DE102013018474A1 - battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (3) mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen (5). Die Batterieeinzelzellen (5) sind von einem Batteriegehäuse (7) umgeben. Über wenigstens ein Peltier-Element (10) lassen sich die Batterieeinzelzellen (5) temperieren. Erfindungsgemäß ist es so, dass das wenigstens eine Peltier-Element (10) in zumindest mittelbar wärmeleitendem Kontakt zwischen der Innenseite des Batteriegehäuses (7) und den Zellpolen (6) der Batterieeinzelzellen (5) angeordnet ist.The invention relates to a battery (3) with a plurality of battery individual cells (5). The battery individual cells (5) are surrounded by a battery housing (7). The battery individual cells (5) can be tempered via at least one Peltier element (10). According to the invention, the at least one Peltier element (10) is arranged in at least indirectly heat-conducting contact between the inside of the battery housing (7) and the cell poles (6) of the battery individual cells (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Batterie nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Batterie gemäß Anspruch 7.The invention relates to a battery according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art Furthermore, the invention relates to the use of such a battery according to claim 7.

Batterien aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen, beispielsweise in Lithium-Ionen-Technologie, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Derartige Batterien werden häufig auch als Hochleistungsbatterien oder Hochvolt-Batterien bezeichnet. Die Batterien werden häufig in Kraftfahrzeugen eingesetzt, weil sie eine entsprechend hohe Leistungsdichte aufweisen. Sie dienen in dem Kraftfahrzeug dann auch als so genannte Traktionsbatterie, speichern also elektrische Leistung, welche für den Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird, oder welche den Antrieb, im Falle eines als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs, entsprechend unterstützt.Batteries from a plurality of battery cells, for example in lithium-ion technology, are known from the general state of the art. Such batteries are often referred to as high-performance batteries or high-voltage batteries. The batteries are often used in motor vehicles, because they have a correspondingly high power density. They then serve in the motor vehicle as a so-called traction battery, so store electrical power, which is used for the drive of the motor vehicle, or which supports the drive, in the case of a designed as a hybrid vehicle, according to.

Bei solchen Hochleistungsbatterien spielt nun die Kühlung eine ganz entscheidende Rolle. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen bekannt. Eine Lösung besteht darin, dass Kühlluft, insbesondere aus dem Innenraum des Fahrzeugs durch den Aufbau der Batterie geblasen wird, um die Batterieeinzelzellen entsprechend zu kühlen. Diese Technologie wird vorzugsweise bei Batterien in Nickel-Metallhydrid-Technologie eingesetzt. Eine andere aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannte Lösung sieht die Kühlung mittels eines flüssigen Kühlmittels vor. Hierfür sind in der Batterie Wärmetauscher angeordnet, welche von einem Kühlmittel durchströmt werden. Bei dem Kühlmittel kann es sich einerseits um ein flüssiges Kühlmedium handeln, welches die Wärme nach außerhalb der Batterie abtransportiert und dort entsprechend abgekühlt wird, sei es durch einen von Fahrtluft durchströmten Kühler oder einen Wärmetauscher, welcher die Wärme an ein weiteres Kühlmedium, beispielsweise an das Kältemittel einer Klimaanlage abgibt. Alternativ dazu kann der Wärmetauscher in der Batterie auch direkt von dem Klimamittel gekühlt werden. Bei den beschriebenen Ausführungen gemäß dem Stand der Technik ist es nun so, dass diese entweder hinsichtlich der zur Verfügung stehenden Kühlleistung sehr ungenügend hinsichtlich ihrer Regelbarkeit sind, weil beispielsweise Abluft aus der Fahrzeuginnenkabine oder Kältemittel aus der Klimaanlage für die Fahrzeuginnenkabine verwendet wird. Die Kühlung hängt damit letztlich von der im Innenraum des Fahrzeugs vorliegenden bzw. gewünschten Temperatur ab. Bei einer Abkühlung eines Kühlmediums durch einen von Fahrtluft durchströmten Wärmetauscher ist diese Problematik nicht ganz so extrem, dennoch ist die Kühlung auch hier von Umgebungsbedingungen abhängig.With such high-performance batteries cooling now plays a decisive role. Various solutions are known from the prior art. One solution is that cooling air, in particular from the interior of the vehicle is blown by the construction of the battery in order to cool the battery individual cells accordingly. This technology is preferably used in batteries in nickel-metal hydride technology. Another solution known from the general state of the art provides cooling by means of a liquid coolant. For this purpose, heat exchangers are arranged in the battery, which are flowed through by a coolant. On the one hand, the coolant may be a liquid cooling medium, which removes the heat to the outside of the battery and is cooled accordingly, be it by a radiator through which air flows, or a heat exchanger which transfers the heat to another cooling medium, for example to the Refrigerant to an air conditioner. Alternatively, the heat exchanger in the battery may also be cooled directly by the environmental agent. In the described embodiments according to the prior art, it is now so that they are either very in terms of their controllability in terms of the available cooling capacity, for example, because exhaust air from the vehicle interior cabin or refrigerant from the air conditioner is used for the vehicle interior. The cooling ultimately depends on the present or desired in the interior of the vehicle temperature. When a cooling medium is cooled by a heat exchanger through which travel air flows, this problem is not quite as extreme, yet the cooling is also dependent on ambient conditions here.

