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(STAND DER TECHNIK)
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Gebiet der Erfindung
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Batteriemodul und einen Akku mit dem Batteriemodul.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Die Erforschung einer wiederaufladbaren Sekundärbatterie, die aufgeladen und entladen werden kann, wurde aktiv in Übereinstimmung mit der Entwicklung modernster Technologien wie einer Digitalkamera, einem Mobiltelefon, einem Laptop, einem Hybridauto und dergleichen durchgeführt. Insbesondere wird die vorstehend beschriebene Sekundärbatterie in Form einer Batteriemodulform hergestellt, indem eine Vielzahl von Zellen in Serie und/oder parallel miteinander verbunden und dann in einem leistungsstarken Hybridfahrzeug platziert und verwendet werden.
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Währenddessen wird durch eine elektrochemische Reaktion beim Laden oder Entladen der Sekundärbatterie Wärme erzeugt. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Wärme des Batteriemoduls nicht wirksam abgeführt wird, kann ein Verschleiß des Batteriemoduls beschleunigt werden, oder es können Sicherheitsprobleme wie Entzündung oder Explosion auftreten.
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Um eine Überhitzung der vorstehend beschriebenen Sekundärbatterie zu verhindern, werden üblicherweise Kühlverfahren verwendet, bei denen sich auf einer Unterseite des Batteriemoduls ein wassergekühlter Kühlkörper mit einer Vielzahl von Sekundärzellen zur Kühlung des Batteriemoduls befindet oder mindestens ein Teil des Batteriemoduls einer Außenseite ausgesetzt ist, die durch eine Außenluft gekühlt werden soll.
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Bei einem wassergekühlten Typ mit dem oben beschriebenen Kühlkörper sind jedoch ein Modulgehäuse zum Einschließen von Batteriezellen und der Kühlkörper voneinander getrennt. Um die von den Batteriezellen erzeugte Wärme abzuführen, ist es deshalb notwendig, einen Wärmeübertragungspfad zu bilden, der zu einer Gehäuseplatte und dem Kühlkörper der Batteriezellen führt, so dass der gebildete Wärmeübertragungspfad durch die Gehäuseplatte hindurchgeht.
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Darüber hinaus werden bei der Vorbereitung eines Akkus durch Einschließen einer Vielzahl von Batteriemodulen im Allgemeinen eine Vielzahl von Batteriemodulen auf einem Kühlkörper platziert, der sich an einer Unterseite des Akkus befindet. In diesem Fall besteht das Problem, dass ein Kühlungsgrad je nach Standort der einzelnen Batteriemodule variiert.
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So offenbart beispielsweise die
koreanische Patentanmeldung Nr. 10-1778667 (registriert am 8. September 2017) ein Batteriemodul mit Gerätemodulen, in denen eine Kühlrippe zwischen Batteriezellen in Kontakt mit diesen angeordnet ist, und Kühlplatten, auf denen die Gerätemodule montiert sind, wohingegen die oben beschriebenen Probleme nicht gelöst wurden.
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[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
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Es ist eine Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, ein Batteriemodul bereitzustellen, das in der Lage ist, die Raumausnutzung zu maximieren, indem es ein integral ausgebildetes Modulgehäuse mit einem Kühlkörper bereitstellt, die nach dem Stand der Technik getrennt voneinander bereitgestellt werden, sowie einen Akku, welcher das Batteriemodul umfasst.
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Darüber hinaus besteht eine weitere Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Batteriemoduls, in dem innere Batteriezellen und ein Kühlkörper zur Erhöhung der Kühleffizienz direkt miteinander in Kontakt kommen können, sowie eines Akkus der das Batteriemodul umfasst.
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Weiterhin besteht eine weitere Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Batteriemoduls, bei welchem eine Vielzahl von Batteriemodulen in einem Akku gleichmäßig gekühlt werden kann, sowie eines Akkus, welcher dieses umfasst.
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Weiterhin besteht eine weitere Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Batteriemoduls, bei welchem ein Kühlungsgrad einer Vielzahl von Batteriemodulen in einem Akku leicht gesteuert werden kann, und eines Akkus, der das Batteriemodul umfasst.
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Darüber hinaus ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Batteriemoduls, bei dem die Anzahl der in einem Batteriemodul enthaltenen Batteriezellen in einem Akku erhöht wird, wodurch die Anzahl der Verbindungselemente für den Anschluss von Batteriemodulen usw. reduziert wird, und eines Akkus, der das Batteriemodul umfasst.
