DE102013216513A1 - Device for conditioning a battery pack - Google Patents

Device for conditioning a battery pack Download PDF

Info

Publication number
DE102013216513A1
DE102013216513A1 DE102013216513.7A DE102013216513A DE102013216513A1 DE 102013216513 A1 DE102013216513 A1 DE 102013216513A1 DE 102013216513 A DE102013216513 A DE 102013216513A DE 102013216513 A1 DE102013216513 A1 DE 102013216513A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery modules
fluid
conditioning
cooling
contacted
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.)
Pending
Application number
DE102013216513.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Marek Rendt
Kai-Dirk Heilemann
Volker Becker
Thomas Hackl
Sven Nieszeri
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102013216513.7A priority Critical patent/DE102013216513A1/en
Publication of DE102013216513A1 publication Critical patent/DE102013216513A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05383Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/615Heating or keeping warm
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625Vehicles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6551Surfaces specially adapted for heat dissipation or radiation, e.g. fins or coatings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Batteriepacks (2) durch Kühlung und/oder Erwärmung, – mit einer Mehrzahl in zumindest einer Konditionierungsebene (4a, 4b) angeordneter Batteriemodule (3), wobei – in jeder Konditionierungsebene (4a, 4b) zwei oder mehr zueinander parallel angeordnete Reihen (5a–f) mit jeweils einem oder mehreren Batteriemodulen (3) vorgesehen sind, wobei – eine jede Reihe (5a–f) Batteriemodule (3) von wenigstens einer separaten und von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchflossenen Fluidleitung (6a–l) als Wärmetauscher unmittelbar oder mittelbar über Trägermittel (10) für die Batteriemodule (3) kontaktiert ist, wobei – die Fluidleitungen (6a–l) strömungstechnisch zueinander parallel geschaltet sind und einen gemeinsamen Fluid-Vorlauf (9a) und einen gemeinsamen Fluid-Rücklauf (9b) aufweisen, und wobei – die als Wärmetauscher fungierenden Fluidleitungen (6a–l) selbst derart geometrisch individuell ausgebildet sind, dass der dieselben jeweils durchdringende Fluid-Volumenstrom an einen individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe (5a–f) Batteriemodule (3) angepasst ist.Proposed is a device for conditioning a battery pack (2) by cooling and / or heating, - with a plurality in at least one conditioning level (4a, 4b) arranged battery modules (3), wherein - in each conditioning level (4a, 4b) two or more each series (5a-f) battery modules (3) of at least one separate and a liquid or gaseous medium-flowed through fluid line (6a -L) is contacted as a heat exchanger directly or indirectly via carrier means (10) for the battery modules (3), wherein - the fluid lines (6a-l) are fluidically connected in parallel to each other and a common fluid flow (9a) and a common fluid Have return (9b), and wherein - the functioning as a heat exchanger fluid lines (6a-l) even such geometrically ausgei individually Are that the same each penetrating fluid flow rate is adapted to an individual cooling or heating requirement of each contacted row (5a-f) battery modules (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Batteriepacks durch Kühlung und/oder Erwärmung gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 der Erfindung. The invention relates to a device for conditioning a battery pack by cooling and / or heating according to the combination of features of claim 1 of the invention.

Es ist nachteilig für ein Energiespeichersystem eines Fahrzeugs, wie eine Hochspannungs-Batterie insbesondere eines Elektrofahrzeugs und Hybrid-Elektrofahrzeugs, im Fahrzeug extremen Temperaturen für einen längeren Zeitraum ausgesetzt zu sein. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, eine derartige Batterie beispielsweise durch Erwärmen derselben, wenn sie zu kalt ist, oder durch Kühlen derselben, wenn sie zu heiß ist, zu konditionieren, um eine optimale Temperatur für die Leistungsabgabe der Batterie zu gewährleisten und überdies die Haltbarkeit und Lebensdauer sowie etwaige andere Aspekte der Batterie zu verbessern. Die Kühl- und/oder Heizvorrichtungen werden insbesondere in Abhängigkeit einer aktuell gemessenen Temperatur des Batteriepacks oder eines oder mehrerer Abschnitte (Module) desselben sensorisch gesteuert. Die Kühlvorrichtung ist dabei beispielsweise mit der Kühleinheit des Fahrzeugs thermisch verbunden. Die Heizvorrichtung ist beispielsweise mit einer Verbrennungsmaschine des Fahrzeugs thermisch verbunden und/oder elektrisch betrieben. Die Heiz- und Kühlvorrichtungen können als separate Vorrichtungen installiert oder untereinander kombiniert sein (vgl. beispielsweise DE 10 2011 121 245 A1 ). It is disadvantageous for an energy storage system of a vehicle, such as a high-voltage battery, in particular of an electric vehicle and hybrid electric vehicle, to be exposed in the vehicle to extreme temperatures for an extended period of time. It has proven to be advantageous to condition such a battery, for example, by heating it, if it is too cold, or by cooling it, if it is too hot, to ensure an optimum temperature for the power output of the battery and, moreover, the durability and improve lifespan as well as any other aspects of the battery. The cooling and / or heating devices are in particular sensory controlled as a function of a currently measured temperature of the battery pack or one or more sections (modules) thereof. The cooling device is thermally connected, for example, with the cooling unit of the vehicle. The heating device is thermally connected and / or electrically operated, for example, with an internal combustion engine of the vehicle. The heating and cooling devices can be installed as separate devices or combined with each other (see, for example DE 10 2011 121 245 A1 ).