Die Kühlung mit Luft ist hinsichtlich der Luftführung vergleichsweise einfach und muss lediglich über entsprechende Gebläse oder dgl. verfügen, um bei Bedarf die gewünschte Zwangskonvektion zu erreichen. Im Gegensatz dazu ist ein Aufbau für ein flüssiges Kühlmittel oder ein Kältemittel vergleichsweise aufwändig, da eine entsprechende Leitungsführung, Umwälzpumpen bzw. Kompressoren und dgl. vorgesehen werden müssen. Dies ist einerseits hinsichtlich des benötigten Bauraums und andererseits hinsichtlich der Montage und Abdichtung schwierig. Der Aufbau wird dementsprechend komplex und teuer.Cooling with air is comparatively easy with regard to the air duct and only needs to have appropriate blowers or the like in order to achieve the required forced convection when required. In contrast, a structure for a liquid coolant or a refrigerant is relatively complicated, since a corresponding wiring, circulating pumps or compressors and the like. Must be provided. This is difficult on the one hand in terms of the required space and on the other hand in terms of mounting and sealing. The structure becomes accordingly complex and expensive.

In bestimmten Betriebssituationen ist es bei derartigen Hochleistungsbatterien nun so, dass diese sehr schnell in Betrieb genommen werden sollen, beispielsweise beim Anfahren eines Fahrzeugs, welches bei sehr kalten Umgebungstemperaturen im Winter gestartet ist. Die Batterien sind dann jedoch noch nicht auf ihrer idealen Betriebstemperatur, sodass sie mit entsprechend schlechtem Wirkungsgrad arbeiten. Um dieser Problematik zu begegnen, wäre es durchaus wünschenswert, neben der reinen Kühlung der Batterie auch eine Erwärmung der Batterie, also die Möglichkeit die Batterie in gewünschtem Maß zu temperieren, vornehmen zu können. Um dies zu erreichen, können gemäß dem allgemeinen Stand der Technik Peltier-Elemente eingesetzt werden. Über diese Elemente kann durch Zufuhr von elektrischer Leistung Wärme von der einen Seite des Peltier-Elements zur anderen Seite ”gepumpt” werden. Sie sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt und werden gemäß dem allgemeinen Stand der Technik auch zur Temperierung eines flüssigen Kühlmittels in flüssigkeitsgekühlten Batterien aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen eingesetzt.In certain operating situations, it is the case with such high-performance batteries that they should be put into operation very quickly, for example when starting up a vehicle which has started at very cold ambient temperatures in winter. However, the batteries are not yet at their ideal operating temperature, so they work with correspondingly poor efficiency. To counteract this problem, it would be quite desirable, in addition to the pure cooling of the battery and a heating of the battery, so the ability to temper the battery to the desired extent to make. To achieve this, according to the general state of the art Peltier elements can be used. Through these elements, heat can be "pumped" from one side of the Peltier element to the other side by supplying electrical power. They are known from the general state of the art and are used according to the general state of the art also for controlling the temperature of a liquid coolant in liquid-cooled batteries from a plurality of battery individual cells.

