DE102018218353A1 - Battery module and battery system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (1) mit mehreren zylinderförmigen Batteriezellen (2), aufweisend einen Kühlkörper (3) mit einem Kühlfluideingang (4) zum Zuführen eines Kühlfluids, zum Kühlen der Batteriezellen (2), in ein Kühlvolumen (6) des Kühlkörpers (3), einem Kühlfluidausgang (5) zum Abführen des Kühlfluids aus dem Kühlvolumen (6) des Kühlkörpers (3), und wenigstens einen Parallelblechabschnitt (7a, 7b) für eine Parallelverbindung zwischen den Batteriezellen (2), wobei der Kühlfluideingang (4) und/oder der Kühlfluidausgang (5) stoffschlüssig mit dem wenigstens einen Parallelblechabschnitt (7a, 7b) verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Batteriesystem (11) mit mehreren erfindungsgemäßen Batteriemodulen (1, 1').The invention relates to a battery module (1) with a plurality of cylindrical battery cells (2), comprising a heat sink (3) with a cooling fluid inlet (4) for supplying a cooling fluid, for cooling the battery cells (2), into a cooling volume (6) of the heat sink ( 3), a cooling fluid outlet (5) for removing the cooling fluid from the cooling volume (6) of the heat sink (3), and at least one parallel sheet metal section (7a, 7b) for a parallel connection between the battery cells (2), the cooling fluid inlet (4) and / or the cooling fluid outlet (5) is integrally connected to the at least one parallel sheet metal section (7a, 7b). The invention further relates to a battery system (11) with a plurality of battery modules (1, 1 ') according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriemodul mit mehreren zylinderförmigen Batteriezellen, aufweisend einen Kühlkörper mit einem Kühlfluideingang zum Zuführen eines Kühlfluids, zum Kühlen der Batteriezellen, in ein Kühlvolumen des Kühlkörpers, einem Kühlfluidausgang zum Abführen des Kühlfluids aus dem Kühlvolumen des Kühlkörpers, und wenigstens einen Parallelblechabschnitt für eine Parallelverbindung zwischen den Batteriezellen. Die Erfindung betrifft ferner ein BatteriesystemThe present invention relates to a battery module with a plurality of cylindrical battery cells, comprising a heat sink with a cooling fluid inlet for supplying a cooling fluid, for cooling the battery cells, into a cooling volume of the cooling body, a cooling fluid outlet for removing the cooling fluid from the cooling volume of the cooling body, and at least one parallel sheet metal section for a parallel connection between the battery cells. The invention further relates to a battery system
Stand der TechnikState of the art
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Kühlen von Batteriezellen bekannt. Zur Kühlung wird in der Regel ein Kühlfluid verwendet, das durch ein Kühlvolumen eines Batteriemoduls, in welchem die Batteriezellen angeordnet sind, hindurch gefördert wird.Various devices and methods for cooling battery cells are known from the general prior art. A cooling fluid is usually used for cooling, which is conveyed through a cooling volume of a battery module in which the battery cells are arranged.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden nun ein sowohl hinsichtlich der Kühlfluidführung zwischen mehreren Batteriemodulen als auch der elektrischen Kontaktierung zwischen mehreren Batteriemodulen verbessertes Batteriemodul gemäß Anspruch 1 sowie ein entsprechend verbessertes Batteriesystem gemäß Anspruch 9 mit mehreren Batteriemodulen vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Unteransprüchen und den Figuren. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Batteriemodul beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Batteriesystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.Within the scope of the present invention, a battery module according to
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriemodul mit mehreren zylinderförmigen Batteriezellen bereitgestellt. Das Batteriemodul weist einen Kühlkörper mit einem Kühlfluideingang zum Zuführen eines Kühlfluids, zum Kühlen der Batteriezellen, in ein Kühlvolumen des Kühlkörpers, einem Kühlfluidausgang zum Abführen des Kühlfluids aus dem Kühlvolumen des Kühlkörpers, und wenigstens einen Parallelblechabschnitt für eine Parallelverbindung zwischen den Batteriezellen, auf. Der Kühlfluideingang und/oder der Kühlfluidausgang sind erfindungsgemäß stoffschlüssig mit dem wenigstens einen Parallelblechabschnitt verbunden. Genauer gesagt ist der Kühlfluideingang mit einem ersten Parallelblechabschnitt und/oder der Kühlfluidausgang ist mit einem zweiten Parallelblechabschnitt verbunden. Der erste Parallelblechabschnitt ist für eine elektrische Parallelverbindung der Pluspole der Batteriezellen