DE102013200562A1 - Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung, Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen - Google Patents

Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung, Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen Download PDF

Info

Publication number
DE102013200562A1
DE102013200562A1 DE201310200562 DE102013200562A DE102013200562A1 DE 102013200562 A1 DE102013200562 A1 DE 102013200562A1 DE 201310200562 DE201310200562 DE 201310200562 DE 102013200562 A DE102013200562 A DE 102013200562A DE 102013200562 A1 DE102013200562 A1 DE 102013200562A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
housing
battery
battery cells
battery system
cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE201310200562
Other languages
English (en)
Inventor
Steffen Benz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Samsung SDI Co Ltd filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE201310200562 priority Critical patent/DE102013200562A1/de
Publication of DE102013200562A1 publication Critical patent/DE102013200562A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
    • B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • H01M10/6562—Gases with free flow by convection only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
    • H01M50/293—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs characterised by the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

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

Abstract

Es wird ein Batteriesystem (20) mit mehreren Batteriezellen (12) und einer Luftkühlung für die Batteriezellen (12) beschrieben. Die Batteriezellen (12, 31, 32) weisen jeweils ein Gehäuse (37, 38) auf und sind nebeneinander angeordnet, sodass sich paarweise jeweils eine erste Gehäuseseite (22) einer ersten Batteriezelle (31) und eine zweite Gehäuseseite (23) einer zweiten Batteriezelle (32) gegenüberstehen. Ferner weisen die gegenüberstehenden Gehäuseseiten (22, 23) jeweils derartig geformte profilartige Oberflächen (36) auf, dass zwischen einer jeweiligen ersten Gehäuseseite (22) und einer jeweiligen zweiten Gehäuseseite (23) eine vorbestimmte geometrische Struktur gebildet ist, die einen oder mehrere Kühlmittelkanäle (34) der Luftkühlung aufweist. Ferner werden ein entsprechendes Gehäuse (37, 38) für elektrische Energiespeicherzellen, insbesondere für Lithium-Ionen-Batteriezellen (12, 31, 32), bereitgestellt sowie ein zugehöriges Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen (12, 31, 32) beim Einbau in ein Batteriesystem (20) vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung für die Batteriezellen, wobei die Batteriezellen jeweils ein Gehäuse aufweisen und nebeneinander angeordnet sind, sodass sich paarweise jeweils eine erste Gehäuseseite einer ersten Batteriezelle und eine zweite Gehäuseseite einer zweiten Batteriezelle gegenüberstehen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen beim Einbau in ein Batteriesystem, ein Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen, insbesondere für Lithium-Ionen-Batteriezellen, sowie ein Kraftfahrzeug, das ein Batteriesystem aufweist.
  • Stand der Technik
  • Es zeichnet sich ab, dass in Zukunft sowohl bei stationären Anwendungen, wie beispielsweise bei Windkraftanlagen, in Fahrzeugen, wie beispielsweise bei Hybrid- und Elektrofahrzeugen, als auch im Consumer-Bereich, beispielsweise bei Laptops und Mobiltelefonen, vermehrt Batteriesysteme, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriesysteme, an die hohe Anforderungen bezüglich Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit gestellt werden, zum Einsatz kommen werden.
  • Zur Erhaltung der Leistungsfähigkeit und Erreichung einer hohen Lebensdauer der Batteriezellen ist es insbesondere bei Lithium-Ionen-Batteriezellen erforderlich, die Batteriezellen innerhalb zulässiger Betriebsparameter zu halten. Dies betrifft beispielsweise die Einhaltung bestimmter vorgegebener Temperaturbereiche.
  • Um in optimale Temperaturbereiche zu kommen, sind die Batteriezellen herkömmlicherweise an ein Thermomanagementsystem angeschlossen. Dieses erwärmt die Batteriezellen, beispielsweise nach dem Start an kalten Tagen, oder kühlt sie, beispielsweise während des Betriebes.