Aus dem weiteren allgemeinen Stand der Technik ist ein Batterieschrank bekannt, in dem eine Vielzahl von Akkumulatoren angeordnet ist. Dieser in der DE 101 14 960 C1 beschriebene Aufbau nutzt ebenfalls Peltier-Elemente. Die Peltier-Elemente sind dabei mit einem von einem Außengehäuse umgebenen Innengehäuse des Batterieschranks einerseits und metallischen Trägerelementen zur Aufnahme der Akkumulatoren andererseits verbunden. Insgesamt ist das Batteriegehäuse an seiner Innenfläche wärmeisoliert ausgeführt. Durch diese Wärmeisolierung ragen dann die Peltier-Elemente, sodass bei Bedarf trotz der Wärmeisolierung Wärme von innen nach außen oder von außen nach innen durch die Isolierung hindurch ”gepumpt” werden kann, indem die Peltier-Elemente entsprechend angesteuert werden.From the further general state of the art, a battery cabinet is known, in which a plurality of accumulators is arranged. This one in the DE 101 14 960 C1 described construction also uses Peltier elements. The Peltier elements are connected to a housing surrounded by an outer housing of the battery cabinet on the one hand and metallic support elements for receiving the batteries on the other. Overall, the battery case is thermally insulated on its inner surface. By this thermal insulation then protrude the Peltier elements, so that, if necessary, despite the heat insulation heat from the inside to the outside or from outside to inside through the insulation can be "pumped" by the Peltier elements are driven accordingly.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Batterie mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen anzugeben, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist, und welche insbesondere die oben genannten Nachteile vermeidet.The object of the present invention is now to provide a battery with a plurality of battery individual cells, which opposite improved in the prior art, and which in particular avoids the disadvantages mentioned above.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Batterie mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Im Anspruch 7 ist außerdem eine besonders bevorzugte Verwendung der Batterie angegeben.According to the invention this object is achieved by a battery having the features in claim 1. Advantageous embodiments and further developments emerge from the subclaims dependent thereon. In claim 7, a particularly preferred use of the battery is also indicated.

