DE102017218248A1 - Battery cell module, secondary battery and motor vehicle - Google Patents
Battery cell module, secondary battery and motor vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017218248A1 DE102017218248A1 DE102017218248.2A DE102017218248A DE102017218248A1 DE 102017218248 A1 DE102017218248 A1 DE 102017218248A1 DE 102017218248 A DE102017218248 A DE 102017218248A DE 102017218248 A1 DE102017218248 A1 DE 102017218248A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heat
- battery cell
- cell module
- battery
- conducting element
- 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
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 24
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 15
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 12
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 10
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 9
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 9
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/64—Constructional details of batteries specially adapted for electric vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
- B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
- B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
- B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
- B60L58/24—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries
- B60L58/26—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries for controlling the temperature of batteries by cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
- H01M10/625—Vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6552—Closed pipes transferring heat by thermal conductivity or phase transition, e.g. heat pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6569—Fluids undergoing a liquid-gas phase change or transition, e.g. evaporation or condensation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/262—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks
- H01M50/264—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders with fastening means, e.g. locks for cells or batteries, e.g. straps, tie rods or peripheral frames
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/289—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by spacing elements or positioning means within frames, racks or packs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/545—Temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batteriezellen-Modul, insbesondere zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug, eine Sekundär-Batterie sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, beispielsweise einen Personenkraftwagen mit Elektro- oder Hybridantrieb.
Es wird ein Batteriezellen-Modul (10) zur Verfügung gestellt, insbesondere zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug. Dieses umfasst wenigstens zwei Batteriezellen (12) sowie mindestens ein Wärmeleitelement (20), welches wenigstens zwei und insbesondere alle Batteriezellen (12) thermisch miteinander verbindet. Somit kann im Falle einer erhöhten Temperatur (30) in einer ersten Batteriezelle (121) mittels des Wärmeleitelements (20) Wärme zu wenigstens einer weiteren Batteriezelle (122) transportiert werden. Das Wärmeleitelement (20) ist ein Wärmerohr.
The invention relates to a battery cell module, in particular for arrangement in a motor vehicle, a secondary battery and a motor vehicle, in particular a passenger car, for example a passenger car with electric or hybrid drive.
A battery cell module (10) is provided, in particular for arrangement in a motor vehicle. This comprises at least two battery cells (12) and at least one heat-conducting element (20) which thermally connects at least two and in particular all the battery cells (12). Thus, in the case of an elevated temperature (30) in a first battery cell (121), heat can be transported to at least one further battery cell (122) by means of the heat-conducting element (20). The heat-conducting element (20) is a heat pipe.
Description
Die Erfindung betrifft ein Batteriezellen-Modul, insbesondere zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug, eine Sekundär-Batterie sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, beispielsweise einen Personenkraftwagen mit Elektro- oder Hybridantrieb.The invention relates to a battery cell module, in particular for arrangement in a motor vehicle, a secondary battery and a motor vehicle, in particular a passenger car, for example a passenger car with electric or hybrid drive.
Im Zuge der Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen steigt der Anteil elektrisch angetriebener Fahrzeuge kontinuierlich. Die Weiterentwicklung der Batterietechnik und die damit einhergehenden hohen Energiedichten in den Batterien ermöglichen wachsende Reichweiten der damit ausgerüsteten Fahrzeuge. Häufig sind Antriebsbatterien für Kraftfahrzeuge als Lithium-Ionen-Sekundärbatterien ausgeführt, die auch als Lithium-Ionen-Akkus bezeichnet werden. Die hohen Energiedichten sind wiederum mit Risiken verbunden.In the course of the electrification of motor vehicles, the proportion of electrically driven vehicles is increasing continuously. The further development of the battery technology and the associated high energy densities in the batteries enable growing ranges of the vehicles equipped with them. Often drive batteries for motor vehicles are designed as lithium-ion secondary batteries, which are also referred to as lithium-ion batteries. The high energy densities are in turn associated with risks.
Störungen einer Batteriezelle, etwa durch mechanische Beanspruchung, beispielsweise infolge eines Crashs, oder durch einen Kurzschluss in einer Batteriezelle, etwa infolge eines Produktionsfehlers, können zu Überhitzung führen. Auch externe Wärmezufuhr, die Überladung der Batterie, das Überschreiten der zulässigen Zellspannung oder eine Tiefenentladung der Batterie können zum Überhitzen führen.Faults in a battery cell, for example due to mechanical stress, for example as a result of a crash, or due to a short circuit in a battery cell, for example as a result of a production fault, can lead to overheating. Also external heat supply, the overcharging of the battery, exceeding the permissible cell voltage or a deep discharge of the battery can lead to overheating.
Im schlimmsten Fall führt diese zum sogenannten thermischen Durchgehen, auch als thermal runaway oder thermische Propagation bezeichnet. Dies beschreibt einen Kreislauf, bei welchem sich infolge einer unerwünschten, Wärme erzeugenden chemischen Reaktion die Temperatur in der Batterie erhöht und dies wiederum zu einer Steigerung der Reaktionsgeschwindigkeit führt. In der Folge kann es zu einem Brand oder einer Explosion der Batterie kommen.In the worst case, this leads to so-called thermal runaway, also referred to as thermal runaway or thermal propagation. This describes a cycle in which, as a result of an undesirable, heat-generating chemical reaction, the temperature in the battery increases and this in turn leads to an increase in the reaction rate. As a result, a fire or an explosion of the battery may occur.
