gmbh Energieversorgungsvorrichtung
EP2330659A2 (de) * 2009-12-02 2011-06-08 Amphenol-tuchel Electronics GmbH Kühlkörper für eine Hochstromzellanordnung
DE102010001033A1 (de) * 2010-01-20 2011-07-21 Robert Bosch GmbH, 70469 Batteriesystem mit Wärmespeicherplatte
DE102010055601A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Daimler Ag Batterie

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015118605A1 (de) 2015-10-30 2017-07-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Energiespeicher für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Energiespeichers
DE102017219176A1 (de) 2017-10-26 2019-05-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batteriemodul für eine Hochvoltbatterie eines Kraftfahrzeugs, Hochvoltbatterie sowie Kraftfahrzeug
DE102019208116A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Beheizbares Gehäuse für Hochtemperaturbatteriezellen
DE102021106200A1 (de) 2021-03-15 2022-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühleinrichtung mit einem Kühlkörper und Zwischenkühlelementen, elektrischer Energiespeicher sowie Kraftfahrzeug
WO2022194470A1 (de) * 2021-03-15 2022-09-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühleinrichtung mit einem kühlkörper und zwischenkühlelementen, elektrischer energiespeicher sowie kraftfahrzeug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010022908A1 (de) Batterie mit Temperaturerfassung, sowie Verwendung einer derartigen Batterie
EP1835251B1 (de) Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente
DE102011084660B4 (de) Vorrichtung zur Spannungsversorgung
DE102011118686B4 (de) Batterie mit aktiv gekühlter Stromschiene, Verfahren zur Kühlung der Stromschiene, Verwendung der Batterie, Fahrzeug und Stromschiene
EP2532044B1 (de) Batteriesystem und verfahren zur erwärmung des batteriesystems
WO2010037797A2 (de) Energiespeichereinheit
DE102017202768A1 (de) Energiespeicheranordnung und Kraftfahrzeug
DE102014106954A1 (de) Vorrichtung zum Heizen und Kühlen eines Batteriepakets
EP2854212A1 (de) Heiz- und Kühlvorrichtung für eine Batterie
EP2854211A1 (de) Heiz- und Kühlvorrichtung für eine Batterie
DE102008034875A1 (de) Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie
EP3125355A1 (de) Vorrichtung für ein fahrzeug, insbesondere für ein nutzfahrzeug
DE102013015208B3 (de) Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug
WO2011107196A1 (de) Batterie für einen kraftwagen
DE102012112294A1 (de) Elektrischer Energiespeicher
DE102008059954A1 (de) Batterie mit mehreren parallel und/oder seriell miteinander elektrisch verschalteten Batteriezellen und einer Kühlvorrichtung
WO2016037763A1 (de) Temperiereinrichtung zur temperierung einer elektrischen energieversorgungseinheit
DE102015008985A1 (de) Zellmodul, Batteriemodul und elektrische Batterie
DE102011079394A1 (de) Energiespeichermodul
EP2697843B1 (de) Akkupack mit einer kühlvorrichtung
DE102017215982A1 (de) Batteriezellenanordnung
DE102018222404B4 (de) Anordnung zur elektrischen Verbindung elektrochemischer Speicherzellen und/oder Zellmodule untereinander sowie Batterie oder Fahrzeug dazu
DE102009038422B4 (de) Kraftwagen
DE102018000278B4 (de) Batterieanordnung
DE102012103129A1 (de) Elektrischer Energiespeicher

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0010500000

Ipc: H01M0010655000

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final