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Um die obigen Aufgaben gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Batteriemodul bereitgestellt, das Folgendes beinhaltet: eine Vielzahl von Batteriezellen, die einen Zellkörper beinhalten, der konfiguriert ist, um eine Elektrodenanordnung aufzunehmen, und Elektrodenlaschen, die jeweils aus dem Zellkörper herausgezogen und aufeinander gestapelt sind; und eine Gehäuseeinheit, die konfiguriert ist, um mindestens einen Teil einer Außenfläche der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen zu umfassen, um die Vielzahl von gestapelten Batteriezellen aufzunehmen, wobei die Gehäuseeinheit eine Kühlkörpereinheit mit einem darin ausgebildeten Kühlmittelkanal beinhaltet.
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Die Kühlkörper-Einheit kann integral mit der Gehäuseeinheit ausgebildet sein, um mindestens eine Außenfläche der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen zu umfassen.
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Die Kühlkörper-Einheit kann auf mindestens einer Seite der übrigen Seiten der Batteriezellen angeordnet sein, wobei die Elektrodenlasche nicht zwischen ihren Außenflächen auf einer Ebene senkrecht zu einer Richtung, in der die Vielzahl von Batteriezellen gestapelt sind, angeordnet ist.
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Die Kühlkörper-Einheit kann in direkten Kontakt mit der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen kommen, um die Vielzahl von Batteriezellen zu kühlen.
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Die Kühlkörper-Einheit kann beinhalten: ein erstes Kühlkörper-Element, das auf mindestens einer Seite der Außenflächen der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen angeordnet ist; und ein zweites Kühlkörper-Element, das so ausgebildet ist, dass es mit dem ersten Kühlkörper-Element kombiniert werden kann, um einen Kühlmittelkanal durch Kombination mit dem ersten Kühlkörper-Element zu bilden.
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Das erste Kühlkörper-Element kann einen ersten Strömungskanal beinhalten, der auf einer Außenfläche desselben durch Drücken auf die Seite der Vielzahl von Batteriezellen gebildet ist, um den Kühlmittelkanal durch Kombinieren des ersten Kühlkörper-Elements und des zweiten Kühlkörper-Elements auszubilden.
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Das zweite Kühlkörper-Element kann einen zweiten Strömungskanal beinhalten, der auf einer Innenfläche desselben ausgebildet ist, der durch Aufpressen auf eine Seite gebildet wird, die der Vielzahl von Batteriezellen gegenüberliegend ist, um den Kühlmittelkanal zu bilden, wobei das erste Kühlkörper-Element und das zweite Kühlkörper-Element miteinander kombiniert werden.
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Eine Seitenfläche jeder der Vielzahl von Batteriezellen kann einen Abschnitt engen Kontakts bilden, der durch Kontaktieren eines Gehäuses mit der Elektrodenanordnung auf einer Seite ausgebildet wird, wobei die drei Seiten ausgenommen sind, auf denen ein Dichtungsteil durch Kontaktieren des Gehäuses gebildet wird, das die Elektrodenanordnung zwischen Umfangsflächen der Batteriezelle in deren Längsrichtung umschließt.
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Die Kühlkörper-Einheit kann auf einer Seite des Abschnitts engen Kontakts der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen angeordnet sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Akku bereitgestellt, der Folgendes beinhaltet: die Vielzahl von Batteriemodulen nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und mindestens eine Modul-Sammelschiene, die konfiguriert ist, um zwei nebeneinander angeordnete Batteriemodule aus der Vielzahl von Batteriemodulen elektrisch zu verbinden.
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Der Akku kann ferner ein Akkugehäuse beinhalten, das keinen Kühlkörper beinhaltet, durch den ein Kältemittel strömt, und konfiguriert ist, um die Vielzahl von Batteriemodulen aufzunehmen.
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Raumausnutzung zu maximieren, indem ein Modulgehäuse und ein Kühlkörper integral miteinander ausgebildet werden, die bisher nach dem Stand der Technik voneinander getrennt waren.
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Darüber hinaus können nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die inneren Batteriezellen und der Kühlkörper direkt miteinander in Kontakt kommen, was die Kühlleistung erhöht.
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Darüber hinaus ist es gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, jedes der Vielzahl von Batteriemodulen in dem Akku gleichmäßig zu kühlen.
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Darüber hinaus ist es gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich, den Kühlungsgrad der Vielzahl von Batteriemodulen in dem Akku einfach zu steuern.
