DE102014203715A1 - Efficient coolable housing for a battery module - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Batteriemodul, das einen Grundkörper und eine Deckelplatte aufweist, wobei zumindest ein Kühlrohr in den Grundkörper integriert ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Batteriemodul mit einem derartigen Gehäuse, wobei zumindest eine Vielzahl elektrisch zusammengeschlossener Batteriezellen in dem Gehäuse angeordnet ist und eine durch diese erzeugte Wärme zumindest durch das in den Grundkörper integrierte Kühlrohr aus dem Gehäuse geleitet wird. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung des Weiteren ein Batteriepack mit einer Vielzahl von derartigen Batteriemodulen, die elektrisch zusammengeschlossen sind, wobei das Batteriepack durch die Batteriemodule auf modulare Bauweise aufgebaut ist. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem derartigen Batteriepack, das zumindest teilweise zur Energieversorgung einer Antriebseinheit des Elektro- oder Hybridfahrzeugs dient.The present invention relates to a housing for a battery module, which has a base body and a cover plate, wherein at least one cooling tube is integrated into the base body. Furthermore, the present invention relates to a battery module with such a housing, wherein at least a plurality of electrically interconnected battery cells is arranged in the housing and a heat generated by these is at least passed through the cooling tube integrated into the main body of the housing. Moreover, the present invention further relates to a battery pack having a plurality of such battery modules, which are electrically connected, wherein the battery pack is constructed by the battery modules of modular design. Finally, the present invention further relates to an electric or hybrid vehicle with such a battery pack, which serves at least partially for supplying energy to a drive unit of the electric or hybrid vehicle.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Batteriemodul, insbesondere ein Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Batteriemodul für ein Batteriepack, wie es beispielsweise zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs Verwendung findet. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Batteriemodul mit einem derartigen Gehäuse, sowie ein derartiges Batteriepack und ein Fahrzeug, das mit einem derartigen Batteriepack versehen ist. The present invention relates to a housing for a battery module, in particular a lithium-ion or lithium-polymer battery module for a battery pack, as used for example for driving an electric vehicle or a hybrid vehicle. The present invention further relates to a battery module with such a housing, as well as such a battery pack and a vehicle that is provided with such a battery pack.
In verschiedenen Technologie-Bereichen kommen in letzter Zeit vermehrt hochentwickelte wiederaufladbare Batterien zum Einsatz, das heißt ein paralleler oder serieller Zusammenschluss mehrerer einzelner Batteriezellen zu einem sogenannten Batteriemodul, welches unter anderem als Komponente innerhalb eines Batteriepacks, vereinfacht auch als Batterie oder Akkumulator bezeichnet, Verwendung findet. Anwendungsmöglichkeiten für derartige Batterien oder Akkumulatoren sind zum Beispiel im Kraftfahrzeugbereich zur Versorgung einer elektrischen Antriebsmaschine, auch als Elektromotor bezeichnet, in einem Elektrofahrzeug (engl.: Electric Vehicle, oder abgekürzt „EV“) oder zur Versorgung eines Elektro-Zusatzmotors in einem Hybridfahrzeug (engl.: Hybrid Electric Vehicle, oder abgekürzt „HEV“) zu finden, der zusätzlich zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotor vorgesehen sein kann. Weitere Anwendungsmöglichkeiten liegen auch in anderen technischen Bereichen, wie zum Beispiel bei stationären Anlagen, Mobilfunktelefonen, tragbaren Computer, Videokameras oder MP3-Playern. Prädestiniert für ein breites Einsatzgebiet von Applikationen ist dabei die Lithium-Ionen-Batterietechnologie, und innerhalb dieser insbesondere die Lithium-Polymer-Batterietechnologie, die sich mitunter durch hohe Energiedichte und eine äußerst geringe Selbstentladung hervorhebt. In various fields of technology, highly rechargeable batteries are increasingly being used recently, that is, a parallel or serial combination of several individual battery cells into a so-called battery module, which is used inter alia as a component within a battery pack, also referred to as a battery or rechargeable battery , Applications for such batteries or accumulators are, for example in the automotive field for supplying an electric drive machine, also referred to as an electric motor, in an electric vehicle (English: Electric Vehicle, or abbreviated "EV") or for supplying an additional electric motor in a hybrid vehicle (engl .: Hybrid Electric Vehicle, or abbreviated "HEV"), which may be provided in addition to a conventional internal combustion engine. Other applications are also in other technical areas, such as in stationary systems, mobile phones, portable computers, video cameras or MP3 players. Lithium-ion battery technology is predestined for a wide range of applications, and in particular lithium-polymer battery technology, which is sometimes characterized by high energy density and extremely low self-discharge.