miteinander bereitgestellt und der zweite Parallelblechabschnitt ist für eine elektrische Parallelverbindung der Minuspole der gleichen Batteriezellen miteinander bereitgestellt. Gleichwohl können die Polaritäten bzw. die Parallelblechabschnitte auch vertauscht angeordnet sein.According to a first aspect of the present invention, a battery module with a plurality of cylindrical battery cells is provided. The battery module has a cooling body with a cooling fluid inlet for supplying a cooling fluid, for cooling the battery cells, into a cooling volume of the cooling body, a cooling fluid outlet for removing the cooling fluid from the cooling volume of the cooling body, and at least one parallel sheet metal section for a parallel connection between the battery cells. According to the invention, the cooling fluid inlet and / or the cooling fluid outlet are integrally connected to the at least one parallel sheet metal section. More specifically, the cooling fluid inlet is connected to a first parallel plate section and / or the cooling fluid outlet is connected to a second parallel plate section. The first parallel sheet metal section is provided for an electrical parallel connection of the positive poles of the battery cells to one another and the second parallel sheet metal section is provided for an electrical parallel connection of the negative poles of the same battery cells to one another. Nevertheless, the polarities or the parallel sheet metal sections can also be interchanged.
Dadurch, dass der Kühlfluideingang und insbesondere auch der Kühlfluidausgang stoffschlüssig, bspw. verschweißt, bevorzugt einstückig bzw. monolithisch, mit dem wenigstens einen Parallelblech verbunden sind, kann ein doppelter Vorteil erzielt werden. Zum einen kann die elektrische Kontaktierung zwischen zwei Batteriemodulen direkt über den Kühlfluideingang und den Kühlfluidausgang realisiert werden. Zudem kann die aus dem Stand der Technik bekannte kraftschlüssige elektrische Kontaktierung zwischen den Batteriemodulen durch eine stoffschlüssige Kontaktierung substituiert werden. Der Kühlfluidausgang und der Kühlfluideingang sind hierzu bevorzugt aus dem gleichen Material wie das wenigstens eine Parallelblech ausgestaltet. Ferner sind der Kühlfluidausgang und der Kühlfluideingang bevorzugt rohrförmig ausgestaltet, wobei die Rohrform nicht auf eine kreisrunde Rohrform beschränkt betrachtet werden soll.The fact that the cooling fluid inlet and in particular also the cooling fluid outlet are integrally bonded, for example welded, preferably in one piece or monolithically, to which at least one parallel plate is connected, a double advantage can be achieved. On the one hand, the electrical contact between two battery modules can be implemented directly via the cooling fluid inlet and the cooling fluid outlet. In addition, the non-positive electrical contact between the battery modules known from the prior art can be substituted by a material contact. For this purpose, the cooling fluid outlet and the cooling fluid inlet are preferably made of the same material as the at least one parallel plate. Furthermore, the cooling fluid outlet and the cooling fluid inlet are preferably of tubular design, the tubular shape not being restricted to a circular tubular shape.
Die stoffschlüssige elektrische Verbindung ist grundsätzlich zuverlässiger als eine kraftschlüssige Verbindung und weist, bei gleichem Querschnitt, einen geringeren elektrischen Widerstand auf. Durch die direkte Kühlung der elektrischen Stromleiter im Batteriemodul können diese leicht, kompakt und somit kostensparend ausgeführt werden. Da sich Temperaturunterschiede in Kupfer, aus welchem das wenigstens eine Parallelblech, der Kühlfluidausgang sowie der Kühlfluideingang vorzugsweise bestehen oder welches diese Bauteile zumindest überwiegend aufweisen, außerdem schnell ausgleichen, kann das Batteriemodul sowie ein Batteriesystem mit mehreren Batteriemodulen effizient und kostengünstig thermisch homogenisiert werden.The integral electrical connection is fundamentally more reliable than a non-positive connection and, with the same cross section, has a lower electrical resistance. Due to the direct cooling of the electrical current conductors in the battery module, these can be made light, compact and thus cost-saving. Since temperature differences in copper, of which the at least one parallel plate, the cooling fluid outlet and the cooling fluid inlet preferably consist, or which these components at least predominantly comprise, also quickly compensate, the battery module and a battery system with several battery modules can be thermally homogenized efficiently and cost-effectively.