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Darüber hinaus kann gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, da die Anzahl der in einem Batteriemodul enthaltenen Batteriezellen in dem Akku erhöht wird, die Anzahl der Verbindungselemente für den Anschluss der Batteriemodule usw. reduziert werden.
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Figurenliste
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Die vorgenannten und andere Gegenstände, Merkmale und sonstigen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert:
- 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Batteriemodul gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Gehäuseeinheit veranschaulicht, die im Batteriemodul gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
- 3 ist eine Querschnittsansicht des Batteriemoduls gemäß der Ausführungsform der in 1 dargestellten vorliegenden Erfindung, welche entlang der Linie I - I' aufgenommen wurde, und eine teilweise vergrößerte Ansicht davon;
- 4A ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht, die eine Batteriezelle des Batteriemoduls gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 4B ist eine Querschnittsansicht, die auf Linie II-II' der in 4A dargestellten Batteriezelle aufgenommen wurde; und
- 5 ist eine schematische Darstellung eines Zustands, in dem die Batteriemodule gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Akku angeordnet sind.
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[DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG]
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Im Folgenden werden die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dies sind jedoch nur illustrative Beispiele und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
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In Beschreibungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden öffentlich bekannte Techniken, deren Beschreibung das Wesen der vorliegenden Erfindung unnötig verschleiern würde, nicht im Detail beschrieben. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Referenzzeichen gleiche oder korrespondierende Teile in den verschiedenen Ansichten bezeichnen. Darüber hinaus werden die hierin verwendeten Begriffe unter Berücksichtigung der Funktionen der vorliegenden Offenbarung definiert und können entsprechend den Gewohnheiten oder Absichten der Nutzer oder Betreiber geändert werden. Daher sollte die Definition der Begriffe gemäß der hierin dargelegten Gesamtdarstellung erfolgen.
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Es ist zu verstehen, dass die Erfindung und der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert sind, und die folgenden Ausführungsformen dienen nur der effizienten Beschreibung der vorliegenden Erfindung für Personen, die über Kenntnisse auf dem technischen Gebiet verfügen, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht.
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Batteriemodul 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Gehäuseeinheit 200 darstellt, die in dem Batteriemodul 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist, und 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I' in der Darstellung des Batteriemoduls 10 in 2 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und eine teilweise vergrößerte Ansicht davon.
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 kann das Batteriemodul 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von gestapelten Batteriezellen 100 und eine Gehäuseeinheit 200 beinhalten, die konfiguriert ist, um mindestens einen Teil der Außenflächen der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen 100 zu umfassen. Die oben beschriebene Gehäuseeinheit 200 kann dabei eine Kühlkörper-Einheit 210 mit einem darin ausgebildeten Kältemittelkanal 214 zum Kühlen der Vielzahl von in der Gehäuseeinheit 200 unterzubringenden Batteriezellen 100 beinhalten.
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Die Gehäuseeinheit 200 beinhaltet weiterhin eine Einlassöffnung 213 und eine Auslassöffnung, die mit dem Kältemittelkanal 214 verbunden ist. Dabei kann, wie in den 1 bis 3 dargestellt, ein Kältemittel, wie beispielsweise Kühlmittel, in die Einlassöffnung 213 der Kühlkörper-Einheit 210 einströmen und aus der Auslassöffnung 215 durch den Kältemittelkanal 214 ausströmen, wodurch die Vielzahl der in der Gehäuseeinheit 200 untergebrachten Batteriezellen 100 während dieses Fließvorgangs gekühlt wird.
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Darüber hinaus kann die Kühlkörper-Einheit 210 integral mit der Gehäuseeinheit 200 ausgebildet werden, um mindestens eine Oberfläche der Gehäuseeinheit 200 zu bilden. Das heißt, im Batteriemodul 10 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind ein Modulgehäuse und der Kühlkörper integral miteinander ausgebildet, die nach dem Stand der Technik voneinander getrennt sind, so dass Volumina des Batteriemoduls 10 und ein Akku (dargestellt in 5), der nachfolgend beschrieben wird, einschließlich der Batteriemodule 10 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verkleinert werden können, und die Raumeffizienz kann zur Verbesserung der Energieeffizienz erhöht werden.