HEVs und EVs benötigen generell energiereiche und leistungsstarke Batteriesysteme, damit die damit versorgten elektrischen Antriebsmaschinen die erwarteten Fahrleistungen abgeben können. Als elektrische Energiespeicher, abgekürzt als „EES“ bezeichnet, verwendet man heute vorzugsweise energiereiche und leistungsstarke Lithium-Ionen-Batteriepacks oder Lithium-Polymer-Batteriepacks mit einem Batteriezellengehalt in einer Größenordnung von in etwa 100 Batteriezellen. Die Ladung leistungsfähiger Batteriezellen beträgt dabei bis zu 63 Amperestunden.HEVs and EVs generally require high-energy and high-performance battery systems, so that the electric drive machines supplied with them can deliver the expected performance. As electrical energy storage, abbreviated as "EES", is used today preferably high-energy and high-performance lithium-ion battery packs or lithium-polymer battery packs with a battery cell content in the order of about 100 battery cells. The charge of powerful battery cells is up to 63 ampere hours.
Bedingt durch chemische Wandlungsprozesse innerhalb der Batteriezellen während der Be- oder Entladevorgänge können sich die jeweiligen Lithium-Ionen-Batteriezellen oder Lithium-Polymer-Batteriezellen vor allem bei der Energieabgabe, also dem Entladevorgang stark erwärmen. Eine derartige Batterie kann jedoch nur in einem bestimmten Temperaturfenster effizient betrieben werden. Ab einer Betriebstemperatur von 40 °C aufwärts wird beispielsweise die Batterielebensdauer signifikant reduziert. Demgegenüber steigt bei Temperaturen von unter ca. 0 °C der Innenwiderstand der Batterie stark an und die Leistungsfähigkeit der Batterie nimmt mit weiter fallenden Temperaturen kontinuierlich ab. Je leistungsfähiger das Batteriepack also ist, desto größer ist seine Erwärmung und desto unverzichtbarer ist ein effizientes aktives Thermomanagementsystem, das die in dem Batteriepack angeordneten Batteriezellen bei niedrigen Temperaturen erwärmt und bei hohen Temperaturen kühlt, wobei eine effiziente Kühlung die üblicherweise am häufigsten benötigte Funktion des Thermomanagementsystems ist.Due to chemical conversion processes within the battery cells during the loading or unloading processes, the respective lithium-ion battery cells or lithium-polymer battery cells can heat up greatly, especially during the energy output, ie the discharge process. However, such a battery can be operated efficiently only in a certain temperature window. From an operating temperature of 40 ° C upwards, for example, the battery life is significantly reduced. In contrast, at temperatures of below about 0 ° C, the internal resistance of the battery increases sharply and the performance of the battery decreases continuously with decreasing temperatures. Thus, the more efficient the battery pack is, the greater its warming and the more indispensable an efficient active thermal management system that heats and cools the battery cells disposed in the battery pack at low temperatures, with efficient cooling being the most commonly required function of the thermal management system is.
Die Erfüllung einer Lebensdaueranforderung von derzeit in etwa acht bis zehn Jahren ist deshalb nur mit einer hinreichenden thermischen Konditionierung der Batterie realisierbar, mit der die Batteriezellen in allen Betriebszuständen in einem thermisch unkritischen Zustand unter 40 °C gehalten werden. Des Weiteren darf zur Erreichung eines Alterungsgleichlaufs der Batteriezellen der Temperaturgradient von Zelle zu Zelle lediglich in etwa 5 Kelvin betragen.The fulfillment of a lifetime requirement of currently about eight to ten years can therefore be achieved only with a sufficient thermal conditioning of the battery, with which the battery cells are kept in all operating conditions in a thermally uncritical state below 40 ° C. Furthermore, in order to achieve an aging synchronization of the battery cells, the temperature gradient from cell to cell may only amount to approximately 5 Kelvin.