Aus der Praxis ist es bekannt, dass je nach geometrischer Anordnung der Batteriemodule im Batteriepack diese Anordnung eine einheitliche Kühl- oder Heizleistung der Batteriemodule oder eine Individualisierung der Kühl- oder Heizleistung erfordert, um eine möglichst identische Betriebstemperatur der Batteriemodule und idealerweise aller in denselben angeordneten Batteriezellen zu gewährleisten. So ist aus der DE 10 2010 025 525 A1 ein Verfahren zur Kühlung von Batteriepacks bekannt, bei dem wenigstens ein Batteriepack in mehrere Batteriemodule aufgeteilt ist. Jedem Modul ist eine Kühleinrichtung nach Art eines Wärmetauschers zugeordnet. Die Kühlmittelanbindungen der Kühleinrichtungen sind in einem Kühlkreislauf fluidisch parallel geschaltet. Eine Regelung der Kühlmittelströme zu jedem Modul erfolgt über ein dem Modul jeweils zugeordnetes Stellventil. Jedes Modul weist wenigstens einen Temperatursensor auf, der die individuelle Temperatur eines Moduls misst. Ein Temperaturregler regelt abhängig von der gemessenen Temperatur das Stellventil für die Kühlmittelanbindung des jeweils zugeordneten Moduls. Aus der DE 10 2010 032 899 A1 ist des Weiteren eine Fahrzeugbatteriebaugruppe mit Batteriezellengruppen (Batteriemodule) bekannt, wobei jeder Batteriezellengruppe genau eine eigene Kühlvorrichtung zugeordnet ist. Die Kühlvorrichtungen sind an einen Kühlkreislauf angeschlossen. Die Kühlvorrichtung umfasst einen Kühlboden mit einer ebenen Kontaktfläche zur flächigen Anlage an der Batteriezellengruppe. Der Kühlboden weist z. B. zwei U-förmig gebogene Flachleitungen mit einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass auf. Die Flachleitungen sind beispielsweise als Strangpressprofil aus Aluminium gebildet. Die Flachleitung weist über ihre Breite verteilt mehrere Kühlmittelkanäle auf. Zwischen dem Kühlmittel-Einströmanschluss und jedem der beiden Kühlmitteleinlässe ist eine Drossel vorgesehen. Die Drosseln sollen für eine gewünschte, insbesondere gleichmäßigte Verteilung des Kühlmittels auf die beiden Kühlmitteleinlässe der U-förmigen Flachleitungen sorgen. Die Kühlmitteleinlässe sind als Verteiler ausgebildet, um eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmittels auf die einzelnen Kühlmittelkanäle sicherzustellen. From practice it is known that depending on the geometric arrangement of the battery modules in the battery pack, this arrangement requires a uniform cooling or heating capacity of the battery modules or individualization of cooling or heating power to identical as possible operating temperature of the battery modules and ideally all arranged in the same battery cells to ensure. So is out of the DE 10 2010 025 525 A1 a method of cooling battery packs is known in which at least one battery pack is divided into several battery modules. Each module is associated with a cooling device in the manner of a heat exchanger. The coolant connections of the cooling devices are fluidically connected in parallel in a cooling circuit. A regulation of the coolant flows to each module via a respective module associated control valve. Each module has at least one temperature sensor that measures the individual temperature of a module. A temperature controller regulates the control valve for the coolant connection of the respectively assigned module depending on the measured temperature. From the DE 10 2010 032 899 A1 Furthermore, a vehicle battery assembly with battery cell groups (battery modules) is known, each battery cell group is associated with exactly its own cooling device. The cooling devices are connected to a cooling circuit. The cooling device comprises a cooling bottom with a flat contact surface for surface contact with the battery cell group. The cooling floor has z. B. on two U-shaped bent flat cables with a coolant inlet and a coolant outlet. The flat cables are formed, for example, as extruded aluminum. The flat cable has distributed over its width several coolant channels. Between the coolant inflow port and each of the two coolant inlets, a throttle is provided. The throttles should ensure a desired, in particular uniform distribution of the coolant to the two coolant inlets of the U-shaped flat cables. The coolant inlets are designed as manifolds to ensure a uniform distribution of the coolant to the individual coolant channels.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Batteriepacks durch Kühlung und/oder Erwärmung zu schaffen, welche bei einfachster Ausgestaltung der Vorrichtung dennoch eine Individualisierung der Kühl- und/oder Heizleistung der den Batteriemodulen zugeordneten und nach Art eines Wärmetauschers ausgebildeten Kühl- und/oder Heizvorrichtungen ermöglicht, um im Ergebnis eine optimale, idealerweise identische Temperatur aller Batteriemodule des Batteriepacks zu gewährleisten. The object of the invention is to provide a device for conditioning of a battery pack by cooling and / or heating, which in the simplest embodiment of the device nevertheless an individualization of the cooling and / or heating power of the battery modules associated and designed in the manner of a heat exchanger cooling and / Heater allows to ensure in the result an optimal, ideally identical temperature of all battery modules of the battery pack.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Kühl- und/oder Heizleistung eines mittels eines Fluids betriebenen Wärmetauschers in Abhängigkeit des Volumenstroms des Fluids einstellbar ist. Unter Volumenstrom versteht die Fachwelt ein Volumen eines Mediums, das sich innerhalb einer Zeiteinheit durch einen Strömungsquerschnitt, vorliegend den Strömungsquerschnitt der Fluidleitung bewegt. The invention is based on the recognition that the cooling and / or heating capacity of a heat exchanger operated by means of a fluid can be set as a function of the volume flow of the fluid. Under volume flow the experts understand a volume of a medium that moves within a unit of time through a flow cross section, in this case the flow cross section of the fluid line.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe demnach durch eine Vorrichtung zur Konditionierung eines Batteriepacks durch Kühlung und/oder Erwärmung,

  • – mit einer Mehrzahl in zumindest einer Konditionierungsebene angeordneter Batteriemodule, wobei
  • – in jeder Konditionierungsebene zwei oder mehr zueinander parallel angeordnete Reihen mit jeweils einem oder mehreren Batteriemodulen vorgesehen sind, wobei
  • – eine jede Reihe Batteriemodule von wenigstens einer separaten und von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchflossenen Fluidleitung als Wärmetauscher unmittelbar oder mittelbar über Trägermittel für die Batteriemodule kontaktiert ist, wobei
  • – die Fluidleitungen strömungstechnisch zueinander parallel geschaltet sind und einen gemeinsamen Fluid-Vorlauf und einen gemeinsamen Fluid-Rücklauf aufweisen, und wobei
  • – die als Wärmetauscher fungierenden Fluidleitungen selbst derart geometrisch individuell ausgebildet sind, dass der dieselben jeweils durchdringende Fluid-Volumenstrom an einen individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe Batteriemodule angepasst ist.
The object is therefore achieved by a device for conditioning a battery pack by cooling and / or heating,
  • - With a plurality arranged in at least one conditioning level battery modules, wherein
  • - In each conditioning plane two or more mutually parallel rows are provided, each with one or more battery modules, wherein
  • - Each row battery modules of at least one separate and a liquid or gaseous medium flowed through fluid line is contacted as a heat exchanger directly or indirectly via support means for the battery modules, wherein
  • - The fluid lines are fluidly connected in parallel to each other and have a common fluid flow and a common fluid return, and wherein
  • - The functioning as a heat exchanger fluid lines are even geometrically individually formed such that the same each penetrating fluid volume flow is adapted to an individual cooling or heating demand of each contacted row battery modules.

Unter Konditionierungsebene wird dabei eine Ebene verstanden in welcher eine Mehrzahl Batteriemodule nebeneinander angeordnet sind. Es können mehrere Konditionierungsebenen mit je einer Mehrzahl von Batteriemodulen übereinander angeordnet sein. Under conditioning level is understood a level in which a plurality of battery modules are arranged side by side. Several conditioning levels, each with a plurality of battery modules, can be arranged one above the other.

Allein durch geometrische Anpassung bzw. Auslegung werden die als Wärmetauscher fungierenden Fluidleitungen einem etwaigen unterschiedlichen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe Batteriemodule gerecht, da durch die geometrische Anpassung der Volumenstrom und somit auch die Kühl- oder Heizleistung der besagten Fluidleitungen voreinstellbar ist. Technisch aufwendige Sensoriken sowie Regelungs- und Steuerungstechniken zur Einstellung des Volumenstroms des Wärmetauscher-Fluids, wie sie der Stand der Technik favorisiert, sind vorteilhaft vermieden. Solely by geometrical adaptation or design, the fluid lines acting as a heat exchanger to meet any different cooling or heating demand of the respective contacted row battery modules, as can be preset by the geometric adjustment of the flow and thus the cooling or heating power of said fluid lines. Technically complex sensors and control and control techniques for adjusting the volume flow of the heat exchanger fluid, as favored by the prior art, are advantageously avoided.

Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung. The subclaims describe preferred developments or refinements of the invention.