Die erfindungsgemäße Batterie ist nun so ausgebildet, dass sie aus einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen aufgebaut ist, welche von einem Batteriegehäuse umgeben werden. Die Batterieeinzelzellen werden in an sich bekannter Art und Weise von Peltier-Elementen temperiert, wobei es erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Peltier-Elemente in zumindest mittelbar wärmeleitendem Kontakt zwischen der Innenseite des Batteriegehäuses und den Zellpolen der Batterieeinzelzellen angeordnet sind. Durch die unmittelbare oder mittelbare wärmeleitende Verbindung zwischen den Peltier-Elementen und den Zellpolen der Batterieeinzelzellen einerseits und den Peltier-Elementen und der Innenseite des Batteriegehäuses andererseits wird eine wärmeleitende steuerbare Verbindung zwischen dem Batteriegehäuse und den Batterieeinzelzellen aufgebaut. Dadurch, dass die wärmeleitende Kontaktierung mit den Batteriepolen der Batterieeinzelzelle erfolgt, ist sichergestellt, dass die Bereiche, in welchen die Abwärme in den Batterieeinzelzellen entsteht, sehr direkt mit den Peltier-Elementen verbunden sind. Dies ermöglicht eine sehr effiziente Kühlung bzw. Beheizung der Batterieeinzelzellen.The battery according to the invention is now designed so that it is composed of a plurality of battery individual cells which are surrounded by a battery housing. The individual battery cells are tempered in a conventional manner by Peltier elements, wherein it is provided according to the invention that the Peltier elements are arranged in at least indirectly thermally conductive contact between the inside of the battery case and the cell poles of the battery individual cells. Due to the direct or indirect thermally conductive connection between the Peltier elements and the cell poles of the battery cells on the one hand and the Peltier elements and the inside of the battery case on the other hand, a thermally conductive controllable connection between the battery case and the battery cells is built. The fact that the heat-conducting contact with the battery terminals of the battery single cell, it is ensured that the areas in which the waste heat produced in the battery cells, are connected directly to the Peltier elements. This allows a very efficient cooling or heating of the battery individual cells.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterie kann es dabei vorgesehen sein, dass mehrere der Peltier-Elemente auf ihrer jeweils warmen bzw. kalten Seite über jeweils eine Platte aus wärmeleitendem Material verbunden und mit den Zellpolen bzw. dem Batteriegehäuse verbunden sind. In dieser besonders bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Batterie ist es also vorgesehen, dass jeweils eine Platte aus wärmeleitendem Material die Peltier-Elemente auf ihrer warmen Seite und eine weitere Platte auf ihrer kalten Seite miteinander verbindet. Dabei kann die auf der einen Seite angeordnete Platte durchaus auch einstückig mit dem Batteriegehäuse ausgebildet sein. Die auf der Seite der Zellpole angeordnete Platte kann entweder selbst aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein oder mit einer elektrischen Isolierung beschichtet sein, sodass kein elektrischer Kurzschluss der Zellpole durch die Platte erfolgt. In idealer Ausführung ist die Platte aus sehr gut wärmeleitendem metallischen Material ausgeführt und ist über eine elektrisch isolierende Wärmeleitfolie mit den einzelnen Zellpolen verbunden. Durch diesen Aufbau kann eine sehr direkte Kühlung und Temperierung der Batterieeinzelzellen über ihre unmittelbar mit den elektrochemisch aktiven Bereichen verbundenen Zellpole erfolgen.In an advantageous development of the battery according to the invention, it can be provided that several of the Peltier elements are connected on their respective hot and cold sides via a respective plate made of thermally conductive material and connected to the cell poles or the battery housing. In this particularly preferred embodiment of the battery according to the invention, it is thus provided that in each case a plate of thermally conductive material connects the Peltier elements on its hot side and another plate on its cold side. In this case, the arranged on the one side plate may well be formed integrally with the battery case. The plate arranged on the side of the cell poles can either itself be formed of an electrically insulating material or be coated with an electrical insulation so that there is no electrical short circuit of the cell poles through the plate. In an ideal embodiment, the plate is made of highly thermally conductive metallic material and is connected via an electrically insulating heat conducting foil with the individual cell poles. By means of this structure, a very direct cooling and temperature control of the individual battery cells can take place via their cell poles connected directly to the electrochemically active regions.

Durch die Peltier-Elemente wird dann ein Temperaturgradient zwischen den Zellpolen und dem Batteriegehäuse aufgebaut. Dadurch ist es möglich, Wärme in der gewünschten Richtung, also bei der Kühlung in Richtung des Batteriegehäuses und bei der Erwärmung in Richtung in der Zellpole zu übertragen. Hierfür ist lediglich die an den Peltier-Elementen anliegende Stromrichtung entsprechend der gewünschten Temperierung vorzugeben. Das Batteriegehäuse selbst ist idealerweise ebenfalls aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus einem metallischen Blech oder dgl. ausgebildet. Es kann dann die im Bereich der Peltier-Elemente bzw. der mit den Peltier-Elementen verbundenen Platte in das Batteriegehäuse eingetragene Wärme sehr gut an die Umgebung abgeben. Um diesen Vorgang noch weiter zu verbessern, ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Batterie vorgesehen, dass das Batteriegehäuse zumindest in den Bereichen, in denen es auf seiner Innenseite mit den Peltier-Elementen in wärmeleitendem Kontakt steht, auf seiner Außenseite Kühlrippen aufweist. Solche Kühlrippen ermöglichen eine sehr gute Wärmeabgabe an die Umgebung des Batteriegehäuses und verbessern somit insbesondere für den Fall der Kühlung der Batterieeinzelzellen deren Temperierung.The Peltier elements then build up a temperature gradient between the cell poles and the battery case. This makes it possible to transfer heat in the desired direction, ie during cooling in the direction of the battery housing and during heating in the direction of the cell poles. For this purpose, only the voltage applied to the Peltier elements current direction must be specified according to the desired temperature. The battery housing itself is ideally also made of a good heat-conducting material, for example, a metallic sheet or the like. Formed. It can then give off in the area of the Peltier elements or connected to the Peltier elements plate in the battery case heat very well to the environment. In order to further improve this process, it is provided according to an advantageous embodiment of the battery according to the invention that the battery housing has at least in the areas where it is in heat-conducting contact with the Peltier elements on its inside, on its outside cooling fins. Such cooling fins allow a very good heat transfer to the environment of the battery case and thus improve their temperature, especially in the case of cooling the battery cells.