Durch die funktionale Integration von Fluidführung und elektrischer Kontaktierung zwischen den Batteriemodulen in einem Bauteil entfallen bisher erforderliche zusätzliche Komponenten. Dies führt zu einer Verringerung der Systemkosten und einer Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems. Durch die einfache Möglichkeit der Integration einer elektrischen Schmelzsicherung für jede einzelne Batteriezelle sind darüber hinaus die Vorteile einer Einzelzellabschaltung hergestellt. Die Anzahl der notwendigen Dichtungen zum Abdichten des Kühlvolumens gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers kann deutlich reduziert, ggf. mehr als halbiert werden.The functional integration of fluid routing and electrical contact between the battery modules in one component eliminates the additional components previously required. This leads to a reduction in system costs and an increase in the reliability of the system. The simple possibility of integrating an electrical fuse for each individual battery cell also creates the advantages of a single cell shutdown. The number of seals required to seal the cooling volume from the surroundings of the heat sink can be significantly reduced, if necessary more than halved.
Insgesamt trägt die erfindungsgemäße Bauweise auch zu einer Reduzierung des Gesamtgewichts des Batteriesystems bei. Dies ist insbesondere bei mobilen Anwendungen von Vorteil. Hierbei ist zu erwähnen, dass unter dem Batteriemodul insbesondere ein Hochspannungs-Batteriemodul zur Stromversorgung eines Elektromotors zum Antreiben eines Elektrofahrzeugs zu verstehen ist.Overall, the design according to the invention also contributes to a reduction in the Total weight of the battery system. This is particularly advantageous for mobile applications. It should be mentioned here that the battery module is to be understood in particular as a high-voltage battery module for supplying power to an electric motor for driving an electric vehicle.
Das Batteriemodul kann mehrere Kühlfluideingänge und mehrere Kühlfluidausgänge aufweisen, die jeweils auf die erfindungsgemäße Art stoffschlüssig mit dem wenigstens einen Parallelblech verbunden sind. Dadurch kann eine noch zuverlässigere, formschlüssige Verbindung zwischen mehreren Batteriemodulen im Rahmen eines Verbindungsprozesses der Batteriemodule miteinander hergestellt werden.The battery module can have a plurality of cooling fluid inlets and a plurality of cooling fluid outlets, each of which is integrally connected to the at least one parallel plate in the manner according to the invention. As a result, an even more reliable, positive connection between a plurality of battery modules can be established as part of a connection process between the battery modules.
Unter einem Parallelblech ist ein plattenförmiger Körper zu verstehen, der aus Metall oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material besteht. Das wenigstens eine Parallelblech kann als geschlossener bzw. durchgehender oder als perforierter Körper bzw. gelochter Körper mit Durchgangsöffnungen bereitgestellt sein. Das wenigstens eine Parallelblech kann auch in Form einer Sammelschiene ausgestaltet sein. Die Kühlflüssigkeit ist elektrisch isolierend und chemisch stabil, zumindest bis zu einer Spannung von 1.000 V oder höher.A parallel plate is to be understood as a plate-shaped body which consists of metal or another electrically conductive material. The at least one parallel plate can be provided as a closed or continuous body or as a perforated body or perforated body with through openings. The at least one parallel plate can also be designed in the form of a busbar. The coolant is electrically insulating and chemically stable, at least up to a voltage of 1,000 V or higher.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bei einem Batteriemodul möglich, dass der wenigstens eine Parallelblechabschnitt einen ersten Parallelblechabschnitt für eine Parallelverbindung der Pluspole der Batteriezellen miteinander und einen zweiten Parallelblechabschnitt für eine Parallelverbindung der Minuspole der Batteriezellen miteinander aufweist, wobei der Kühlfluidausgang stoffschlüssig mit dem ersten Parallelblechabschnitt verbunden ist und der Kühlfluideingang stoffschlüssig mit dem zweiten Parallelblechabschnitt verbunden ist. Durch diese Anordnung der Parallelblechabschnitte und der zugehörigen Kühlfluidanschlüsse bzw. dem Kühlfluidausgang und dem Kühlfluideingang