  • Bei luftgekühlten Zellen wird der Luftvolumenstrom beispielsweise durch einen in Strömungsrichtung des Luftvolumenstroms zulaufenden Kanal gleichmäßig auf die einzelnen Zellen verteilt. Dadurch benötigt ein luftgekühltes Batteriepack relativ viel Einbauraum. In der 1 wird ein Batteriesystem 10 mit einer Anordnung 14 einer Mehrzahl von luftgekühlten Batteriezellen 12 gezeigt, wobei der Luftvolumenstrom durch einen eng zulaufenden Kanal 11 zugeführt wird und zwischen den Batteriezellen 12 durch eine Mehrzahl von Kühlmittelkanälen 13 geführt wird. Durch die hier dargestellte, zulaufende Form des Kanals 13 für den Luftvolumenstrom werden ein Druckausgleich und somit eine ausgeglichene Wärmeleistung oder Kühlleistung erreicht, allerdings auch viel Bauraum verbraucht.
  • Aus der DE 10 2008 040 622 A1 ist ein Batteriesystem bekannt, bei dem die Batteriezellen innerhalb eines im Wesentlichen radialsymmetrischen Gehäuses um einen zentralen Hohlraum herum angeordnet sind, in dem ein Radiallüfter installiert ist.
  • Aus der US 2003/0118898 A1 ist ferner ein Batteriesystem mit Wasserkühlung bekannt.
  • Ferner ist auch eine ausreichende elektrische Isolierung der Batteriezellen untereinander zu gewährleisten. Dieser Sicherheitsaspekt ist besonders in Hinblick auf die teilweise hohen Spannungen von beispielsweise einigen hundert Volt, die bei aktuellen Lithium-Ionen-Batteriesystemen mit vielen in Serie geschalteten Batteriezellen auftreten können, von hoher Relevanz.
  • Um eine optimale Isolierung sicherzustellen, wird im Stand der Technik vorgeschlagen, die Batteriezellen durch einen zusätzlich zu platzierenden Abstandshalter voneinander zu trennen, der die Funktion der Positionierung in einer Richtung sowie die elektrische Isolierung hat.
  • Aus der EP 1 117 138 A1 ist ferner ein Batteriesystem mit mehreren Batteriemodulen bekannt, die jeweils durch dazwischenliegende Abstandshalter getrennt werden, die aus metallischem Material gebildet sind und dazu geformt sind, Strömungskanäle für ein Kühlmittel zu bilden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung für die Batteriezellen zur Verfügung gestellt, wobei die Batteriezellen jeweils ein Gehäuse aufweisen und nebeneinander angeordnet sind, sodass sich paarweise jeweils eine erste Gehäuseseite einer ersten Batteriezelle und eine zweite Gehäuseseite einer zweiten Batteriezelle gegenüberstehen. Die gegenüberstehenden Gehäuseseiten weisen jeweils profilartige Oberflächen auf, die derart geformt sind, dass zwischen einer jeweiligen ersten Gehäuseseite und einer jeweiligen zweiten Gehäuseseite eine vorbestimmte geometrische Struktur geformt wird, die einen oder mehrere Kühlmittelkanäle der Luftkühlung aufweist.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird auch ein entsprechendes Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen bereitgestellt, das zwei entgegengesetzte gegenüberliegende Gehäuseseiten mit profilartigen Oberflächen hat.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen beim Einbau in das beanspruchte Batteriesystem, wobei verfahrensgemäß die Positionierung der Batteriezellen mithilfe der von den Gehäuseseiten der Batteriezellen ausgebildeten profilartigen Oberflächen vorgenommen wird.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die für Kühlmittelkanäle zwischen den Batteriezellen vorzunehmenden baulichen Maßnahmen direkt mittels des Gehäuses für die Batteriezelle realisiert werden können, sodass somit eine zuverlässige Kühlanbindung jeder Batteriezelle sowie eine Einsparung von Bauraum ermöglicht wird. Dies wird insbesondere deswegen ermöglicht, weil der Wärmekontaktwiderstand verringert werden kann, da ein zusätzliches Bauteil wegfällt und eine Implementierung der Kühlmittelkanäle auf integrale Weise an den Batteriezellen erfolgt. Besonders vorteilhaft kann dies erreicht werden, wenn als die erfindungsgemäßen Gehäuse die Hartschalengehäuse von entsprechend gestalteten Hardcase-Batteriezellen verwendet werden. Gemäß der Erfindung wird aufgrund der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Oberflächen-Profile, die durch die Randbedingungen des jeweiligen Anwendungsfalls verschiedene Arten von Kurven, Verzweigungen und unterschiedliche Profiltiefen aufweisen können, eine optimale Integration von Kühlfunktionen an den Batteriezellen erreicht. Auch eine Positionierhilfe und/oder Fixierung von nebeneinander angeordneten Batteriezellen zueinander, insbesondere in zwei Richtungen senkrecht zur Normalen einer Gehäuseseite, kann durch die Erfindung vorteilhaft zur Verfügung gestellt werden. Mit anderen Worten, die Erfindung verwirklicht vorteilhaft eine Integration von einer Form in die Batteriezellhülle, die gewährleistet, dass die Batteriezellen zueinander richtig positioniert werden, und gleichzeitig einen Spalt zwischen den Zellen bildet, der als Kühlmittelkanal und/oder zur Isolation dienen kann.