Die erfindungsgemäße Batterie kann sehr einfach aufgebaut und außerordentlich effizient temperiert, also sowohl gekühlt als auch bei Bedarf beheizt, werden. Sie ist damit ideal geeignet, um in Fahrzeugen als elektrischer Energiespeicher eingesetzt zu werden, wobei die Fahrzeuge zumindest teilweise elektrisch angetrieben sind. Die Batterie kann also vorzugsweise als Traktionsbatterie in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen Verwendung finden.The battery according to the invention can be very simple in design and extremely efficiently tempered, so both cooled and heated if necessary, are. It is thus ideally suited to be used in vehicles as an electrical energy storage, the vehicles are at least partially driven electrically. The battery can therefore be used preferably as a traction battery in electric vehicles or hybrid vehicles.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Batterie ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the battery according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiment, which is described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug mit einer Batterie; und 1 a principle indicated vehicle with a battery; and

2 eine prinzipmäßige Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Batterie. 2 a principle sectional view through a possible embodiment of the battery according to the invention.

In der Darstellung der 1 ist sehr stark schematisiert ein Fahrzeug 1 angedeutet, welches über einen elektrischen Fahrmotor 2 angetrieben werden soll. Die elektrische Leistung zum Antrieb des Fahrzeugs 1 stammt dabei aus einer Batterie 3 und wird über eine Leistungselektronik 4 entsprechend dem elektrischen Fahrmotor 2 zur Verfügung gestellt. Das Fahrzeug 1 ist dabei als rein elektrisches Fahrzeug angedeutet. Es könnte genauso gut als Hybridfahrzeug ausgebildet sein, welches einen zusätzlichen Verbrennungsmotor aufweist. In diesem Fall könnte der Hybrid als so genannter Parallelhybrid ausgebildet sein, welcher sowohl mit dem Elektromotor 2 als auch mit dem hier nicht dargestellten Verbrennungsmotor das Fahrzeug 1 antreiben kann. Alternativ dazu wäre auch ein serieller Hybrid bzw. Range-Extender denkbar, bei welchem der Verbrennungsmotor lediglich einen Generator antreibt, welcher zum Nachladen der Batterie 3 verwendet wird. In the presentation of the 1 is very heavily schematized a vehicle 1 indicated, which via an electric drive motor 2 should be driven. The electric power to drive the vehicle 1 comes from a battery 3 and is powered by a power electronics 4 according to the electric traction motor 2 made available. The vehicle 1 is indicated as a purely electric vehicle. It could just as well be designed as a hybrid vehicle having an additional internal combustion engine. In this case, the hybrid could be designed as a so-called parallel hybrid, which with both the electric motor 2 as well as with the internal combustion engine, not shown here, the vehicle 1 can drive. Alternatively, a serial hybrid or range extender would be conceivable in which the internal combustion engine only drives a generator, which for recharging the battery 3 is used.