Es existieren unterschiedliche Sicherheitskonzepte, um ein thermisches Durchgehen zu begrenzen oder zu verhindern. Einige Lösungen verringern dabei die Wärmeausbreitung einer überhitzten Batteriezelle auf andere Batteriezellen, etwa durch thermische Isolierung benachbarter Batteriezellen voneinander. Dies kann mittels eines Isolationselements oder mittels eines Luftspalts realisiert werden. Auf diese Weise kann das Übergreifen einer Überhitzung einer Batteriezelle auf benachbarte Batteriezellen verhindert werden, was das thermische Durchgehen zumindest verzögern kann.There are different security concepts to limit or prevent thermal runaway. Some solutions reduce the heat dissipation of a superheated battery cell to other battery cells, such as by thermal insulation of adjacent battery cells from each other. This can be realized by means of an insulation element or by means of an air gap. In this way, the overreaching of a battery cell to adjacent battery cells can be prevented, which can at least delay thermal runaway.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Batteriezellen-Modul
Es ist ersichtlich, dass zwischen der ersten Batteriezelle
Es zeigt sich, dass die erhöhte Temperatur
Eine alternative Lösung stellt die thermische Verbindung der Batteriezellen mit einer wärmeleitenden und extern gekühlten Bodenplatte zur Kühlung der gesamten Sekundärbatterie dar. Auf diese Weise können alle Batteriezellen gekühlt werden. Bekannt sind etwa aktive Kühlungen, bei denen mittels eines zirkulierenden Kühlmittels an den Batteriezellen anfallende Wärme nach außen transportiert wird. Diese Lösung ist z. B. auch geeignet, die beim Laden bzw. Entladen der Batterie anfallende Abwärme abzutransportieren.An alternative solution is the thermal connection of the battery cells with a thermally conductive and externally cooled bottom plate for cooling the entire secondary battery. In this way, all the battery cells can be cooled. For example, active cooling systems are known in which heat which accumulates on the battery cells by means of a circulating coolant is conveyed to the outside. This solution is z. B. also suitable to remove the accumulating during charging or discharging the battery waste heat.
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Batteriezellen-Modul, eine Sekundär-Batterie und ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, in welchen auf besonders effiziente und einfache Weise zwecks Steigerung der Sicherheit Wärme aus Batteriezellen abgeführt werden kann.The object of the invention is to provide a battery cell module, a secondary battery and a motor vehicle, in which heat can be dissipated from battery cells in a particularly efficient and simple manner for the purpose of increasing safety.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Batteriezellen-Modul gemäß Anspruch 1, die Sekundär-Batterie gemäß Anspruch 9 und das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10. Ausgestaltungen des Batteriezellen-Moduls sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben.The object is achieved by the battery cell module according to claim 1, the secondary battery according to claim 9 and the motor vehicle according to
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Batteriezellen-Modul, insbesondere zur Anordnung in einem Kraftfahrzeug. Dieses umfasst wenigstens zwei Batteriezellen sowie mindestens ein Wärmeleitelement, welches wenigstens zwei und insbesondere alle Batteriezellen thermisch miteinander verbindet. Dieses ist eingerichtet, im Falle einer erhöhten Temperatur in einer ersten Batteriezelle Wärme zu wenigstens einer weiteren Batteriezelle zu transportieren. Das Wärmeleitelement ist ein Wärmerohr.A first aspect of the invention is a battery cell module, in particular for arrangement in a motor vehicle. This comprises at least two battery cells and at least one heat conducting element, which thermally connects at least two and in particular all battery cells together. This is set up to transport heat to at least one further battery cell in the case of an elevated temperature in a first battery cell. The heat-conducting element is a heat pipe.
Die Batteriezellen sind insbesondere Sekundär-Batteriezellen, wie etwa Lithium-Ionen-Zellen. Die erste Batteriezelle kann jede beliebige Batteriezelle im Batteriezellen-Modul sein.The battery cells are in particular secondary battery cells, such as lithium-ion cells. The first battery cell may be any battery cell in the battery cell module.
Das Wärmeleitelement verbindet die Batteriezellen thermisch miteinander, stellt also eine wärmeleitende Verbindung zur Verfügung. Das Transportieren der Wärme meint das Leiten der Wärme, sodass bei der erhöhten Temperatur in der ersten Batteriezelle diese zumindest anteilig zu der wenigstens einen weiteren Batteriezelle transportiert werden kann. Insbesondere umfasst das Batteriezellen-Modul eine Vielzahl von Batteriezellen, deren summierte Wärmekapazität nach Art eines Puffers nutzbar ist. Auf diese Weise wird eine Überhitzung einer einzelnen Zelle verhindert. Auf diese Weise kann ein Anstieg der Temperatur der Zelle verhindert und/oder die erhöhte Temperatur der Zelle gesenkt werden.The heat-conducting element thermally interconnects the battery cells, thus providing a heat-conducting connection. The transporting of the heat means the conduction of the heat, so that at the elevated temperature in the first battery cell, this can be transported at least partially to the at least one further battery cell. In particular, the battery cell module comprises a multiplicity of battery cells whose summated heat capacity can be utilized in the manner of a buffer. This prevents overheating of a single cell. In this way, an increase in the temperature of the cell can be prevented and / or the elevated temperature of the cell can be lowered.
Ein Wärmerohr ist ein hermetisch dichtes Volumen, in welchem ein Arbeitsmedium teilweise als flüssige und teilweise als gasförmige Phase enthalten ist. Es ist derart ausgestaltet, dass die von einer Wärmequelle, etwa einer Batteriezelle, abzutransportierende Wärme in einem Verdampfungsbereich des Wärmerohrs in die flüssige Phase eingetragen werden kann und diese dabei verdampft. Durch das Verdampfen erfolgt eine lokale Druckerhöhung. Im gasförmigen Zustand wird das Arbeitsmedium zu einem Kondensationsbereich des Wärmerohrs transportiert und dort kondensiert. Der Transport des gasförmigen Arbeitsmediums erfolgt insbesondere aufgrund der entstandenen Druckdifferenz. Der Kondensationsbereich erwärmt sich und die Wärme kann vom Wärmerohr abgegeben werden. Anschließend erfolgt ein Transport des wieder verflüssigten Arbeitsmediums zurück zum Verdampfungsbereich. In einem Zwei-Phasen-Thermosiphon erfolgt dies beispielsweise mittels Gravitation, wobei der Verdampfungsbereich im Schwerefeld der Erde unterhalb des Kondensationsbereichs angeordnet sein muss.A heat pipe is a hermetically sealed volume in which a working medium is partly contained as liquid and partly as gaseous phase. It is designed in such a way that the heat to be removed by a heat source, for example a battery cell, can be introduced into the liquid phase in an evaporation region of the heat pipe, thereby evaporating it. The evaporation causes a local pressure increase. In the gaseous state, the working medium is transported to a condensation region of the heat pipe and condensed there. The transport of the gaseous working medium takes place in particular due to the resulting pressure difference. The condensation zone heats up and the heat can be released from the heat pipe. Subsequently, a transport of the re-liquefied working medium takes place back to the evaporation area. In a two-phase thermosyphon, for example, this is done by means of gravity, wherein the evaporation region must be arranged in the gravitational field of the earth below the condensation region.