Danach ist vorgesehen, dass der erforderliche Kühl- oder Erwärmungsbedarf der kontaktierten Reihe Batteriemodule und damit die geometrische Anpassung der zugeordneten Fluidleitung an denselben empirisch oder rechnerisch ermittelt oder ermittelbar ist. Dieses erfolgt insbesondere in Abhängigkeit bestimmter Randbedingungen, welche beispielsweise die Länge der Zuleitungen zu den Fluidleitungen, die Länge der Fluidleitungen selbst, deren Querschnitt, deren Materialwahl, die Wahl des verwendeten Wärmetauscher-Fluids, das bevorzugte Fahrgebiet des Fahrzeugs (Warmland, wie subtropische oder tropische Länder, oder Kaltland, wie nordische Länder) u.a. sein können. Weiter ist vorgesehen, dass zumindest eine der Fluidleitungen in Anpassung des Fluid-Volumenstroms derselben an einen individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe Batteriemodule wenigstens eine individuelle partielle Verengung eines an sich über die Länge konstanten Strömungsquerschnitts und/oder einen individuellen Strömungsquerschnitt an sich aufweist. Hierdurch ist eine konstruktiv einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Konditionierung des Batteriepacks durch Kühlung und/oder Erwärmung geschaffen. Eine konstruktiv einfache Maßnahme zur partiellen Verengung des Strömungsquerschnitts der Fluidleitung ist durch Verprägen der Fluidleitung gegeben, die bevorzugt aus einem äußerst wärmeleitfähigen Metall, insbesondere Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium besteht. In umfangreichen Versuchen zum Anmeldungsgegenstand hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn bei zwei oder mehr Batteriemodulen je Reihe die zumindest eine Verengung in einem Bereich der Fluidleitung zwischen zwei von derselben kontaktierten Batteriemodulen angeordnet ist. Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Batteriemodule einer jeden Konditionierungsebene zumindest bodenseitig von der jeweils zugeordneten Fluidleitung kontaktiert sind, um eine wirkungsvolle Konditionierung des gebildeten Batteriepacks zu gewährleisten. Um die besagte Konditionierung noch weiter zu optimieren, sind bei einer Anordnung der Batteriemodule in zwei oder mehr Konditionierungsebenen übereinander, die Batteriemodule der jeweils unteren Konditionierungsebene zusätzlich von der bodenseitigen Fluidleitung der Batteriemodule der unmittelbar darüber angeordneten Konditionierungsebene unmittelbar oder mittelbar über ein oder mehrere Trägermittel für die besagten Batteriemodule der unmittelbar darüber angeordneten Konditionierungsebene kontaktiert. Im Hinblick darauf ist/sind in Weiterbildung der Erfindung das/die Trägermittel durch ein wärmeleitfähiges Flächenelement bevorzugt aus Metall, insbesondere aus einem Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, gebildet. Die Trägermittel können dabei eine Mehrzahl Durchbrechungen aufweisen, um die Wärmeübertragung noch weiter an den individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der unteren Batteriemodule anzupassen. Was die Fluidleitungen weiter anbelangt, sind diese jeweils bevorzugt durch eine Flachleitung gebildet, wodurch eine ausreichend große Kontaktfläche zum Batteriemodul geschaffen ist. Die Flachleitung kann z. B. durch ein langgestrecktes Hohlprofil, wie beispielsweise eine Stranggussprofil, mit einer oder mehreren Strömungskanälen oder durch ein herkömmliches Rohr mit einem oder mehreren angekoppelten Kühlblechen, die die Batteriemodule kontaktieren, gebildet sein. Thereafter, it is provided that the required cooling or heating requirement of the contacted series battery modules and thus the geometric adjustment of the associated fluid line to the same empirically or arithmetically determined or determined. This takes place in particular as a function of certain boundary conditions, which for example the length of the supply lines to the fluid lines, the length of the fluid lines themselves, their cross section, their choice of material, the choice of the heat exchanger fluid used, the preferred driving area of the vehicle (warm country, such as subtropical or tropical Countries, or coldlands, such as Nordic countries) and others could be. Furthermore, it is provided that at least one of the fluid lines in adaptation of the fluid volume flow of the same to an individual cooling or heating requirement of each contacted row battery modules has at least one individual partial narrowing of a constant over the length flow cross-section and / or an individual flow cross section per se , As a result, a structurally simple and inexpensive device for conditioning of the battery pack is created by cooling and / or heating. A structurally simple measure for partial narrowing of the flow cross section of the fluid line is given by embossing the fluid line, which preferably consists of a highly thermally conductive metal, in particular light metal, such as aluminum. In extensive experiments on the subject of the application, it has proven to be particularly advantageous if, with two or more battery modules per row, the at least one constriction is arranged in a region of the fluid line between two battery modules contacted by same. Further advantageously, it is provided that the battery modules of each conditioning level are contacted at least on the bottom side of the respectively associated fluid line in order to ensure effective conditioning of the battery pack formed. In order to optimize the said conditioning even further, the battery modules of the respective lower conditioning level in addition from the bottom-side fluid line of the battery modules of the immediately above conditioning plane directly or indirectly via one or more support means for the said battery modules contacted the immediately above conditioning level. In view of this, in a further development of the invention, the support means are preferably formed by a thermally conductive surface element made of metal, in particular of a light metal, such as aluminum or an aluminum alloy. The carrier means may have a plurality of openings in order to further adapt the heat transfer to the individual cooling or heating requirements of the lower battery modules. As far as the fluid lines are concerned, they are each preferably formed by a flat cable, whereby a sufficiently large contact surface is created for the battery module. The flat cable can z. Example, by an elongated hollow profile, such as a continuous casting, with one or more flow channels or by a conventional tube with one or more coupled cooling plates, which contact the battery modules, be formed.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the embodiments schematically illustrated in the drawings. However, it is not limited to these, but covers all embodiments defined by the claims. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines in einem Batterietrog eines Fahrzeugs angeordneten Batteriepacks mit mehreren in zwei Ebenen angeordneten Batteriemodulen sowie mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konditionierung des Batteriepacks durch Kühlung und/oder Erwärmung, welche eine Mehrzahl strömungstechnisch parallel geschalteter Fluidleitungen als Wärmetauscher aufweist, die mit den Batteriemodulen kontaktiert sind, 1 a perspective view of a arranged in a battery tray of a battery pack with a plurality of battery modules arranged in two planes and with a device according to the invention for conditioning the battery pack by cooling and / or heating, which has a plurality of fluidly connected in parallel fluid lines as a heat exchanger which contacts the battery modules are,

2 das Batteriepack samt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Darstellung des Batterietrogs, 2 the battery pack together with the device according to the invention without depiction of the battery trough,

3 ein Diagramm, welches im Hinblick auf eine herkömmliche Vorrichtung zur Konditionierung des Batteriepacks durch Kühlung und/oder Erwärmung die Durchflussmenge eines Wärmetauscher-Fluids je Zeiteinheit (Volumenstrom) und Fluidleitung zeigt, 3 a diagram showing the flow rate of a heat exchanger fluid per unit time (volume flow) and fluid line with respect to a conventional device for conditioning the battery pack by cooling and / or heating,

4 die erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Konditionierung des Batteriepacks durch Kühlung und/oder Erwärmung in einer perspektivischen Einzeldarstellung mit Fluidleitungen gemäß einer ersten Ausführungsvariante, 4 the device according to the invention for conditioning the battery pack by cooling and / or heating in a perspective individual representation with fluid lines according to a first embodiment variant,

5 die Einzelheit „Z“ nach 4, 5 the detail "Z" after 4 .

6 den Schnitt „I-I“ nach 5, 6 the section "II" after 5 .

7 die Darstellung einer Einrichtung zur Herstellung einer Fluidleitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 7 the representation of a device for producing a fluid line of the device according to the invention,

8 eine erfindungsgemäße Weiterbildung der Vorrichtung nach 4, 8th an inventive development of the device according to 4 .

9 ein Diagramm, welches im Hinblick auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Konditionierung des Batteriepacks durch Kühlung und/oder Erwärmung die Durchflussmenge des Wärmetauscher-Fluids je Zeiteinheit (Volumenstrom) und Fluidleitung zeigt, und 9 a diagram showing the flow rate of the heat exchanger fluid per unit time (volume flow) and fluid line with respect to the inventive device for conditioning the battery pack by cooling and / or heating, and

10 eine Schnittansicht der Fluidleitungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante. 10 a sectional view of the fluid lines of the device according to the invention according to a second embodiment variant.