Eine beispielhafte Ausgestaltung der Batterie 3 ist in einer schematisierten Schnittdarstellung in 2 angedeutet. Die Batterie 3 besteht dabei aus einem Stapel von Batterieeinzelzellen, von welchen lediglich einige mit dem Bezugszeichen 5 versehen sind. Die angedeuteten Batterieeinzelzellen 5 können in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise prismatisch ausgebildet sein und erstrecken sich in die Blattebene hinein. Von jeder der Batterieeinzelzellen 5 ist dabei in der Darstellung der 2 einer ihrer Zellpole 6 zu erkennen. Von den Zellpolen 6 sind ebenfalls nur einige mit einem Bezugszeichen versehen. Die Zellpole 6 sind untereinander in an sich bekannter Art und Weise elektrisch verbunden, sodass vorzugsweise eine Reihenschaltung aller Batterieeinzelzellen 5 der Batterie 3 vorliegt. Dies ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen wird. Die Batterieeinzelzellen 5 sind in einem Batteriegehäuse 7 angeordnet und werden in diesen in an sich bekannter Art und Weise gehalten. Auch auf die Halterung wird hier nicht näher eingegangen. Sie ist nicht weiter dargestellt.An exemplary embodiment of the battery 3 is in a schematic sectional view in 2 indicated. The battery 3 consists of a stack of battery cells, of which only a few with the reference numeral 5 are provided. The indicated battery single cells 5 For example, in the exemplary embodiment shown here, they can be prismatic and extend into the plane of the page. From each of the battery cells 5 is in the presentation of the 2 one of their cell poles 6 to recognize. From the cell poles 6 are also only a few provided with a reference numeral. The cell poles 6 are electrically connected to each other in a conventional manner, so preferably a series connection of all individual battery cells 5 the battery 3 is present. This is known from the general state of the art, so that will not be discussed in detail. The battery cells 5 are in a battery case 7 arranged and are held in these in a conventional manner. Also on the bracket will not be discussed here. It is not shown further.

Die Zellpole 6 der Batterieeinzelzellen sind nun mit einer elektrisch isolierenden, aber wärmeleitenden Folie 8, einer so genannten Wärmeleitfolie 8, abgedeckt. Auf die Wärmeleitfolie 8 folgt dann eine gut wärmeleitende beispielsweise aus einem metallischen Material ausgeführte Platte 9, auf welcher eine Mehrzahl von angedeuteten Peltier-Elementen 10, von welchen wiederum nur einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, angeordnet sind. Die Peltier-Elemente sind damit bei mit ihrer einen Seite mit der Platte 9 verbunden und sind auf ihrer gegenüberliegenden Seite mit einer weiteren Platte 11 verbunden, welche in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als eigenständige Platte 11 aus gut wärmeleitendem Material ausgebildet ist. Diese Platte 11 ist dann direkt oder gegebenenfalls wieder über ein Zwischenelement wie beispielsweise eine Wärmeleitfolie, welche hier nicht dargestellt ist, mit der Innenseite des Batteriegehäuses 7 verbunden. Die Funktion der Peltier-Elemente 10 ist nun aus dem allgemeinen Stand der Technik an sich bekannt. Die Peltier-Elemente weisen jeweils eine warme und eine kalte Seite auf. Je nach gewünschter Temperierung der Batterieeinzelzellen 5 über ihre Zellpole 6 werden die Peltier-Elemente 10 über hier nicht dargestellte elektrische Anschlüsse in der gewünschten Art und Weise bestromt. Bei der Stromrichtung in der einen Richtung liegt die kalte Seite der Peltier-Elemente 10 an der Platte 9 und damit mittelbar an den Zellpolen 6 und die warme Seite liegt an der Platte 11 und damit an dem Batteriegehäuse 7. Für den umgekehrten Fall der Temperierung wird die Stromdurchflussrichtung durch die Peltier-Elemente 10 umgekehrt. Dann liegt die kalte Seite mittelbar am Batteriegehäuse 7 und die warme Seite an den Zellpolen 6, sodass anstelle der Kühlung eine Erwärmung der Batterieeinzelzellen 5 erfolgen kann.The cell poles 6 The battery cells are now with an electrically insulating, but thermally conductive foil 8th , a so-called heat-conducting foil 8th covered. On the heat-conducting foil 8th Then follows a good heat conducting, for example, made of a metallic material plate 9 on which a plurality of indicated Peltier elements 10 , of which in turn only a few are provided with a reference numeral, are arranged. The Peltier elements are thus with their one side with the plate 9 connected and are on their opposite side with another plate 11 connected, which in the embodiment shown here as a separate plate 11 is formed of good heat conducting material. This plate 11 is then directly or optionally again via an intermediate element such as a Wärmeleitfolie, which is not shown here, with the inside of the battery case 7 connected. The function of the Peltier elements 10 is now known per se from the general state of the art. The Peltier elements each have a warm and a cold side. Depending on the desired temperature of the battery cells 5 about their cell poles 6 become the Peltier elements 10 energized via not shown here electrical connections in the desired manner. In the current direction in one direction is the cold side of the Peltier elements 10 at the plate 9 and thus indirectly at the cell poles 6 and the warm side is on the plate 11 and thus on the battery case 7 , For the reverse case of the temperature control, the current flow direction through the Peltier elements 10 vice versa. Then the cold side is indirectly on the battery case 7 and the warm side at the cell poles 6 so that heating of the battery cells instead of cooling 5 can be done.