Typischerweise ist das Wärmeleitelement an alle Batteriezellen angeschlossen. Somit dient im Falle einer erhöhten Temperatur in einer Batteriezelle der an diese Batteriezelle thermisch angeschlossene Bereich des Wärmerohrs als Verdampfungsbereich und alle an andere Batteriezellen thermisch angeschlossenen Bereiche des Wärmerohrs dienen als Kondensationsbereiche.Typically, the heat-conducting element is connected to all battery cells. Thus, in the case of an elevated temperature in a battery cell, the area of the heat pipe thermally connected to this battery cell serves as evaporation area and all areas of the heat pipe thermally connected to other battery cells serve as condensation areas.
Ein Wärmerohr weist bei bestimmungsgemäßem Gebrauch nur geringe Druck- und Temperaturunterschiede zwischen dem Verdampfungsbereich und dem Kondensationsbereich auf. In der Folge erfolgt der Wärmetransport sehr schnell und effizient; es kann eine hohe Wärmestromdichte erreicht werden.When used as intended, a heat pipe has only slight pressure and temperature differences between the evaporation zone and the condensation zone. As a result, the heat transfer is very fast and efficient; It can be achieved a high heat flux density.
Ein Wärmerohr hat nicht notwendigerweise einen Kreisquerschnitt, es kann vielmehr eine beliebige Form bzw. einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Insbesondere sind flache Bauformen möglich. Das äußere Material eines Wärmerohrs kann beispielsweise Kupfer oder Stahl sein. Es können auch schaltbare Wärmerohre genutzt werden, welche bezüglich ihrer wärmeleitenden Eigenschaften beeinflussbar sind.A heat pipe does not necessarily have a circular cross-section, it may rather have any shape or any cross-section. In particular, flat designs are possible. The outer material of a heat pipe may be, for example, copper or steel. Switchable heat pipes can also be used, which can be influenced with regard to their heat-conducting properties.
Typischerweise wird das Wärmeleitelement, also das Wärmerohr, thermisch leitend von außen an die Außenwand der Batteriezellen angeschlossen. Für einen maximalen Wärmetransport und damit schnellstmöglichen Transport der sich ggf. rasch erhöhenden freigesetzten Wärmemenge ist eine größtmögliche Wärmeübergangsfläche zwischen Batteriezelle und Wärmeleitelement vorteilhaft. Das Wärmeleitelement ist außerdem elektrisch vom Inneren der Batteriezellen bzw. von deren elektrischen Anschlüssen zu isolieren.Typically, the heat conducting element, so the heat pipe, thermally conductively connected from the outside to the outer wall of the battery cells. For a maximum heat transfer and thus the fastest possible transport of possibly rapidly increasing released amount of heat a maximum heat transfer area between the battery cell and heat conducting is advantageous. The heat-conducting element is also to be electrically insulated from the interior of the battery cells or from their electrical connections.
Eine erhöhte Temperatur in einer ersten Batteriezelle tritt beispielsweise bei einer Störung auf, etwa bei mechanischer Beanspruchung, externer Wärmezufuhr oder strukturellen Störungen in der Batteriezelle. Es kann zu einem raschen Temperaturanstieg in der Batteriezelle kommen. Durch seine vorteilhaften Eigenschaften ist ein Wärmerohr geeignet, die anfallende Wärme besonders schnell vom Punkt ihres Auftretens weg zu transportieren und somit die Gesamtwärmekapazität aller Zellen zu nutzen. Somit kann verhindert werden, dass die gestörte Batteriezelle sich bis oberhalb der kritischen Temperatur erhitzt, ab welcher es zu einem Ausgasen, Brand und/ oder einem Schmelzen des Gehäuses kommt. Einem thermischen Durchgehen kann so auf einfache Weise sowie sehr rasch und effizient entgegengewirkt werden. Die Sicherheit des Batteriezellen-Moduls ist signifikant erhöht.An increased temperature in a first battery cell occurs, for example, in the event of a fault, for example under mechanical stress, external heat supply or structural disturbances in the battery cell. It can lead to a rapid increase in temperature in the battery cell. Due to its advantageous properties, a heat pipe is suitable to transport the accumulating heat very quickly from the point of its occurrence and thus the Total heat capacity of all cells to use. Thus, it can be prevented that the faulty battery cell heats up to above the critical temperature, from which it comes to a outgassing, fire and / or melting of the housing. A thermal runaway can be counteracted in a simple manner as well as very quickly and efficiently. The safety of the battery cell module is significantly increased.
Eine Ausgestaltung des Batteriezellen-Moduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellen-Modul mindestens zwei Wärmeleitelemente umfasst, welche jeweils wenigstens zwei Batteriezellen thermisch miteinander verbinden.An embodiment of the battery cell module is characterized in that the battery cell module comprises at least two heat-conducting elements which each thermally connect at least two battery cells together.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Wärmerohr ein Kapillarelement zum Transport einer flüssigen Phase mittels Kapillarkräften auf.In a further embodiment, the heat pipe has a capillary element for transporting a liquid phase by means of capillary forces.