ist es möglich, eine grundsätzlich beliebige Anzahl von Batteriemodulen auf einfache und zuverlässige Art sowohl in Kühlfluidverbindung miteinander zu bringen als auch elektrisch miteinander zu verbinden, genauer gesagt in Reihe zu schalten. In einer alternativen Ausgestaltungsvariante kann der wenigstens eine Parallelblechabschnitt einen ersten Parallelblechabschnitt für eine Parallelverbindung der Minuspole der Batteriezellen miteinander und einen zweiten Parallelblechabschnitt für eine Parallelverbindung der Pluspole der Batteriezellen miteinander aufweisen, wobei der Kühlfluidausgang stoffschlüssig mit dem zweiten Parallelblechabschnitt verbunden ist und der Kühlfluideingang stoffschlüssig mit dem ersten Parallelblechabschnitt verbunden ist.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for a battery module that the at least one parallel sheet metal section has a first parallel sheet metal section for a parallel connection of the positive poles of the battery cells to one another and a second parallel sheet metal section for a parallel connection of the negative poles of the battery cells to one another, the cooling fluid outlet being integrally connected to the is connected to the first parallel sheet metal section and the cooling fluid inlet is integrally connected to the second parallel sheet metal section. With this arrangement of the parallel sheet metal sections and the associated cooling fluid connections or the cooling fluid outlet and the cooling fluid inlet, it is possible to connect any number of battery modules in a simple and reliable manner both in a cooling fluid connection and to connect them electrically, more precisely, to connect them in series . In an alternative embodiment variant, the at least one parallel sheet metal section can have a first parallel sheet metal section for a parallel connection of the negative poles of the battery cells to one another and a second parallel sheet metal section for a parallel connection of the positive poles of the battery cells to one another, the cooling fluid outlet being integrally connected to the second parallel sheet metal section and the cooling fluid inlet being integrally connected to the first parallel sheet metal section is connected.
Weiterhin ist es möglich, dass bei einem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung der Kühlfluideingang an einer Unterseite des Batteriemoduls ausgestaltet ist und der Kühlfluidausgang an einer Oberseite des Batteriemoduls ausgestaltet ist, wobei der Kühlfluideingang und der Kühlfluidausgang mit Blick auf einen Querschnitt des Kühlkörpers an diagonal zueinander angeordneten Eckbereichen des Kühlkörpers angeordnet sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein besonders stabiler Verbund zwischen mehreren Batteriemodulen erzielen. Durch die diagonale Anordnung kann ferner erreicht werden, dass das Kühlfluid das Kühlvolumen der Kühlkörper jeweils möglichst vollständig durchströmt. Bei einem besonders bevorzugten Batteriemodul ist der Kühlfluideingang an einer Unterseite des Batteriemoduls mittig in einem Randbereich auf der Unterseite ausgestaltet und der Kühlfluidausgang ist mittig an einer Oberseite im Randbereich des Batteriemoduls ausgestaltet. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Durchströmung der Kühlvolumina der Kühlkörper mit dem Kühlfluid erreicht werden.Furthermore, it is possible that in a battery module according to the present invention, the cooling fluid inlet is configured on an underside of the battery module and the cooling fluid outlet is configured on an upper side of the battery module, the cooling fluid inlet and the cooling fluid outlet being arranged diagonally to one another with a view of a cross section of the heat sink Corner areas of the heat sink are arranged. This allows a particularly stable connection between several battery modules to be achieved in a simple manner. The diagonal arrangement can also ensure that the cooling fluid flows through the cooling volume of the heat sink as completely as possible. In a particularly preferred battery module, the cooling fluid inlet on an underside of the battery module is configured centrally in an edge area on the underside and the cooling fluid outlet is configured centrally on an upper side in the edge area of the battery module. As a result, the cooling fluid can achieve a particularly uniform flow through the cooling volumes of the cooling bodies.