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Weiterhin wird im Falle des konventionellen Batteriemoduls, das sich auf dem Kühlkörper gemäß der Technik befindet, eine Wärmeleitung von den Batteriezellen zum Kühlkörper durch eine untere Kühlplatte des Modulgehäuses durchgeführt, aber das Batteriemodul 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Kühlkörper-Einheit 210, die unmittelbar unterhalb einer Vielzahl der Batteriezellen 100 ausgebildet ist, so dass ein Wärmeübertragungsabstand verringert werden kann, um die Kühlleistung zu verbessern.
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Dementsprechend weist das Batteriemodul 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine erhöhte Kühlleistung gegenüber dem herkömmlichen Batteriemodul auf, so dass die Anzahl der Batteriezellen 100, die in einem Batteriemodul 10 untergebracht werden können, erhöht werden kann. Dadurch wird die Anzahl der in einem Akku 1 enthaltenen Batteriemodule 10 reduziert, so dass die Montageleistung des Akkus 1 erhöht und eine Energiedichte des Batteriemoduls 10 verbessert werden kann.
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Darüber hinaus ist die Kühlkörper-Einheit 210 des Batteriemoduls 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung integral mit der Gehäuseeinheit 200 zu einer Oberfläche der Gehäuseeinheit 200 ausgebildet. Selbst wenn die Anzahl der in der Gehäuseeinheit 200 untergebrachten Batteriezellen 100 erhöht oder verringert wird, kann daher eine Struktur, in der die Kühlkörpereinheit 210 integral mit der Gehäuseeinheit 200 ausgebildet ist, durch Einstellen einer Länge der Gehäuseeinheit 200 in eine Richtung, in der die Batteriezellen 100 gestapelt sind („Stapelrichtung“), beibehalten werden.
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Insbesondere beinhaltet jede der oben beschriebenen Batteriezellen 100 einen Zellkörper 110 (dargestellt in 4A) zur Aufnahme einer Elektrodenanordnung (dargestellt in 4B) und aus dem Zellkörper 110 herausgezogene Elektrodenlaschen. Dabei kann die Vielzahl der Batteriezellen 100 mit benachbarten Zellkörpern 110 überlappt und aufeinander gestapelt werden.
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Die Kühlkörper-Einheit 210 kann auf mindestens einer Seite der verbleibenden Seiten der Batteriezellen 100 angeordnet sein, wobei die Elektrodenlasche 120 nicht zwischen ihren Außenflächen auf einer Ebene senkrecht zur Stapelrichtung der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen 100 angeordnet ist, und kann die Vielzahl von Batteriezellen 100 kühlen, indem sie direkt mit mindestens einer Oberfläche der Vielzahl von gestapelten Batteriezellen 100 in Kontakt kommt.
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Vorzugsweise kann die Kühlkörper-Einheit 210 auf einer beliebigen Seite (z.B. einer Unterseite in den Zeichnungen) von Seiten angeordnet sein, auf denen die Elektrodenlasche 120 nicht zwischen ihren Außenflächen ragt, die durch das Stapeln der Vielzahl von Batteriezellen 100 gebildet werden. Das heißt, die Kühlkörper-Einheit 210 befindet sich auf der Unterseite des Zellkörpers 110, in dem die Elektrodenlasche 120 nicht vorsteht, unter ihren Außenflächen, die durch das Stapeln der Vielzahl von Batteriezellen 100 gebildet werden, und kann die in den Batteriezellen 100 erzeugte Wärme nach außen ableiten. Die oben beschriebene Kühlkörper-Einheit 210 kann eine Unterseite der Gehäuseeinheit 200 zur Aufnahme der Vielzahl von Batteriezellen 100 bilden.
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Währenddessen kann die vorstehend beschriebene Kühlkörper-Einheit 210 ein erstes Kühlkörper-Element 211, das sich auf mindestens einer Seite (z.B. der Unterseite in den Zeichnungen) der Außenflächen der Vielzahl der gestapelten Batteriezellen 100 befindet, und ein zweites Kühlkörper-Element 212 beinhalten, das so ausgebildet ist, dass es mit dem ersten Kühlkörper-Element 211 kombiniert werden kann und den Kühlmittelkanal 214 durch Kombination mit dem ersten Kühlkörper-Element 211 bildet. Zu diesem Zeitpunkt kann mindestens eines der ersten Kühlkörper-Elemente 211 und das zweite Kühlkörper-Element 212 Strömungskanäle 214a und 214b aufweisen, und der Kühlmittelkanal 214 kann darin durch Kombination des ersten Kühlkörper-Elements 211 und des zweiten Kühlkörper-Elements 212 gebildet werden.