Eine Aufheizung oder eine Entwärmung beziehungsweise Kühlung der Batteriezellen erfolgt heutzutage bei üblichen Lithium-Ionen-Batterien üblicherweise entweder durch eine Luftkühlung oder aber durch eine Flüssigkeitstemperierung der Batteriezellen mit einem Wasser-Glykol-Gemisch, das durch Kanäle von unterhalb der Batteriemodule montierten Kühlplatten geleitet wird. Die Versorgung derartiger Kühlplatten wird mit einer Kühlflüssigkeitsverschlauchung realisiert, wie sie beispielsweise der
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Um die vorhergehend genannten Probleme des bekannten Stands der Technik zu lösen wird durch die vorliegende Erfindung ein Batteriemodulgehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.In order to solve the aforementioned problems of the known art, the present invention provides a battery module case having the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Genauer gesagt dient das erfindungsgemäße Gehäuse als Gehäuse für ein Batteriemodul, beispielsweise ein Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Batteriemodul. Das erfindungsgemäße Batteriemodulgehäuse weist dabei einen Grundkörper und eine Deckelplatte auf, wobei zumindest ein Kühlrohr in den Grundkörper integriert ist. Der Grundkörper kann dabei ein mehrwandiger Grundkörper mit hohlem Kern und einer offenen Seitenfläche sein, bei dem das Kühlrohr in eine oder mehrere der Wände des Grundkörpers integriert ist. Der Grundkörper, der hier vorzugweise in Form eines hohlen Quaders beziehungsweise in einer hohlen Quaderform, mit zumindest einer offenen Seite vorliegt, dient in der Regel dazu, eine oder mehrere Batteriezellen, wie zum Beispiel Lithium-Ionen- oder Lithium-Polymer-Batteriezellen, in seinem Hohlraum aufzunehmen. Das Gehäuse kann nach Aufnahme der Batteriezellen durch die offene Seite hindurch mittels der Deckelplatte verschlossen werden. Anders gesagt kann die Deckelplatte die zumindest eine offene Seite des hohlen Quaders verschließen, so dass das Gehäuse in einem zusammengebauten Zustand eine geschlossene Quaderform aufweist. Die in dem Gehäuse aufgenommenen Batteriezellen sind üblicherweise miteinander elektrisch zusammengeschlossen, um einen Einheit zu bilden. Um eine elektrische Verbindung zu den Batteriezellen zu ermöglichen sind jeweilige Durchkontaktierungen der Batteriezellen nach außerhalb des Gehäuses vorgesehen, beispielsweise durch in den Grundkörper integrierte Anschlüsse, die einen Kontaktierung des Batteriezellenzusammenschlusses durch die Wand des Grundkörpers hindurch ermöglichen. Das Modulgehäuse kann also gemäß der vorhergehenden Beschreibung aus zwei oder auch aus mehreren Teilen aufgebaut sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht das Modulgehäuse demnach vorzugsweise aus einem tiefgezogenen Grundkörper, der die zu einer Einheit zusammengefassten Batteriezellen und deren elektrischen Komponenten aufnimmt, wie zum Beispiel Zellüberwachungseinheiten (engl.: Cell Supervisory Controller, abgekürzt „CSC“), Zellverbinder, verschiedenste Sensoren, etc., sowie einem Deckelbauteil. Erfindungsgemäß beinhaltet also der Grundkörper des Gehäuses des Batteriemoduls die Batteriezellen und deren elektronische Anbautteile. More specifically, the housing according to the invention serves as a housing for a battery module, for example a lithium-ion or lithium-polymer battery module. The battery module housing according to the invention in this case has a main body and a cover plate, wherein at least one cooling tube is integrated into the main body. The main body may be a multi-walled base body with a hollow core and an open side surface, in which the cooling tube is integrated into one or more of the walls of the base body. The main body, which is present here preferably in the form of a hollow cuboid or in a hollow cuboid shape, with at least one open side, usually serves to one or more battery cells, such as lithium-ion or lithium-polymer battery cells, in to absorb its cavity. The housing can be closed by receiving the battery cells through the open side by means of the cover plate. In other words, the cover plate can close the at least one open side of the hollow cuboid, so that the housing in an assembled state has a closed parallelepiped shape. The battery cells accommodated in the housing are usually electrically connected together to form a unit. In order to enable an electrical