DE102013112726A1 - Battery cell group for a battery module provided for the purely electric drive of a motor vehicle motor vehicle battery - Google Patents

Battery cell group for a battery module provided for the purely electric drive of a motor vehicle motor vehicle battery Download PDF

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Abstract

Es ist eine Batteriezellengruppe für ein Batteriemodul (12) einer zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Kraftfahrzeugbatterie (10) vorgesehen mit einer ersten Batteriezelle (16) zur Erzeugung elektrischer Energie, einer an der ersten Batteriezelle (16) anliegenden wärmeleitenden ersten Wärmeleitschicht (22), einer an der ersten Wärmeleitschicht (22) anliegenden zweiten Batteriezelle (24) zur Erzeugung elektrischer Energie, einer an der zweiten Batteriezelle (24) anliegenden wärmeleitenden zweiten Wärmeleitschicht (30), einem mit der ersten Wärmeleitschicht (22) und der zweiten Wärmeleitschicht (30) thermisch gekoppelten Kühlkörper (32) zum Kühlen der ersten Batteriezelle (16) über die erste Wärmeleitschicht (22) und zum Kühlen der zweiten Batteriezelle (24) über die zweite Wärmeleitschicht (30) und einem an der zweiten Wärmeleitschicht (30) thermisch gekoppelten Heizkörper (34) zum Heizen der zweiten Batteriezelle (26) über die zweite Wärmeleitschicht (30). Mit Hilfe der über den Kühlkörper (32) thermisch gekoppelten Wärmeleitschichten (22, 30) können die Batteriezellen (16, 24) beidseitig gekühlt und über die thermisch an dem Heizkörper (34) angekoppelte zweite Wärmeleitschicht (30) in einer schichtartigen Zusammensetzung mehrere Batteriezellengruppen (14, 40) einseitig geheizt werden, so dass mit geringem konstruktivem Aufwand eine Temperierung der Batteriezellen (16, 24) einer Kraftfahrzeugbatterie (10) ermöglicht ist.A battery cell group for a battery module (12) of a motor vehicle battery (10) provided for the purely electrical drive of a motor vehicle is provided with a first battery cell (16) for generating electrical energy, a heat-conducting first heat-conducting layer (22) resting against the first battery cell (16). a second battery cell (24), which adjoins the first heat-conducting layer (22), for generating electrical energy, a thermally conductive second heat-conducting layer (30) adjacent to the second battery cell (24), one with the first heat-conducting layer (22) and the second heat-conducting layer (30 ) thermally coupled heat sink (32) for cooling the first battery cell (16) via the first Wärmeleitschicht (22) and for cooling the second battery cell (24) via the second Wärmeleitschicht (30) and to the second Wärmeleitschicht (30) thermally coupled radiator (34) for heating the second battery cell (26) via the second heat conductive layer (30). With the aid of the heat conduction layers (22, 30) thermally coupled via the cooling body (32), the battery cells (16, 24) can be cooled on both sides and a plurality of battery cell groups (29) can be thermally connected to the heating body (34) in a layered composition. 14, 40) are heated on one side, so that with little design effort, a temperature of the battery cells (16, 24) of a motor vehicle battery (10) is made possible.

Description

Die Erfindung betrifft eine Batteriezellengruppe für ein Batteriemodul einer zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Kraftfahrzeugbatterie, mit deren Hilfe elektrische Energie gespeichert und abgegeben werden kann, um ein Kraftfahrzeug rein elektrisch antreiben zu können. The invention relates to a battery cell group for a battery module of a purely electrical drive of a motor vehicle provided motor vehicle battery, with the help of electrical energy can be stored and delivered to drive a motor vehicle purely electric can.

Aus DE 10 2009 016 868 A1 ist eine Batteriezellengruppe für eine als Beutelzelle („Pouch Cell“) ausgestaltete Batterie bekannt, bei der Ableiter einer ersten Batteriezelle und einer zweiten Batteriezelle über einen Kühlkörper miteinander thermisch gekoppelt sind, so dass der eine Kühlkörper beide Batteriezelle kühlen kann. Out DE 10 2009 016 868 A1 a battery cell group is known for a pouch cell designed as a battery in which arresters of a first battery cell and a second battery cell via a heat sink are thermally coupled together, so that the one heat sink can cool both battery cell.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis Batteriezellen einer Kraftfahrzeugbatterie mit geringem konstruktivem Aufwand zu temperieren. There is a constant need to temper battery cells of a motor vehicle battery with little design effort.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die mit geringem konstruktivem Aufwand eine Temperierung von Batteriezellen einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglichen. It is the object of the invention to show measures that enable a temperature control of battery cells of a motor vehicle battery with little design effort.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Batteriezellengruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. The object is achieved by a battery cell group with the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are set forth in the dependent claims, each of which individually or in combination may constitute an aspect of the invention.