Um insbesondere für den Fall der Kühlung der Batterieeinzelzellen 5 die Wärme besser an die Umgebung des Batteriegehäuses 7 abführen zu können, sind auf dem Batteriegehäuse 7 auf der Außenseite, welche der mit den Peltier-Elementen 10 über die Platte 11 in Kontakt stehenden Innenseite gegenüberliegt, Kühlrippen 12 angeordnet. Diese Kühlrippen 12 helfen durch Konvektion Wärme beispielsweise für den Fall der Kühlung der Batterieeinzelzellen 5 an die Umgebung abzugeben. Auch von den Kühlrippen 12 sind nur einige mit einem Bezugszeichen versehen. Ihre Ausgestaltung und Anzahl kann sich insbesondere nach der erforderlichen Kühlleistung richten.In particular, in the case of cooling the battery cells 5 the heat better to the environment of the battery case 7 to be able to dissipate are on the battery case 7 on the outside, which is the one with the Peltier elements 10 over the plate 11 facing inside, cooling fins 12 arranged. These cooling fins 12 help by convection heat, for example, in the case of cooling the battery cells 5 to give to the environment. Also from the cooling fins 12 only a few are provided with a reference numeral. Their design and number may depend in particular on the required cooling capacity.

Nun ist es selbstverständlich möglich, auf die Platte 11 zu verzichten und stattdessen die Peltier-Elemente 10 unmittelbar mit der Innenseite des Batteriegehäuses 7 in Kontakt zu bringen. Genauso gut wäre es denkbar, die Kühlrippen 12 in anderer Art und Weise auszubilden, beispielsweise indem diese über die komplette Oberfläche der Batterie 3 verteilt angeordnet werden, was insbesondere bei einem gut wärmeleitenden Material des Batteriegehäuses 7 durchaus sinnvoll sein kann.Now, of course, it is possible on the plate 11 to renounce and instead the Peltier elements 10 directly to the inside of the battery case 7 to bring into contact. Just as well, it would be conceivable, the cooling fins 12 in other ways, for example, by covering the entire surface of the battery 3 be arranged distributed, which in particular in a good heat conducting material of the battery case 7 can be quite useful.

Im Gegensatz zu den Ausführungen gemäß dem Stand der Technik ist es bei diesem Aufbau möglich, sehr einfach und effizient eine Kühlung bzw. Erwärmung der Batterieeinzelzellen 5 der Batterie 3 zu erzielen. Außerdem ist keinerlei Durchführung von mit Fluid beaufschlagten Leitungen, Kühlluft oder dgl. durch das Batteriegehäuse 7 notwendig, sodass ein in sich abgedichtetes Batteriegehäuse 7 ausgebildet werden kann, was einen erheblichen Sicherheitsvorteil, insbesondere beim Einsatz in einem Fahrzeug 1 darstellt. Bei dem Aufbau kann außerdem eine sehr wirkungsvolle Temperierung sowohl in Form einer Kühlung als auch in Form einer Erwärmung der Batterieeinzelzellen 5 durchgeführt werden. Deshalb ist es möglich, zumindest im Inneren des Batteriegehäuses 7 auf Isolationsmaterialien gänzlich zu verzichten, was ebenfalls einen weiteren Sicherheitsvorteil bringt, da Isolationsmaterialien typischerweise, insbesondere in Verbindung mit eventuell kritischen chemischen Substanzen aus der Zellchemie der Batterieeinzelzellen 5 sehr stark feuergefährdet sein können, beispielsweise bei einer Crasheinwirkung auf die Batterie 3 im Falle eines Unfalls des Fahrzeugs 1.In contrast to the embodiments according to the prior art, it is possible in this structure, very simple and efficient cooling or heating of the battery individual cells 5 the battery 3 to achieve. In addition, no carrying out of fluidized lines, cooling air or the like. Through the battery case 7 necessary, so that a self-sealed battery case 7 can be formed, resulting in a significant safety advantage, especially when used in a vehicle 1 represents. In the construction can also be a very effective temperature both in shape a cooling as well as in the form of heating of the battery individual cells 5 be performed. That is why it is possible, at least inside the battery case 7 To dispense with insulating materials entirely, which also brings a further security advantage, as insulation materials typically, especially in conjunction with any critical chemical substances from the cell chemistry of the battery cells 5 very high risk of fire, for example, in a Crasheinwirkung on the battery 3 in case of an accident of the vehicle 1 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10114960 C1 [0006] DE 10114960 C1 [0006]