connection to the battery cells, respective plated-through holes of the battery cells are provided outside the housing, for example by connections integrated in the base body, which make it possible to make contact with the battery cell assembly through the wall of the base body. The module housing can thus be constructed according to the preceding description of two or more parts. In the preferred embodiment, the module housing is therefore preferably made of a deep-drawn body, which accommodates the unitized battery cells and their electrical components, such as Cell Supervisory Unit (abbreviated "CSC"), cell connectors, various sensors, etc., as well as a lid component. Thus, according to the invention, the main body of the housing of the battery module contains the battery cells and their electronic attachment parts.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das zumindest eine Kühlrohr in zumindest eine Wand des Grundkörpers integriert, oder alternativ dazu kann das zumindest eine Kühlrohr in mehrere oder auch in jede Wand des Grundkörpers integriert sein, so dass das Kühlrohr bei entsprechender Anordnung eine möglichst große Anzahl an Wänden des Grundkörpers durchzieht, um eine möglichst effiziente Wärmeabfuhr zu ermöglichen. Das Kühlrohr wirkt folglich als Kühleinrichtung, oder zumindest als wesentlicher Teil einer derartigen Kühleinrichtung. Mit einer entsprechenden Anordnung des Kühlrohrs in dem Grundkörper ist ein nicht geradliniger, sondern ein abknickender oder abbiegender Verlauf des Kühlrohrs gemeint, so dass das Kühlrohr vorzugsweise in einer sogenannten Käfigform verläuft, also einen Verlauf zeigt, der die Gestalt des Grundkörpers im Wesentlichen nachstellt, wobei die einzelnen, nebeneinander angeordneten Abschnitte des Kühlrohrs voneinander beabstandet sind, und bei der zumindest eine Seite des Käfigs offen ist, ähnlich zu der einseitig offenen Gestalt des Grundkörpers des erfindungsgemäßen Gehäuses. Die offene Seite des Käfigs kann zusammen mit der offenen Seite des Grundkörpers durch die Deckelplatte verschlossen werden.In a preferred embodiment of the invention, the at least one cooling tube is integrated into at least one wall of the main body, or alternatively, the at least one cooling tube can be integrated in several or in each wall of the base body, so that the cooling tube with a corresponding arrangement the largest possible number pervades on walls of the body to allow the most efficient heat dissipation. The cooling tube thus acts as a cooling device, or at least as an essential part of such a cooling device. With a corresponding arrangement of the cooling tube in the body is not a rectilinear, but a kinking or bending course of the cooling tube meant so that the cooling tube preferably in a so-called cage shape, that shows a course that essentially adjusts the shape of the body substantially, wherein the individual juxtaposed portions of the cooling tube are spaced apart from each other and at least one side of the cage is open, similar to the unilaterally open configuration of the body of the housing according to the invention. The open side of the cage can be closed together with the open side of the body by the cover plate.
Um die Integration des Kühlrohrs in den Grundkörper zu erreichen, kann das zumindest eine Kühlrohr, das vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, in den Grundkörper eingegossen werden, also in dessen Boden und in dessen Wände. Der Grundkörper, der vorzugsweise generell ein nicht-leitendes Material aufweist oder aus diesem besteht, besteht weiter vorzugsweise aus einem Kunststoff, wie zum Beispiel aus einem Polyamid. Alternativ kann das Kühlrohr auch ein anderes gut wärmeleitendes Material aufweisen oder aus diesem bestehen, wie zum Beispiel aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung.In order to achieve the integration of the cooling tube in the body, the at least one cooling tube, which preferably consists of copper or a copper alloy, are poured into the body, ie in the bottom and in the walls thereof. The base body, which preferably generally comprises or consists of a non-conductive material, is further preferably made of a plastic, such as a polyamide. Alternatively, the cooling tube can also comprise or consist of another good heat-conducting material, such as, for example, aluminum, an aluminum alloy, copper or a copper alloy.