Der Transport des flüssigen Arbeitsmediums vom Kondensationsbereich des Wärmerohrs zu seinem Verdampfungsbereich erfolgt in dieser Ausgestaltung mittels des Kapillareffekts. Mit anderen Worten ist das Wärmerohr ein sogenanntes Heatpipe.The transport of the liquid working medium from the condensation region of the heat pipe to its evaporation region takes place in this embodiment by means of the capillary effect. In other words, the heat pipe is a so-called heat pipe.
Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass die Funktionsweise des Wärmeleitelements ohne Aufbringung externer Kräfte und ohne eine Einschränkung hinsichtlich der Ausrichtung des Wärmeleitelements im Schwerefeld der Erde gewährleistet ist.This embodiment has the advantage that the functioning of the heat-conducting element is ensured without the application of external forces and without any restriction with regard to the orientation of the heat-conducting element in the gravitational field of the earth.
Eine weitere Ausgestaltung des Batteriezellen-Moduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellen-Modul wenigstens ein Isolationselement aufweist, welches zur Minderung der Wärmeübertragung zwischen zwei benachbarten Batteriezellen angeordnet ist.A further embodiment of the battery cell module is characterized in that the battery cell module has at least one insulation element, which is arranged to reduce the heat transfer between two adjacent battery cells.
Somit kann die Wärmeübertragung einer jeglichen Batteriezelle auf wenigstens eine benachbarte Batteriezelle vermindert werden. Insbesondere sind zwischen allen benachbarten Batteriezellen jeweils Isolationselemente angeordnet. Diese dienen der Minderung der Wärmeübertragung einer Batteriezelle in insbesondere alle benachbarten Batteriezellen bzw. der thermischen Isolation der einzelnen Batteriezellen. Beispielsweise können die Isolationselemente als thermisch isolierende Schichten zwischen den jeweiligen Batteriezellen angeordnet sein. Als Isolationselemente können beispielsweise Schaumstoffelemente, Glimmerfolie oder kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe genutzt werden.Thus, the heat transfer of any battery cell to at least one adjacent battery cell can be reduced. In particular, isolation elements are arranged between all adjacent battery cells. These serve to reduce the heat transfer of a battery cell in particular all adjacent battery cells or the thermal insulation of the individual battery cells. For example, the insulation elements may be arranged as thermally insulating layers between the respective battery cells. As insulation elements, for example, foam elements, mica foil or carbon fiber reinforced plastics can be used.
Im Fall einer erhöhten Temperatur in einer Batteriezelle bzw. im Fall einer Temperaturerhöhung in einer Batteriezelle kann auf diese Weise verhindert werden, dass sich die ggf. kritische hohe Temperatur auf benachbarte Batteriezellen ausbreitet. So wird die Entstehung eines Wärmeherds verhindert. Gleichzeitig erhöht sich die Temperatur in allen Batteriezellen gleichmäßig um einen geringen Betrag, da die Wärme mittels des Wärmeleitelements auf alle Batteriezellen verteilt wird.In the case of an elevated temperature in a battery cell or in the case of a temperature increase in a battery cell can be prevented in this way that the possibly critical high temperature propagates to adjacent battery cells. This prevents the formation of a heat source. At the same time, the temperature in all battery cells increases evenly by a small amount, since the heat is distributed by the heat-conducting element to all battery cells.
Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil einer weiter gesteigerten Sicherheit des Batteriezellen-Moduls mit sich.This embodiment brings the advantage of a further increased security of the battery cell module with it.
Eine weitere Ausgestaltung des Batteriezellen-Moduls ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraft auf das Wärmeleitelement wirkt, sodass zumindest ein Bereich des Wärmeleitelements an die Batteriezelle angedrückt ist oder dauerhaft an dieser anliegt.Another embodiment of the battery cell module is characterized in that a force acts on the heat-conducting element, so that at least one region of the heat-conducting element is pressed against the battery cell or bears permanently thereon.
Mit anderen Worten sind wenigstens eine Batteriezelle und/oder das Wärmeleitelement derart angeordnet und ausgestaltet, dass zwischen der Batteriezelle und dem Wärmeleitelement eine dauerhaft wirkende Kraft realisiert ist. Mittels dieser sind zumindest ein Bereich des Wärmeleitelements und die Batteriezelle zwecks Gewährleistung der thermischen Verbindung aneinander gedrückt. Beispielsweise kann auf diese Weise die zur Wärmeübergang genutzte bzw. nutzbare Fläche erhöht werden.In other words, at least one battery cell and / or the heat-conducting element are arranged and configured such that a permanently acting force is realized between the battery cell and the heat-conducting element. By means of this, at least one region of the heat-conducting element and the battery cell are pressed against one another in order to ensure the thermal connection. For example, the area used for heat transfer or usable area can be increased in this way.
Insbesondere ist das Wärmeleitelement an eine Außenwandung der Batteriezellen gedrückt bzw. die Außenwandung wenigstens einer Batteriezelle ist an das Wärmeleitelement gedrückt. Durch diese Ausgestaltung wird die thermische Verbindung bzw. Wärmeübertragung zwischen Batteriezelle und Wärmeleitelement gewährleistet bzw. verbessert. Auch kann mittels der Kraft die Entstehung eines Spalts verhindert werden, welcher etwa bauteiltoleranzbedingt auftreten und die Wärmeübertragung stören könnte. Insbesondere wirkt die Kraft derart, dass das Wärmeleitelement an alle Batteriezellen angedrückt ist.In particular, the heat-conducting element is pressed against an outer wall of the battery cells or the outer wall of at least one battery cell is pressed against the heat-conducting element. This configuration ensures or improves the thermal connection or heat transfer between the battery cell and the heat-conducting element. Also, the formation of a gap can be prevented by means of the force, which occur, for example due to component tolerance and could disturb the heat transfer. In particular, the force acts in such a way that the heat-conducting element is pressed against all the battery cells.
Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass ein dauerhafter und sicherer Kontakt zwischen Batteriezelle und Wärmeleitelement realisiert ist.This embodiment has the advantage that a permanent and secure contact between the battery cell and heat conducting element is realized.
In einer weiteren Ausgestaltung des Batteriezellen-Moduls weist wenigstens ein Wärmeleitelement einen mäanderförmigen Verlauf auf. Dabei kontaktiert es wenigstens eine und insbesondere alle Batteriezellen mit mehreren unterschiedlichen Abschnitten entlang seines Verlaufs zwecks Realisierung jeweiliger thermischer Verbindungen.In a further embodiment of the battery cell module, at least one heat conducting element has a meandering course. It contacts at least one and in particular all battery cells with several different sections along its course for the purpose of realizing respective thermal connections.
Der mäanderförmige Verlauf kann rund oder eckig ausgeformt sein. Beispielsweise kontaktiert ein erster Abschnitt des Wärmeleitelements eine erste Batteriezelle. Ein zweiter Abschnitt, der entlang des mäanderförmigen Verlaufs des Wärmeleitelements neben dem ersten Abschnitt angeordnet ist, kontaktiert eine zweite Batteriezelle, usw. Nach einer beispielsweise U-förmigen Umlenkung des Wärmeleitelements kontaktiert ein weiterer Abschnitt des Wärmeleitelements wiederum die zweite Batteriezelle.The meandering course can be round or square. For example, a first section of the heat-conducting element contacts a first battery cell. A second section, along the meandering course of the Wärmeleitelements is arranged next to the first portion, contacted a second battery cell, etc. After an example U-shaped deflection of the heat-conducting another section of the heat-conducting contacted in turn the second battery cell.
Das Wärmeleitelement kontaktiert die Batteriezellen mit wenigstens zwei unterschiedlichen Abschnitten. Es weist einen gebogenen Verlauf auf.The heat-conducting element contacts the battery cells with at least two different sections. It has a curved course.
Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass ein besonders großer Wärmetransport mit nur einem Wärmerohr realisierbar ist.This embodiment has the advantage that a particularly large heat transfer can be realized with only one heat pipe.
Das Batteriezellen-Modul kann einen Gehäuseabschnitt oder ein Gehäuse zur zumindest bereichsweisen Verkleidung der Batteriezellen aufweisen. Wenigstens ein Wärmeleitelement ist dabei in bzw. an dem Gehäuseabschnitt oder Gehäuse angeordnet.The battery cell module may have a housing section or a housing for at least partially covering the battery cells. At least one heat-conducting element is arranged in or on the housing section or housing.
Ein Gehäuseabschnitt oder Gehäuse kann dem Schutz bzw. der Verkleidung des Batteriezellen-Moduls dienen und/oder zur Aufnahme von Kräften eingerichtet sein. Es kann beispielsweise ein Wandungselement sein oder umfassen, wie etwa eine Seitenplatte. Das Wärmeleitelement kann von dem Gehäuseabschnitt oder Gehäuse gehalten bzw. positioniert sein bzw. in dieses integriert sein. Es kann fest mit diesem verbindbar oder verbunden sein.A housing section or housing can serve for the protection or the lining of the battery cell module and / or be set up to receive forces. For example, it may be or include a wall member, such as a side panel. The heat-conducting element can be held or positioned by the housing section or housing or integrated into it. It can be firmly connected or connected to this.
Diese Ausgestaltung bringt den Vorteil mit sich, dass die Montage vereinfacht wird, da ein separates Positionieren bzw. Fixieren des Wärmeleitelements nicht notwendig ist.This embodiment has the advantage that the assembly is simplified, since a separate positioning or fixing of the heat-conducting element is not necessary.
Typischerweise umfasst das Batteriezellen-Modul mehrere Batteriezellen, die in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet sind. Dieses ist in einer Batteriemodulaufnahme am Kraftfahrzeug zu positionieren und zu befestigen. Das Wärmeleitelement kann am Gehäuse angeordnet sein, beispielsweise in bzw. an dessen Wandung. Dies kann derart realisiert sein, dass das Wärmeleitelement dauerhaft auf wenigstens eine Batteriezelle drückt.Typically, the battery cell module includes a plurality of battery cells disposed in a closed housing. This is to be positioned and fastened in a battery module receptacle on the motor vehicle. The heat-conducting element can be arranged on the housing, for example in or on its wall. This can be realized in such a way that the heat-conducting element permanently presses on at least one battery cell.
Eine Ausgestaltung des Batteriezellen-Moduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellen-Modul ein Bodenelement zur zumindest bereichsweisen mechanischen Abstützung und/oder Verkleidung der Batteriezellen aufweist. Dabei ist wenigstens ein Wärmeleitelement in bzw. an dem Bodenelement angeordnet. Insbesondere umfasst das Bodenelement ein Wärmeabführelement zur Abführung von Wärme der Batteriezellen nach außen.An embodiment of the battery cell module is characterized in that the battery cell module has a base element for at least partially mechanical support and / or lining of the battery cells. At least one heat-conducting element is arranged in or on the bottom element. In particular, the bottom element comprises a heat dissipation element for dissipating heat of the battery cells to the outside.
Das Bodenelement, auch Bodenplatte genannt, kann ein Bestandteil eines Gehäuseabschnitts oder Gehäuses sein. Es kann als Kühlplatte ausgestaltet sein, die dazu eingerichtet ist, beim Laden bzw. Entladen in allen Batteriezellen anfallende Wärme nach außen abzuleiten bzw. aktiv zu kühlen. Alternativ oder zusätzlich kann es der mechanischen Abstützung der Batteriezellen dienen.The bottom element, also called bottom plate, may be a component of a housing section or housing. It can be configured as a cooling plate, which is adapted to dissipate the accumulating heat when charging or discharging in all battery cells to the outside or to actively cool. Alternatively or additionally, it can serve the mechanical support of the battery cells.