Darüber hinaus können bei einem erfindungsgemäßen Batteriemodul der Kühlfluideingang und der Kühlfluidausgang jeweils vom Kühlkörper hervorstehen. Dadurch können mehrere Batteriemodule besonders einfach miteinander verbunden werden, d. h., in Fluidverbindung sowie in elektrischen Kontakt miteinander gebracht werden. Bei aus dem Stand der Technik bekannten Batteriemodulen mussten bisher stehts sämtliche Batteriezellen des einen Batteriemoduls mit sämtlichen Batteriezellen des anderen Batteriemoduls durch die einleitend beschriebenen Verbindungskronen in Formschluss gebracht werden, um die gewünschte elektrische Kontaktierung zwischen den beiden Batteriemodulen herzustellen. Vorliegend müssen lediglich der elektrisch leitfähige Kühlfluidausgang bzw. ein entsprechendes Verbindungsrohr des einen Batteriemoduls mit dem elektrisch leitfähigen Kühlfluideingang des anderen Batteriemoduls bzw. einem entsprechenden Verbindungsrohr, das vorzugsweise komplementär zum Verbindungsrohr des ersten Batteriemoduls ausgestaltet ist, in Kontakt, insbesondere in Formschluss, gebracht werden. Sobald der Kontakt hergestellt ist, können der elektrisch leitfähige Kühlfluidausgang des einen bzw. ersten Batteriemoduls mit dem elektrisch leitfähigen Kühlfluideingang des anderen bzw. zweiten Batteriemoduls miteinander verschweißt oder anders stoffschlüssig miteinander verbunden werden.In addition, in a battery module according to the invention, the cooling fluid inlet and the cooling fluid outlet can each protrude from the heat sink. As a result, several battery modules can be connected to one another in a particularly simple manner, i. i.e., brought into fluid communication and in electrical contact with one another. In the case of battery modules known from the prior art, all the battery cells of one battery module had to be brought into positive engagement with all the battery cells of the other battery module by the connecting crowns described in the introduction in order to produce the desired electrical contact between the two battery modules. In the present case, only the electrically conductive cooling fluid outlet or a corresponding connecting tube of the one battery module has to be brought into contact, in particular in a form-fitting manner, with the electrically conductive cooling fluid inlet of the other battery module or a corresponding connecting tube, which is preferably complementary to the connecting tube of the first battery module. As soon as the contact is established, the electrically conductive cooling fluid outlet of the one or first battery module can be welded to one another or otherwise cohesively connected to the electrically conductive cooling fluid inlet of the other or second battery module.
Zudem kann ein Außenumfangsabschnitt des Kühlfluideingangs bei einem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Erfindung komplementär zu einem Innenumfangsabschnitt des Kühlfluidausgangs ausgestaltet sein. Wie bereits vorstehend erwähnt, können dadurch gemäß einem Baukastenprinzip beliebig viele Batteriemodule auf die erfindungsgemäße Weise miteinander verbunden werden. Genauer gesagt kann stets ein Batteriemodul mit einem Kühlfluidausgang zur Herstellung einer Kühlfluidverbindung sowie einer elektrischen Kontaktierung mit einem weiteren Batteriemodul mit einem Kühlfluideingang des weiteren Batteriemoduls verbunden werden. Die Verbindung zwischen den Batteriemodulen kann durch die komplementäre Ausgestaltung der Fluidanschlüsse zunächst auf einfache Weise formschlüssig hergestellt werden. Für einen noch besseren Halt zwischen den Batteriemodulen und/oder ein noch zuverlässigeres Zusammenfügen der Batteriemodule können am Kühlfluideingang und/oder am Kühlfluidausgang jeweils ein Rastabschnitt und/oder eine komplementäre Rastaufnahme ausgestaltet sein. Dadurch kann bei einem Zusammenbauprozess von mehreren Batteriemodulen schnell, einfach und zuverlässig erkannt werden, ob sich die Batteriemodule in der gewünschten Zusammenbauposition befinden oder nicht. Anschließend können der Kühlfluidausgang des einen Batteriemoduls und der Kühlfluideingang des zweiten Batteriemoduls noch miteinander verschweißt werden. Unter der komplementären Ausgestaltung ist eine komplementäre oder zumindest im Wesentlichen komplementäre Ausgestaltung zu verstehen. D. h., es kann durchaus noch ein Spiel zwischen bspw. einer Außenumfangsfläche des Kühlfluidausgangs und einer Innenumfangsfläche des Kühlfluideingangs oder zwischen einer Innenumfangsfläche des Kühlfluidausgangs und einer Außenumfangsfläche des Kühlfluideingangs vorhanden sein. Von besonderem Vorteil kann es sein, wenn die komplementären Wandabschnitte des Kühlfluideingangs und des Kühlfluidausgangs jeweils rund ausgestaltet sind bzw. einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.In addition, an