Der Aufbau des Grundkörpers sieht dabei vor, dass der Grundkörper vor dem Einbringen des Kühlrohrs ein tiefgezogenes Kunststoffbauteil sein kann, in das das Kühlrohr, vorzugsweise in Käfigform, eingesetzt wird und anschließend durch Eingießen eines Kunststoffes in das tiefgezogene Bauteil mit diesem einstückig verbunden wird, so dass der Grundkörper das Kühlrohr als integralen Bestandteil aufweist.The structure of the base body provides that the base body before insertion of the cooling tube may be a deep-drawn plastic component in which the cooling tube, preferably in cage form, is inserted and then integrally connected by pouring a plastic into the deep-drawn component, so that the main body has the cooling tube as an integral part.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist zumindest ein Wärmeleitbauteil vorgesehen, das einzelne Abschnitte des Kühlrohrs, insbesondere die vorhergehend genannten voneinander beabstandeten Abschnitte des Kühlrohrs thermisch leitend miteinander verbindet, so dass eine durchgehende thermische Übertragung auch zwischen diesen Abschnitten des Kühlrohrs und damit vorzugsweise flächendeckend erreicht werden kann. Zudem kann durch das Vorsehen des Wärmeleitbauteils, also durch ein thermisches Verbinden der Kühlrohrabschnitte miteinander ein möglichst großer Wärmeübergang geschaffen werden, und die wärmeübertragende Oberfläche wird dadurch möglichst groß gestaltet. Um dies zu erreichen ist das Wärmeleitbauteil vorzugsweise ebenfalls in den Grundkörper eingegossen, zusammen mit dem zumindest einen Kühlrohr.In a preferred refinement of the housing according to the invention, at least one heat-conducting component is provided which thermally conductively connects individual sections of the cooling tube, in particular the previously-mentioned, mutually-spaced sections of the cooling tube, so that a continuous thermal transmission also reaches between these sections of the cooling tube and thus preferably across the entire area can be. In addition, by providing the Wärmeleitbauteils, ie by a thermal connection of the cooling pipe sections together as large as possible Heat transfer are created, and the heat transferring surface is made as large as possible. In order to achieve this, the heat-conducting component is preferably likewise cast into the base body, together with the at least one cooling tube.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jeweils ein Wärmeleitbauteil an jeder der Seiten der Käfigform des Kühlrohrs vorgesehen, abgesehen von der offenen Seite des Käfigs, so dass jede wärmeleitende Seite des Käfigs möglichst flächendeckend eine durchgehende Wärmeleitung erzielt. Das Wärmeleitbauteil liegt hier vorzugsweise in Form eines Wärmeleitblechs vor, das weiter vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht. Alternativ dazu kann für das Wärmeleitbauteil auch ein anderes gut wärmeleitendes Material verwendet werden, wie zum Beispiel Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Der Wärmeübertrager des erfindungsgemäßen Gehäuses ist demnach vorzugsweise käfigförmig aufgebaut und die einzelnen Kühlkanäle sind mit Wärmeleitblechen verbunden. Damit können die Batteriezellen nicht nur über deren Boden, sondern auch an den Seitenteilen gekühlt werden. Als Resultat kann ein größerer Kühleffekt und eine im Mittel kleinere Zelltemperatur erreicht werden.According to a preferred embodiment of the invention, in each case a heat conducting component is provided on each of the sides of the cage shape of the cooling tube, apart from the open side of the cage, so that each thermally conductive side of the cage as far as possible reaches a continuous heat conduction. The heat-conducting component is preferably present in the form of a heat conducting plate, which is preferably made of copper or a copper alloy. Alternatively, another heat-conductive material may be used for the heat-conducting component, such as aluminum or an aluminum alloy. The heat exchanger of the housing according to the invention is therefore preferably constructed cage-shaped and the individual cooling channels are connected to Wärmeleitblechen. Thus, the battery cells can be cooled not only on the bottom, but also on the side panels. As a result, a greater cooling effect and a mean lower cell temperature can be achieved.