1 zeigt zunächst einen Batterietrog 1, welcher in einem nicht zeichnerisch dargestellten Fahrzeug, insbesondere einem Elektrofahrzeugs und Hybrid-Elektrofahrzeugs Verwendung findet und ein Batteriepack 2, wie eine Hochspannungs-Batterie, aufnimmt. 2 zeigt der besseren Übersichtlichkeit halber besagtes Batteriepack 2 ohne Batterietrog 1. Das Batteriepack 2 besteht aus einer Mehrzahl Batteriemodulen 3. Dem Batteriepack 2 ist eine Vorrichtung zur Konditionierung desselben zugeordnet. Unter Konditionierung wird dabei eine Maßnahme verstanden, die eine möglichst identische Betriebstemperatur aller Batteriemodule 3 des Batteriepacks 2 und idealerweise aller in denselben angeordneten Batteriezellen (nicht zeichnerisch dargestellt) bewirkt. 1 first shows a battery tray 1 which is used in a non-illustrated vehicle, in particular an electric vehicle and hybrid electric vehicle use and a battery pack 2 , like a high-voltage battery. 2 shows the sake of clarity, said battery pack 2 without battery tray 1 , The battery pack 2 consists of a plurality of battery modules 3 , The battery pack 2 is associated with a device for conditioning the same. Conditioning is understood to be a measure which has the most identical operating temperature of all battery modules 3 of the battery pack 2 and ideally all of the battery cells (not shown in the drawing) arranged in the same.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Batteriepack 2 mit vierundzwanzig (24) Batteriemodulen 3 vorgesehen, welche in zwei übereinander angeordneten, nämlich einer ersten unteren und einer zweiten oberen Konditionierungsebene 4a, 4b mit je zwölf (12) Batteriemodulen 3 angeordnet sind. Überdies sind die Batteriemodule 3 je Konditionierungsebene 4a, 4b in sechs (6) parallel zueinander angeordneten Reihen 5a bis 5f mit je zwei (2) Batteriemodulen 3 angeordnet. According to this embodiment, a battery pack 2 with twenty four (24) battery modules 3 provided, which in two superposed, namely a first lower and a second upper conditioning plane 4a . 4b with twelve (12) battery modules each 3 are arranged. Moreover, the battery modules 3 per conditioning level 4a . 4b in six (6) parallel rows 5a to 5f with two (2) battery modules each 3 arranged.

Die Vorrichtung zur Konditionierung des Batteriepacks 2 weist Fluidleitungen 6a–l auf, die ihrerseits bevorzugt als sogenannte Flachleitungen ausgebildet sind und durch Kontaktierung der Batteriemodule 3 als Wärmetauscher fungieren. Als Flachleitungen finden gemäß 5 und 6 bevorzugt langgestreckte Hohlprofile nach Art eines flachen Kastenprofils Verwendung, die einen oder gemäß 10 auch mehrere Strömungskanäle 7 aufweisen. Die Flachleitungen sind beispielsweise als Stranggussprofile ausgebildet und bestehen bevorzugt aus Metall, insbesondere Leichtmetall, wie beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, welche/s eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf derartige Flachleitungen, sondern erfasst auch Flachleitungen, die beispielsweise durch ein herkömmliches Rohr mit einem oder mehreren angekoppelten Kühlblechen, die die Batteriemodule kontaktieren, gebildet sind (nicht zeichnerisch dargestellt). Das Wärmetauscher-Fluid kann flüssig oder gasförmig sein. Zur Kühlung kann beispielsweise ein Gemisch aus Wasser und Glykol Verwendung finden. The device for conditioning the battery pack 2 has fluid lines 6a -L, which in turn are preferably designed as so-called flat cables and by contacting the battery modules 3 act as a heat exchanger. As flat cables find according to 5 and 6 preferably elongated hollow profiles in the manner of a flat box profile use, the one or in accordance with 10 also several flow channels 7 exhibit. The flat cables are formed for example as extruded profiles and are preferably made of metal, in particular light metal, such as aluminum or an aluminum alloy, which / s has a high thermal conductivity. However, the invention is not limited to such flat cables, but also covers flat cables, which are formed for example by a conventional tube with one or more coupled cooling plates that contact the battery modules (not shown in the drawing). The heat exchange fluid may be liquid or gaseous. For example, a mixture of water and glycol can be used for cooling.

Jeder Reihe 5a–f Batteriemodule 3 einer jeden Konditionierungsebene 4a, 4b ist eine separate Fluidleitung 6a–f, 6g–l als Wärmetauscher mit einem Fluid-Einlauf 8a und einem Fluid-Auslauf 8b zugeordnet. Die Fluidleitungen 6a–l sind strömungstechnisch zueinander parallel geschaltet und weisen einen gemeinsamen Fluid-Vorlauf 9a und einen gemeinsamen Fluid-Rücklauf 9b auf. Der Fluid-Vorlauf 9a ist vorliegend unmittelbar an einen als Verteilerrohr ausgebildeten Fluid-Einlauf 8a der Fluidleitung 6g der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b angeschlossen. Der Fluid-Rücklauf 9b ist vorliegend unmittelbar an einen als Verteilerrohr ausgebildeten Fluid-Auslauf 8b der Fluidleitung 6l der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b angeschlossen. Every row 5a -F battery modules 3 every conditioning level 4a . 4b is a separate fluid line 6a -f, 6g -L as a heat exchanger with a fluid inlet 8a and a fluid spout 8b assigned. The fluid lines 6a -L are fluidically connected in parallel to each other and have a common fluid flow 9a and a common fluid return 9b on. The fluid flow 9a In the present case, it is directly adjacent to a fluid inlet designed as a distributor tube 8a the fluid line 6g the second upper conditioning level 4b connected. The fluid return 9b In the present case, it is directly adjacent to a fluid outlet formed as a distributor tube 8b the fluid line 6l the second upper conditioning level 4b connected.

Die übrigen Fluidleitungen 6a–f, 6h–k sind im Sinne der bereits erwähnten Parallelschaltung strömungstechnisch ebenfalls in den gemeinsamen Kühl- und/oder Heizkreislauf eingebunden, indem die Verteilerrohre der Fluid-Einläufe 8a und die Verteilerrohre der Fluid-Ausläufe 8b der Batteriemodule 3 der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b jeweils axial hintereinander angeordnet sowie untereinander verbunden sind und die Verteilerrohre der Fluid-Einläufe 8a und die Verteilerrohre der Fluid-Ausläufe 8b der Batteriemodule 3 der ersten unteren Konditionierungsebene 4a jeweils an das unmittelbar darüberliegende Verteilerrohr des Fluid-Einlaufes 8a bzw. Fluid-Auslaufes 8b der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b strömungstechnisch angeschlossen sind. The remaining fluid lines 6a -f, 6h -K are in terms of the aforementioned parallel circuit fluidly also involved in the common cooling and / or heating circuit by the manifolds of the fluid inlets 8a and the distribution pipes of the fluid outlets 8b the battery modules 3 the second upper conditioning level 4b are each arranged axially one behind the other and connected to each other and the distribution pipes of the fluid inlets 8a and the distribution pipes of the fluid outlets 8b the battery modules 3 the first lower conditioning level 4a each to the directly overlying manifold of the fluid inlet 8a or fluid outlet 8b the second upper conditioning level 4b are fluidically connected.