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Insbesondere können das erste Kühlkörperelement 211 und das zweite Kühlkörperelement 212 in einer dünnen Plattenform ausgebildet werden. Dabei kann ein erster Strömungskanal 214a auf einer Außenfläche des ersten Kühlkörperelements 211 gegenüber einer Seite, die mit der Vielzahl von Batteriezellen 100 in Kontakt steht, durch Drücken in einer vorbestimmten Tiefe auf die Vielzahl von Batteriezellen 100 Seite gebildet werden, und ein zweiter Strömungskanal 214b kann auf einer Innenfläche des zweiten Kühlkörperelements 212 auf einer Seite, in der sich das erste Kühlkörperelement 211 befindet, durch Drücken in einer vorbestimmten Tiefe auf eine Seite, die der Vielzahl von Batteriezellen 100 gegenüberliegt, gebildet werden. Darüber hinaus kann jeder der ersten Strömungskanäle 214a und 214b an Positionen gebildet werden, die einander auf der Außenfläche des ersten Kühlkörperelements 211 bzw. der Innenfläche des zweiten Kühlkörperelements 212 entsprechen.
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Zu diesem Zeitpunkt können das erste Kühlkörper-Element 211 und das zweite Kühlkörper-Element 212 einander zugewandt kombiniert werden, und der vorstehend beschriebene Kältemittelkanal 214 kann durch die Kombination des ersten Strömungskanals 214a und des zweiten Strömungskanals 214b gebildet werden, die beim Kombinieren des ersten Kühlkörper-Elements 211 und des zweiten Kühlkörper-Elements 212 erhalten werden. Das heißt, wie vorstehend beschrieben, wird die Kühlkörper-Einheit 210 des Batteriemoduls 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch Kombinieren des ersten Kühlkörpers 211 und des zweiten Kühlkörpers 212 gebildet. Daher kann der Kältemittelkanal 214 einfach gestaltet und geändert werden. Weiterhin können bei Verwendung des Batteriemoduls 10 das erste Kühlkörperelement 211 und das zweite Kühlkörperelement 212 voneinander getrennt werden, um den Zustand des Kältemittelkanals 214 und dergleichen zu steuern. Dadurch kann der Komfort eines Benutzers erhöht werden.
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Es können aber auch das erste Kühlkörperelement 211 und das zweite Kühlkörperelement 212 durch thermische Schmelzverbindung oder dergleichen miteinander kombiniert werden, wobei dies nur ein Beispiel ist, und keine Beschränkung darstellen soll. So können beispielsweise das erste Kühlkörperelement 211 und das zweite Kühlkörperelement 212 durch ein mechanisches Verfahren, wie das Befestigen von Haken und dergleichen, miteinander kombiniert werden.
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Der vorstehend beschriebene Kältemittelkanal 214 ist jedoch nicht auf die Konfiguration beschränkt, in der die Strömungskanäle 214a und 214b im ersten Kühlkörper 211 bzw. zweiten Kühlkörper 212 ausgebildet sind, und die Strömungskanäle 214a und 214b können in einem der ersten Kühlkörper 211 und dem zweiten Kühlkörper 212 so ausgebildet sein, dass die Kühlmittelströmungskanäle 214 durch Kombinieren des ersten Kühlkörperelements 211 und des zweiten Kühlkörperelements 212 miteinander gebildet werden können.
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Weiterhin kann der Kältemittelkanal 214, der in der Kühlkörper-Einheit 210 des Batteriemoduls 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist, als Ganzes in einer U-Form ausgebildet werden, insbesondere drei Strömungskanäle, die mit der Einlassöffnungs-Seite 213 und drei Strömungskanäle, die mit der Auslassöffnung-Seite 215 verbunden sind, beinhalten. Das heißt, der Kältemittelkanal 214 ist nicht derart ausgebildet, dass er mehrfach gekrümmt ist, sondern dass in die Einlassöffnung 213 auf einer Seite der Kühlkörper-Einheit 210 eingeleitete Kältemittel kann durch die drei Strömungskanäle zur anderen Seite der Kühlkörper-Einheit 210 fließen und dann von der anderen Seite zur einen Seite der Kühlkörper-Einheit 210 fließen, um durch Verkettung der Strömungsrichtung um 180 Grad zur Seite der Auslassöffnung 215 ausgetragen zu werden.