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die geometrische Struktur zwischen den Gehäuseseiten jeweils so geformt, dass dadurch ein Wärmeübergangskoeffizient zwischen den entsprechenden Gehäusewänden und der durch einen der gebildeten Kühlmittelkanäle durchströmenden Luft erhöht ist. Somit kann bei der Erfindung zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen durch die gewählte Geometrie gleichzeitig der Wärmeübergangskoeffizient von Batteriezelle zu Luft verbessert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist ein Aufbau denkbar, bei dem die Struktur zwischen den Batteriezellen aus sehr gut wärmeleitendem Kunststoff besteht, der zum einen den Wärmeübergangskoeffizient zwischen den Zellen verbessert und zusätzlich eine elektrische Isolierung zwischen den Zellen herstellt. Mit anderen Worten, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Gehäusewände, aus denen die erfindungsgemäße geometrische Struktur gebildet ist, jeweils wärmeleitenden Kunststoff auf, sodass eine elektrische Isolierung zwischen den Batteriezellen bereitgestellt wird.
  • Es wird bevorzugt, dass die Gehäusewände der ersten Gehäuseseite einer Batteriezelle und der zweiten Gehäuseseite einer Batteriezelle paarweise jeweils eine unterschiedliche Geometrie, insbesondere eine sich gegenseitig komplementär ergänzende Geometrie und/oder ineinandergreifende Profile aufweisen.
  • Eine besonders bevorzugte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die vorbestimmte geometrische Struktur zwischen der ersten Gehäuseseite und der zweiten Gehäuseseite jeweils ein Profil aus in Längsrichtung einer Batteriezelle verlaufenden V-förmigen Erhebungen der entsprechenden Gehäusewände aufweist.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Kühlmittelkanäle auf besondere Weise gestaltet, sodass durch die vorbestimmte geometrische Struktur zwischen den Gehäuseseiten ferner ein Turbulator für die durch einen der gebildeten Kühlmittelkanäle durchströmende Luft gebildet wird.
  • Insgesamt können bei dieser Weiterbildung also nicht nur ein besserer Wärmeübergang durch eine geringere Wandstärke der Batteriezellen und größere wärmeübertragende Flächen, sondern auch eine höhere Turbulenz der Luft und Wegfall des Kontaktwiderstandes von Zelle zu Turbulator erreicht werden.
  • Durch Kombination der vorteilhaften Ausführungsformen wird unter anderem eine Integration von Turbulator, Luftleitung und Positionierhilfen in zwei Richtungen der Batteriezellen zueinander in die Zellwand erreicht.
  • Bevorzugt sind die nebeneinander angeordneten Batteriezellen gleichmäßig voneinander beabstandet.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ferner eine jeweils unterschiedliche Strukturierung des Bauraumes der Batteriezellen angewandt, sodass der Druckverlust zwischen den jeweiligen Batteriezellen angepasst wird. Dazu kann zur Anpassung eines jeweiligen Druckverlustes in den Kühlmittelkanälen zwischen den Batteriezellen die jeweilige Form der gebildeten geometrischen Strukturen in Abhängigkeit von der Position gebildet werden, die die entsprechenden, einen jeweiligen Kühlmittelkanal begrenzenden Batteriezellen in der Anordnung der Batteriezellen einnehmen.
  • Somit kann bei dieser Ausführungsform auf besonders günstige Weise der Luftvolumenstrom zwischen den Batteriezellen vergleichmäßigt werden, ohne eine Querschnittsveränderung vornehmen zu müssen. Insbesondere kann die Vergleichmäßigung sehr günstig bei gleichzeitiger Verkleinerung des Einbauvolumens des Batteriepacks erreicht werden. Somit kann dank der Erfindung auf besonders komfortable Weise eine gleichmäßige Temperierung der Batteriezellen bei reduziertem Einbauraum erfolgen.
  • Erfindungsgemäß wird außerdem ein Kraftfahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, zur Verfügung gestellt, dass das beanspruchte Batteriesystem aufweist.
  • Bevorzugt weist das beanspruchte Batteriesystem Lithium-Ionen-Batteriezellen auf.
  • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung nach dem Stand der Technik,
  • 2 ein Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung nach einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 eine perspektivische Ansicht von zwei Batteriezellen, die auf erfindungsgemäße Weise ausgestaltet und nebeneinander angeordnet sind, aus einer ersten Richtung betrachtet, nach einer Ausführungsform der Erfindung, und