Die Batteriemodule 3 der ersten unteren Konditionierungsebene 4a sind gemäß einer praxisnahen Ausgestaltung der Erfindung unmittelbar auf der jeweils zugeordneten Fluidleitung 6a–f (Flachleitung) abgesetzt, wobei sich die Fluidleitungen 6a–f auf dem nicht zeichnerisch dargestellten Trogboden des Batterietrogs 1 abstützen. Die Batteriemodule 3 der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b sind ebenfalls gemäß einer praxisnahen Ausgestaltung der Erfindung unmittelbar auf der jeweils zugeordneten Fluidleitung 6g–l (Flachleitung) aufgesetzt, wobei diese Fluidleitungen 6g–l auf je einem Trägermittel 10 abgestützt sind, welches vorliegend sozusagen als Zwischenboden fungiert und wiederum mittel- oder unmittelbar am Batterietrog 1 abgestützt ist (vgl. dazu insbes. 8). Das Trägermittel 10 ist vorliegend durch ein Flächenelement (Blech) aus bevorzugt wärmeleitfähigem Metall, insbesondere Leichtmetall, wie Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, oder aus einem Stahl gebildet. The battery modules 3 the first lower conditioning level 4a are according to a practical embodiment of the invention directly on the respective associated fluid line 6a -F (flat line) discontinued, with the fluid lines 6a -F on the non-illustrated trough bottom of the battery trough 1 support. The battery modules 3 the second upper conditioning level 4b are also according to a practical embodiment of the invention directly on the respective associated fluid line 6g -L (flat cable) fitted, these fluid lines 6g -L on a carrier 10 are supported, which in the present case acts as an intermediate floor, and in turn medium or directly on the battery tray 1 is supported (see esp. 8th ). The carrier 10 is presently formed by a surface element (sheet) of preferably thermally conductive metal, in particular light metal, such as aluminum or an aluminum alloy, or of a steel.

Gesetzt den Fall, es finden ausgehend von 4 als Wärmetauscher fungierende identisch ausgebildete Fluidleitungen 6a–l Verwendung, so wurde in Versuchen gefunden, dass sich gemäß dem Diagramm nach 3 je Fluidleitung 6a–l ein Volumenstrom (Durchsatz an Fluid je Zeiteinheit) derart einstellt, dass bei den dem Fluid-Vorlauf 9a und dem Fluid-Rücklauf 9b nächstgelegenen Fluidleitungen 6a, 6f, 6g und 6l ein hoher Volumenstrom zu verzeichnen ist, wogegen hiervon ausgehend sich mit steigender Entfernung der übrigen Fluidleitungen 6b–e, 6h–k vom Fluid-Vorlauf 9a bzw. Fluid-Rücklauf 9b der Volumenstrom sukzessive verringert. Dies führt zu einer unterschiedlichen Kühlung bzw. Erwärmung der Reihen 5a–f Fluidleitungen 6a–l, welches zu vermeiden ist, um aufgabengemäß eine optimale, idealerweise identische Temperatur aller Batteriemodule 3 des Batteriepacks 2 zu gewährleisten. Put the case, find it starting from 4 acting as a heat exchanger identically formed fluid lines 6a -L use, it was found in experiments that according to the diagram after 3 per fluid line 6a -L a volume flow (throughput of fluid per unit time) adjusted such that at the the fluid flow 9a and the fluid return 9b nearest fluid lines 6a . 6f . 6g and 6l a high volume flow is to be recorded, whereas, starting from this, with increasing distance of the remaining fluid lines 6b -e, 6h -K from the fluid flow 9a or fluid return 9b the volume flow is reduced successively. This leads to a different cooling or heating of the rows 5a -F fluid lines 6a -L, which should be avoided in order to achieve an optimal, ideally identical temperature of all battery modules 3 of the battery pack 2 to ensure.

Um diesem nachteiligen Umstand zu begegnen und beispielsweise einen zumindest in der jeweiligen Konditionierungsebene 4a, 4b in allen Fluidleitungen 6a–f, 6g–l weitestgehend identischen Volumenstrom auszubilden, besteht gemäß dem Stand der Technik ( DE 10 2010 025 525 A1 ) die Möglichkeit, mittels kostenaufwendiger Sensoriken sowie Regelungs- und Steuerungstechniken für zugeordnete Stellventile eine optimale Einstellung des Volumenstroms je Fluidleitung 6a–l zu bewirken. To counter this disadvantageous circumstance and, for example, one at least in the respective conditioning level 4a . 4b in all fluid lines 6a -f, 6g L form largely identical volume flow, according to the prior art ( DE 10 2010 025 525 A1 ) the possibility of optimally adjusting the volume flow per fluid line by means of costly sensor systems and control and control techniques for associated control valves 6a -L to effect.

Die Anmelderin geht demgegenüber jedoch einen anderen Weg. Es ist vorgesehen, dass die als Wärmetauscher fungierenden Fluidleitungen 6a–f, 6g–l selbst derart geometrisch individuell ausgebildet sind bzw. werden, dass der dieselben jeweils durchdringende Fluid-Volumenstrom an einen individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe 5a–f Fluidleitungen 6a–l angepasst ist. Im Besonderen bedeutet dies, dass zunächst der erforderliche Kühl- oder Erwärmungsbedarf der kontaktierten Reihen 5a–f Fluidleitungen 6a–l und damit die geometrische Anpassung der jeweils zugeordneten Fluidleitung 6a–l an denselben empirisch oder rechnerisch ermittelt wird und im Anschluss daran die Fluidleitungen 6a–l entsprechend ausgebildet oder entsprechend vorbereitete Fluidleitung 6a–l bereitgestellt werden. The Applicant, however, takes a different approach. It is envisaged that the fluid lines acting as heat exchangers 6a -f, 6g Are themselves so geometrically individually formed or are that of the same each penetrating fluid volume flow to an individual cooling or heating demand of each contacted row 5a -F fluid lines 6a -L is adjusted. In particular, this means that first the required cooling or heating requirement of the contacted rows 5a -F fluid lines 6a -L and thus the geometric adaptation of the respectively associated fluid line 6a -L is determined empirically or mathematically at the same and then the fluid lines 6a -L trained accordingly or appropriately prepared fluid line 6a -L be provided.

Mit den 4 bis 6 wird eine erste Maßnahme zur Anpassung des Fluid-Volumenstromes einer jeden Fluidleitung 6a–l an den individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe 5a–f Batteriemodule 3 gezeigt, die sich dadurch auszeichnet, dass jede Fluidleitung 6a–l eine individuelle partielle Verengung 11 des an sich über die Länge konstanten Strömungsquerschnitts aufweist bzw. aufweisen kann. Individuell bedeutet dabei, dass die Verengung 11 im Hinblick auf die jeweilige Fluidleitung 6a–l ausgelegt ist. Selbstverständlich kann sich dabei auch eine Konstellation ergeben, bei der auch zwei oder mehrere Fluidleitungen 6a–l eine gleichausgebildete Verengung 10 aufweisen. Mittels einer derartigen Verengung ist äußerst komfortabel der jeweilige Volumenstrom beeinflussbar respektive einstellbar. In umfangreichen Versuchen zum Anmeldungsgegenstand hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn bei zwei oder mehr Batteriemodulen 3 je Reihe 5a–f die zumindest eine Verengung 11 in einem Bereich der Fluidleitung 6a–l zwischen zwei von derselben kontaktierten Batteriemodulen 3 angeordnet ist (vgl. insbes. 4). With the 4 to 6 becomes a first measure to adjust the fluid flow rate of each fluid line 6a -L to the individual cooling or heating needs of each contacted row 5a -F battery modules 3 shown, which is characterized in that each fluid line 6a -L an individual partial narrowing 11 of the per se over the length constant flow cross section has or may have. Individual means that the constriction 11 with regard to the respective fluid line 6a -L is designed. Of course, this can also result in a constellation, in which two or more fluid lines 6a -L an equal constriction 10 exhibit. By means of such a constriction, the respective volume flow can be influenced or adjusted in an extremely comfortable manner. In extensive experiments on the subject of the application has been found to be particularly advantageous when with two or more battery modules 3 each row 5a -F the at least one constriction 11 in a region of the fluid line 6a -L between two battery modules contacted by it 3 is arranged (see. 4 ).