Erfindungsgemäß ist eine Batteriezellengruppe für ein Batteriemodul einer zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Kraftfahrzeugbatterie vorgesehen mit einer ersten Batteriezelle zur Erzeugung elektrischer Energie, einer an der ersten Batteriezelle anliegenden wärmeleitenden ersten Wärmeleitschicht, einer an der ersten Wärmeleitschicht anliegenden zweiten Batteriezelle zur Erzeugung elektrischer Energie, einer an der zweiten Batteriezelle anliegenden wärmeleitenden zweiten Wärmeleitschicht, einem mit der ersten Wärmeleitschicht und der zweiten Wärmeleitschicht thermisch gekoppelten Kühlkörper zum Kühlen der ersten Batteriezelle über die erste Wärmeleitschicht und zum Kühlen der zweiten Batteriezelle über die zweite Wärmeleitschicht und einem an der zweiten Wärmeleitschicht thermisch gekoppelten Heizkörper zum Heizen der zweiten Batteriezelle über die zweite Wärmeleitschicht. In accordance with the invention, a battery cell group for a battery module of a motor vehicle battery provided for the purely electrical drive of a motor vehicle is provided with a first battery cell for generating electrical energy, a thermally conductive first heat conducting layer adjacent to the first battery cell, a second battery cell for generating electrical energy applied to the first heat conducting layer on the second battery cell adjacent heat-conducting second heat conducting layer, a thermally coupled to the first heat conducting layer and the second heat conducting layer heat sink for cooling the first battery cell via the first heat conducting layer and for cooling the second battery cell via the second heat conducting layer and a thermally coupled to the second heat conducting layer to the radiator Heating the second battery cell via the second Wärmeleitschicht.

Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass insbesondere bei einer als Beutelzelle („Pouch Cell“) ausgestalteten Kraftfahrzeugbatterie die Batteriezellen für einen möglichst optimalen Betrieb einen bestimmten vorgegebenen Temperaturbereich benötigen. Um die Batteriezellen in diesem Temperaturbereich zu betreiben, ist es jedoch nicht nur erforderlich eine Überhitzung durch Kühlung zu vermeiden sondern auch, beispielsweise bei einem Kaltstart eines Kraftfahrzeugs mit einer die erfindungsgemäße Batteriegruppe aufweisenden Kraftfahrzeugbatterie, die Batteriezellen zu heizen. Hierbei wird jedoch nicht der Kühlkörper auch zu Heizzwecken verwendet, sondern es ist ein zu dem Kühlkörper zusätzlicher Heizkörper vorgesehen. Der Kühlkörper und der Heizkörper können unabhängig von einander bedarfsgerecht betrieben werden, so dass mit geringem Aufwand für die jeweilige Batteriezelle eine Temperatur in einem für den optimalen Betrieb vorgesehenen Temperaturbereich geregelt werden kann. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass die bei einer Beutelzelle schichtweise hintereinander angeordneten Batteriezellen im Wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen und beim Ansteuern einer Zieltemperatur entweder eine Kühlung oder eine Heizung erfolgt. Deswegen kann die zweite Wärmeleitschicht sowohl zur Übertragung von Kälte als auch zur Übertragung von Wärme funktionalisiert werden. In this case, the knowledge is exploited that, in particular in the case of a motor vehicle battery designed as a pouch cell, the battery cells require a certain predetermined temperature range for the best possible operation. However, in order to operate the battery cells in this temperature range, it is not only necessary to avoid overheating by cooling but also to heat the battery cells, for example during a cold start of a motor vehicle with a battery group according to the invention having motor vehicle battery. Here, however, not the heat sink is also used for heating purposes, but it is provided to the heat sink additional radiator. The heat sink and the radiator can be operated independently of each other as needed, so that with little effort for the respective battery cell, a temperature can be controlled in an intended for optimal operation temperature range. Here, the knowledge is exploited that in a bag cell layer by layer arranged battery cells have substantially the same temperature and takes place when driving a target temperature either a cooling or heating. Therefore, the second heat conduction layer can be functionalized both for the transmission of cold and for the transfer of heat.