  • 4 eine perspektivische Ansicht von zwei Batteriezellen, die auf erfindungsgemäße Weise ausgestaltet und nebeneinander angeordnet, aus einer zweiten Richtung betrachtet, nach einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In der 2 ist ein Batteriesystem 20 mit mehreren Batteriezellen 12 und einer Luftkühlung nach einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Wie in der in 2 gezeigten schematischen Draufsicht skizziert, wird eine Anordnung 21 von Batteriezellen 12 mittels zwischen den Batteriezellen 12 angeordneten Kühlmittelmittekanälen gekühlt und/oder gewärmt. Dabei nehmen insbesondere die seitlichen Kanäle 11 für die Luftzufuhr und/oder Luftabfuhr der Kühlung vergleichsweise bedeutend weniger Platz ein als die entsprechenden Kanäle 11 des in 1 gezeigten Batteriemoduls 10. So kann erfindungsgemäß auf eine Verbreiterung oder Verengung der Kanäle 11 verzichtet werden. Stattdessen wird der Bauraum zwischen den Batteriezellen 31, 32 beziehungsweise der jeweilige Kühlmittelkanal 13 angepasst, sodass eine Druckveränderung im Luftvolumenstrom stattfindet, und zwar in Abhängigkeit von der räumlichen Position innerhalb der Reihenfolge, die eine Batteriezelle 12 beziehungsweise ein Kühlmittelkanal 13 in der Anordnung 21 einnimmt.
  • In der 2 sind außerdem noch die Gehäuseseiten 22, 23 bezeichnet, wobei jedoch der Übersicht halber stellvertretend jeweils nur zwei Gehäuseseiten 22, 23 mit einem Bezugszeichen versehen sind. So wird ein Kühlmittelkanal 11 jeweils von einer ersten Gehäuseseite 22 einer bestimmten Batteriezelle 12 und einer zweiten Gehäuseseite 23 einer anderen, direkt daneben angeordneten Batteriezelle 12 begrenzt. Da die Gehäuseseiten 22, 23 einer jeden Batteriezelle 12 erfindungsgemäß jeweils mit einer profilartigen Oberfläche ausgestattet sind, bildet sich durch die Nebeneinanderanordnung der Batteriezellen 12 eine vorbestimmte geometrische Struktur zwischen den Batteriezellen 12 aus, welche die Kühlmittelkanäle 11 umfasst.
  • In der 3 ist eine perspektivische Ansicht von zwei Batteriezellen 31, 32 gezeigt, die auf erfindungsgemäße Weise ausgestaltet und nebeneinander angeordnet sind. In der 4 ist ebenfalls eine entsprechende perspektivische Ansicht gezeigt, nur aus einer anderen Richtung betrachtet.
  • Die Batteriezellen 31, 32 weisen jeweils eine erste Gehäuseseite 22 und eine zweite Gehäuseseite 23 auf. Die Batterieterminals sind mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet. Die entsprechenden Gehäuse 37, 38 der Batteriezellen 31, 32 können ein speziell angepasstes, das heißt, an seinen Seiten anders gestaltetes Hardcase-Gehäuse 37, 38 einer insbesondere prismatisch ausgebildeten Hardcase-Batteriezelle 31, 32 sein. In dem, in den 3 und 4 gezeigten, besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Gehäuseseite 22 für jede der beiden Batteriezellen 31, 32 gleich gestaltet. Dasselbe gilt für die zweite Gehäuseseite 23. In den 3 und 4 ist jeweils die Struktur einer ersten Gehäuseseite 22 freiliegend einsehbar dargestellt. Ferner ist dargestellt, wie zwischen den beiden Batteriezellen 31, 32 durch die entsprechende (in der Zeichnung verdeckte) erste Gehäuseseite 22 der ersten Batteriezelle 31 und die entsprechende (in der Zeichnung verdeckte) zweite Gehäuseseite 23 der zweiten Batteriezelle 32 eine vorbestimmte geometrische Struktur zwischen den Batteriezellen 31, 32 gebildet wird, welche Kühlkanäle 34 umfasst. An der, in den 3 und 4 einsehbaren, freiliegend dargestellten ersten Gehäuseseite 22 der ersten Batteriezelle 31 ist zu erkennen, dass die Gehäuseoberfläche eine V-förmige Struktur aus Erhebungen 33 aufweist, welche die als Vertiefungen ausgebildeten Kühlkanäle 34, genauer gesagt „halben“ Kühlkanäle 34, oder Kühlkanal-Segmente 39 begrenzen. Somit wird ein Kühlkanal 34 durch Zusammenfügung der Kühlkanal-Segmente 39 einer ersten Batteriezelle 31 und einer zweiten Batteriezelle 32 gebildet.
  • Bei der hier diskutierten besonderen Ausführungsform wird mittels der Kühlkanal-Segmente 39 beziehungsweise die Profile 36 der V-förmigen Strukturen auf den Gehäusen 37, 38 eine sich komplementär ergänzende, ineinandergreifende Geometrie geschaffen. Dadurch können die Gehäusewände unter anderem sehr gut als Turbulator fungieren. Auch eine Positionierung und bessere Wärmeübertragung und eine Vergleichmäßigung des Luftvolumenstroms kann, wie oben bereits erklärt, mit der Erfindung sehr gut verwirklicht werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008040622 A1 [0006]
    • US 2003/0118898 A1 [0007]
    • EP 1117138 A1 [0010]