Eine derartige Verengung 11 ist beispielsweise durch Verprägen der vorliegend als Flachleitung ausgebildeten Fluidleitungen 6a–l darstellbar. 7 zeigt hierzu eine geeignete Einrichtung 12 zum Verprägen, die beispielgebend zwei Prägewalzen 13 aufweist, vermittels derer eine quer zur Strömungsrichtung 14 des Volumenstroms gerichtete Verengung 10 des an sich über die Länge der jeweiligen Fluidleitung 6a–l konstanten Querschnitts derselben bewirkt werden kann, indem die betreffende Fluidleitung 6a–l zwischen besagte Prägewalzen 12 angeordnet wird und zumindest eine der Prägewalzen 12 mit Druck beaufschlagt wird. Such a narrowing 11 is, for example, by embossing the present case designed as a flat line fluid lines 6a -L representable. 7 shows a suitable device for this purpose 12 for embossing, the exemplary two embossing rollers 13 by means of which one transverse to the flow direction 14 the flow directed narrowing 10 in itself over the length of the respective fluid line 6a -L constant cross section of the same can be effected by the relevant fluid line 6a -L between said embossing rolls 12 is arranged and at least one of the embossing rollers 12 is pressurized.

Wie der 8 weiter zu entnehmen ist, sind wie bereits oben ausgeführt, die Batteriemodule 3 einer jeden Konditionierungsebene 4a, 4b bodenseitig von der jeweils zugeordneten Fluidleitung 6a–f, 6g–l kontaktiert. Um die besagte Konditionierung noch weiter zu optimieren, sind bei einer gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Anordnung der Batteriemodule 3 in zwei oder mehr Konditionierungsebenen 4a, 4b übereinander, die Batteriemodule 3 der jeweils unteren Konditionierungsebene 4a zusätzlich von der bodenseitigen Fluidleitung 6g–l der Batteriemodule 3 der unmittelbar darüber angeordneten Konditionierungsebene 4b unmittelbar oder mittelbar über die Trägermittel 10 für die besagten Batteriemodule 3 der unmittelbar darüber angeordneten Konditionierungsebene 4b kontaktiert. Die Trägermittel 10 weisen dazu eine Mehrzahl Durchbrechungen 15 auf, wodurch die Wärmeübertragung noch weiter an den individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der unteren Batteriemodule 3 anpassbar ist. Again 8th can be seen further, as already stated above, the battery modules 3 every conditioning level 4a . 4b bottom side of the respectively associated fluid line 6a -f, 6g -L contacted. In order to optimize said conditioning even further, in an arrangement according to this embodiment of the battery modules 3 in two or more conditioning levels 4a . 4b on top of each other, the battery modules 3 the lower conditioning level 4a additionally from the bottom-side fluid line 6g -L of the battery modules 3 the conditioning level immediately above 4b directly or indirectly via the carrier means 10 for the said battery modules 3 the conditioning level immediately above 4b contacted. The carrier 10 have for this purpose a plurality of openings 15 which further transfers the heat transfer to the individual cooling or heating needs of the lower battery modules 3 is customizable.

Gemäß dem Diagramm nach 9, welches im Hinblick auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Konditionierung des Batteriepacks 2 durch Kühlung und/oder Erwärmung die Durchflussmenge des Wärmetauscher-Fluids je Zeiteinheit (Volumenstrom) und je Fluidleitung 6a–l zeigt, sind die Volumenströme der Fluidleitungen 6a–f der ersten unteren Konditionierungsebene 4a und die Volumenströme der Fluidleitungen 6g–l der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b durch geometrisch individuelle Anpassung der Fluidleitungen 6a–f, 6g–l einer jeden Konditionierungsebene 4a, 4b untereinander jeweils weitestgehend angeglichen. Ungeachtet dessen sind die Volumenströme der Fluidleitungen 6g–l der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b größer eingestellt als die Volumenströme der Fluidleitungen 6a–f der ersten unteren Konditionierungsebene 4a, da die Fluidleitungen 6g–l der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b gleichzeitig der Konditionierung (Kühlung oder Erwärmung) der Batteriemodule 3 der ersten unteren Konditionierungsebene 4a dienen. Durch die Abschottung der Batteriemodule 3 der ersten unteren Konditionierungsebene 4a nach oben ist z.B. ein Wärmestau zu verzeichnen, dem durch zusätzliche Kühlung mittels der Fluidleitungen 6g–l der zweiten oberen Konditionierungsebene 4b begegnet wird. According to the diagram 9 , which with regard to the device according to the invention for conditioning the battery pack 2 by cooling and / or heating the flow rate of the heat exchanger fluid per unit time (flow) and per fluid line 6a -1 shows, are the volume flows of the fluid lines 6a -F the first lower conditioning level 4a and the volume flows of the fluid lines 6g -L the second upper conditioning level 4b by geometrically individual adaptation of the fluid lines 6a -f, 6g -L of each conditioning level 4a . 4b each closely aligned with each other. Regardless, the volume flows of the fluid lines 6g -L the second upper conditioning level 4b set larger than the volume flows of the fluid lines 6a -F the first lower conditioning level 4a because the fluid lines 6g -L the second upper conditioning level 4b at the same time the conditioning (cooling or heating) of the battery modules 3 the first lower conditioning level 4a serve. By the partitioning of the battery modules 3 the first lower conditioning level 4a upwards, for example, a heat accumulation is recorded, due to additional cooling by means of the fluid lines 6g -L the second upper conditioning level 4b is encountered.

Die vorstehend beschriebene erste vorteilhafte Maßnahme zur Anpassung des Fluid-Volumenstromes einer jeden Fluidleitung 6a–l an den individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe 5a–f Batteriemodule 3 stellt auf wenigstens eine individuelle partielle Verengung 11 des an sich über die Länge konstanten Strömungsquerschnitts der jeweiligen Fluidleitung 6a–l ab. The above-described first advantageous measure for adjusting the fluid volume flow of each fluid line 6a -L to the individual cooling or heating needs of each contacted row 5a -F battery modules 3 puts on at least one individual partial narrowing 11 the per se over the length constant flow cross section of the respective fluid line 6a -L.