Wenn ein Heizen erfolgen soll, kann der Heizkörper mittelbar über die zweite Wärmeleitschicht die zweite Batteriezelle heizen. Ferner kann der Heizkörper mittelbar über die zweite Wärmeleitschicht die zweite Batteriezelle und/oder unmittelbar die erste Batteriezelle einer schichtweise nachfolgenden gleichartig aufgebauten Batteriezellengruppe heizen, so dass im Ergebnis im Wesentlichen alle Batteriezellen eines mehrere Batteriezellengruppen aufweisenden Batteriemoduls auf eine gewünschte Temperatur geheizt werden können. Ferner wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass im laufenden Betrieb des mehrere Batteriezellengruppen aufweisenden Batteriemoduls in der Regel eine höhere Kühlleistung als Heizleistung benötigt wird. Wenn ein Kühlen erfolgen soll, kann der Kühlkörper über die erste Wärmeleitschicht sowohl die erste Batteriezelle als auch die zweite Batteriezelle kühlen, so dass beide Batteriezellen der Batteriezellengruppe gekühlt werden können. Gleichzeitig kann der Kühlkörper zusätzlich über die zweite Wärmeleitschicht die zweite Batteriezelle und die erste Batteriezelle einer schichtweise nachfolgenden gleichartig aufgebauten Batteriezellengruppe kühlen. Dadurch können fast alle Batteriezellen des mehrere Batteriezellengruppen aufweisenden Batteriemoduls an beiden Stirnseiten über jeweils eine Wärmeleitschicht gekühlt werden. Hierbei kann ein platzsparender schichtartiger Aufbau der Batteriezellen beibehalten werden, der insbesondere eine große Wärmeübergangsfläche zwischen den jeweiligen Wärmeleitschichten und den Batteriezellen ermöglicht. Mit Hilfe der über den Kühlkörper thermisch gekoppelten Wärmeleitschichten können die Batteriezellen beidseitig gekühlt und über die thermisch an dem Heizkörper angekoppelte zweite Wärmeleitschicht in einer schichtartigen Zusammensetzung mehrere Batteriezellengruppen einseitig geheizt werden, so dass mit geringem konstruktivem Aufwand eine Temperierung der Batteriezellen einer Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht ist. If heating is to take place, the radiator can indirectly heat the second battery cell via the second heat-conducting layer. Furthermore, the radiator can heat indirectly via the second heat conducting layer, the second battery cell and / or directly the first battery cell of a layered successively identically constructed battery cell group, so that in essence substantially all battery cells of a battery cell groups having battery module can be heated to a desired temperature. Furthermore, the knowledge is exploited that, during operation of the battery module having a plurality of battery cell groups usually a higher cooling capacity is required as heating power. If cooling is to take place, the heat sink can cool both the first battery cell and the second battery cell via the first heat conducting layer, so that both battery cells of the battery cell group can be cooled. At the same time, the heat sink can additionally cool the second battery cell and the first battery cell of a layered successive identically structured battery cell group via the second heat conducting layer. As a result, almost all battery cells of the battery module having a plurality of battery cell groups can be cooled at both end faces via a respective heat conducting layer. In this case, a space-saving layer-like construction of the battery cells can be maintained, which in particular allows a large heat transfer surface between the respective heat conducting layers and the battery cells. With the help of the thermally coupled via the heat sink thermal conduction layers, the battery cells can be cooled on both sides and on the thermally coupled to the radiator second heat conduction layer in a layered composition several battery cell groups are heated on one side, so that with little design effort a temperature the battery cells of a motor vehicle battery is enabled.

Die erste Batteriezelle weist zwei jeweils zu benachbarten zweiten Batteriezellen weisende über eine Dicke zueinander beabstandete erste Stirnseiten auf, die über erste Seitenflächen miteinander verbunden sind. Die zweite Batteriezelle weist zwei jeweils zu benachbarten ersten Batteriezellen weisende über eine Dicke zueinander beabstandete zweite Stirnseiten auf, die über zweite Seitenflächen miteinander verbunden sind. Die erste Batteriezelle und die zweite Batteriezelle sind insbesondere symmetrisch, vorzugsweise identisch, ausgestaltet. Die Batteriezellen weisen insbesondere einen im Wesentlichen rechteckigen Batteriekörper auf, der die jeweiligen Stirnseiten und Seitenflächen ausbildet, wobei von dem Batteriekörper Ableiter abstehen können, die jeweils einen Pol, insbesondere Minus-Pol oder Plus-Pol, der Batteriezelle ausbilden. Die jeweilige Wärmeleitschicht weist insbesondere eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die Batteriezellen auf. Vorzugsweise ist die jeweilige Wärmeleitschicht als elektrischer Isolator ausgestaltet, so dass schichtweise nachfolgende Batteriezellen über die Wärmeleitschicht gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Wärmeleitschichten bilden insbesondere eine Wärmeübergangsfläche zu den Batteriezellen aus, die insbesondere im Wesentlichen die gesamte Stirnseite der jeweiligen Batteriezelle und gegebenenfalls zusätzlich zumindest teilweise die stirnseitigen Flächen der Ableiter abdeckt. Die Kälte des Kühlkörpers und/oder die Wärme des Heizkörpers kann beispeisweise durch ein Durchströmen eines gasförmigen und/oder flüssigen Fluids und/oder elektrothermische Prozesse im Material des Kühlkörpers beziehungsweise Heizkörpers erzeugt werden. The first battery cell has two respectively adjacent to the second battery cells pointing over a thickness spaced first end faces, which are interconnected via first side surfaces. The second battery cell has two mutually adjacent to adjacent first battery cells over a thickness spaced second end faces, which are interconnected via second side surfaces. The first battery cell and the second battery cell are in particular symmetrical, preferably identical, designed. The battery cells have, in particular, a substantially rectangular battery body which forms the respective end faces and side faces, wherein arresters can protrude from the battery body, each of which forms a pole, in particular minus pole or plus pole, of the battery cell. In particular, the respective heat conducting layer has a higher thermal conductivity than the battery cells. Preferably, the respective heat conducting layer is designed as an electrical insulator, so that layer by layer subsequent battery cells are electrically insulated from one another via the heat conducting layer. The heat conducting layers in particular form a heat transfer surface to the battery cells, which covers in particular substantially the entire end face of the respective battery cell and optionally additionally at least partially the end faces of the arrester. The cold of the heat sink and / or the heat of the radiator can beis be generated by flowing through a gaseous and / or liquid fluid and / or electrothermal processes in the material of the heat sink or radiator.

Insbesondere liegt der Heizkörper an einer von der zweiten Batteriezelle weg weisenden Stirnseite der zweiten Wärmeleitschicht an. Der Heizkörper kann dadurch die zweite Wärmeleitschicht großflächig direkt kontaktieren. Dadurch kann ein entsprechend großer Wärmestrom schnell in die zweite Batteriezelle und/oder die erste Batteriezelle einer nachfolgenden Batteriezellengruppe eingeleitet werden. In particular, the radiator is located on a side facing away from the second battery cell end side of the second heat conducting layer. The radiator can thereby contact the second heat conducting layer over a large area directly. As a result, a correspondingly large heat flow can be introduced quickly into the second battery cell and / or the first battery cell of a subsequent battery cell group.

Vorzugsweise ist der Kühlkörper mittelbar über die erste Wärmeleitschicht thermisch mit der ersten Batteriezelle gekoppelt, wobei insbesondere der Kühlkörper an der zweiten Batteriezelle anliegt. Beispielsweise kann die erste Wärmeleitschicht an einer Stirnseite die erste Batteriezelle und an einer gegenüberliegenden Stirnseite den Kühlkörper kontaktieren. Der Kühlkörper kann an einer Stirnseite die erste Wärmeleitschicht und an einer gegenüberliegenden Stirnseite die zweite Batteriezelle kontaktieren. Dadurch kann beispielsweise ein Kurzschluss der ersten Batteriezelle mit der zweiten Batteriezelle über den Kühlkörper durch eine elektrische Isolierung der ersten Wärmeleitschicht vermieden werden. Ferner kann der Kühlkörper mittelbar über die zweite Batteriezelle oder unmittelbar mit der zweiten Wärmeleitschicht thermisch gekoppelt sein. Preferably, the heat sink is indirectly coupled via the first heat conducting layer thermally to the first battery cell, wherein in particular the heat sink rests against the second battery cell. By way of example, the first heat-conducting layer can contact the first battery cell on one end side and the heat sink on an opposite end side. The heat sink may contact the first heat conduction layer on one end side and the second battery cell on an opposite end side. As a result, for example, a short circuit of the first battery cell to the second battery cell via the heat sink can be avoided by electrically insulating the first heat conducting layer. Furthermore, the heat sink may be indirectly thermally coupled via the second battery cell or directly to the second heat conducting layer.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die erste Batteriezelle einen ersten Batteriekörper und von dem ersten Batteriekörper abstehende erste Ableiter und die zweite Batteriezelle einen zweiten Batteriekörper und von dem zweiten Batteriekörper abstehende zweite Ableiter aufweisen, wobei der Kühlkörper seitlich zu dem ersten Batteriekörper und dem zweiten Batteriekörper beabstandet angeordnet ist, wobei der Kühlkörper insbesondere zwischen dem ersten Ableiter und dem zweiten Ableiter verläuft. Der Kühlkörper kann dadurch im Wesentlichen parallel zum Batteriekörper angeordnet werden, so dass die Erstreckung in Längsrichtung der Batteriezellengruppe mit den schichtweise hintereinander angeordneten Batteriekörpern und Wärmeleitschichten nicht durch die Dicke des Kühlkörpers vergrößert wird. Stattdessen kann ein für die Anordnung der Ableiter sowieso vorgesehener Bauraum für den Kühlkörper genutzt werden. Ferner kann der Kühlkörper nicht nur über den ersten Wärmeleiter und den zweiten Wärmeleiter sondern auch, insbesondere direkt, über die Ableiter Kälte in den Batteriekörper einleiten. Particularly preferably it is provided that the first battery cell having a first battery body and protruding from the first battery body first arrester and the second battery cell a second battery body and protruding from the second battery body second arrester, the heat sink laterally spaced from the first battery body and the second battery body is arranged, wherein the heat sink in particular extends between the first arrester and the second arrester. The heat sink can thereby be arranged substantially parallel to the battery body, so that the extent in the longitudinal direction of the battery cell group with the layers successively arranged battery bodies and heat conducting layers is not increased by the thickness of the heat sink. Instead, a space provided for the arrangement of the arrester anyway space can be used for the heat sink. Furthermore, the heat sink can initiate cold in the battery body not only via the first heat conductor and the second heat conductor but also, in particular directly, via the arrester.