Um eine noch effizientere Kühlung des Batteriemoduls zu erzielen kann zumindest ein weiteres Kühlrohr in die Deckelplatte integriert sein, ähnlich wie in den vorhergehend genannten Stand der Technik. Das zusätzliche, in der Deckelplatte integrierte Kühlrohr ist dabei vorzugsweise in die Deckelplatte eingegossen oder aber auf andere Art und Weise in die Deckelplatte eingebracht, wobei hier ähnlich zu dem in dem Grundkörper integrierten Kühlrohr ebenfalls ein Wärmeleitbauteil zusätzlich vorgesehen sein kann, das ebenfalls in die Deckelplatte eingegossen sein kann. Um nun separate Kühlflüssigkeitsanschlüsse der jeweiligen Kühlrohre zu vermeiden, kann das Kühlrohr der Deckelplatte nach einem Verschließen des Grundkörpers mit dem zumindest einen Kühlrohr des Grundkörpers in Fluidverbindung stehen, so dass ein einzelner Fluidzufuhranschluss sowie ein einzelner Fluidabfuhranschluss ausreicht, um das Batteriemodul mit den Kühlrohren beziehungsweise dem durch die Kühlrohre strömenden Kühlfluid zu kühlen. In order to achieve an even more efficient cooling of the battery module, at least one further cooling tube can be integrated in the cover plate, similar to the aforementioned prior art. The additional, integrated in the cover plate cooling tube is preferably poured into the cover plate or introduced in other ways in the cover plate, similar to the integrated cooling element in the base body also a Wärmeleitbauteil may be additionally provided here, also in the cover plate can be poured. In order to avoid separate cooling liquid connections of the respective cooling tubes, the cooling tube of the cover plate can be in fluid communication with the at least one cooling tube of the base body after closure of the base body, so that a single fluid supply connection and a single fluid discharge connection is sufficient to connect the battery module to the cooling tubes or the To cool through the cooling tubes flowing cooling fluid.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird zudem ein Batteriemodul mit einem wie oben beschriebenen Gehäuse bereitgestellt, wobei zumindest eine Vielzahl elektrisch zusammengeschlossener Batteriezellen in dem Gehäuse angeordnet ist und eine durch diese erzeugte Wärme zumindest durch das in den Grundkörper integrierte Kühlrohr aus dem Gehäuse geleitet wird.According to a further aspect of the present invention, a battery module is provided with a housing as described above, wherein at least a plurality of electrically interconnected battery cells is disposed in the housing and a heat generated by these is at least passed through the integrated cooling tube in the body out of the housing ,
Ein Zusammenschluss mehrerer derartiger Batteriemodule führt dabei zu einem Batteriepack gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, das eine Vielzahl dieser Batteriemodule aufweist, wobei die Batteriemodule auf modulare Bauweise angeordnet sind. Die Verbindung der Einzelmodule zu einem Batteriepack mit variabler Anzahl von Einzelmodulen kann vorzugsweise über Modulverbinder realisiert werden, die nach außen hin elektrisch isoliert sind. Weitere Bauteile des Batteriepacks, wie zum Beispiel das Batteriemanagementsystem, abgekürzt als „BMS“ bezeichnet, können ebenfalls modular flexibel angeordnet sein.An association of a plurality of such battery modules leads to a battery pack according to a further aspect of the present invention, which has a plurality of these battery modules, wherein the battery modules are arranged in a modular design. The connection of the individual modules to a battery pack with a variable number of individual modules can preferably be realized via module connectors which are electrically insulated towards the outside. Other components of the battery pack, such as the battery management system, abbreviated as "BMS", may also be arranged modularly flexible.
Ein derartiges Batteriepack, das aus einer Vielzahl Batteriemodulen mit jeweils erfindungsgemäßem Gehäuse besteht, kann gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung zumindest teilweise zur Energieversorgung einer Antriebseinheit eines Elektro- oder Hybridfahrzeug verwendet werden. Such a battery pack, which consists of a plurality of battery modules each with housing according to the invention can be used according to a further aspect of the invention, at least partially for supplying energy to a drive unit of an electric or hybrid vehicle.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Durch das erfindungsgemäße Gehäuse, wie es vorhergehend beschrieben ist, kann ein modularer Aufbau eines Batteriepacks ermöglicht werden. Hierfür sind die einzelnen Batteriemodule jeweils mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse eingefasst. Entsprechend kann ein Batteriepack je nach Bauraumanforderung aus den einzelnen modularen Batteriemodulen zusammengesetzt werden, so dass der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden kann. By the housing according to the invention, as described above, a modular construction of a battery pack can be made possible. For this purpose, the individual battery modules are each enclosed with the housing according to the invention. Accordingly, a battery pack can be composed of the individual modular battery modules depending on the space requirement, so that the available space can be optimally utilized.
Um die strikte Trennung zwischen elektronischen Bauteilen und flüssigkeitsgeführten Bauteilen des Batteriepacks zu ermöglichen, kann der Kühlfluidanschlussabschnitt der als Kühlplatte wirkenden Deckelplatte durch das Modulgehäuse geführt werden, wobei ein Kühlfluidanschluss in den Boden und die Wände des Grundkörpers des Modulgehäuses integriert beziehungsweise fest eingegossen wird, um eine umfassende Kühleinrichtung umzusetzen. Der dadurch verwirklichte Wärmeübertrager zur Kühlung der Batteriezellen kann in Form eines Käfigs aufgebaut sein, was zu einer deutlich größeren wärmeübertragenden Oberfläche des Modulgehäuses führt, da zusätzlich zum Boden der Batteriezellen auch die Seitenflächen der Batteriezellen gekühlt werden. Um die Module elektrisch zu isolieren, wird das gesamte Modulgehäuse vorzugsweise aus Kunststoff ausgeführt. In order to enable the strict separation between electronic components and liquid-guided components of the battery pack, the cooling fluid connection portion of the cover plate acting as a cooling plate can be guided through the module housing, wherein a cooling fluid connection is integrated or firmly embedded in the bottom and the walls of the main body of the module housing implement comprehensive cooling device. The realized thereby heat exchanger for cooling the battery cells may be constructed in the form of a cage, resulting in a much larger heat transfer surface of the module housing, since in addition to the bottom of the battery cells and the side surfaces of the battery cells are cooled. In order to electrically insulate the modules, the entire module housing is preferably made of plastic.
Ein derartig ausgeführtes Batteriemodulgehäuse führt zu einer flexiblen Anordnung der einzelnen Batteriemodule innerhalb des Batteriepacks, zu einer Trennung von elektronischen Bauteilen und flüssigkeitsgeführten Bauteilen und zu geringeren Anforderungen an Batteriegehäuse bezüglich Bauraum, sowie bezüglich thermischer und elektrischer Isolation. Das Gehäuse kann durch die Erfindung entsprechend leichter und mit weniger Bauteilen als der Stand der Technik hergestellt werden. Darüber hinaus ermöglicht das vorliegende erfinderische Konzept die vollständige hermetische Trennung der elektrischen Komponenten des Moduls von der Kühlflüssigkeit, wodurch Dichtheitsanforderungen an das Kühlsystem und an das Batteriepack weniger streng formuliert werden können, da ein Auftreten von Flüssigkeit im Batteriepack mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodulgehäuse nicht weiter sicherheitsrelevant ist. Weiterhin können durch die erfindungsgemäße Lösung Kosteneinsparungen bei der Validierung, bei End-Of-Line-Tests sowie bei der Prüfung durch Zulieferer erreicht werden. A battery module housing designed in this way leads to a flexible arrangement of the individual battery modules within the battery pack, to a separation of electronic components and liquid-guided components and lower requirements for battery housing in terms of space, and with respect to thermal and electrical Isolation. The housing can be made by the invention correspondingly lighter and with fewer components than the prior art. In addition, the present inventive concept allows for the complete hermetic separation of the electrical components of the module from the cooling fluid, which can make tightening requirements for the cooling system and the battery pack less stringent, as the occurrence of fluid in the battery pack with the battery module housing according to the invention is no longer relevant to safety , Furthermore, the solution according to the invention can achieve cost savings in validation, in end-of-line tests and in testing by suppliers.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Die einzige Figur der Erfindung zeigt eine explodierte Ansicht eines Batteriemodulgehäuses gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, mit einem aus einem Kühlrohr und aus Wärmeleitblechen bestehenden Wärmeübertragerkäfig zur Integration in das Batteriemodulgehäuse.The sole figure of the invention shows an exploded view of a battery module housing according to the preferred embodiment of the invention, with a consisting of a cooling tube and Wärmeleitblechen heat transfer cage for integration into the battery module housing.
Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Die in der Figur dargestellte perspektivische Explosionsansicht zeigt ein für ein Batteriemodul konzipiertes Gehäuse
Der Grundkörper
Die Kühleinheit besteht bei der bevorzugten Ausführungsform aus dem Kühlrohr
Das Kühlrohr
Das erfindungsgemäße Gehäuse
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the embodiments described herein and the aspects highlighted therein. Rather, within the scope given by the claims a variety of modifications are possible, which are within the scope of expert action.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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