outer peripheral portion of the cooling fluid inlet in a battery module according to the present invention can be designed to be complementary to an inner peripheral portion of the cooling fluid outlet. As already mentioned above, any number of battery modules can be connected to one another in the manner according to the invention in accordance with a modular principle. More accurate Said, a battery module with a cooling fluid outlet can always be connected to produce a cooling fluid connection and an electrical contact with another battery module with a cooling fluid inlet of the further battery module. The connection between the battery modules can initially be made in a simple, positive manner by the complementary configuration of the fluid connections. For an even better hold between the battery modules and / or an even more reliable joining of the battery modules, a latching section and / or a complementary latching receptacle can be configured at the cooling fluid inlet and / or at the cooling fluid outlet. As a result, it can be quickly, easily and reliably recognized in a process of assembling several battery modules whether the battery modules are in the desired assembly position or not. The cooling fluid outlet of the one battery module and the cooling fluid inlet of the second battery module can then be welded together. The complementary configuration is to be understood as a complementary or at least essentially complementary configuration. That is, there may still be some play between, for example, an outer peripheral surface of the cooling fluid outlet and an inner peripheral surface of the cooling fluid inlet or between an inner peripheral surface of the cooling fluid outlet and an outer peripheral surface of the cooling fluid inlet. It can be particularly advantageous if the complementary wall sections of the cooling fluid inlet and the cooling fluid outlet are each designed to be round or have a circular cross section.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Batteriemodul die Batteriezellen vollständig oder im Wesentlichen vollständig innerhalb des Kühlkörpers bzw. innerhalb des Kühlvolumens angeordnet sind. Aufgrund der elektrischen Kontaktierung zwischen den Batteriemodulen über die Fluidleitungen ist es nicht mehr erforderlich, dass Polenden der Batteriezellen aus dem Kühlkörper herausschauen. Dadurch kann das Batteriemodul besonders platzsparend bereitgestellt werden. Darüber hinaus sind dadurch, wie vorstehend bereits erwähnt, deutlich weniger Dichtungen als bei herkömmlichen Systemen erforderlich. Dadurch kann das Batteriemodul besonders Fluiddicht bereitgestellt werden. Dadurch, dass die Batteriezellen vollständig oder im Wesentlichen vollständig innerhalb des Kühlkörpers angeordnet sind, kann das Kühlmittel die Batteriezellen besonders großflächig umströmen. Hierzu können die Batteriezellen bspw. durch Verbindungsdrähte mit den Parallelblechen in elektrischer Verbindung steht. D. h., zwischen einem Pol, insbesondere einem Pluspol, einer Batteriezelle und dem wenigstens einen Parallelblech kann bspw. jeweils ein Verbindungsdraht für eine elektrische Verbindung zwischen dem Pol und dem wenigstens einen Parallelblech ausgestaltet sein, während der Pol bzw. die Batteriezelle an dieser Stelle vom Parallelblech beabstandet ist. Der Verbindungsdraht kann jeweils in Form eines Dickdrahtbonds zur Überstromsicherung ausgestaltet sein.According to a further embodiment variant of the present invention, it is possible for the battery cells in a battery module to be arranged completely or essentially completely within the heat sink or within the cooling volume. Due to the electrical contact between the battery modules via the fluid lines, it is no longer necessary for the battery cell poles to look out of the heat sink. As a result, the battery module can be provided in a particularly space-saving manner. In addition, as already mentioned above, significantly fewer seals are required than with conventional systems. As a result, the battery module can be made particularly fluid-tight. Due to the fact that the battery cells are arranged completely or essentially completely within the heat sink, the coolant can flow around the battery cells in a particularly large area. For this purpose, the battery cells can be electrically connected to the parallel plates, for example by connecting wires. In other words, between a pole, in particular a positive pole, a battery cell and the at least one parallel plate, for example, a connecting wire can in each case be designed for an electrical connection between the pole and the at least one parallel plate, while the pole or the battery cell on this Point is spaced from the parallel plate. The connecting wire can be designed in the form of a thick wire bond for overcurrent protection.
