DE102020119289A1 - Batterie - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Batterie (10) für ein Fahrzeug oder einen stationären Energiespeicher, mit einem Batteriegehäuse (12), wobei im Batteriegehäuse (12) mehrere Batteriezellen (14) und eine oder mehrere elektronische Komponenten (16) angeordnet sind, wobei am Batteriegehäuse (12) ein Gebläse (18) mit einer Gebläseeinheit (20) und einer semipermeablen Membran (22) vorgesehen ist, wobei bei aktiviertem Gebläse (18) im Batteriegehäuse (12) ein Luftstrom (26) erzeugt wird, so dass die Batteriezellen (14) und/oder die elektronischen Komponenten (16) gekühlt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Batterie.
  • DE 10 2015 016 367 A1 betrifft eine Batterie mit einem Gehäuse, in welchem mehrere Batteriezellen angeordnet sind, wobei das Gehäuse eine Abführöffnung aufweist, an welcher ein Sauglüfter angeordnet ist, wobei die Öffnung durch ein Ventil, eine Membran oder eine Klappe verschließbar ist. Im Fehlerfall einer solchen Batteriezelle, bspw. einem Venting, kann somit aus der Batteriezelle austretendes Fluid über die Abführöffnung aus dem Gehäuse abgeführt werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine demgegenüber verbesserte Batterie bereitzustellen.
  • Die Batterie dient für ein Fahrzeug oder einen stationären Energiespeicher. Die Batterie weist ein Batteriegehäuse auf, wobei im Batteriegehäuse mehrere Batteriezellen und eine oder mehrere elektronische Komponenten angeordnet sind. Am Batteriegehäuse ist ein Gebläse (bspw. Spülluftgebläse) vorgesehen, das eine Gebläseeinheit und eine semipermeable Membran aufweist. Bei aktiviertem Gebläse wird im Batteriegehäuse ein Luftstrom erzeugt, so dass die Batteriezellen und/oder die elektronischen Komponenten gekühlt werden.
  • Hiermit kann eine aktive Belüftung des Innenraums des Batteriegehäuses erfolgen. Dadurch können insbesondere im Batteriegehäuse angeordnete Komponenten, die keinen (direkten) Kontakt zu einer Flüssigkeitskühlung haben, effektiv und bedarfsgerecht gekühlt werden. Eine aufwändige Anbindung an eine Flüssigkeitskühlung, bspw. eine Wasserkühlung, ist nicht erforderlich. Ausgehend von der oder den Komponenten kann somit eine Übertragung von Wärmeenergie nicht nur durch Strahlung und/oder Wärmeleitung, sondern auch durch Konvektion erfolgen. Dies begünstigt die Übertragung von Wärmeenergie ganz erheblich.
  • Ein Druckausgleichselement kann auf Grund des Einsatzes eines Gebläses (Spülluftgebläse) entfallen, da das Gebläse dessen Funktion übernehmen kann. Somit kann die Batterie frei von einem Druckausgleichselement ausgestaltet werden. Je nach Positionierung des Gebläses kann eine vergleichsweise homogene Temperierung der Batteriezellen erreicht werden. Dies trägt zu einem zuverlässigen Batteriebetrieb bei.
  • Die semipermeable Membran schützt den Innenraum vor Eintritt von bspw. Wasser und Schmutz, lässt jedoch einen Gasaustausch bzw. Luftaustausch zu. Die semipermeable Membran ist zur Gebläseeinheit benachbart, kann also an oder in der Gebläseeinheit sitzen. Bei der oder den elektronischen Komponenten kann es sich bspw. um eine Batteriesteuerung und/oder Batterieüberwachung handeln.
  • Vorzugsweise kann eine mit einem Kühlmedium durchströmte Kühleinrichtung zur Kühlung der Batteriezellen vorgesehen sein, wobei die Gebläseeinheit derart angeordnet ist, dass der Luftstrom teilweise oder vollständig auf die Kühleinrichtung gerichtet oder an oder durch die Kühleinrichtung hindurchgeführt wird. Somit kann dem Luftstrom mittels der Kühleinrichtung Wärmeenergie entzogen werden. Dies begünstigt eine Kühlung der elektronischen Komponenten, da die Temperatur im Innenraum hiermit abgesenkt werden kann. Die Kühleinrichtung kann bspw. als Kühlwasserkanal oder Kühlwasserkanalabschnitt ausgebildet sein. Die Kühleinrichtung kann durch das Batteriegehäuse hindurchgeführt sein und mittels einer Wandung gegenüber dem Innenraum des Batteriegehäuses abgetrennt sein.