Gemäß einer zweiten vorteilhaften Maßnahme zur Anpassung des Fluid-Volumenstromes einer jeden Fluidleitung 6a–l an den individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe 5a–f Batteriemodule 3 ist demgegenüber vorgesehen, dass die Fluidleitungen 6a–l jeweils einen individuellen Strömungsquerschnitt an sich, d. h., einen über die Länge zwar konstanten, jedoch individuellen Strömungsquerschnitt aufweisen. 10 zeigt im Hinblick auf den jeweils gewünschten Volumenstrom hierzu beispielgebend drei unterschiedliche Strömungsquerschnitte von Fluidleitungen 6a–l, aus denen nach Bedarf gewählt werden kann. Legt man die Anordnung der Fluidleitungen 6a–l nach 4 zugrunde, weisen dann die dem Fluid-Vorlauf 9a und dem Fluid-Rücklauf 9b nächstgelegenen Fluidleitungen 6a, 6f, 6g und 6l einer jeden Konditionierungsebene 4a, 4b einen geringen Strömungsquerschnitt auf, wogegen hiervon ausgehend sich mit steigender Entfernung der übrigen Fluidleitungen 6b–e, 6h–k vom Fluid-Vorlauf 9a bzw. Fluid-Rücklauf 9b der Strömungsquerschnitt derselben sukzessive erhöht (nicht zeichnerisch dargestellt). According to a second advantageous measure for adjusting the fluid volume flow of each fluid line 6a -L to the individual cooling or heating needs of each contacted row 5a -F battery modules 3 In contrast, it is provided that the fluid lines 6a Each have an individual flow cross section per se, ie, have a constant over the length, but individual flow cross-section. 10 shows three different flow cross sections of fluid lines, for example, with regard to the respectively desired volumetric flow 6a -L, from which can be selected as needed. If one puts the arrangement of the fluid lines 6a -L after 4 underlying, then assign the the fluid flow 9a and the fluid return 9b nearest fluid lines 6a . 6f . 6g and 6l every conditioning level 4a . 4b a small flow cross-section, whereas starting from this with increasing distance of the remaining fluid lines 6b -e, 6h -K from the fluid flow 9a or fluid return 9b the flow cross section of the same gradually increased (not shown in the drawing).

Eine Kombination der beiden oben beschriebenen Maßnahmen ist durch die Erfindung ebenfalls mit erfasst (nicht zeichnerisch dargestellt). A combination of the two measures described above is also covered by the invention (not shown in the drawing).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Batterietrog battery tray
2 2
Batteriepack battery Pack
3 3
Batteriemodul battery module
4a 4a
erste Konditionierungsebene first conditioning level
4b 4b
zweite Konditionierungsebene second conditioning level
5a–f 5a-f
Reihen (Batteriemodule 3) Rows (battery modules 3 )
6a–l 6a-l
Fluidleitung fluid line
7 7
Strömungskanal flow channel
8a 8a
Fluid-Einlauf (Fluidleitung 6a–l) Fluid inlet (fluid line 6a -l)
8b 8b
Fluid-Auslauf (Fluidleitung 6a–l) Fluid outlet (fluid line 6a -l)
9a 9a
Fluid-Vorlauf Fluid-flow
9b 9b
Fluid-Rücklauf Fluid return
10 10
Trägermittel carrier
11 11
Verengung narrowing
12 12
Einrichtung zum Verprägen Device for embossing
13 13
Prägewalzen embossing rollers
14 14
Strömungsrichtung flow direction
15 15
Durchbrechungen perforations

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011121245 A1 [0002] DE 102011121245 A1 [0002]
  • DE 102010025525 A1 [0003, 0029] DE 102010025525 A1 [0003, 0029]
  • DE 102010032899 A1 [0003] DE 102010032899 A1 [0003]

Claims (10)

Vorrichtung zur Konditionierung eines Batteriepacks (2) durch Kühlung und/oder Erwärmung, – mit einer Mehrzahl in zumindest einer Konditionierungsebene (4a, 4b) angeordneter Batteriemodule (3), wobei – in jeder Konditionierungsebene (4a, 4b) zwei oder mehr zueinander parallel angeordnete Reihen (5a–f) mit jeweils einem oder mehreren Batteriemodulen (3) vorgesehen sind, wobei – eine jede Reihe (5a–f) Batteriemodule (3) von wenigstens einer separaten und von einem flüssigen oder gasförmigen Medium durchflossenen Fluidleitung (6a–l) als Wärmetauscher unmittelbar oder mittelbar über Trägermittel (10) für die Batteriemodule (3) kontaktiert ist, wobei – die Fluidleitungen (6a–l) strömungstechnisch zueinander parallel geschaltet sind und einen gemeinsamen Fluid-Vorlauf (9a) und einen gemeinsamen Fluid-Rücklauf (9b) aufweisen, und wobei – die als Wärmetauscher fungierenden Fluidleitungen (6a–l) selbst derart geometrisch individuell ausgebildet sind, dass der dieselben jeweils durchdringende Fluid-Volumenstrom an einen individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe (5a–f) Batteriemodule (3) angepasst ist. Device for conditioning a battery pack ( 2 ) by cooling and / or heating, - with a plurality in at least one conditioning level ( 4a . 4b ) arranged battery modules ( 3 ), whereby - in each conditioning level ( 4a . 4b ) two or more rows arranged parallel to one another ( 5a -F) each with one or more battery modules ( 3 ), whereby - each row ( 5a -F) battery modules ( 3 ) of at least one separate fluid line through which a liquid or gaseous medium flows (US Pat. 6a -L) as a heat exchanger directly or indirectly via carrier ( 10 ) for the battery modules ( 3 ), wherein - the fluid lines ( 6a -L) are connected in parallel to each other in terms of flow and a common fluid flow ( 9a ) and a common fluid return ( 9b ), and wherein - the fluid lines acting as heat exchangers ( 6a -L) are themselves geometrically individually designed in such a way that the same respectively penetrating fluid volume flow to an individual cooling or heating requirement of the respectively contacted row ( 5a -F) battery modules ( 3 ) is adjusted. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe (5a–f) Batteriemodule (3) und damit die geometrische Anpassung der jeweils zugeordneten Fluidleitung (6a–l) an denselben empirisch oder rechnerisch ermittelt oder ermittelbar ist. Apparatus according to claim 1, characterized in that the required cooling or heating requirement of each contacted row ( 5a -F) battery modules ( 3 ) and thus the geometric adaptation of the respective associated fluid line ( 6a -L) is empirically or computationally determined or ascertainable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Fluidleitungen (6a–l) in Anpassung des Fluid-Volumenstroms derselben an einen individuellen Kühl- oder Erwärmungsbedarf der jeweils kontaktierten Reihe (5a–f) Batteriemodule (3) wenigstens eine individuelle partielle Verengung (11) eines an sich über die Länge konstanten Strömungsquerschnitts und/oder einen individuellen Strömungsquerschnitt an sich aufweist. Apparatus according to claim 1, characterized in that at least one of the fluid lines ( 6a -L) in adaptation of the fluid volume flow of the same to an individual cooling or heating requirement of each contacted row ( 5a -F) battery modules ( 3 ) at least one individual partial narrowing ( 11 ) has a per se over the length constant flow cross-section and / or an individual flow cross-section per se. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine partielle Verengung (11) durch Verprägung der Fluidleitung (6a–l) gebildet ist. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the at least one partial constriction ( 11 ) by embossing the fluid line ( 6a -L) is formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei oder mehr Batteriemodulen (3) je Reihe (5a–f) die wenigstens eine partielle Verengung (11) in einem Bereich der Fluidleitung (6a–l) zwischen zwei von derselben kontaktierten Batteriemodulen (3) angeordnet ist. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that in two or more battery modules ( 3 ) per row ( 5a -F) the at least one partial constriction ( 11 ) in a region of the fluid line ( 6a -L) between two battery modules contacted by it ( 3 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Batteriemodule (3) einer jeden Konditionierungsebene (4a, 4b) zumindest bodenseitig von der jeweils zugeordneten Fluidleitung (6a–l) kontaktiert sind. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the battery modules ( 3 ) of each conditioning level ( 4a . 4b ) at least on the bottom side of the respectively associated fluid line ( 6a -L) are contacted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anordnung der Batteriemodule (3) in zwei oder mehr Konditionierungsebenen (4a, 4b) übereinander, die Batteriemodule (3) der jeweils unteren Konditionierungsebene (4a) zusätzlich von der bodenseitigen Fluidleitung (6g–l) der Batteriemodule (3) der unmittelbar darüber angeordneten Konditionierungsebene (4b) unmittelbar oder mittelbar über ein oder mehrere Trägermittel (10) für die besagten Batteriemodule (3) der unmittelbar darüber angeordneten Konditionierungsebene (4b) kontaktiert sind. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in an arrangement of the battery modules ( 3 ) in two or more conditioning levels ( 4a . 4b ) on top of each other, the battery modules ( 3 ) of the respective lower conditioning level ( 4a ) additionally from the bottom-side fluid line ( 6g -L) of the battery modules ( 3 ) of the immediately above conditioning level ( 4b ) directly or indirectly via one or more means of 10 ) for the said battery modules ( 3 ) of the immediately above conditioning level ( 4b ) are contacted. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Trägermittel (10) durch ein wärmeleitfähiges Flächenelement gebildet ist/sind. Device according to claim 7, characterized in that the carrier (s) ( 10 ) is formed by a thermally conductive surface element / are. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Trägermittel (10) eine Mehrzahl Durchbrechungen (15) aufweist/en. Device according to claim 8, characterized in that the carrier (s) ( 10 ) a plurality of openings ( 15 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitungen (6a–l) jeweils durch eine Flachleitung gebildet sind. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fluid lines ( 6a -L) are each formed by a flat cable.
DE102013216513.7A 2013-08-21 2013-08-21 Device for conditioning a battery pack Pending DE102013216513A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013216513.7A DE102013216513A1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Device for conditioning a battery pack