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Während die Kältemittelzuflüsse in die Einlassöffnung 213 auf der einen Seite der Kühlkörper-Einheit 210 einströmen und durch den Kältemittelkanal 214 zur anderen Seite strömen, wie vorstehend beschrieben, kann ein Bereich von einer Hälfte einer Seite der Vielzahl von Batteriezellen 100 von der einen Seite zur anderen Seite der Kühlkörper-Einheit 210 hin gekühlt werden, und während das Kältemittel durch den Kältemittelkanal 214 strömt und aus der Auslassöffnung 215 strömt, indem die Strömungsrichtung von der anderen Seite zur einen Seite geändert wird, kann ein Bereich der anderen Hälfte gleichmäßig gekühlt werden. Das heißt, eine Oberfläche der Vielzahl von Batteriezellen 100 kann gleichmäßig gekühlt werden.
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Währenddessen kann die oben beschriebene Gehäuseeinheit 200 Seitendeckel 220 beinhalten, die sich auf den verbleibenden Seiten der Batteriezellen befinden, wobei sich die Kühlkörpereinheit 210 nicht unter den Außenflächen der Vielzahl von Batteriezellen befindet, die vom Gehäuse 200 umschlossen sind. Weiterhin kann die Gehäuseeinheit 200 Montageteile 230 beinhalten, die durch Vorsprünge aus mindestens einem Teil davon an einer vorbestimmten Position höher als die Kühlkörpereinheit 210 gebildet werden, auf die das Batteriemodul 10 bei der Vorbereitung eines nachstehend zu beschreibenden Akkus 1 aufgesetzt wird. In diesem Fall kann das oben beschriebene Montageteil 230 an einer Außenfläche der Gehäuseeinheit 200 in abgestufter Form in Bezug auf die Kühlkörper-Einheit 210 ausgebildet werden. Darüber hinaus kann das vorstehend beschriebene Montageteil 230 eine Vielzahl von darin ausgebildeten Befestigungslöchern 231 aufweisen, so dass das Batteriemodul 10 und ein Akkugehäuse (dargestellt in 5), die nachfolgend beschrieben werden, durch ein Befestigungselement (nicht dargestellt), wie beispielsweise einen in das Befestigungsloch 231 eingesetzten Bolzen, kombiniert und befestigt werden können.
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Weiterhin kann das Batteriemodul 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit der Gehäuseeinheit 200 kombiniert werden und eine Gehäusehülle beinhalten, der konfiguriert ist, um die verbleibenden Außenflächen der Außenflächen der Vielzahl von Batteriezellen 100, die nicht von der Gehäuseeinheit 200 eingeschlossen sind, zu umschließen. Das heißt, sechs Oberflächen der gestapelten Batteriezellen 100 werden von der Gehäuseeinheit 200 und der Gehäusehülle 300 umschlossen, so dass die Batteriezellen 100 vor äußeren Fremdstoffen und dergleichen geschützt werden können.
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Darüber hinaus kann die Gehäuseeinheit 200 ferner mindestens eine Barriere 240 beinhalten, die auf der Seite der Kühlkörpereinheit 210 ausgebildet ist, auf der die Vielzahl von Batteriezellen 100 platziert sind, so dass sie in einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. In diesem Fall kann die Barriere 240 in Plattenform gegenüber den benachbarten Batteriezellen 100 gebildet werden. Wenn die Anzahl der gestapelten Batteriezellen 100 eine vorbestimmte Anzahl übersteigt, können die Barrieren 240 zwischen der vorbestimmten Anzahl der Batteriezellen 100 angeordnet werden, so dass eine Steifigkeit der Vielzahl der gestapelten Batteriezellen 100 in Stapelrichtung verstärkt werden kann und eine durch die Verwendung des Batteriemoduls 10 verursachte Ausdehnung einer Batteriezelle 100 unterdrückt werden kann.
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BILD 4A ist eine perspektivische Ansicht und eine teilweise vergrößerte Ansicht, die die Batteriezelle 100 des Batteriemoduls 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 4B ist eine Querschnittsansicht, die auf der Linie II-II' der in 4A dargestellten Batteriezelle 100 aufgenommen wurde.
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Unter Bezugnahme auf die 4A und 4B kann jede der Vielzahl von Batteriezellen 100, die im Batteriemodul 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung untergebracht sind, einen Zellkörper 110 zur Aufnahme einer Elektrodenanordnung 111 und Elektrodenlaschen 120 aus dem Zellkörper 110 beinhalten. In diesem Fall können die oben beschriebenen Elektrodenlaschen 120 aus der Elektrodenanordnung 111 herausgezogen werden, und jede der Batteriezellen 100 kann ferner ein Gehäuse 130 zum Einschließen der Elektrodenanordnung 111 beinhalten. Das heißt, der vom Gehäuse 130 umschlossene Abschnitt der Elektrodenanordnung 111 kann als der Zellkörper 110 betrachtet werden.
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Währenddessen kann eine Seitenfläche der Batteriezelle 100 ein enger Kontaktabschnitt 132 sein, der durch Kontaktieren des Gehäuses 130 mit der Elektrodenanordnung 111 auf einer Seite gebildet wird, mit Ausnahme von drei Seiten, auf denen ein Dichtungsteil 131 durch Kontaktieren des Gehäuses 130 zwischen den Umfangsflächen der Batteriezelle 100 in einer Längsrichtung d1 derselben gebildet wird.
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Zu diesem Zeitpunkt kann die oben beschriebene Längsrichtung d1 der Batteriezelle 100 auf eine Richtung bezogen werden, in die die Elektrodenlaschen 120 der Batteriezelle 100 ragen, wie in 4A dargestellt. Darüber hinaus kann die vorstehend beschriebene Umfangsfläche in Längsrichtung d1 der Batteriezelle 100 auf eine Umfangsfläche senkrecht zu einer Dickenrichtung der Batteriezelle 100 bezogen werden.
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Wie vorstehend beschrieben, kann eine Seitenfläche jeder der Batteriezellen 100 als enger Kontaktabschnitt 132 ausgebildet werden, der durch Kontaktieren des Gehäuses 130 mit der Elektrodenanordnung 111 gebildet wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der enge Kontaktabschnitt 132 der Batteriezelle 100 so ausgebildet sein, dass ein zentraler Abschnitt des Gehäuses 130 der Batteriezelle 100 auf einer Seite unter den Umfangsflächen in Längsrichtung d1 der Batteriezelle 100 mit einer Oberfläche der Elektrodenanordnung 111 in Kontakt gebracht wird.
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Das heißt, der enge Kontaktabschnitt 132 bedeutet nicht einfach eine Oberfläche, die nicht zwischen den Umfangsflächen in Längsrichtung d1 der Batteriezelle 100 abgedichtet ist, sondern ist ein Abschnitt, der durch Kontaktieren des Gehäuses 130 und der Elektrodenanordnung 111 miteinander gebildet wird.
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Weiterhin kann die oben beschriebene Kühlkörper-Einheit 210 der Gehäuseeinheit 200 auf der Seite des nahen Kontaktabschnitts 132 der Vielzahl der gestapelten Batteriezellen 100 angeordnet sein. Insbesondere kann jede der oben beschriebenen Vielzahl von Batteriezellen 100 so gestapelt werden, dass die nahen Kontaktabschnitte 132 auf derselben Schicht angeordnet sind, und die Kühlkörpereinheit 210 kann auf der Seite der nahen Kontaktabschnitte 132 der Vielzahl der gestapelten Batteriezellen 100 angeordnet sein.
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Dadurch können die nahen Kontaktabschnitte 132 und die Kühlkörpereinheit 210 der Vielzahl von Batteriezellen 100 miteinander in Kontakt kommen, und die nahen Kontaktabschnitte 132, die durch Kontaktieren des Gehäuses 130 mit der Elektrodenanordnung 111 gebildet werden, können auch mit der Kühlkörpereinheit 210 in Kontakt kommen, wodurch eine ordnungsgemäße Kühlung der Batteriezellen 100 erreicht werden kann. Das heißt, eine Kontaktfläche zwischen der Kühlkörper-Einheit 210 und der Batteriezelle 100 wird vergrößert und ein Wärmeübertragungsweg von der Elektrodenanordnung 111 zum Kühlkörper 210 der Batteriezelle 100 wird verringert, so dass die Kühlleistung der Batteriezelle 100 der Kühlkörper-Einheit 210 verbessert werden kann.
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5 ist eine schematische Darstellung eines Zustands, in dem die Batteriemodule 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Akku 1 angeordnet sind.
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Unter Bezugnahme auf 5 kann der Akku 1, der die Vielzahl von Batteriemodulen 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet, ferner ein Batteriemanagementsystem (BMS)-Modul 50, das in der Lage ist, jedes der Vielzahl von Batteriemodulen 10 zu steuern, ein Leistungsrelaisanordnung (PRA)-Modul 60, das sich zwischen der Vielzahl von Batteriemodulen 10 und einer Motorantriebseinheit (nicht dargestellt) außerhalb des Batteriepakets 1 befindet, beinhalten, sowie Relais (nicht dargestellt), Widerstände (nicht dargestellt) usw. beinhalten, und ein manuelles Servicegerät (MSD)-Modul 70, das in der Lage ist, zu bestimmen, ob eine Spannung an einem Hochspannungspackungsanschluss (nicht dargestellt) durch einen Betrieb eines Bedieners zwischen Transport und Installation des Akku 1 angelegt wird.
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Insbesondere kann der Akku 1 einschließlich des Batteriemoduls 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weiterhin ein Akkugehäuse 40 zur Aufnahme der Vielzahl von Batteriemodulen 10, des BMS-Moduls 50, des PRA-Moduls 60 und des MSD-Moduls 70 umfassen. Dabei kann die Vielzahl der Batteriemodule 10 auf dem Akkugehäuse 40 platziert werden, die nebeneinander angeordnet werden können.
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Währenddessen ist in jedem der oben beschriebenen Batteriemodule 10 die Kühlkörper-Einheit 210 integral mit der Gehäuseeinheit 200 ausgebildet. Daher darf das Akkugehäuse 40 keinen Kühlkörper beinhalten, durch den das Kältemittel strömt.
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Weiterhin kann die vorstehend beschriebene Vielzahl von Batteriemodulen 10 über eine Modul-Sammelschiene 80 miteinander verbunden und in Reihe oder parallel geschaltet werden. Darüber hinaus kann jedes der Vielzahl von Batteriemodulen 10 und das oben beschriebene BMS-Modul 50, das PRA-Modul 60 und das MSD-Modul 70 durch ein Verbindungselement 90, wie beispielsweise ein Kabel, verbunden werden.
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Wie vorstehend beschrieben, ist in dem Akku 1, das das Batteriemodul 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet, die Kühlkörper-Einheit 210 integral in jedem der Batteriemodule 10 vorgesehen, so dass die Vielzahl der Batteriemodule 10 innerhalb des Akkus 1 gleichmäßig gekühlt werden kann und der Kühlungsgrad jedes der Vielzahl der Batteriemodule 10 leicht gesteuert werden kann.
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In diesem Fall wird ein Beispiel für einen Zustand, in dem das Kältemittel in jedem der Vielzahl von Batteriemodulen 10 eingeführt und entladen wird, durch Pfeile in 5 dargestellt.
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Darüber hinaus wird im Batteriemodul 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Anzahl der in einem Batteriemodul 10 untergebrachten Batteriezellen 100 erhöht. Daher kann im Vergleich zum herkömmlichen Akku 1 die gleiche Anzahl von Akkuzellen 100 auch von der geringen Anzahl von Batteriemodulen 10 aufgenommen werden, und wenn die Anzahl der Batteriemodule 10 reduziert wird, kann die Anzahl der erforderlichen Komponenten wie die Modul-Sammelschienen 80 und das Verbindungselement 90 zur Verbindung der Batteriemodule 10 miteinander reduziert werden.
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Obwohl repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben wurden, wird von Personen, die auf dem technischen Gebiet, auf dem sich die vorliegende Erfindung bezieht, allgemein bekannt sind, verstanden, dass darin verschiedene Änderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern durch die beigefügten Ansprüche sowie deren Äquivalente definiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1:
- Akku
- 10:
- Batteriemodul
- 100:
- Batteriezelle
- 110:
- Zellkörper
- 111:
- Elektrodenanordnung
- 120:
- Elektrodenlasche
- 130:
- Tasche
- 131:
- Dichtungsteil
- 132:
- naher Kontaktabschnitt
- 200:
- Gehäuseeinheit
- 210:
- Kühlkörper-Einheit
- 211:
- Erstes Kühlkörperelement
- 212:
- Zweites Kühlkörperelement
- 213:
- Einlassöffnung
- 214:
- Kältemittelkanal
- 214a:
- Erster Strömungskanal
- 214b:
- Zweiter Strömungskanal
- 215:
- Auslassöffnung
- 220:
- Seitendeckel
- 230:
- Montageteil
- 231:
- Befestigungsloch
- 240:
- Barriere
- 300:
- Gehäusehülle
- 40:
- Akkugehäuse
- 50:
- BMS-Modul
- 60:
- PRA-Modul
- 70:
- MSD-Modul
- 80:
- Modul-Sammelschiene
- 90:
- Verbindungselement
- d1:
- Längsrichtung der Batteriezelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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