Claims (7)

Batterie (3) mit einer Vielzahl von Batterieeinzelzellen (5), mit einem die Batterieeinzelzellen (5) umgebenden Batteriegehäuse (7), und mit wenigstens einem Peltier-Element (10) zur Temperierung der Batterieeinzelzellen (5), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Peltier-Element (10) in zumindest mittelbar wärmeleitendem Kontakt zwischen der Innenseite des Batteriegehäuses (7) und den Zellpolen (6) der Batterieeinzelzellen (5) angeordnet ist.Battery ( 3 ) with a plurality of battery cells ( 5 ), with one the battery individual cells ( 5 ) surrounding battery case ( 7 ), and with at least one Peltier element ( 10 ) for controlling the temperature of the battery cells ( 5 ), characterized in that the at least one Peltier element ( 10 ) in at least indirectly thermally conductive contact between the inside of the battery case ( 7 ) and the cell poles ( 6 ) of the battery individual cells ( 5 ) is arranged. Batterie (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Peltier-Element (10) auf ihrer jeweils warmen bzw. kalten Seite über jeweils eine Platte (9, 11) aus wärmeleitendem Material verbunden und mit den Zellpolen (6) bzw. dem Batteriegehäuse (11) verbunden sind.Battery ( 3 ) according to claim 1, characterized in that several of the Peltier element ( 10 ) on their respective warm or cold side over one plate ( 9 . 11 ) made of thermally conductive material and connected to the cell poles ( 6 ) or the battery case ( 11 ) are connected. Batterie (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Batteriegehäuse (7) verbundene Platte (11) einstückig mit dem Batteriegehäuse ausgebildet ist.Battery ( 3 ) according to claim 2, characterized in that the with the battery housing ( 7 ) connected plate ( 11 ) is integrally formed with the battery case. Batterie (3) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (9, 11) aus metallischem Material ausgebildet sind, wobei zwischen der mit den Zellpolen (6) in wärmeleitendem Kontakt stehenden Platte (9) und den Zellpolen (6) eine elektrisch isolierende wärmeleitende Folie (8) angeordnet ist.Battery ( 3 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the plates ( 9 . 11 ) are formed of metallic material, wherein between the with the cell poles ( 6 ) in thermally conductive contact plate ( 9 ) and the cell poles ( 6 ) an electrically insulating heat-conducting film ( 8th ) is arranged. Batterie (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (7) zumindest in dem Bereich, in dem es auf seiner Innenseite mit den Peltier-Elementen (10) in wärmeleitendem Kontakt steht, aus einer Außenseite Kühlrippen (12) aufweist.Battery ( 3 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the battery housing ( 7 ) at least in the region in which it has on its inside with the Peltier elements ( 10 ) is in heat-conducting contact, from an outside cooling fins ( 12 ) having. Batterie (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (7) zumindest an seiner Innenseite nicht thermisch isoliert ist.Battery ( 3 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the battery housing ( 7 ) is not thermally insulated at least on its inside. Verwendung der Batterie (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, als elektrischer Energiespeicher in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug (1).Using the battery ( 3 ) according to one of claims 1 to 6, as an electrical energy store in an at least partially electrically driven vehicle ( 1 ).
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