Insbesondere ist der Heizkörper stirnseitig zu dem ersten Batteriekörper und dem zweiten Batteriekörper angeordnet. Der Heizkörper kann dadurch in einen schichtartigen Aufbau der über die Wärmeleitschichten voneinander getrennten Batteriezellen als weitere Schicht integriert werden. Der Heizkörper bildet insbesondere eine Wärmeübergangsfläche aus, die insbesondere im Wesentlichen die gesamte Stirnseite der jeweiligen Batteriezelle und gegebenenfalls zusätzlich zumindest teilweise die stirnseitigen Flächen der Ableiter abdeckt. In particular, the radiator is arranged frontally to the first battery body and the second battery body. The radiator can be integrated as a further layer in a layered structure of the separated via the heat conducting layers of battery cells. The radiator in particular forms a heat transfer surface, which covers in particular substantially the entire end face of the respective battery cell and optionally additionally at least partially the end faces of the arrester.

Vorzugsweise ist der Heizkörper als PTC-Element ausgestaltet. Dadurch kann der Heizkörper leicht mit elektrischer Energie betrieben werden, um Wärme zu erzeugen. Ferner kann dadurch der Heizkörper leicht als im Vergleich zur Dicke der Batteriezellen dünne Schicht ausgestaltet werden, wodurch der Bauraumbedarf der Batteriezellengruppe klein gehalten werden kann. Preferably, the radiator is designed as a PTC element. This allows the heater to be easily powered by electrical energy to generate heat. Further, the radiator can be easily configured as a thin layer compared to the thickness of the battery cells, whereby the space requirement of the battery cell group can be kept small.

Besonders bevorzugt ist die erste Wärmeleitschicht und/oder die zweite Wärmeleitschicht aus Graphitfolie hergestellt. Dadurch kann die jeweilige Wärmeleitschicht eine gute Wärmeleitfähigkeit bereitstellen und/oder eine ausreichende elektrische Isolierschicht ausbilden. Particularly preferably, the first heat-conducting layer and / or the second heat-conducting layer is produced from graphite foil. As a result, the respective heat-conducting layer can provide a good thermal conductivity and / or form a sufficient electrical insulating layer.

Insbesondere weist die erste Wärmeleitschicht und/oder die zweite Wärmeleitschicht eine Isolatorschicht zur elektrischen Isolierung der ersten Batteriezelle gegenüber der zweiten Batteriezelle auf. Die Isolatorschicht kann beispielsweise durch das Material der Wärmeleitschicht selber ausgebildet werden, indem beispielweise die Basalebenen des Graphits einer als Graphitfolie ausgestalteten Wärmeleitschicht im Wesentlichen parallel zu den Stirnseiten der Batteriezellen verlaufen. Vorzugsweise ist die Wärmeleitschicht mit einer Schicht aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere durch Beschichten, versehen. In particular, the first heat-conducting layer and / or the second heat-conducting layer has an insulator layer for electrically insulating the first battery cell from the second Battery cell on. The insulator layer can be formed, for example, by the material of the heat-conducting layer itself, for example by the basal planes of the graphite of a heat-conducting layer designed as a graphite foil extending substantially parallel to the end faces of the battery cells. The heat-conducting layer is preferably provided with a layer of an electrically insulating material, in particular by coating.

Die Erfindung betrifft ferner ein Batteriemodul für eine zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehene Kraftfahrzeugbatterie mit einer ersten Batteriezellengruppe, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, und einer zweiten Batteriezellengruppe, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, wobei der Heizkörper der ersten Batteriezellengruppe mit der ersten Batteriezelle der zweiten Batteriezellengruppe thermisch gekoppelt ist. Mit Hilfe der über den Kühlkörper thermisch gekoppelten Wärmeleitschichten können die Batteriezellen beidseitig gekühlt und über die thermisch an dem Heizkörper angekoppelte zweite Wärmeleitschicht in einer schichtartigen Zusammensetzung mehrere Batteriezellengruppen in dem Batteriemodul einseitig geheizt werden, so dass mit geringem konstruktivem Aufwand eine Temperierung der Batteriezellen des Batteriemoduls für die Kraftfahrzeugbatterie ermöglicht ist. The invention further relates to a battery module for a vehicle intended for purely electric drive of a motor vehicle battery with a first battery cell group, which may be as described above and further educated, and a second battery cell group, which may be as described above and further educated, wherein the Radiator of the first battery cell group is thermally coupled to the first battery cell of the second battery cell group. With the help of over the heat sink thermally coupled heat conducting layers, the battery cells can be cooled on both sides and the thermally coupled to the radiator second heat conducting layer in a layered composition several battery cell groups in the battery module are heated on one side, so that with little design effort a temperature of the battery cells of the battery module for the motor vehicle battery is enabled.