Das Wärmeleitelement kann in das Bodenelement integriert bzw. fest mit diesem verbindbar oder verbunden sein.The heat-conducting element can be integrated into the floor element or firmly connected or connected to it.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das vorhandene Bodenelement durch die Anordnung des Wärmeleitelements einen zusätzlichen Nutzen erfährt. Die Montage ist auch hier vereinfacht, da kein separates Halten oder Positionieren des Wärmeleitelements notwendig ist.The advantage of this embodiment is that the existing floor element experiences an additional benefit through the arrangement of the heat-conducting element. The assembly is also simplified here, since no separate holding or positioning of the Wärmeleitelements is necessary.
Eine Ausgestaltung des Batteriezellen-Moduls ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriezellen-Modul eine Kühleinrichtung zur Aufnahme eines Kühlmittels aufweist, wobei die Kühleinrichtung zwecks Abführung von Wärme thermisch mit wenigstens einer und insbesondere allen Batteriezellen verbunden ist.An embodiment of the battery cell module is characterized in that the battery cell module has a cooling device for receiving a coolant, wherein the cooling device for the purpose of dissipation of heat is thermally connected to at least one and in particular all battery cells.
Es kann zusätzlich zur thermischen Verbindung der einzelnen Batteriezellen mittels des Wärmeleitelements eine Kühleinrichtung angeordnet sein, die eine oder mehrere, typischerweise alle, Batteriezellen kühlt.In addition to the thermal connection of the individual battery cells by means of the heat-conducting element, a cooling device can be arranged which cools one or more, typically all, battery cells.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Batteriezellen-Modul eine Kühleinrichtung zur Aufnahme eines Kühlmittels auf, wobei wenigstens ein Wärmeleitelement thermisch und/oder strömungstechnisch mit der Kühleinrichtung verbunden ist. Somit kann im Falle einer erhöhten Temperatur in einer ersten Batteriezelle Wärme mittels des Kühlmittels von der ersten Batteriezelle weg transportiert werden. Die Kühleinrichtung kann dabei auch als Heizeinrichtung ausgestaltet sein, um das Batteriezellen-Modul zwecks effizienter und sicherer Ladung bzw. Entladung bei geringen Umgebungstemperaturen vorzuwärmen.In a further embodiment, the battery cell module has a cooling device for receiving a coolant, wherein at least one heat-conducting element is thermally and / or fluidically connected to the cooling device. Thus, in the case of an elevated temperature in a first battery cell, heat can be transported away from the first battery cell by means of the coolant. The cooling device can also be configured as a heating device in order to preheat the battery cell module for the purpose of efficient and reliable charging or discharging at low ambient temperatures.
Die Kühleinrichtung weist insbesondere einen Wärmeübertrager zur Übertragung von Wärme des Kühlmittels auf ein Medium, etwa Luft, und/oder wenigstens einen Gegenstand auf, sodass ein insbesondere kontinuierlicher Wärmestrom von der ersten Batteriezelle weg realisierbar ist. Damit ist insbesondere das Abführen von Wärme aus dem Batteriezellen-Modul bzw. aus der Sekundärbatterie möglich.The cooling device has in particular a heat exchanger for transmitting heat of the coolant to a medium, such as air, and / or at least one object, so that a particular continuous flow of heat away from the first battery cell can be realized. In particular, the removal of heat from the battery cell module or from the secondary battery is thus possible.
Beispielsweise können die Kühleinrichtung und das Wärmeleitelement derart angeordnet sein, dass das Kühlmittel das Wärmerohr abschnittsweise umströmen kann, insbesondere dessen Kondensationsbereich, sodass es Wärme des Wärmerohrs aufnehmen und ggf. von dem Batteriezellen-Modul weg transportieren kann.For example, the cooling device and the heat-conducting element can be arranged such that the coolant can flow around the heat pipe in sections, in particular its condensation region, so that it can absorb heat from the heat pipe and possibly transport it away from the battery cell module.
Insbesondere ist das Wärmeleitelement thermisch mit der Kühleinrichtung verbunden, sodass der Transport innerhalb des Wärmerohrs vom Verdampfungsbereich zum Kondensationsbereich, also das Ableiten der Wärme aus der Batteriezelle mit der erhöhten Temperatur, besonders schnell erfolgen kann. In particular, the heat conducting element is thermally connected to the cooling device, so that the transport within the heat pipe from the evaporation region to the condensation region, that is, the dissipation of heat from the battery cell with the elevated temperature, can be done very quickly.
Wenn eine strömungstechnische Verbindung zwischen Wärmerohr und Kühleinrichtung angeordnet ist, ist das Wärmerohr beispielsweise von den Batteriezellen nach außen geführt und dort zur Abgabe von Wärme eingerichtet. Die Kühleinrichtung ist somit ein Teil des Wärmeleitelements bzw. als Abschnitt des Wärmerohrs ausgeführt. In dieser Ausgestaltung ist demnach das Wärmeleitelement derart ausgestaltet und angeordnet, dass es zum Ableiten von Wärme aus wenigstens einer Batteriezelle eingerichtet ist.If a fluidic connection between the heat pipe and the cooling device is arranged, the heat pipe is guided, for example, from the battery cells to the outside and there set up for the release of heat. The cooling device is thus a part of the heat-conducting element or designed as a section of the heat pipe. In this embodiment, therefore, the heat-conducting element is designed and arranged such that it is designed to dissipate heat from at least one battery cell.