Darüber hinaus können bei einem erfindungsgemäßen Batteriemodul zwischen den Batteriezellen und dem wenigstens einen Parallelblechabschnitt Abstandshalter zum Beabstanden der Batteriezellen voneinander sowie der Batteriezellen von dem wenigstens einen Parallelblechabschnitt ausgestaltet sein. Unter den Abstandshaltern sind insbesondere elektrisch isolierende Abstandshalter, zum Beabstanden der Batteriezellen voneinander sowie zum Beabstanden der Batteriezellen zumindest mit einem Pol, insbesondere dem Pluspol, vom wenigstens einen Parallelblech, zu verstehen. Die Abstandshalter stehen mithin sowohl mit zwei benachbarten Batteriezellen als auch mit einem Parallelblech in Kontakt und sorgen dafür, dass die Batteriezellen möglichst großflächig von Kühlfluid umspült werden können, und dies bei gleichzeitig stabiler Lagerung der Batteriezellen im Batteriemodul.In addition, in a battery module according to the invention, spacers for spacing the battery cells from one another and the battery cells from the at least one parallel sheet metal section can be designed between the battery cells and the at least one parallel sheet metal section. The spacers are to be understood in particular as electrically insulating spacers for spacing the battery cells from one another and for spacing the battery cells at least with one pole, in particular the positive pole, from the at least one parallel plate. The spacers are therefore in contact with two adjacent battery cells as well as with a parallel plate and ensure that the battery cells can be flushed with cooling fluid over the largest possible area, and this with a stable storage of the battery cells in the battery module.
Ferner ist es möglich, dass der Kühlfluideingang und/oder der Kühlfluidausgang bei einem erfindungsgemäßen Batteriemodul jeweils durch eine Durchgangsöffnung im Kühlkörper aus dem Kühlkörper hervorstehen, wobei zwischen einer Innenumfangsfläche der Durchgangsöffnung und einer Außenumfangsfläche des Kühlfluideingangs und/oder einer Außenumfangsfläche des Kühlfluidausgangs jeweils ein Dichtmittel zum Abdichten des Kühlvolumens gegenüber der Umgebung des Kühlkörpers ausgestaltet ist. So kann der bevorzugt jeweils als Kupferrohr ausgestaltete Kühlfluidausgang und/oder Kühlfluideingang mit einer runden Dichtung, bspw. in Form eines O-Ringes, von Innen gegen den Kühlkörper abgedichtet sein. D. h., das Dichtmittel ist bevorzugt auch an einer Innenwandung des Kühlkörpers ausgestaltet. Eine Vorspannung der Ringdichtung kann von außen bspw. durch eine in den Kühlfluideingang und/oder Kühlfluidausgang integrierte Raste erfolgen. Ein solches Dichtmittel ist besonders kostengünstig und einfach realisierbar. Das Dichtmittel kann alternativ auch in Form einer Schweißnaht, einer Lötstelle und/oder einer Verklebung realisiert sein. Ein solches Dichtmittel weist eine besonders hohe Robustheit und eine entsprechende Langlebigkeit auf.Furthermore, it is possible that the cooling fluid inlet and / or the cooling fluid outlet in a battery module according to the invention each protrude from the cooling body through a through opening in the cooling body, a sealant for each between an inner peripheral surface of the through opening and an outer peripheral surface of the cooling fluid inlet and / or an outer peripheral surface of the cooling fluid outlet Sealing the cooling volume from the surroundings of the heat sink is configured. For example, the cooling fluid outlet and / or cooling fluid inlet, which is preferably designed as a copper tube, can be sealed from the inside against the heat sink with a round seal, for example in the form of an O-ring. In other words, the sealant is preferably also configured on an inner wall of the heat sink. The ring seal can be preloaded from the outside, for example, by a catch integrated in the cooling fluid inlet and / or cooling fluid outlet. Such a sealant is particularly inexpensive and easy to implement. The sealant can alternatively also be implemented in the form of a weld seam, a solder joint and / or an adhesive bond. Such a sealant is particularly robust and has a corresponding longevity.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Batteriesystem mit einem ersten Batteriemodul sowie einem zweiten Batteriemodul bereitgestellt, wobei das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul jeweils gemäß einem wie vorstehend im Detail beschriebenen Batteriemodul ausgestaltet sind. Das erste Batteriemodul weist einen ersten Kühlfluideingang und einen ersten Kühlfluidausgang auf. Das zweite Batteriemodul weist einen zweiten Kühlfluideingang und einen zweiten Kühlfluidausgang auf. Das erste Batteriemodul und das zweite Batteriemodul stehen durch den ersten Kühlfluideingang und den zweiten Kühlfluidausgang in Kühlfluidverbindung miteinander und sind durch den ersten Kühlfluideingang und den zweiten Kühlfluidausgang elektrisch zueinander in Reihe geschaltet. Damit bringt das erfindungsgemäße Batteriesystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Batteriemodul beschrieben worden sind.According to a further aspect of the present invention, a battery system with a first battery module and a second battery module is provided, the first battery module and the second battery module each being designed in accordance with a battery module as described in detail above. The first battery module points a first cooling fluid inlet and a first cooling fluid outlet. The second battery module has a second cooling fluid inlet and a second cooling fluid outlet. The first battery module and the second battery module are connected to one another by the first cooling fluid inlet and the second cooling fluid outlet and are electrically connected in series to one another by the first cooling fluid inlet and the second cooling fluid outlet. The battery system according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to the battery module according to the invention.
Das Batteriesystem ist vorzugsweise in Form eines Hochvolt-Batteriesystems zur Stromversorgung eines Elektromotors zum Antreiben eines Elektrofahrzeugs ausgestaltet. An einem Ende und/oder Anfang des Batteriesystems bzw. eines ersten und/oder letzten Batteriemoduls im Batteriesystem kann zur Potentialtrennung ein Kunststoffschlauch auf den Kühlfluideingang bzw. den Kühlfluidausgang, der bevorzugt in Form eines Metallrohrs, insbesondere als Kupferrohr, ausgestaltet ist, gesteckt sein. Der erste Kühlfluideingang des ersten Batteriemoduls kann mit dem zweiten Kühlfluidausgang des zweiten Batteriemoduls verschweißt sein. Eine Verklebung ist auch möglich. Diese bietet Vorteile hinsichtlich des Gewichts sowie für den Herstellungsprozess des Batteriesystems.The battery system is preferably designed in the form of a high-voltage battery system for supplying power to an electric motor for driving an electric vehicle. At one end and / or beginning of the battery system or a first and / or last battery module in the battery system, a plastic hose can be plugged onto the cooling fluid inlet or the cooling fluid outlet for potential isolation, which is preferably designed in the form of a metal tube, in particular as a copper tube. The first cooling fluid inlet of the first battery module can be welded to the second cooling fluid outlet of the second battery module. Gluing is also possible. This offers advantages in terms of weight and for the manufacturing process of the battery system.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention result from the following description of some exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the features and / or advantages resulting from the claims, the description or the figures, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in the various combinations.
Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Batteriesystems mit zwei Batteriemodulen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und -
2 eine perspektivische Ansicht eines in1 dargestellten Batteriesystems.
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1 2 shows a schematic view of a battery system with two battery modules according to an embodiment of the present invention, and -
2nd a perspective view of an in1 shown battery system.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
Die Batteriemodule
Die Batteriemodule
Gemäß
Der erste Kühlfluideingang
Der Kühlfluideingang
Wie im vergrößerten Ausschnitt der
Zudem kann in
Der Kühlfluideingang
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D. h., die Erfindung soll nicht auf die zu den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.In addition to the illustrated embodiments, the invention permits further design principles. In other words, the invention should not be considered limited to the exemplary embodiments described for the figures.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018218353.8A DE102018218353A1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Battery module and battery system |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102018218353.8A DE102018218353A1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Battery module and battery system |
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DE102018218353A1 true DE102018218353A1 (en) | 2020-04-30 |
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ID=70417207
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DE102018218353.8A Pending DE102018218353A1 (en) | 2018-10-26 | 2018-10-26 | Battery module and battery system |
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DE (1) | DE102018218353A1 (en) |
Citations (1)
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US20180069279A1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-03-08 | Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited | Battery system |
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2018
- 2018-10-26 DE DE102018218353.8A patent/DE102018218353A1/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20180069279A1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-03-08 | Thunder Power New Energy Vehicle Development Company Limited | Battery system |
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