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013216513.7A DE102013216513A1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Device for conditioning a battery pack

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013216513A1 true DE102013216513A1 (en) 2015-02-26

Family

ID=52446695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013216513.7A Pending DE102013216513A1 (en) 2013-08-21 2013-08-21 Device for conditioning a battery pack

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013216513A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107709069A (en) * 2015-08-11 2018-02-16 捷豹路虎有限公司 Equipment for supporting battery
DE102016215851A1 (en) 2016-08-23 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Cooling device for a battery assembly and unit of a battery assembly and a cooling device
CN108172931A (en) * 2017-12-26 2018-06-15 豫新汽车空调股份有限公司 A kind of multi-channel flat tubular type liquid cooling system
DE102020125450A1 (en) 2020-09-29 2022-03-31 Audi Aktiengesellschaft Cooling device for a rechargeable battery
US20220131211A1 (en) * 2020-10-27 2022-04-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft High-voltage battery having a plurality of battery modules and heat sinks

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050007648A (en) * 2003-07-11 2005-01-21 현대자동차주식회사 Battery pack tray for hybrid electric vehicles and temperature management method thereof
US20060090492A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-04 Jaesung Ahn Cooling system for battery pack
WO2007102756A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Abb Research Ltd Temperature controller
DE102010025525A1 (en) 2009-06-30 2011-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Method of cooling battery packs and battery pack divided into modules
DE102010032899A1 (en) 2010-07-30 2012-02-02 Valeo Klimasysteme Gmbh Cooling device for a vehicle battery and vehicle battery assembly with such a cooling device
DE102011121245A1 (en) 2010-12-21 2012-07-12 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Method and system for conditioning an energy storage system (ESS) for a vehicle
WO2013178577A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Robert Bosch Gmbh Coolant distribution system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050007648A (en) * 2003-07-11 2005-01-21 현대자동차주식회사 Battery pack tray for hybrid electric vehicles and temperature management method thereof
US20060090492A1 (en) * 2004-10-26 2006-05-04 Jaesung Ahn Cooling system for battery pack
WO2007102756A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-13 Abb Research Ltd Temperature controller
DE102010025525A1 (en) 2009-06-30 2011-01-05 Siemens Aktiengesellschaft Method of cooling battery packs and battery pack divided into modules
DE102010032899A1 (en) 2010-07-30 2012-02-02 Valeo Klimasysteme Gmbh Cooling device for a vehicle battery and vehicle battery assembly with such a cooling device
DE102011121245A1 (en) 2010-12-21 2012-07-12 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Method and system for conditioning an energy storage system (ESS) for a vehicle
WO2013178577A1 (en) * 2012-06-01 2013-12-05 Robert Bosch Gmbh Coolant distribution system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107709069A (en) * 2015-08-11 2018-02-16 捷豹路虎有限公司 Equipment for supporting battery
DE102016215851A1 (en) 2016-08-23 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Cooling device for a battery assembly and unit of a battery assembly and a cooling device
US11183720B2 (en) 2016-08-23 2021-11-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Cooling device for a battery assembly, and unit including a battery assembly and a cooling device
CN108172931A (en) * 2017-12-26 2018-06-15 豫新汽车空调股份有限公司 A kind of multi-channel flat tubular type liquid cooling system
DE102020125450A1 (en) 2020-09-29 2022-03-31 Audi Aktiengesellschaft Cooling device for a rechargeable battery
WO2022069528A1 (en) 2020-09-29 2022-04-07 Miba Emobility Gmbh Cooling device for a rechargeable battery
US20220131211A1 (en) * 2020-10-27 2022-04-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft High-voltage battery having a plurality of battery modules and heat sinks
US11888137B2 (en) * 2020-10-27 2024-01-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft High-voltage battery having a plurality of battery modules and heat sinks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE212019000351U1 (en) Heat exchanger with parallel flow elements to improve heat conduction
DE102013216513A1 (en) Device for conditioning a battery pack
DE202012102349U1 (en) battery cooler
DE102012212897A1 (en) Liquid cooling system for a battery pack
DE102015108611A1 (en) vehicle component
EP2532036B1 (en) Heat exchanger for thermoelectric generators
DE102018201112B3 (en) Assembly for a hybrid electric vehicle and hybrid electric vehicle
EP3270066B1 (en) Energy supply system comprising a latent heat accumulator and method for operating an energy supply system
DE102018215477A1 (en) Battery system, method for temperature control and for pressurizing at least one battery cell of a battery module of such a battery system and motor vehicle with such a battery system
DE102017204194B4 (en) Energy storage device with cooling device and motor vehicle with an energy storage device
EP3739276B1 (en) Heat exchanger and temperature control circuit system
DE102017116984A1 (en) Temperature control device for a temperature control of a battery system and battery system
DE102012218634A1 (en) Storage device for temporary storage of thermal energy and method for operating a memory device
EP2636958B1 (en) Heating circuit distributor with integrated hydraulic separator
DE102004050436B4 (en) Cooling device for an internal combustion engine with at least three coolers
DE102018117059B4 (en) Battery module for a traction battery of an electrically driven motor vehicle
DE102008011235A1 (en) Temperature control system for fuel cells and method for controlling the temperature of fuel cells
WO2018158286A1 (en) Heating device
EP2481991B1 (en) Collector and distributor for a heating or cooling assembly
DE202009003106U1 (en) heat storage
DE102011106022A1 (en) Hot water generation, storage and distribution device has sampling mixers that are connected to line bus facility, for extracting hot water from hot water pipes that are connected to hot water consumption devices
DE102011107671B4 (en) photovoltaic system
DE102014000901A1 (en) Solar system has distribution conduit and manifold that are dimensioned such that heat carrier flow rate in collector field units decreases with increasing distance from heat absorber to collector array unit
DE102018222574A1 (en) Energy storage arrangement
DE102011118721A1 (en) Heating device has heating unit having heat sources which are arranged in parallel with respect to heat flowing line and heat returning line, and are provided with heat source valves individually connected to heat flowing line

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01M0010500000

Ipc: H01M0010600000

R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication