DE102013020960A1 - High-voltage battery - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie (5) mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen (6), welche in einem gemeinsamen Batteriegehäuse (7) angeordnet sind, und mit einer aktiven Kühlung über ein Kühlmedium, welches mit den Batterieeinzelzellen (6) in wärmeleitendem Kontakt steht. Erfindungsgemäß ist das Kühlmittel elektrisch nicht leitend ausgebildet oder in dem Batteriegehäuse (7) ist Entionisierungsmittel (16) angeordnet.The invention relates to a high-voltage battery (5) with a plurality of individual battery cells (6), which are arranged in a common battery housing (7), and with an active cooling via a cooling medium which is in heat-conducting contact with the battery individual cells (6). According to the invention, the coolant is not designed to be electrically conductive, or deionization means (16) are arranged in the battery housing (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochvoltbatterie nach der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung einer derartigen Hochvoltbatterie.The invention relates to a high-voltage battery according to the closer defined in the preamble of claims 1 and 8 Art. In addition, the invention relates to the use of such a high-voltage battery.

Hochvoltbatterien, welche gelegentlich auch als Hochleistungsbatterien bezeichnet werden, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Sie weisen typischerweise eine Vielzahl von Batterieeinzelzellen auf, welche beispielsweise in Lithium-Ionen-Technologie ausgeführt sein können. Der Begriff Hochspannungs- bzw. Hochvoltbatterie geht dabei auf die ECE R100 zurück, welche definiert, dass „Hochspannung” die Spannung ist, für die ein elektrisches Bauteil oder ein Stromkreis ausgelegt ist, dessen Effektivwert der Betriebsspannung mehr als 60 V und weniger als 1500 V (Gleichstrom) oder mehr als 30 V oder weniger als maximal 1000 V (Wechselstrom) ist.High-voltage batteries, which are sometimes referred to as high-performance batteries, are known from the general state of the art. They typically have a plurality of individual battery cells, which may be implemented, for example, in lithium-ion technology. The term high-voltage or high-voltage battery goes on the ECE R100 back, which defines that "high voltage" is the voltage for which an electrical component or circuit is designed whose effective value of the operating voltage is more than 60 V and less than 1500 V (DC) or more than 30 V or less than 1000 maximum V (AC) is.

Derartige Hochvoltbatterien können beispielsweise für Fahrzeuganwendungen, wie Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge oder ähnliches oder auch für stationäre Anwendungen, beispielsweise Notstromversorger oder Stromzwischenspeicher, eingesetzt werden. Die Batterieeinzelzellen in derartigen Hochvoltbatterien sind typischerweise in Reihe und/oder parallel elektrisch miteinander verschaltet. Sie weisen eine gemeinsame Einrichtung zur Kühlung auf, insbesondere einen mit den Batterieeinzelzellen in Kontakt stehenden Kühlwärmetauscher, welcher von einem Kühlmedium durchströmt wird.Such high-voltage batteries can be used, for example, for vehicle applications, such as electric vehicles, hybrid vehicles or the like, or else for stationary applications, such as emergency power suppliers or temporary electricity storage. The battery cells in such high-voltage batteries are typically connected in series and / or in parallel with each other electrically. They have a common device for cooling, in particular a cooling heat exchanger in contact with the battery individual cells, through which a cooling medium flows.

Typische Kühlmedien, über welche Hochvoltbatterien gekühlt werden, sind insbesondere Gemische aus Wasser und einem Frostschutzmittel, welche insbesondere im Kühlkreislauf eines Fahrzeugs umgepumpt werden, und welche in diesem Kühlkreislauf des Fahrzeugs zur aktiven Kühlung der Hochvoltbatterie eingesetzt werden.Typical cooling media, via which high-voltage batteries are cooled, are in particular mixtures of water and an antifreeze, which are circulated in particular in the cooling circuit of a vehicle, and which are used in this cooling circuit of the vehicle for active cooling of the high-voltage battery.

Diese typischerweise wasserbasierten Kühlmedien haben einen gravierenden Nachteil. Im Falle eines Austritts des Kühlmediums aus dem Kühlwärmetauscher in dem Batteriegehäuse kann es zu Kurzschlüssen in der Batterie und im Falle einer Elektrolyse zur Bildung von Knallgas kommen. Dadurch entsteht ein erhebliches Sicherheitsrisiko für die Hochvoltbatterie, insbesondere bei Einsatzfällen, in denen beispielsweise durch einen Unfall verursachte Deformierungen der Hochvoltbatterie bzw. ihres Gehäuses nicht gänzlich ausgeschossen werden können.These typically water-based cooling media have a serious disadvantage. In the event of leakage of the cooling medium from the cooling heat exchanger in the battery case can cause short circuits in the battery and in the case of electrolysis to form oxyhydrogen gas. This creates a significant security risk for the high-voltage battery, especially in applications in which, for example, caused by an accident deformations of the high-voltage battery or its housing can not be completely eliminated.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine Hochvoltbatterie anzugeben, welche in ihrer Sicherheit verbessert ist, sodass einer Bildung von Knallgas zuverlässig entgegengewirkt wird.The object of the present invention is now to provide a high-voltage battery, which is improved in their safety, so that a formation of oxyhydrogen gas is reliably counteracted.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale in den Ansprüchen 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Lösungen sind in den jeweils abhängigen Unteransprüchen angegeben. Eine besonders bevorzugte Verwendung von derartigen Hochvoltbatterien ergibt sich aus Anspruch 10.According to the invention, this object is solved by the features in claims 1 and 8. Advantageous embodiments and further developments of these solutions are specified in the respective dependent subclaims. A particularly preferred use of such high-voltage batteries results from claim 10.

Die erste erfindungsgemäße Lösung der oben genannten Aufgabe besteht darin, dass ein Kühlmedium eingesetzt wird, welches nicht elektrisch leitend ist. Durch ein solches elektrisch nicht leitendes Kühlmedium lassen sich innere Batteriekurzschlüsse beispielsweise bei einer Zerstörung einer oder mehrerer Batterieeinzelzellen in dem Batteriegehäuse, wie sie beispielweise im Falle eines Unfalls eines mit der Batterie ausgestalteten Fahrzeugs auftreten können, sicher und zuverlässig vermeiden. Auch kann keine Elektrolyse von ausgetretenem Kühlmedium mehr auftreten, da dieses elektrisch nicht leitend ist und damit nicht elektrolysiert werden kann. Die kritische Bildung von Knallgas kann somit sicher und zuverlässig unterbunden werden. Das elektrisch nicht leitende bzw. deionisierte Kühlmedium ermöglicht also einen sehr sicheren Aufbau der Hochvoltbatterie. Dabei sind prinzipiell verschiedene Kühlmedien geeignet, beispielsweise deionisiertes Wasser, oder auch Öle oder Kühlmedien auf der Basis von Glycol. Entscheiden ist nur, dass diese elektrisch nicht leitend sind.The first solution according to the invention of the above-mentioned object is that a cooling medium is used, which is not electrically conductive. By such an electrically non-conductive cooling medium, internal battery short circuits can be safely and reliably avoid, for example, in a destruction of one or more individual battery cells in the battery case, as they may occur in the event of an accident of a vehicle designed with the battery. Also, no electrolysis of leaked cooling medium occur more, since this is electrically non-conductive and thus can not be electrolyzed. The critical formation of oxyhydrogen gas can thus be safely and reliably prevented. The electrically non-conductive or deionized cooling medium thus allows a very safe construction of the high-voltage battery. In principle, different cooling media are suitable, for example deionized water, or also oils or cooling media based on glycol. Decide is only that they are electrically non-conductive.

Beispielsweise beim Einsatz von deionisiertem Wasser besteht grundsätzlich die Gefahr, dass dieses, wenn es in dem Kühlkreislauf umgewälzt wird, Ionen aufnimmt. Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie kann es deshalb vorgesehen sein, dass ein Ionentauscher für das Kühlmedium vorhanden ist. Über einen solchen Ionentauscher, beispielsweise einen periodisch bei Wartungsintervallen ausgetauschten Ionentauscher, eine Deionisierung durch Umkehrosmose oder ähnliches, kann sichergestellt werden, dass keine Ionen in dem Kühlmedium verbleiben, sodass dauerhaft erreicht wird, dass das Kühlmedium elektrisch nicht leitet.For example, when using deionized water, there is a general danger that it will absorb ions when it is circulated in the cooling circuit. According to a very advantageous development of the high-voltage battery according to the invention, it may therefore be provided that an ion exchanger for the cooling medium is present. About such an ion exchanger, such as a periodically replaced at maintenance intervals ion exchanger, a deionization by reverse osmosis or the like, it can be ensured that no ions remain in the cooling medium, so that it is permanently achieved that the cooling medium is not electrically conductive.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass das Kühlmedium ein Öl oder ein Glycol, insbesondere Trafoöl, ist. In diesem Fall kann eine Entwässerungseinrichtung vorgesehen sein, da sich in dem Öl bzw. Glycol mit der Zeit Wasser ansammeln kann, welches wiederum die Gefahr birgt, dass es, falls Ionen in das Wasser gelangen, eine elektrische Leitfähigkeit oder zumindest eine teilweise elektrische Leitfähigkeit des Kühlmediums verursacht. Aus diesem Grund kann die Entwässerungseinrichtung vorgesehen werden, um das Kühlmedium frei von Wasser zu halten, und so die Gefahr einer sich mit der Zeit einstellenden elektrischen Leitfähigkeit zu umgehen. In a further very favorable embodiment, it can also be provided that the cooling medium is an oil or a glycol, in particular transformer oil. In this case, a drainage device may be provided, since in the oil or glycol with time water can accumulate, which in turn carries the risk that, if ions enter the water, an electrical conductivity or at least a partial electrical conductivity of the Coolant caused. For this reason, the dewatering device can be provided to keep the cooling medium free of water, thus avoiding the risk of a time-adjusting electrical conductivity.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie kann es nun außerdem vorgesehen sein, dass das Kühlmedium in einem in dem Batteriegehäuse angeordneten Kühlkreislauf strömt, welcher über einen Wärmetauscher außerhalb des Batteriegehäuses abgekühlt ist. Ein solcher im Inneren des Batteriegehäuses angeordneter Kühlkreislauf hat dabei den entscheidenden Vorteil, dass er mit sehr wenig Kühlmedium auskommt. Er kann über einen entsprechenden Wärmetauscher mit einem anderen Kühlkreislauf außerhalb des Batteriegehäuses gekoppelt oder auch direkt beispielweise von um das Batteriegehäuse strömender Umgebungsluft abgekühlt sein. Der mit vergleichsweise geringem Volumen im Inneren des Batteriegehäuses aufgebaute Kühlkreislauf kommt dementsprechend mit einem geringen Volumen an Kühlmedium aus. Dies kann von entscheidendem Vorteil sein, da dies ein Kühlmedium möglich macht, welches hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeit auf die oben genannten Bedingungen optimiert ist. Aufgrund der vergleichsweise geringen Menge spielt eine kostengünstige Verfügbarkeit eine untergeordnete Rolle, sodass eine entsprechend hohe Freiheit bei der Wahl des Kühlmediums entsteht, ohne dass dies ein für die Hochvoltbatterie relevanter Kostenfaktor in der Herstellung wird.In a further very favorable embodiment of the high-voltage battery according to the invention, it can now also be provided that the cooling medium flows in a cooling circuit arranged in the battery housing, which is cooled by a heat exchanger outside the battery housing. Such a cooling circuit arranged in the interior of the battery housing has the decisive advantage that it manages with very little cooling medium. It can be coupled via a corresponding heat exchanger with another cooling circuit outside the battery case or also cooled directly, for example, from flowing around the battery housing ambient air. The constructed with a comparatively small volume in the interior of the battery case cooling circuit is accordingly with a small volume of cooling medium. This can be of decisive advantage, since this makes a cooling medium possible, which is optimized in terms of its electrical conductivity to the above conditions. Due to the comparatively small amount, low-cost availability plays a subordinate role, so that a correspondingly high degree of freedom arises in the choice of the cooling medium, without this being a relevant cost factor for the high-voltage battery in the production.

Eine alternative Lösung für die oben genannte Aufgabe ist, wie bereits erwähnt, im Anspruch 8 angegeben. Bei dieser zweiten erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie ist es nun vorgesehen, dass in dem Batteriegehäuse ein Entionisierungsmittel für frei in dem Batteriegehäuse befindliche Flüssigkeit angeordnet ist. Frei in dem Batteriegehäuse befindliche Flüssigkeit kann beispielsweise im Falle eines Unfalls und einer Verformung bzw. einer Leckage eines Kühlkreislaufs auftreten. Wenn in diesem Kühlkreislauf ein wasserbasiertes und typischerweise elektrisch leitendes Kühlmedium vorhanden ist, kann dieses als freie elektrisch leitende Flüssigkeit in das Batteriegehäuse gelangen. Außerdem ist es denkbar, dass elektrisch leitende Flüssigkeiten wie beispielsweise nicht vollkommen reines Wasser von außen eindringen, beispielsweise im Falle einer Reinigung der Batterie mittels Hochdruckreiniger, einer Durchfahrt durch Wasser, extremen Wetterbedingungen oder dergleichen. Auch Kondenswasser, welches sich im Inneren der Batterie bildet, kann beispielsweise Ionen aus dem Material des Batteriegehäuses aufnehmen und dann entsprechend elektrisch leitfähig sein. Bei dieser zweiten erfindungsgemäß ausgebildeten Lösung der Hochvoltbatterie stellt all dies kein Problem dar. Das Entionisierungsmittel kann die Ionen in der freien Flüssigkeit entsprechend binden und sorgt damit dafür, dass keine elektrisch leitfähige Flüssigkeit vorliegt. Auch hierdurch lassen sich, wie bei der zuerst genannten Lösung, Kurzschlüsse und insbesondere die Elektrolyse und die damit einhergehende Knallgasbildung in dem Batteriegehäuse sicher und zuverlässig vermeiden.An alternative solution to the above object is, as already mentioned, specified in claim 8. In the case of this second high-voltage battery according to the invention, it is now provided that a deionization agent for liquid located freely in the battery housing is arranged in the battery housing. Free liquid in the battery housing can occur, for example, in the event of an accident and a deformation or leakage of a cooling circuit. If a water-based and typically electrically conductive cooling medium is present in this cooling circuit, it can enter the battery housing as a free, electrically conductive liquid. In addition, it is conceivable that electrically conductive liquids such as not completely pure water from the outside penetrate, for example in the case of cleaning the battery by means of high-pressure cleaner, a passage through water, extreme weather conditions or the like. Also condensate, which forms inside the battery, for example, can absorb ions from the material of the battery case and then be electrically conductive accordingly. In the case of this second solution of the high-voltage battery designed according to the invention, all of this poses no problem. The deionizing agent can bind the ions in the free liquid accordingly and thus ensures that no electrically conductive liquid is present. This also makes it possible, as in the case of the first-mentioned solution, to avoid short circuits and in particular the electrolysis and the associated oxyhydrogen gas formation in the battery housing safely and reliably.

In einer besonders günstigen und vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es nun ferner vorgesehen sein, dass das Entionisierungsmittel als Schüttung in einem definierten von für Flüssigkeit durchlässigen Elementen umgebenden Bereich des Batteriegehäuses ausgebildet ist. Eine solche Schüttung kann beispielsweise in einem in Richtung der Schwerkraft unteren Teil des Batteriegehäuses ausgebildet und über ein Gitter, ein Netz oder dergleichen an Ort und Stelle gehalten sein. Dieses Gitter, Netz oder ähnliches ist dabei nicht für die Schüttung, jedoch für anströmende Flüssigkeit durchlässig, sodass diese in den Bereich der Schüttung gelangt, welche die Ionen aus der Flüssigkeit aufnimmt und entsprechend bindet, sodass die Flüssigkeit keine elektrische Leitfähigkeit mehr aufweist und damit weder zu Kurzschlüssen noch zur Knallgasbildung beitragen kann.In a particularly favorable and advantageous development of this idea, it can now also be provided that the deionization agent is designed as a bed in a defined area of the battery housing surrounding the liquid-permeable elements. Such a bed may, for example, be formed in a lower part of the battery housing in the direction of gravity and held in place via a grid, a net or the like. This grid, mesh or the like is not permeable to the bed, but for inflowing liquid, so that it enters the region of the bed, which receives the ions from the liquid and binds accordingly, so that the liquid has no electrical conductivity and thus neither to short circuits can still contribute to the formation of explosive gases.

Ein derartiger die Knallgasbildung im Schadensfall verhindernder Aufbau einer Hochvoltbatterie ergibt eine sehr sichere und zuverlässige Batterie, welcher höchste Anforderungen an die Sicherheit vor allem dann mit sich bringt, wenn die Batterie in einem Umfeld eingesetzt wird, in dem eine Beschädigung nie gänzlich ausgeschlossen werden kann. Da eine Beschädigung bei einem Einsatz in Kraftfahrzeugen aufgrund potenzieller Unfälle grundsätzlich nie gänzlich ausgeschlossen werden kann, liegt die bevorzugte Verwendung einer derartig aufgebauten Hochvoltbatterie in ihrem Einsatz als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug.Such a construction of a high-voltage battery which prevents the formation of oxyhydrogen in the event of damage results in a very safe and reliable battery, which has the highest safety requirements, especially when the battery is used in an environment in which damage can never be completely ruled out. Since damage can never be completely ruled out when used in motor vehicles due to potential accidents, the preferred use of such a constructed high-voltage battery in its use as a traction battery in an at least partially electrically powered vehicle.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Hochvoltbatterie ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.Further advantageous embodiments of the high-voltage battery according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiments, which are described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 ein prinzipmäßig angedeutetes Fahrzeug mit einer Hochvoltbatterie; 1 a principle indicated vehicle with a high-voltage battery;

2 eine erste mögliche Ausführungsform einer Hochvoltbatterie gemäß der Erfindung; und 2 a first possible embodiment of a high-voltage battery according to the invention; and

3 eine weitere mögliche Ausführungsform einer Hochvoltbatterie gemäß der Erfindung. 3 another possible embodiment of a high-voltage battery according to the invention.

In der Darstellung der 1 ist schematisiert ein Fahrzeug 1 angedeutet, welches über einen elektrischen Fahrmotor 2 angetrieben ist. Dieser elektrische Fahrmotor 2 treibt das hier mit 3 bezeichnete angetriebene Rad des Fahrzeugs 1 an. Die elektrische Leistung für den elektrischen Fahrmotor 2 wird über eine Leistungselektronik 4 bereitgestellt. Die hierfür notwendige Energie stammt aus einer als Hochvoltbatterie ausgebildeten Batterie 5 in dem Fahrzeug 1. Die Batterie 5 besteht aus einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen 6, welche rein beispielhaft als prismatische Batterieeinzelzellen 6 angedeutet sind. Diese zu einem Zellblock 8 aufgestapelten Batterieeinzelzellen 6 sind dabei im Inneren eines Batteriegehäuses 7 angeordnet. Die Batterie 5 ist dabei über einen Kühlkreislauf 9, welcher in dem Fahrzeug 1 angedeutet ist, gekühlt. Für den Fall, dass das Fahrzeug 1 in einen Unfall verwickelt und die Batterie 5 entsprechend beschädigt wird, kann es nun dazu kommen, dass Kühlwasser aus dem Kühlkreislauf 9 im Inneren des Batteriegehäuses 7 austritt. Dies kann einerseits zu einem Kurzschluss der Batterieeinzelzellen 6 führen und kann andererseits zu einer Elektrolyse des wässrigen Anteils des Kühlmediums, typischerweise einem Gemisch aus Wasser und einem Frostschutzmittel, führen. Hierdurch entsteht Knallgas, welches hochexplosiv ist.In the presentation of the 1 is schematized a vehicle 1 indicated, which via an electric drive motor 2 is driven. This electric drive motor 2 do this with us 3 designated driven wheel of the vehicle 1 at. The electric Power for the electric traction motor 2 is about a power electronics 4 provided. The necessary energy comes from a battery designed as a high-voltage battery 5 in the vehicle 1 , The battery 5 consists of a plurality of individual battery cells 6 , which purely by way of example as prismatic single battery cells 6 are indicated. This to a cell block 8th stacked battery cells 6 are inside a battery case 7 arranged. The battery 5 is via a cooling circuit 9 which is in the vehicle 1 is indicated, cooled. In the event that the vehicle 1 involved in an accident and the battery 5 is damaged accordingly, it can now happen that cooling water from the cooling circuit 9 inside the battery case 7 exit. On the one hand, this can lead to a short circuit of the individual battery cells 6 On the other hand, lead to electrolysis of the aqueous portion of the cooling medium, typically a mixture of water and an antifreeze. This produces oxyhydrogen gas, which is highly explosive.

Um dieser Problematik entgegenzuwirken ist die Batterie 5 nun beispielhaft so aufgebaut, wie es in der Darstellung der 2 zu erkennen ist. In dem Batteriegehäuse bzw. innerhalb einer Grenze des Batteriesystems, welche ebenfalls mit dem Bezugszeichen 7 versehen und symbolisch als Batteriegehäuse 7 bezeichnet werden kann, befindet sich der Zellblock 8 aus den hier nicht mehr explizit dargestellten Batterieeinzelzellen 6. Der Zellblock 8 sitzt ähnlich wie in der Darstellung der 1 auf einem im Rahmen der 1 noch nicht beschriebenen Kühlwärmetauscher 10, welcher mit den Batterieeinzelzellen 6 in thermischer Verbindung steht, und welcher rein beispielhaft als Kühlplatte an der Unterseite der Batterieeinzelzellen 6 aufgebaut ist. Der Kühlwärmetauscher 10 wird über einen in dem Batteriegehäuse 7 angeordneten internen Kühlkreislauf 11 mit einem Kühlmedium versorgt. Der Kühlkreislauf 11 besteht aus einer nicht dargestellten Kühlmittelfördereinrichtung, jeweils einer Kühlmittelzu- und -ableitung 12 sowie einem außerhalb des Batteriegehäuses 7 angeordneten Wärmetauscher 13, welcher die Wärme in dem Kühlmedium an die angedeutete Umgebungsluft 14 abgibt. In einer der Leitungen 12 ist außerdem ein Ionentauscher 15 angeordnet. Das Kühlmedium im Inneren des Batteriegehäuses 7 ist dabei als elektrisch nicht leitendes bzw. deionisiertes Kühlmedium ausgebildet. Es kann sich beispielsweise um deionisiertes Wasser oder auch um ein Glycol, ein Trafoöl oder ein anderes synthetisches elektrisch nicht leitendes Kühlmedium handeln. Über den optionalen Ionentauscher 15 wird sichergestellt, dass eventuell in das Kühlmedium eingetragene Ionen diesem entzogen werden, um so dauerhaft die elektrische Isolation des Kühlmediums sicherzustellen. Dadurch, dass lediglich innerhalb des Batteriegehäuses 7 der entsprechende Kühlkreislauf 11 mit dem elektrisch nicht leitenden Kühlmedium aufgebaut ist, wird ein vergleichsweise geringes Volumen dieses Kühlmediums benötigt, während der Wärmetausch in die Umgebung über den Wärmetauscher 13 beispielsweise an die Umgebungsluft 14 erfolgen kann.To counteract this problem is the battery 5 now exemplified as it is in the representation of 2 can be seen. In the battery housing or within a limit of the battery system, which also with the reference numeral 7 provided and symbolically as a battery case 7 can be designated, is the cell block 8th from the battery individual cells not explicitly shown here 6 , The cell block 8th sits similarly as in the representation of the 1 on a in the context of 1 Not yet described cooling heat exchanger 10 , which with the battery single cells 6 is in thermal communication, and which purely by way of example as a cooling plate at the bottom of the battery cells 6 is constructed. The cooling heat exchanger 10 is via a in the battery case 7 arranged internal cooling circuit 11 supplied with a cooling medium. The cooling circuit 11 consists of a coolant conveyor, not shown, each a coolant supply and discharge 12 and one outside the battery case 7 arranged heat exchanger 13 , which transfers the heat in the cooling medium to the indicated ambient air 14 emits. In one of the lines 12 is also an ion exchanger 15 arranged. The cooling medium inside the battery case 7 is designed as electrically non-conductive or deionized cooling medium. It may be, for example, deionized water or else a glycol, a transformer oil or another synthetic electrically nonconductive cooling medium. Via the optional ion exchanger 15 it is ensured that any ions introduced into the cooling medium are removed from the cooling medium in order to ensure permanent electrical insulation of the cooling medium. Due to the fact that only inside the battery case 7 the corresponding cooling circuit 11 is constructed with the electrically non-conductive cooling medium, a comparatively small volume of this cooling medium is required, while the heat exchange into the environment via the heat exchanger 13 for example, to the ambient air 14 can be done.

In der Darstellung der 3 ist der Aufbau nochmals zu erkennen. Einer der Unterschiede ist der, dass der Wärmetauscher 13 an dem Kühlkreislauf 9 des Fahrzeugs angeschlossen ist, welcher hier gestrichelt angedeutet ist. Außerdem nutzt der Aufbau zusätzlich, oder auch für den Fall, dass ein elektrisch leitfähiges Kühlmedium verwendet wird, ein Entionisierungsmittel 16, welches in dem in Schwerkraft unteren Bereichs des Batteriegehäuses 7 angedeutet ist. Dieses Entionisierungsmittel 16 kann beispielsweise in Form einer Schüttung in das Batteriegehäuse 7 eingebracht sein, wobei über ein Gitter 17 oder ähnliches das Entionisierungsmittel 16 an Ort und Stelle gehalten wird. Kommt es nun zu einem Austritt von flüssigem wässrigem Kühlmedium, dann werden diesem die Ionen entzogen, sodass auch bei dem in 3 dargestellten Aufbau keine elektrisch leitende Flüssigkeit im Inneren des Batteriegehäuses 7 vorhanden ist, sodass elektrische Kurzschlüsse und insbesondere eine Elektrolyse der Flüssigkeit sicher und zuverlässig verhindert werden.In the presentation of the 3 the structure can be seen again. One of the differences is that of the heat exchanger 13 at the cooling circuit 9 the vehicle is connected, which is indicated here by dashed lines. In addition, the structure additionally uses, or in the case where an electrically conductive cooling medium is used, a deionizing agent 16 , which is in the gravity lower portion of the battery case 7 is indicated. This deionizing agent 16 For example, in the form of a bed in the battery case 7 be introduced, with over a grid 17 or the like, the deionizing agent 16 is held in place. If there is now an escape of liquid aqueous cooling medium, then the ions are withdrawn, so that even in the 3 shown construction no electrically conductive liquid inside the battery case 7 is present so that electrical short circuits and in particular an electrolysis of the liquid are safely and reliably prevented.

Der Aufbau in der Darstellung der 3 kann auch mit dem nicht elektrisch leitenden Kühlmedium gemäß der obigen Beschreibung kombiniert werden, so wie es in der Darstellung durch den Aufbau mit Ionentauscher 15 und Übergagewärmetauscher 13 angedeutet ist. Der entscheidende Vorteil in diesem Fall ist, dass eventuell von außen in das Batteriegehäuse 7 eindringendes flüssiges Wasser, beispielweise durch eine Wasserfahrt, beim Reinigen des Batteriegehäuses 7 mit einem Hochdruckreiniger, durch Kondensation und dergleichen, im Bereich des Entionisierungsmittels 16 von seinen Ionen befreit wird, falls das Wasser bzw. die Flüssigkeit durch entsprechende Verunreinigungen elektrisch leitend ist. Auch dann ist sichergestellt, dass keine Kurzschlüsse und insbesondere keine Elektrolyse in dem Batteriegehäuse 7 bzw. der Batterie 5 auftreten können.The structure in the representation of 3 can also be combined with the non-electrically conductive cooling medium as described above, as in the illustration by the construction with ion exchanger 15 and overage heat exchangers 13 is indicated. The key advantage in this case is that possibly from the outside into the battery case 7 penetrating liquid water, for example, by a water ride, when cleaning the battery case 7 with a high-pressure cleaner, by condensation and the like, in the region of the deionizing agent 16 is freed from its ions, if the water or the liquid is electrically conductive by appropriate impurities. Even then it is ensured that no short circuits and in particular no electrolysis in the battery case 7 or the battery 5 may occur.

Ein weiterer denkbarer Aufbau wäre der, dass der gesamte Kühlkreislauf 9 des Fahrzeugs 1 mit elektrisch nicht leitendem Kühlmedium beaufschlagt wird und mit einem oder mehreren Ionentauschern versehen wird. Im Prinzip wäre dies genauso denkbar, würde jedoch eine etwas größere Menge an elektrisch nicht leitendem Kühlmedium erforderlich machen.Another conceivable design would be that of the entire refrigeration cycle 9 of the vehicle 1 is charged with electrically non-conductive cooling medium and is provided with one or more ion exchangers. In principle, this would be just as conceivable, but would require a slightly larger amount of electrically non-conductive cooling medium.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • ECE R100 [0002] ECE R100 [0002]

Claims (10)

Hochvoltbatterie (5) mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen (6), welche in einem gemeinsamen Batteriegehäuse (7) angeordnet sind, und mit einer aktiven Kühlung über ein Kühlmedium, welches mit den Batterieeinzelzellen (6) in wärmeleitendem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium elektrisch nicht leitend ist.High voltage battery ( 5 ) with a plurality of battery cells ( 6 ), which in a common battery housing ( 7 ) and with an active cooling via a cooling medium which is connected to the battery individual cells ( 6 ) is in heat-conducting contact, characterized in that the cooling medium is electrically non-conductive. Hochvoltbatterie (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium in einem in dem Batteriegehäuse (7) angeordneten Kühlkreislauf (11) strömt, welcher über einen Wärmetauscher (13) außerhalb des Batteriegehäuses (7) abgekühlt ist.High voltage battery ( 5 ) according to claim 1, characterized in that the cooling medium in a in the battery housing ( 7 ) arranged cooling circuit ( 11 ) flowing through a heat exchanger ( 13 ) outside the battery case ( 7 ) is cooled. Hochvoltbatterie (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium in einem Kühlkreislauf (11, 9) strömt, welcher einen Ionentauscher für das Kühlmedium aufweist.High voltage battery ( 5 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the cooling medium in a cooling circuit ( 11 . 9 ), which has an ion exchanger for the cooling medium. Hochvoltbatterie (5) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium ein Öl oder ein Glycol, insbesondere ein Trafoöl, ist, welches in einem Kühlkreislauf (9, 11) strömt, wobei in dem Kühlkreislauf (9, 11) eine Entwässerungseinrichtung angeordnet ist.High voltage battery ( 5 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cooling medium is an oil or a glycol, in particular a transformer oil, which in a cooling circuit ( 9 . 11 ) flows, wherein in the cooling circuit ( 9 . 11 ) a drainage device is arranged. Hochvoltbatterie (5) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium deionisiertes Wasser ist.High voltage battery ( 5 ) according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cooling medium is deionized water. Hochvoltbatterie (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Batteriegehäuse (7) ein Entionisierungsmittel (16) für frei in dem Batteriegehäuse (7) befindliche Flüssigkeit angeordnet ist.High voltage battery ( 5 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the battery housing ( 7 ) a deionizing agent ( 16 ) for free in the battery case ( 7 ) located liquid is arranged. Hochvoltbatterie (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Entionisierungsmittel (16) als Schüttung in einem definierten von für Flüssigkeit durchlässigen Elementen (17) umgebenen Bereich des Batteriegehäuses (7) angeordnet ist.High voltage battery ( 5 ) according to claim 6, characterized in that the deionizing agent ( 16 ) as a bed in a defined of liquid-permeable elements ( 17 ) surrounded area of the battery case ( 7 ) is arranged. Hochvoltbatterie (5) mit einer Mehrzahl von Batterieeinzelzellen (6), welche in einem gemeinsamen Batteriegehäuse (7) angeordnet sind, und mit einer aktiven Kühlung über ein Kühlmedium, welches mit den Batterieeinzelzellen (6) in wärmeleitendem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Batteriegehäuse (7) ein Entionisierungsmittel (16) für frei in dem Batteriegehäuse (7) befindliche Flüssigkeit angeordnet ist.High voltage battery ( 5 ) with a plurality of battery cells ( 6 ), which in a common battery housing ( 7 ) and with an active cooling via a cooling medium which is connected to the battery individual cells ( 6 ) is in heat-conducting contact, characterized in that in the battery housing ( 7 ) a deionizing agent ( 16 ) for free in the battery case ( 7 ) located liquid is arranged. Hochvoltbatterie (5) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Entionisierungsmittel (16) als Schüttung in einem definierten von für Flüssigkeit durchlässigen Elementen (17) umgebenen Bereich des Batteriegehäuses (7) angeordnet ist.High voltage battery ( 5 ) according to claim 8, characterized in that the deionizing agent ( 16 ) as a bed in a defined of liquid-permeable elements ( 17 ) surrounded area of the battery case ( 7 ) is arranged. Verwendung einer Hochvoltbatterie (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, als Traktionsbatterie in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeug (1).Use of a high-voltage battery ( 5 ) according to one of claims 1 to 9, as a traction battery in an at least partially electrically driven vehicle ( 1 ).
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