  • Vorzugsweise kann die Kühleinrichtung einen Abschnitt aufweisen, der in den Luftstrom hineinragt. Hiermit lässt sich, ggf. ohne oder nur mit geringer Umlenkung des Luftstroms, eine effiziente Übertragung von Wärmeenergie auf die Kühleinrichtung erreichen. Bei dem Abschnitt der Kühleinrichtung kann es sich um eine Kühlerplatte oder einen Wärmetauscher handeln, die bzw. der mit der Kühleinrichtung strömungsverbunden ist und durch den Luftstrom angeströmt bzw. durchströmt wird.
  • Vorzugsweise kann die Gebläseeinheit ein (einen Luftstrom generierendes) Gebläseelement und einen (bspw. ansteuerbaren) Motor aufweisen, der das Gebläseelement antreibt. Hiermit lässt sich ganz gezielt ein Luftstrom generieren. Bei dem Gebläseelement kann es sich bspw. um einen Lüfter handeln. Der Motor kann bspw. als Elektromotor ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise kann der Motor entlang der Strömungsrichtung des Luftstroms vor oder hinter dem Gebläseelement angeordnet sein. Hiermit kann eine für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Ausgestaltung der Gebläseeinheit erreicht werden. Bei einer Anordnung des Motors entlang der Strömungsrichtung vor dem Gebläseelement ist der stromabwärts des Gebläseelements ausgebildete Luftstrom durch den Motor weitgehend unbeeinflusst. Bei einer Anordnung des Motors entlang der Strömungsrichtung hinter dem Gebläseelement kann der Motor durch den mit dem Gebläseelement generierten Luftstrom gekühlt werden.
  • Vorzugsweise kann das Gebläseelement derart angeordnet sein, dass Luft aus dem Batteriegehäuse gesaugt oder Luft in das Batteriegehäuse eingeblasen wird. Auf diese Weise ist ein Gasaustausch bzw. Luftaustausch zwischen dem Innenraum des Batteriegehäuses und der Umgebung der Batterie möglich.
  • Vorzugsweise können die Gebläseeinheit und die Membran eine gemeinsame Struktur ausbilden. Bspw. können Gebläseeinheit und Membran zu einem Bauteil oder einer Baugruppe zusammengefasst sein. Dies vereinfacht durch eine reduzierte Anzahl an Komponenten die Endmontage. Es kann ein höherer Grad der Vormontage erreicht werden. Ebenfalls denkbar ist, dass die Gebläseeinheit und die Membran separat am oder im Batteriegehäuse angeordnet sind. Somit kann eine höhere Flexibilität in der Anordnung von Gebläseeinheit und Membran erreicht werden, da deren Anordnung und Montage unabhängig voneinander erfolgen können.
  • Vorzugsweise kann die Gebläseeinheit, insbesondere das Gebläseelement und der Motor, innerhalb des Batteriegehäuses angeordnet sein. Somit können die Komponenten der Batterie in das Batteriegehäuse integriert sein. Dadurch lässt sich ein Schutz vor Umgebungseinflüssen erreichen. Ebenfalls denkbar ist, dass die Gebläseeinheit, insbesondere das Gebläseelement und der Motor, außerhalb des Batteriegehäuses am oder im Batteriegehäuse angeordnet ist. Dadurch kann im Innenraum des Batteriegehäuses Platz eingespart werden. Somit kann das Batteriegehäuse ggf. kleiner dimensioniert werden, was eine Einsparung von Gewicht, Material und Kosten erlaubt.
  • Vorzugsweise können am oder im Batteriegehäuse eine oder mehrere weitere Gebläse angeordnet sein. Damit kann eine Kühlung begünstigt werden, indem der Luftaustausch beschleunigt wird oder - bei Batterien mit vergleichsweise großem Batteriegehäuse - mehrere Luftströme generiert werden, mit denen Batteriezellen und/oder elektronische Komponenten gekühlt werden können.
  • Vorzugsweise kann das Batteriegehäuse eine oder mehrere Belüftungsstellen mit einer daran jeweils angeordneten Membran aufweisen, um den Innenraum des Batteriegehäuses zu belüften oder zu entlüften. Damit kann ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Batteriegehäuses und der Umgebung erreicht werden. Je nach Funktionsweise der Gebläseeinheit kann an den Belüftungsstellen Überdruck aus dem Innenraum des Batteriegehäuses an die Umgebung abgegeben werden (Entlüften) oder Überdruck aus der Umgebung dem Innenraum des Batteriegehäuses zugeführt werden (Belüften).
  • Für eine effiziente Belüftung ist es von Vorteil, wenn der Druckverlust der Membrane (semipermeable Membran am Gebläse und/oder die Membran bzw. Membrane an Belüftungsstellen des Batteriegehäuses) so gering wie möglich gehalten werden kann. Zu diesem Zweck sollte eine größtmögliche Membranfläche auf kleinstem Raum untergebracht werden. Hierfür können die oben genannten Membrane plissiert sein (plissierte Ausgestaltung der Membrane), wie bspw. bei einem Luftfilter oder einem Ölfilter.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
    • 1 schematisch einen Schnitt durch eine Batterie.
  • In 1 ist schematisch ein Schnitt durch eine Batterie dargestellt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Batterie 10 weist ein Batteriegehäuse 12 auf, wobei im Batteriegehäuse 12 mehrere Batteriezellen 14 (zur Übersichtlichkeit lediglich eine Batteriezelle 14 gezeigt) und eine oder mehrere elektronische Komponenten 16 angeordnet sind.
  • Am Batteriegehäuse 12 ist ein Gebläse 18 (Spülluftgebläse 18) vorgesehen, das eine Gebläseeinheit 20 und eine semipermeable Membran 22 aufweist. Bei aktiviertem Gebläse 18 wird im Batteriegehäuse 12 (Innenraum 24) ein Luftstrom 26 erzeugt, so dass die Batteriezellen 14 und/oder die elektronischen Komponenten 16 gekühlt werden. Die semipermeable Membran 22 ist zur Gebläseeinheit 20 benachbart, sitzt also an oder in der Gebläseeinheit 20. Bei der elektronischen Komponente 16 kann es sich bspw. um eine Batteriesteuerung und/oder Batterieüberwachung handeln.
  • Im Beispiel ist eine mit einem Kühlmedium 28 durchströmte Kühleinrichtung 30 zur Kühlung der Batteriezellen 14 vorgesehen, bei der es sich bspw. um einen Kühlwasserkanal oder einen Kühlwasserkanalabschnitt handelt. Die Kühleinrichtung 30 ist durch das Batteriegehäuse 12 hindurchgeführt und mittels einer Wandung 31 gegenüber dem Innenraum 24 des Batteriegehäuses 12 abgetrennt.
  • Die Batteriezellen 14 sind mit der Kühleinrichtung 30, bspw. über die Wandung 31, in direktem Kontakt. Die elektronische Komponenten 16 ist hingegen nicht in Kontakt mit der Kühleinrichtung 30. Die Gebläseeinheit 20 ist im Beispiel derart angeordnet, dass der Luftstrom 26 teilweise durch die Kühleinrichtung 30 hindurchgeführt wird.
  • Die Kühleinrichtung 30 weist optional einen Abschnitt 32 auf, der in den Luftstrom 26 hineinragt. Bei dem Abschnitt 32 der Kühleinrichtung 30 kann es sich um eine Kühlerplatte oder einen Wärmetauscher handeln, die bzw. der mit der Kühleinrichtung 30 strömungsverbunden ist und durch den Luftstrom 26 angeströmt bzw. von dem Luftstrom 26 durchströmt wird.
  • Die Gebläseeinheit 20 weist ein (den Luftstrom 26 generierendes) Gebläseelement 34 und einen ansteuerbaren Motor 36 auf, der das Gebläseelement 34 antreibt. Das Gebläseelement 34 kann bspw. als Lüfter ausgebildet sein. Der Motor 36 kann bspw. als Elektromotor ausgebildet sein.
  • Im Beispiel ist der Motor 36 entlang der Strömungsrichtung des Luftstroms 26 vor dem Gebläseelement 34 angeordnet. Eine Anordnung des Motors 36 entlang der Strömungsrichtung des Luftstroms 26 hinter dem Gebläseelement 34 ist ebenfalls denkbar (nicht gezeigt).
  • Das Gebläseelement 34 ist derart angeordnet, dass Luft in das Batteriegehäuse 12 eingeblasen wird. Eine Anordnung des Gebläseelements 34, dass Luft aus dem Batteriegehäuse 12 gesaugt wird, ist ebenfalls denkbar (nicht dargestellt).
  • Die Gebläseeinheit 34 und die Membran 22 bilden im Beispiel eine gemeinsame Struktur aus und sind zu einer Baugruppe zusammengefasst. Eine separate Anordnung von Gebläseeinheit 34 und Membran 22 ist ebenfalls denkbar (nicht dargestellt).
  • Die Gebläseeinheit 20, genauer gesagt das Gebläseelement 34 und der Motor 36 sind im Beispiel außerhalb des Batteriegehäuses 12 am Batteriegehäuse 12 angeordnet. Eine Anordnung innerhalb des Batteriegehäuses 12 ist ebenfalls denkbar.
  • Das Batteriegehäuse 12 weist mehrere Belüftungsstellen 38 mit einer daran jeweils angeordneten Membran 40 auf, um den Innenraum 24 des Batteriegehäuses 12 zu entlüften. Somit kann an den Belüftungsstellen 38 im Beispiel Überdruck aus dem Innenraum 24 des Batteriegehäuses 12 an die Umgebung abgegeben werden.
  • Optional können am oder im Batteriegehäuse 12 eine oder mehrere weitere Gebläse 18 angeordnet sein (nicht dargestellt).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015016367 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Batterie (10) für ein Fahrzeug oder einen stationären Energiespeicher, mit einem Batteriegehäuse (12), wobei im Batteriegehäuse (12) mehrere Batteriezellen (14) und eine oder mehrere elektronische Komponenten (16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Batteriegehäuse (12) ein Gebläse (18) mit einer Gebläseeinheit (20) und einer semipermeablen Membran (22) vorgesehen ist, wobei bei aktiviertem Gebläse (18) im Batteriegehäuse (12) ein Luftstrom (26) erzeugt wird, so dass die Batteriezellen (14) und/oder die elektronischen Komponenten (16) gekühlt werden.
  2. Batterie (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einem Kühlmedium (28) durchströmte Kühleinrichtung (30) zur Kühlung der Batteriezellen (14) vorgesehen ist, wobei die Gebläseeinheit (20) derart angeordnet ist, dass der Luftstrom (26) teilweise oder vollständig auf, an oder durch die Kühleinrichtung (30) hindurchgeführt wird.
  3. Batterie (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (30) einen Abschnitt (32) aufweist, der in den Luftstrom (26) hineinragt.
  4. Batterie (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseeinheit (20) ein Gebläseelement (34), insbesondere einen Lüfter, und einen Motor (36), insbesondere einen Elektromotor, aufweist, der das Gebläseelement (34) antreibt.
  5. Batterie (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (36) entlang der Strömungsrichtung des Luftstroms (26) vor oder hinter dem Gebläseelement (34) angeordnet ist.
  6. Batterie (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläseelement (34) derart angeordnet ist, dass Luft aus dem Batteriegehäuse (12) gesaugt oder in das Batteriegehäuse (12) eingeblasen wird.
  7. Batterie (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseeinheit (20) und die Membran (22) eine gemeinsame Struktur ausbilden oder separat am oder im Batteriegehäuse (12) angeordnet sind.
  8. Batterie (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseeinheit (20) innerhalb oder außerhalb des Batteriegehäuses (12) am oder im Batteriegehäuse (12) angeordnet ist.
  9. Batterie (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Batteriegehäuse (12) eine oder mehrere weitere Gebläse (18) angeordnet sind.
  10. Batterie (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriegehäuse (12) ein oder mehrere Belüftungsstellen (38) mit einer daran jeweils angeordneten Membran (40) aufweist, um den Innenraum (24) des Batteriegehäuses (12) zu belüften oder zu entlüften.
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CN206432301U (zh) 2016-12-30 2017-08-22 中能东道集团有限公司 一种快速散热锂动力电池箱

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