Claims (10)

  1. Batteriesystem (20) mit mehreren Batteriezellen (12) und einer Luftkühlung für die Batteriezellen (12), wobei die Batteriezellen (12, 31, 32) jeweils ein Gehäuse (37, 38) aufweisen und nebeneinander angeordnet sind, sodass sich paarweise jeweils eine erste Gehäuseseite (22) einer ersten Batteriezelle (31) und eine zweite Gehäuseseite (23) einer zweiten Batteriezelle (32) gegenüberstehen, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberstehenden Gehäuseseiten (22, 23) jeweils derartig geformte profilartige Oberflächen (36) aufweisen, dass zwischen einer jeweiligen ersten Gehäuseseite (22) und einer jeweiligen zweiten Gehäuseseite (23) eine vorbestimmte geometrische Struktur gebildet ist, die einen oder mehrere Kühlmittelkanäle (34) der Luftkühlung aufweist.
  2. Batteriesystem (20) nach Anspruch 1, wobei die geometrische Struktur zwischen den Gehäuseseiten (22, 23) jeweils so geformt ist, dass dadurch ein Wärmeübergangskoeffizient zwischen den entsprechenden Gehäusewänden und der durch einen der gebildeten Kühlmittelkanäle (34) durchströmenden Luft erhöht ist.
  3. Batteriesystem (20) nach Anspruch 1, wobei die Gehäusewände, aus denen die geometrische Struktur gebildet ist, jeweils wärmeleitenden Kunststoff aufweisen, sodass eine elektrische Isolierung zwischen den Batteriezellen (12, 31, 32) bereitgestellt wird.
  4. Batteriesystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gehäusewände der ersten Gehäuseseite (22) einer Batteriezelle (22, 31, 32) und der zweiten Gehäuseseite (23) einer Batteriezelle (22, 31, 32) paarweise jeweils eine unterschiedliche Geometrie, insbesondere eine sich gegenseitig komplementär ergänzende Geometrie und/oder ineinandergreifende Profile (36) aufweisen.
  5. Batteriesystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die vorbestimmte geometrische Struktur zwischen den Gehäuseseiten (22, 23) ferner ein Turbulator für die durch einen der gebildeten Kühlmittelkanäle (34) durchströmende Luft gebildet wird.
  6. Batteriesystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nebeneinander angeordneten Batteriezellen (12, 31, 32) gleichmäßig voneinander beabstandet sind und/oder wobei zur Anpassung eines jeweiligen Druckverlustes in den Kühlmittelkanälen (34) zwischen den Batteriezellen (12, 31, 32) die jeweilige Form der gebildeten geometrischen Strukturen in Abhängigkeit von der Position gebildet wird, welche die entsprechenden, einen jeweiligen Kühlmittelkanal (34) begrenzenden Batteriezellen (12, 31, 32) in der Anordnung (14) der Batteriezellen (12, 31, 32) einnehmen.
  7. Batteriesystem (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorbestimmte geometrische Struktur zwischen der ersten Gehäuseseite (22) und der zweiten Gehäuseseite (23) jeweils ein Profil (36) aus in Längsrichtung einer Batteriezelle (12, 31, 32) verlaufenden V-förmigen Erhebungen (33) der entsprechenden Gehäusewände aufweist.
  8. Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen (12, 31, 32) beim Einbau in ein Batteriesystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Batteriezellen (12, 31, 32) mithilfe der von den Gehäuseseiten (22, 23) der Batteriezellen (12, 31, 32) ausgebildeten profilartigen Oberflächen (36) vorgenommen wird.
  9. Gehäuse (37, 38) für elektrische Energiespeicherzellen, insbesondere für Lithium-Ionen-Batteriezellen (12, 31, 32), das zwei entgegengesetzte gegenüberliegende Gehäuseseiten (22, 23) mit derartig geformten profilartigen Oberflächen (36) hat, dass das Gehäuse (37, 38) zum Einsatz in einem Batteriesystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 geeignet ist.
  10. Kraftfahrzeug, insbesondere Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, das ein Batteriesystem (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, das mit einem Antriebstrang des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
DE201310200562 2013-01-16 2013-01-16 Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung, Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen Ceased DE102013200562A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310200562 DE102013200562A1 (de) 2013-01-16 2013-01-16 Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung, Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310200562 DE102013200562A1 (de) 2013-01-16 2013-01-16 Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung, Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013200562A1 true DE102013200562A1 (de) 2014-07-17

Family

ID=51015089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201310200562 Ceased DE102013200562A1 (de) 2013-01-16 2013-01-16 Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung, Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013200562A1 (de)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10483510B2 (en) 2017-05-16 2019-11-19 Shape Corp. Polarized battery tray for a vehicle
DE102018214545A1 (de) * 2018-08-28 2020-03-05 Audi Ag Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einem derartigen Batteriemodul
US10632857B2 (en) 2016-08-17 2020-04-28 Shape Corp. Battery support and protection structure for a vehicle
US10661646B2 (en) 2017-10-04 2020-05-26 Shape Corp. Battery tray floor assembly for electric vehicles
US10886513B2 (en) 2017-05-16 2021-01-05 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based integration
US11088412B2 (en) 2017-09-13 2021-08-10 Shape Corp. Vehicle battery tray with tubular peripheral wall
US11155150B2 (en) 2018-03-01 2021-10-26 Shape Corp. Cooling system integrated with vehicle battery tray
US11211656B2 (en) 2017-05-16 2021-12-28 Shape Corp. Vehicle battery tray with integrated battery retention and support feature
US11214137B2 (en) 2017-01-04 2022-01-04 Shape Corp. Vehicle battery tray structure with nodal modularity
US11688910B2 (en) 2018-03-15 2023-06-27 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based component

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1117138A1 (de) 2000-01-12 2001-07-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Modular aufgebaute prismatische Batterie mit Kühlelementen
US20030118898A1 (en) 1999-10-08 2003-06-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Battery pack
DE102008040622A1 (de) 2008-07-22 2010-01-28 Volkswagen Ag Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie elektrischer Energiespeicher umfassend ein solches

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030118898A1 (en) 1999-10-08 2003-06-26 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Battery pack
EP1117138A1 (de) 2000-01-12 2001-07-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Modular aufgebaute prismatische Batterie mit Kühlelementen
DE102008040622A1 (de) 2008-07-22 2010-01-28 Volkswagen Ag Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie elektrischer Energiespeicher umfassend ein solches

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11660950B2 (en) 2016-08-17 2023-05-30 Shape Corp. Battery support and protection structure for a vehicle
US10632857B2 (en) 2016-08-17 2020-04-28 Shape Corp. Battery support and protection structure for a vehicle
US11273697B2 (en) 2016-08-17 2022-03-15 Shape Corp. Battery support and protection structure for a vehicle
US11214137B2 (en) 2017-01-04 2022-01-04 Shape Corp. Vehicle battery tray structure with nodal modularity
US10886513B2 (en) 2017-05-16 2021-01-05 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based integration
US11211656B2 (en) 2017-05-16 2021-12-28 Shape Corp. Vehicle battery tray with integrated battery retention and support feature
US10483510B2 (en) 2017-05-16 2019-11-19 Shape Corp. Polarized battery tray for a vehicle
US11691493B2 (en) 2017-05-16 2023-07-04 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based component
US11088412B2 (en) 2017-09-13 2021-08-10 Shape Corp. Vehicle battery tray with tubular peripheral wall
US10960748B2 (en) 2017-10-04 2021-03-30 Shape Corp. Battery tray floor assembly for electric vehicles
US11267327B2 (en) 2017-10-04 2022-03-08 Shape Corp. Battery tray floor assembly for electric vehicles
US10661646B2 (en) 2017-10-04 2020-05-26 Shape Corp. Battery tray floor assembly for electric vehicles
US11787278B2 (en) 2017-10-04 2023-10-17 Shape Corp. Battery tray floor assembly for electric vehicles
US11155150B2 (en) 2018-03-01 2021-10-26 Shape Corp. Cooling system integrated with vehicle battery tray
US11688910B2 (en) 2018-03-15 2023-06-27 Shape Corp. Vehicle battery tray having tub-based component
DE102018214545A1 (de) * 2018-08-28 2020-03-05 Audi Ag Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einem derartigen Batteriemodul

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013200562A1 (de) Batteriesystem mit mehreren Batteriezellen und einer Luftkühlung, Gehäuse für elektrische Energiespeicherzellen sowie Verfahren zum Positionieren von Batteriezellen
DE102014102578B4 (de) Batteriemodul und kühlplattenbaugruppe dafür
DE102012222732B4 (de) Batteriezellenmodul
DE102010055389B4 (de) Kühlplatte für eine Lithiumionenbatteriepackung
EP2780958B1 (de) Batteriesystem mit einem temperierkörper enthaltend einen temperierkanal und einen bypass sowie kraftfahrzeug welches das batteriesystem enthält
EP2454456A1 (de) Thermoelektrische vorrichtung mit rohrbündeln
DE102010013025A1 (de) Batterie und Verfahren zur Herstellung einer Batterie mit einer in einem Batteriegehäuse angeordneten Kühlplatte
DE102011106690A1 (de) Batterien mit Phasenwechselmaterialien
DE112007002809T5 (de) Elektrisches Leistungszuführsystem
DE102017206283A1 (de) Zellmodul für einen Hochvolt-Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs
DE102011084749A1 (de) Batteriemodul mit Temperiereinheit für Lithium-Ionen-Zellen
DE102015009945A1 (de) Vorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug
WO2018036764A1 (de) Kühlvorrichtung für eine batteriebaugruppe sowie einheit aus einer batteriebaugruppe und einer kühlvorrichtung
DE102011082991A1 (de) Batteriegehäuse, insbesondere für Lithium-Ionen-Zellen, mit einem Temperiermittelverteilsystem, Batterie und Kraftfahrzeug
DE102011081537A1 (de) Batteriesystem mit Temperierung mindestens einer Batteriezelle und Kraftfahrzeug
DE102009013651A1 (de) Kühlsystem für einen Energiespeicher aus Batteriezellen und Verfahren zur Steuerung einer aktiven Kühlung
DE102015214779A1 (de) Statoranbaueinheit eines Antriebsmotors für ein Hybridfahrzeug
DE102015108426B4 (de) Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie
DE102016218140B4 (de) Brennstoffzellenstapel mit Wärmerohren
DE102012105119B4 (de) Schalldämpfer mit einer thermoelektrischen Generatorvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102015217780A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung zur Kühlung von Batterien
DE102011080974B4 (de) Batterie und Kraftfahrzeug
DE102012103128A1 (de) Batteriemodul
DE102018006412A1 (de) Temperiereinheit für eine Batterie
DE102019207136A1 (de) Kühler für eine Batterie, Verwendung von Kunststoffröhren in einem Kühler und Batterie mit zumindest einem Kühler

Legal Events

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

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0002020000

Ipc: H01M0050100000

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final