Das Wärmeleitelement dient dem Ausgleich von Temperaturdifferenzen zwischen einzelnen Batteriezellen. Somit steigert es weiterhin die Effizienz der Kühlung bzw. Heizung.The heat-conducting element serves to compensate for temperature differences between individual battery cells. Thus, it further increases the efficiency of cooling or heating.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Kühleinrichtung des Batteriezellen-Moduls zusätzlich zur bekannten Kühlung der Batteriezellen auch zur Abführung von Wärme einzelner Batteriezellen mit erhöhter Temperatur nutzbar ist.The advantage of this embodiment is that the cooling device of the battery cell module in addition to the known cooling of the battery cells and the dissipation of heat of individual battery cells with elevated temperature is available.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist eine Sekundär-Batterie, welche wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellen-Modul umfasst.A second aspect of the invention is a secondary battery which comprises at least one battery cell module according to the invention.
Insbesondere ist das Batteriezellen-Modul in einem Gehäuse angeordnet, welches auch als Zellmodulgehäuse bezeichnet wird. Die Sekundär-Batterie kann weiterhin elektrische Anschlüsse, eine Kühlungseinrichtung zur Kühlung wenigstens einer Batteriezelle, eine Steuereinrichtung, beispielsweise zur Steuerung des Lade- und Entladevorgangs, und/oder Weiteres aufweisen.In particular, the battery cell module is arranged in a housing, which is also referred to as cell module housing. The secondary battery can furthermore have electrical connections, a cooling device for cooling at least one battery cell, a control device, for example for controlling the charging and discharging process, and / or further.
Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, beispielsweise ein Personenkraftwagen mit Elektro- oder Hybridantrieb. Das Kraftfahrzeug weist wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellen-Modul und/oder wenigstens eine erfindungsgemäße Sekundär-Batterie auf.A third aspect of the invention is a motor vehicle, in particular a passenger car, for example a passenger car with electric or hybrid drive. The motor vehicle has at least one battery cell module according to the invention and / or at least one secondary battery according to the invention.
Ein Kraftfahrzeug im Sinne der Erfindung ist ein nicht schienengebundenes, durch einen Motor angetriebenes Landfahrzeug. Typischerweise weist es einen elektrisch betriebenen Motor auf, der in Wirkverbindung mit einer Antriebsbatterie steht, welche als erfindungsgemäße Sekundär-Batterie ausgestaltet ist.A motor vehicle in the context of the invention is a non-railbound, powered by a motor land vehicle. Typically, it has an electrically operated motor, which is in operative connection with a drive battery, which is designed as a secondary battery according to the invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Beispiele erläutert.The invention will be explained below with reference to the examples shown in the accompanying drawings.
Es zeigen
-
1 : eine perspektivische schematische Darstellung eines aus dem Stand der Technik bekannten Batteriezellen-Moduls, sowie -
2 : eine perspektivische schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Batteriezellen-Moduls.
-
1 a perspective schematic representation of a known from the prior art battery cell module, as well as -
2 : A perspective schematic representation of a battery cell module according to the invention.
Auf die
Zwischen der ersten Batteriezelle
Abweichend von der in
Die Wärmeleitelemente sind als Wärmerohre ausgestaltet, umfassen also jeweils in einem hermetisch abgedichteten Volumen ein Arbeitsmedium, welches anteilig als flüssige Phase und anteilig als gasförmige Phase enthalten ist. Im thermisch mit der ersten Batteriezelle
Es zeigt sich, dass die erhöhte Temperatur
Weiterhin wird ersichtlich, dass durch die Isolationselemente
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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 102011103965 A1 [0010]DE 102011103965 A1 [0010]
Claims (10)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017218248.2A DE102017218248A1 (en) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Battery cell module, secondary battery and motor vehicle |
CN201811189077.2A CN109659643B (en) | 2017-10-12 | 2018-10-12 | Battery cell module, secondary battery pack, and motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017218248.2A DE102017218248A1 (en) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Battery cell module, secondary battery and motor vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017218248A1 true DE102017218248A1 (en) | 2019-04-18 |
Family
ID=65909858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102017218248.2A Pending DE102017218248A1 (en) | 2017-10-12 | 2017-10-12 | Battery cell module, secondary battery and motor vehicle |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109659643B (en) |
DE (1) | DE102017218248A1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113812030A (en) * | 2019-05-14 | 2021-12-17 | 海拉有限双合股份公司 | Battery for a motor vehicle, motor vehicle and method for charging a battery |
DE102020120791A1 (en) | 2020-08-06 | 2022-02-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Battery with a cooling and thermal arresting element and motor vehicle |
WO2022207208A1 (en) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cooling device for an electrical energy store having gravity-assisted heat pipes, electrical energy store, and motor vehicle |
DE102022111446A1 (en) | 2022-05-09 | 2023-11-09 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Battery arrangement with capillary arrangements |
DE102022111460A1 (en) | 2022-05-09 | 2023-11-09 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Battery arrangement with capillary arrangements |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020105614B4 (en) * | 2020-03-03 | 2024-03-21 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Battery arrangement for an electrically powered motor vehicle |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010013025A1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | Daimler Ag | Vehicle battery e.g. lithium ion battery for hybrid car, has cooling plate arranged in housing for controlling temperature of battery, where plate is provided with molds, and cooling pipe held in molds in force and/or form fit manner |
US20120148881A1 (en) * | 2001-11-27 | 2012-06-14 | Tony Quisenberry | Method and system for automotive battery cooling |