Insbesondere liegt der Heizkörper der ersten Batteriezellengruppe an der zweiten Wärmeleitschicht der ersten Batteriezellengruppe und an der ersten Batteriezelle der zweiten Batteriezellengruppe an. Über den Heizkörper kann dadurch eine schichtartige thermische Kontaktierung der ersten Batteriezellengruppe mit der zweiten Batteriezellengruppe erreicht werden. Der Heizkörper übernimmt dadurch eine Heizfunktion sowohl für die erste Batteriezellengruppe als auch für die zweite Batteriezellengruppe. In particular, the heating element of the first battery cell group is applied to the second heat conducting layer of the first battery cell group and to the first battery cell of the second battery cell group. A layer-like thermal contacting of the first battery cell group with the second battery cell group can thereby be achieved via the heating element. The radiator thereby assumes a heating function for both the first battery cell group and the second battery cell group.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen: The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. Show it:

1: eine schematische perspektivische Ansicht eine Kraftfahrzeugbatterie und 1 a schematic perspective view of a motor vehicle battery and

2: eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Batteriemoduls für die Kraftfahrzeugbatterie aus 1. 2 : A schematic side view of a part of a battery module for the motor vehicle battery 1 ,

Die in 1 dargestellte Kraftfahrzeugbatterie 10 weist beispielsweise drei übereinander angeordnete Batteriemodule 12 auf. Hierbei können auch mehrere Batteriemodule 12 auf einer gemeinsamen Höhe nebeneinander beziehungsweise hintereinander angeordnet sein. In the 1 illustrated motor vehicle battery 10 has, for example, three superimposed battery modules 12 on. This can also be several battery modules 12 be arranged at a common height next to each other or behind each other.

Wie in 2 dargestellt kann das Batteriemodul 12 mehrere in Längsrichtung schichtartig hintereinander angeordnete Batteriezellengruppen 14 aufweisen, die sich als wiederkehrende Einheit in Längsrichtung des Batteriemoduls 12 wiederholen. Die Batteriezellengruppe 14 weist eine erste Batteriezelle 16 mit einem im Wesentlichen rechteckigen ersten Batteriezellenkörper 18, von dem nach oben erste Ableiter 20 zur Ausbildung eines Minus-Pols und eines Plus-Pols abstehen. An der ersten Batteriezelle 16 liegt, insbesondere im Wesentlichen über die gesamte Höhe der ersten Batteriezelle 16, eine erste Wärmeleitschicht 22 an. Die erste Wärmeleitschicht 22 kann hierbei insbesondere sowohl den ersten Batteriekörper 18 als auch den ersten Ableiter 20 kontaktieren. As in 2 the battery module can be shown 12 a plurality of battery cell groups arranged one behind the other in the longitudinal direction in a layered manner 14 have, as a recurring unit in the longitudinal direction of the battery module 12 to repeat. The battery cell group 14 has a first battery cell 16 with a substantially rectangular first battery cell body 18 , from the top first arrester 20 protrude to form a minus pole and a plus pole. At the first battery cell 16 lies, in particular substantially over the entire height of the first battery cell 16 , a first heat conducting layer 22 at. The first heat-conducting layer 22 Here, in particular, both the first battery body 18 as well as the first arrester 20 to contact.

An der von der ersten Batteriezelle 16 weg weisenden Seite der ersten Wärmeleitschicht 22 liegt eine zweite Batteriezelle 24 mit ihrem zweiten Batteriekörper 26 an. Von dem zweiten Batteriekörper 26 stehen beabstandet zu den ersten Ableitern 20 zweite Ableiter 28 nach oben ab. An der zweiten Batteriezelle 24 liegt, insbesondere im Wesentlichen über die gesamte Höhe der zweiten Batteriezelle 24, eine zweite Wärmeleitschicht 30 an. Die zweite Wärmeleitschicht 30 kann hierbei insbesondere sowohl den zweiten Batteriekörper 26 als auch den zweiten Ableiter 28 kontaktieren. Oberhalb zu den Batteriekörpern 18, 26 ist ein Kühlkörper 32 vorgesehen, der insbesondere direkt mit der ersten Wärmeleitschicht 22 und der zweiten Wärmeleitschicht 28 auf Höhe der Ableiter 20, 28 thermisch kontaktiert ist. Insbesondere ist der Kühlkörper 32 und/oder die erste Wärmeleitschicht 22 und/oder die zweiten Wärmeleitschicht 28 im Wesentlichen bündig mit einer von dem zugeordneten Batteriekörper 18, 26 weg weisenden Außenseite der Ableitungen 20, 28 ausgeführt. Insbesondere stehen der Kühlkörper 32 und/oder die erste Wärmeleitschicht 22 und/oder die zweiten Wärmeleitschicht 28 nicht über die von dem zugeordneten Batteriekörper 18, 26 weg weisenden Außenseite der Ableitungen 20, 28 hervor. At the of the first battery cell 16 wegweisenden side of the first Wärmeleitschicht 22 is a second battery cell 24 with her second battery body 26 at. From the second battery body 26 stand spaced to the first arresters 20 second arrester 28 upwards. At the second battery cell 24 is located, in particular substantially over the entire height of the second battery cell 24 , a second heat conducting layer 30 at. The second heat conducting layer 30 Here, in particular, both the second battery body 26 as well as the second arrester 28 to contact. Above to the battery bodies 18 . 26 is a heat sink 32 provided, in particular directly with the first Wärmeleitschicht 22 and the second heat conduction layer 28 at the level of the arrester 20 . 28 thermally contacted. In particular, the heat sink 32 and / or the first heat conducting layer 22 and / or the second heat conducting layer 28 substantially flush with one of the associated battery body 18 . 26 Discharging away outside 20 . 28 executed. In particular, stand the heat sink 32 and / or the first heat conducting layer 22 and / or the second heat conducting layer 28 not over that of the associated battery body 18 . 26 Discharging away outside 20 . 28 out.

An der von der zweiten Batteriezelle 24 weg weisenden Seite der zweiten Wärmeleitschicht 30 liegt ein als PTC-Element ausgestalteter Heizkörper 34 an. Der Heizkörper 34 deckt eine den Stirnseiten der Batteriekörper 18, 24 entsprechende Fläche ab. Der Heizkörper 34 kann über Elektroleitungen 36 mit elektrischer Energie versorgt werden, um Hitze zu erzeugen. An dem Heizkörper 34 kann eine weitere erste Batteriezelle 38 einer zur ersten Batteriezellengruppe 14 entsprechend aufgebauten zweiten Batteriezellengruppen 40 anschließen, so dass der Heizkörper 34 mittelbar über die zweite Wärmeleitschicht 30 die zweite Batteriezelle 26 der Batteriezellengruppe 14 und unmittelbar die erste Batteriezelle 38 der zweiten Batteriezellengruppe 40 einseitig heizen kann. Der Kühlkörper 32 kann mittelbar über die erste Wärmeleitschicht 22 und die zweite Wärmeleitschicht 30 die zweite Batteriezelle 26 beidseitig kühlen. Die erste Batteriezelle 16 kann von dem Kühlkörper 32 der selben Batteriezellengruppe 14 an einer Stirnseite über die erste Wärmeleitschicht 22 und vorzugsweise an der anderen Stirnseite von einem Kühlkörper einer vorgeschalteten Batteriezellengruppe über deren zweite Wärmeleitschicht und deren in dieser Situation nicht geheizten Heizkörper gekühlt werden. At the of the second battery cell 24 way-facing side of the second Wärmeleitschicht 30 is designed as a PTC element radiator 34 at. The radiator 34 covers one of the faces of the battery body 18 . 24 corresponding area. The radiator 34 can be over electric wires 36 be supplied with electrical energy to generate heat. On the radiator 34 can be another first battery cell 38 one to the first battery cell group 14 correspondingly constructed second battery cell groups 40 connect so that the radiator 34 indirectly via the second heat conducting layer 30 the second battery cell 26 of the Battery cell group 14 and immediately the first battery cell 38 the second battery cell group 40 can heat one-sided. The heat sink 32 can indirectly via the first heat conducting layer 22 and the second heat conduction layer 30 the second battery cell 26 cool on both sides. The first battery cell 16 can from the heat sink 32 the same battery cell group 14 on an end face over the first heat conducting layer 22 and preferably cooled on the other end face of a heat sink of an upstream battery cell group on the second heat conduction layer and their not heated in this situation radiator.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102009016868 A1 [0002] DE 102009016868 A1 [0002]

Claims (10)

Batteriezellengruppe für ein Batteriemodul (12) einer zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehenen Kraftfahrzeugbatterie (10), mit einer ersten Batteriezelle (16) zur Erzeugung elektrischer Energie, einer an der ersten Batteriezelle (16) anliegenden wärmeleitenden ersten Wärmeleitschicht (22), einer an der ersten Wärmeleitschicht (22) anliegenden zweiten Batteriezelle (24) zur Erzeugung elektrischer Energie, einer an der zweiten Batteriezelle (24) anliegenden wärmeleitenden zweiten Wärmeleitschicht (30), einem mit der ersten Wärmeleitschicht (22) und der zweiten Wärmeleitschicht (30) thermisch gekoppelten Kühlkörper (32) zum Kühlen der ersten Batteriezelle (16) über die erste Wärmeleitschicht (22) und zum Kühlen der zweiten Batteriezelle (24) über die zweite Wärmeleitschicht (30) und einem an der zweiten Wärmeleitschicht (30) thermisch gekoppelten Heizkörper (34) zum Heizen der zweiten Batteriezelle (26) über die zweite Wärmeleitschicht (30). Battery cell group for a battery module ( 12 ) of a purely electric drive of a motor vehicle provided motor vehicle battery ( 10 ), with a first battery cell ( 16 ) for generating electrical energy, one at the first battery cell ( 16 ) adjacent heat-conducting first heat conducting layer ( 22 ), one on the first heat conducting layer ( 22 ) adjacent second battery cell ( 24 ) for generating electrical energy, one at the second battery cell ( 24 ) adjacent thermally conductive second Wärmeleitschicht ( 30 ), one with the first heat conducting layer ( 22 ) and the second heat conducting layer ( 30 ) thermally coupled heat sink ( 32 ) for cooling the first battery cell ( 16 ) over the first heat conducting layer ( 22 ) and for cooling the second battery cell ( 24 ) over the second heat conducting layer ( 30 ) and one on the second heat conducting layer ( 30 ) thermally coupled radiator ( 34 ) for heating the second battery cell ( 26 ) over the second heat conducting layer ( 30 ). Batteriezellengruppe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (34) an einer von der zweiten Batteriezelle (24) weg weisenden Stirnseite der zweiten Wärmeleitschicht (30) anliegt. Battery cell group according to claim 1, characterized in that the radiator ( 34 ) on one of the second battery cell ( 24 ) facing away end side of the second heat conducting layer ( 30 ) is present. Batteriezellengruppe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (32) mittelbar über die erste Wärmeleitschicht (22) thermisch mit der ersten Batteriezelle (16) gekoppelt ist, wobei insbesondere der Kühlkörper (32) an der zweiten Batteriezelle (24) anliegt. Battery cell group according to claim 1 or 2, characterized in that the heat sink ( 32 ) indirectly via the first heat conducting layer ( 22 ) thermally with the first battery cell ( 16 ), wherein in particular the heat sink ( 32 ) on the second battery cell ( 24 ) is present. Batteriezellengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Batteriezelle (16) einen ersten Batteriekörper (18) und von dem ersten Batteriekörper (18) abstehende erste Ableiter (20) und die zweite Batteriezelle (24) einen zweiten Batteriekörper (26) und von dem zweiten Batteriekörper (26) abstehende zweite Ableiter (28) aufweisen, wobei der Kühlkörper (32) seitlich zu dem ersten Batteriekörper (18) und dem zweiten Batteriekörper (26) beabstandet angeordnet ist, wobei der Kühlkörper (32) insbesondere zwischen dem ersten Ableiter (20) und dem zweiten Ableiter (28) verläuft. Battery cell group according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first battery cell ( 16 ) a first battery body ( 18 ) and from the first battery body ( 18 ) protruding first arresters ( 20 ) and the second battery cell ( 24 ) a second battery body ( 26 ) and of the second battery body ( 26 ) protruding second arrester ( 28 ), wherein the heat sink ( 32 ) laterally to the first battery body ( 18 ) and the second battery body ( 26 ) is arranged at a distance, wherein the heat sink ( 32 ) in particular between the first arrester ( 20 ) and the second arrester ( 28 ) runs. Batteriezellengruppe nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (34) stirnseitig zu dem ersten Batteriekörper (18) und dem zweiten Batteriekörper (26) angeordnet ist. Battery cell group according to claim 4, characterized in that the radiator ( 34 ) end face to the first battery body ( 18 ) and the second battery body ( 26 ) is arranged. Batteriezellengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (34) als PTC-Element ausgestaltet ist. Battery cell group according to one of claims 1 to 5, characterized in that the radiator ( 34 ) is designed as a PTC element. Batteriezellengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmeleitschicht (22) und/oder die zweite Wärmeleitschicht (30) aus Graphitfolie hergestellt ist. Battery cell group according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first heat conducting layer ( 22 ) and / or the second heat conducting layer ( 30 ) is made of graphite foil. Batteriezellengruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wärmeleitschicht (22) und/oder die zweite Wärmeleitschicht (30) eine Isolatorschicht zur elektrischen Isolierung der ersten Batteriezelle (16) gegenüber der zweiten Batteriezelle (24) aufweist. Battery cell group according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first heat conducting layer ( 22 ) and / or the second heat conducting layer ( 30 ) an insulator layer for electrical insulation of the first battery cell ( 16 ) opposite the second battery cell ( 24 ) having. Batteriemodul für eine zum rein elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehene Kraftfahrzeugbatterie (10) mit einer ersten Batteriezellengruppe (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einer zweiten Batteriezellengruppe (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Heizkörper (34) der ersten Batteriezellengruppe (14) mit der ersten Batteriezelle (38) der zweiten Batteriezellengruppe (40) thermisch gekoppelt ist. Battery module for a motor vehicle battery provided for purely electric drive ( 10 ) with a first battery cell group ( 14 ) according to one of claims 1 to 8 and a second battery cell group ( 40 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the radiator ( 34 ) of the first battery cell group ( 14 ) with the first battery cell ( 38 ) of the second battery cell group ( 40 ) is thermally coupled. Batteriemodul nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkörper (34) der ersten Batteriezellengruppe (14) an der zweiten Wärmeleitschicht (30) der ersten Batteriezellengruppe (14) und an der ersten Batteriezelle (38) der zweiten Batteriezellengruppe (40) anliegt. Battery module according to claim 9, characterized in that the radiator ( 34 ) of the first battery cell group ( 14 ) on the second heat conducting layer ( 30 ) of the first battery cell group ( 14 ) and at the first battery cell ( 38 ) of the second battery cell group ( 40 ) is present.
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