DE102011103965A1 (en) | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Daimler Ag | Electrochemical battery for vehicle e.g. electric vehicle, has single cells which are conductively coupled with heat conducting plate to which spacers are connected |
DE102011084749A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Sb Limotive Company Ltd. | Battery module with temperature control unit for lithium-ion cells |
DE102014100420A1 (en) * | 2014-01-15 | 2015-07-30 | Hans Kunstwadl | Passive temperature control of batteries by two-phase heat transport and storage |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6010800A (en) * | 1998-06-17 | 2000-01-04 | Hughes Electronics Corporation | Method and apparatus for transferring heat generated by a battery |
US8231996B2 (en) * | 2008-02-15 | 2012-07-31 | Atieva Usa, Inc | Method of cooling a battery pack using flat heat pipes |
US8403030B2 (en) * | 2009-04-30 | 2013-03-26 | Lg Chem, Ltd. | Cooling manifold |
CN101738118B (en) * | 2009-11-03 | 2012-08-01 | 赵耀华 | Three-dimensional slab heat pipe with multi-layer microporous pipe arrays and processing technique thereof |
FR2988918A3 (en) * | 2012-03-27 | 2013-10-04 | Renault Sa | Integral module for cooling and heating traction battery of e.g. electric car, has heat pipe comprising internal section extending inside from plate and in contact with alignment and external section in contact with fluid outside of module |
FR2991106A1 (en) * | 2012-05-24 | 2013-11-29 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Battery module for supplying power to electric traction machine in e.g. electric car, has cells, where heat is removed from cells and ends of pipes, and cells and pipes are provided in phase shift material, and are connected thermically |
FR2993045B1 (en) * | 2012-07-05 | 2018-07-13 | Psa Automobiles Sa. | BATTERY COMPARTMENT COMPRISING MODULES, EQUIPPED WITH A THERMAL EXCHANGER HAVING A BOSSAGE |
CN103715473B (en) * | 2012-09-29 | 2016-01-20 | 北京有色金属研究总院 | A kind of power battery thermal management system |
DE102013016616A1 (en) * | 2013-10-08 | 2015-04-09 | Daimler Ag | High-voltage battery with a large number of individual battery cells |
JP6167023B2 (en) * | 2013-11-22 | 2017-07-19 | 昭和電工株式会社 | Battery cooling structure |
US9806381B2 (en) * | 2014-01-16 | 2017-10-31 | Ford Global Technologies, Llc | Serpentine cooling element for battery assembly |
CN204614833U (en) * | 2015-05-11 | 2015-09-02 | 宁德时代新能源科技有限公司 | Battery modules and electrokinetic cell system |
CN105703038B (en) * | 2016-04-11 | 2018-04-13 | 江苏科技大学 | A kind of battery module and heat dissipating method with flat-plate heat pipe |
-
2017
- 2017-10-12 DE DE102017218248.2A patent/DE102017218248A1/en active Pending
-
2018
- 2018-10-12 CN CN201811189077.2A patent/CN109659643B/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120148881A1 (en) * | 2001-11-27 | 2012-06-14 | Tony Quisenberry | Method and system for automotive battery cooling |
DE102010013025A1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | Daimler Ag | Vehicle battery e.g. lithium ion battery for hybrid car, has cooling plate arranged in housing for controlling temperature of battery, where plate is provided with molds, and cooling pipe held in molds in force and/or form fit manner |
DE102011103965A1 (en) | 2011-06-10 | 2012-12-13 | Daimler Ag | Electrochemical battery for vehicle e.g. electric vehicle, has single cells which are conductively coupled with heat conducting plate to which spacers are connected |
DE102011084749A1 (en) * | 2011-10-19 | 2013-04-25 | Sb Limotive Company Ltd. | Battery module with temperature control unit for lithium-ion cells |
DE102014100420A1 (en) * | 2014-01-15 | 2015-07-30 | Hans Kunstwadl | Passive temperature control of batteries by two-phase heat transport and storage |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113812030A (en) * | 2019-05-14 | 2021-12-17 | 海拉有限双合股份公司 | Battery for a motor vehicle, motor vehicle and method for charging a battery |
DE102020120791A1 (en) | 2020-08-06 | 2022-02-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Battery with a cooling and thermal arresting element and motor vehicle |
WO2022207208A1 (en) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cooling device for an electrical energy store having gravity-assisted heat pipes, electrical energy store, and motor vehicle |
DE102022111446A1 (en) | 2022-05-09 | 2023-11-09 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Battery arrangement with capillary arrangements |
DE102022111460A1 (en) | 2022-05-09 | 2023-11-09 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Battery arrangement with capillary arrangements |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109659643A (en) | 2019-04-19 |
CN109659643B (en) | 2023-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017218248A1 (en) | Battery cell module, secondary battery and motor vehicle | |
EP1835251B1 (en) | Device for cooling electrical elements | |
DE102008034860B4 (en) | Battery with a battery housing and a heat-conducting plate for tempering the battery | |
DE102017206185B4 (en) | Battery for a motor vehicle and motor vehicle | |
DE102014203715B4 (en) | Efficiently coolable housing for a battery module | |
EP2684234A2 (en) | Energy storage device, energy storage cells and heat-conducting element | |
DE212012000137U1 (en) | Battery pack assembly | |
WO2011051386A1 (en) | Battery cell system | |
DE102009035463A1 (en) | Battery with a large number of plate-shaped battery cells | |
DE102013201096A1 (en) | Battery system with battery cells and a device for tempering the battery cells | |
DE102013215975B4 (en) | Spacers for a battery, a battery and an automobile | |
DE112018008015T5 (en) | Battery module | |
DE102016225192A1 (en) | Heat spreader for a battery | |
DE102017005593A1 (en) | High-voltage battery device for a motor vehicle | |
DE102010051010A1 (en) | Electrical energy storing device for use as electrical energy storage i.e. battery, for partially electrically-driven vehicle, has heat-conducting element staying in thermal-contact with parts of cell stack and thermally connected with pipe | |
DE102019126061A1 (en) | Battery module | |
DE102018202840A1 (en) | Battery system for cooling a battery and motor vehicle with battery system | |
DE102019215636A1 (en) | Battery module | |
WO2021254701A1 (en) | Holding device for battery cells | |
DE102012224330A9 (en) | Electrical accumulator device with elastic elements | |
DE102015108426A1 (en) | Device for cooling a battery | |
DE102019200817A1 (en) | Cooling device for cooling battery cells, batteries and motor vehicles | |
DE102021120074A1 (en) | Cooling arrangement, battery and method for tempering battery cells | |
DE102014201220A1 (en) | battery module | |
DE102016210884A1 (en) | Battery module of a battery, battery and motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication |