DE102020127798A1 - Battery system with a cooling element designed as an inflatable cushion - Google Patents

Battery system with a cooling element designed as an inflatable cushion Download PDF

Info

Publication number
DE102020127798A1
DE102020127798A1 DE102020127798.9A DE102020127798A DE102020127798A1 DE 102020127798 A1 DE102020127798 A1 DE 102020127798A1 DE 102020127798 A DE102020127798 A DE 102020127798A DE 102020127798 A1 DE102020127798 A1 DE 102020127798A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery cells
battery
battery system
cooling element
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102020127798.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Ps Satyanarayana
Prajod Ayyappath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102020127798.9A priority Critical patent/DE102020127798A1/en
Publication of DE102020127798A1 publication Critical patent/DE102020127798A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/213—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/643—Cylindrical cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6561—Gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem (1) mit mehreren Batteriezellen (2) und einer in Wirkverbindung mit den Batteriezellen (2) stehenden Kühleinrichtung (3), wobei die Kühleinrichtung (3) zumindest ein an den Batteriezellen (2) vorbeigeführtes Kühlelement (4a, 4b, 4c) aufweist, und wobei das zumindest eine Kühlelement (4a, 4b, 4c) als ein aufblasbares Kissen ausgebildet ist, das in seinem expandierten Zustand einer Außenoberfläche (5) jeder Batteriezelle (2) zumindest abschnittsweise folgend an diese Außenoberfläche (5) angelegt ist.The invention relates to a battery system (1) with a plurality of battery cells (2) and a cooling device (3) which is operatively connected to the battery cells (2), the cooling device (3) having at least one cooling element (4a, 4b , 4c), and wherein the at least one cooling element (4a, 4b, 4c) is designed as an inflatable cushion which, in its expanded state, rests against an outer surface (5) of each battery cell (2) at least in sections following this outer surface (5). is.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, vorzugsweise für ein rein elektrisch oder hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit mehreren Batteriezellen und einer in Wirkverbindung mit den Batteriezellen stehenden Kühleinrichtung, wobei die Kühleinrichtung zumindest ein an den Batteriezellen vorbeigeführtes Kühlelement aufweist.The invention relates to a battery system, preferably for a purely electrically or hybrid motor vehicle, with a plurality of battery cells and a cooling device that is operatively connected to the battery cells, the cooling device having at least one cooling element that runs past the battery cells.

Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bspw. aus der DE 10 2016 210 884 A1 bekannt, womit ein Batteriemodul für ein Kraftfahrzeug offenbart ist. Separat ausgeformte, zwischen mehrere Batteriezellen eingesetzte Kühlelemente sind vorhanden, um im Betrieb die entstehende Abwärme der Batteriezellen abzuführen.Generic prior art is, for example, from DE 10 2016 210 884 A1 known, whereby a battery module for a motor vehicle is disclosed. Separately formed cooling elements inserted between several battery cells are available in order to dissipate the waste heat generated by the battery cells during operation.

Es besteht prinzipiell der Bedarf, die Leistungsdichte solcher Batteriesysteme weiter zu erhöhen, weshalb zumeist die Optimierung der Kühleinrichtung im Fokus steht. Ferner soll das Batteriesystem möglichst einfach herstellbar und aufgebaut sein.In principle, there is a need to further increase the power density of such battery systems, which is why the optimization of the cooling device is usually the focus. Furthermore, the battery system should be as easy to manufacture and set up as possible.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Batteriesystem zur Verfügung zu stellen, das hinsichtlich seiner Kühlleistung weiter gesteigert wird, zugleich jedoch im Aufbau möglichst einfach gehalten ist.It is therefore the object of the present invention to provide a battery system which is further increased in terms of its cooling capacity, but at the same time is kept as simple as possible in construction.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zumindest eine Kühlelement als ein aufblasbares Kissen / eine aufblasbare Tasche ausgebildet ist, das / die in seinem expandierten / druckbeaufschlagten Zustand einer Außenoberfläche jeder Batteriezelle zumindest abschnittsweise folgend an diese Außenoberfläche angelegt ist.According to the invention, this is achieved in that the at least one cooling element is designed as an inflatable cushion/bag which, in its expanded/pressurized state, is applied to an outer surface of each battery cell at least in sections following this outer surface.

Durch ein derartiges Kühlelement wird die Montage des Batteriesystems deutlich vereinfacht. Das Kühlelement braucht hierzu lediglich in einem entleerten / drucklosen Zustand in einem Zwischenraum zwischen den Batteriezellen eingelegt werden. In einem expandierten Zustand des Kühlelementes werden die Batteriezellen dann möglichst großflächig durch das Kühlelement kontaktiert und somit möglichst große Mengen an Abwärme im Betrieb abgeführt. Dadurch wird die Leistungsdichte des Batteriesystems deutlich gesteigert. Zugleich ist dieses mit einem möglichst geringen Herstellaufwand herstellbar.Such a cooling element significantly simplifies the assembly of the battery system. For this purpose, the cooling element only needs to be inserted in an empty/depressurized state in an intermediate space between the battery cells. In an expanded state of the cooling element, the battery cells are then contacted by the cooling element over as large an area as possible and the largest possible amounts of waste heat are thus dissipated during operation. This significantly increases the power density of the battery system. At the same time, this can be produced with as little manufacturing effort as possible.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed with the dependent claims and explained in more detail below.

Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn das zumindest eine Kühlelement über einen Zuflussanschluss und einen Abflussanschluss verfügt und weiter bevorzugt mittels dieses Zuflussanschlusses und dieses Abflussanschlusses an einem Kühlmittelkreislauf angeschlossen ist. Der Kühlmittelkreislauf ist weiter bevorzugt mit einem kohlenstoffdioxidhaltigen Gas befüllt. Dadurch ergibt sich eine deutliche Eindämmung eines Feuers im Brandfall des Batteriesystems, was für Elektrofahrzeuge weitere signifikante Vorteile mit sich bringt.Accordingly, it is also advantageous if the at least one cooling element has an inflow connection and an outflow connection and is more preferably connected to a coolant circuit by means of this inflow connection and this outflow connection. The coolant circuit is more preferably filled with a gas containing carbon dioxide. This results in a significant containment of a fire in the event of a fire in the battery system, which brings with it further significant advantages for electric vehicles.

Um den Aufbau des Kühlelementes möglichst einfach zu halten, ist es des Weiteren zweckmäßig, wenn dieses parallel zu einer Reihe an Batteriezellen verlaufend angeordnet ist. Das Kühlelement kann somit in Gänze im Wesentlichen leistenförmig ausgebildet sein.In order to keep the structure of the cooling element as simple as possible, it is also expedient if this is arranged to run parallel to a row of battery cells. The cooling element can thus be designed essentially in the form of a strip in its entirety.

Weiter bevorzugt weist das Batteriesystem mehrere Reihen an Batteriezellen auf, wobei mehrere parallel zueinander ausgerichtete Kühlelemente vorhanden sind, die wechselweise mit diesen Reihen an Batteriezellen angeordnet sind. Dadurch wird die Kühlleistung der Kühleinrichtung weiter gesteigert.More preferably, the battery system has a plurality of rows of battery cells, with a plurality of cooling elements aligned parallel to one another being present, which are arranged alternately with these rows of battery cells. This further increases the cooling capacity of the cooling device.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn eine die Batteriezellen aufnehmende Käfigstruktur vorhanden ist, wobei die Batteriezellen zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Halteplatten der Käfigstruktur abgestützt / aufgenommen sind. Dadurch sind die Batteriezellen vor einem Verrutschen relativ zueinander gesichert.Furthermore, it is expedient if there is a cage structure accommodating the battery cells, with the battery cells being supported/accommodated between two retaining plates of the cage structure arranged parallel to one another. As a result, the battery cells are secured against slipping relative to one another.

Sind die Kühlelemente / ist das zumindest eine Kühlelement ebenfalls in dieser Käfigstruktur lagegesichert, ist das Batteriesystem möglichst langlebig ausgeführt.If the cooling elements/is the at least one cooling element also secured in position in this cage structure, the battery system is designed to be as durable as possible.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Käfigstruktur einen zwischen den Halteplatten angeordneten, um die Gesamtheit an Batteriezellen umlaufenden Rahmen aufweist.Furthermore, it is expedient if the cage structure has a frame which is arranged between the retaining plates and runs around the entirety of the battery cells.

Diesbezüglich ist es auch zweckmäßig, wenn ein erstes Kühlelement (unmittelbar) zwischen dem Rahmen und einer ersten Reihe an Batteriezellen angeordnet ist.In this regard, it is also expedient if a first cooling element is arranged (directly) between the frame and a first row of battery cells.

Wenn ferner ein zweites Kühlelement (unmittelbar) zwischen einer ersten Reihe an Batteriezellen und einer zweiten Reihe an Batteriezellen angeordnet ist, werden die Batteriezellen von möglichst vielen Seiten her effektiv gekühlt.Furthermore, if a second cooling element is arranged (directly) between a first row of battery cells and a second row of battery cells, the battery cells are effectively cooled from as many sides as possible.

Als ein besonders langlebiger Werkstoff für das zumindest eine Kühlelement hat sich Polyurethan oder ein synthetischer Gummi herausgestellt.Polyurethane or a synthetic rubber has proven to be a particularly durable material for the at least one cooling element.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein aufblasbarer Kühlbeutel (Kühlelement) vorhanden, der insbesondere durch ein CO2-haltiges Kühlmittel aufblasbar ist. Dadurch ist es möglich, mit einem fließfähigen Material mit einer thermischen Kapazität möglichst viele Lücken zwischen den Batteriezellen zu füllen und diese durch dieses Material großflächig zu umgeben.In other words, according to the invention there is an inflatable cooling bag (cooling element) which can be inflated in particular by a coolant containing CO 2 . This is It is possible to fill as many gaps as possible between the battery cells with a flowable material with a thermal capacity and to surround them over a large area with this material.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.

Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische Darstellung eines nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umgesetzten erfindungsgemäßen Batteriesystems von einer Außenseite, wobei eine mehrere Batteriezellen abstützende (erste) Halteplatte zumindest teilweise ausgespart ist, sodass mehrere zwischen den Batteriezellen eingesetzte Kühlelemente zu erkennen sind,
  • 2 eine perspektivische Darstellung des Batteriesystems der 1, wobei die erste Halteplatte vollständig ausgeblendet ist,
  • 3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Batteriesystems nach einer Variante, wobei mehrere Zuflussanschlüsse im Wesentlichen mittig an den Kühlelementen angeordnet sind,
  • 4 eine Draufsicht auf das Batteriesystem der 1 bei ausgeblendeter erster Halteplatte, wobei die Kühlelemente sich in einem expandierenden Zustand befinden,
  • 5 eine Detailansicht eines Zuflussanschlusses eines Kühlelementes in dem in 2 mit „V“ gekennzeichneten Bereich,
  • 6 eine perspektivische Detailansicht einer Oberseite des Batteriesystems der 1 bei abgenommener erster Halteplatte, wobei sich die Kühlelemente in ihrem entleerten Zustand befinden,
  • 7 perspektivische Detailansicht der Oberseite des Batteriesystems, ähnlich zu 6, wobei sich die Kühlelemente nun in ihrem expandierten Zustand befinden,
  • 8 eine Schnittansicht des Batteriesystems der der 1 entlang mehrerer Batteriezellen,
  • 9 eine Explosionsdarstellung des Batteriesystems nach 1 mit den Kühlelementen in ihrem entleerten Zustand,
  • 10 eine Explosionsdarstellung des Batteriesystems nach 1 mit den Kühlelementen in ihrem expandierten Zustand,
  • 11 eine perspektivische alleinige Darstellung der im Batteriesystem nach 1 eingesetzten Kühlelemente in ihrem entleerten Zustand,
  • 12 eine perspektivische alleinige Darstellung der Kühlelemente nach 11 in ihrem expandierten Zustand,
  • 13 eine schematische Darstellung eines mit dem Batteriesystem / den Batteriezellen gekoppelten Kühlmittelkreislaufs einer Kühleinrichtung, sowie
  • 14 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Antriebs der Kühleinrichtung.
Show it:
  • 1 a perspective view of a battery system according to the invention implemented according to a preferred exemplary embodiment from an outside, wherein a (first) retaining plate supporting several battery cells is at least partially recessed, so that several cooling elements inserted between the battery cells can be seen,
  • 2 a perspective view of the battery system 1 , with the first holding plate completely hidden,
  • 3 a perspective view of the battery system according to the invention according to a variant, wherein several inflow connections are arranged essentially in the middle of the cooling elements,
  • 4 a plan view of the battery system of FIG 1 with the first retaining plate hidden, the cooling elements being in an expanding state,
  • 5 a detailed view of an inflow connection of a cooling element in the in 2 area marked with “V”,
  • 6 a perspective detailed view of a top of the battery system 1 with the first retaining plate removed, with the cooling elements in their deflated state,
  • 7 perspective detail view of the top of the battery system, similar to 6 , with the cooling elements now in their expanded state,
  • 8th a sectional view of the battery system of FIG 1 along several battery cells,
  • 9 an exploded view of the battery system 1 with the cooling elements in their deflated state,
  • 10 an exploded view of the battery system 1 with the cooling elements in their expanded state,
  • 11 a perspective representation of the sole in the battery system 1 used cooling elements in their empty state,
  • 12 a perspective sole representation of the cooling elements 11 in their expanded state,
  • 13 a schematic representation of a coolant circuit of a cooling device coupled to the battery system/battery cells, and
  • 14 a flowchart to illustrate a drive of the cooling device.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are only of a schematic nature and serve exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numbers.

Mit den 1 und 12 ist ein Aufbau eines erfindungsgemäßen Batteriesystems 1 detailliert veranschaulicht. Das Batteriesystem 1 ist als ein Batteriemodul ausgebildet. Das Batteriesystem 1 weist mehrere Batteriezellen 2 auf, die in Reihen 9a, 9b, 9c untergliedert / nebeneinander angeordnet sind.With the 1 and 12 a structure of a battery system 1 according to the invention is illustrated in detail. The battery system 1 is designed as a battery module. The battery system 1 has several battery cells 2, which are divided into rows 9a, 9b, 9c/arranged next to one another.

Die Batteriezellen 2 sind in einer Käfigstruktur 10 des Batteriesystems 1 fest aufgenommen und über die Käfigstruktur 10 relativ zueinander abgestützt. Die Käfigstruktur 10 weist zwei parallel zueinander angeordnete Halteplatten 11a, 11b auf, die über einen weiterhin vorgesehenen Rahmen 12 der Käfigstruktur 10 relativ zueinander abgestützt / festgelegt sind. Jede Halteplatte 11a, 11b ist dabei gelocht umgesetzt. Jede Halteplatte 11a, 11b weist somit eine Vielzahl an Aufnahmelöchern 13 auf, wobei in jedem Aufnahmeloch 13 eine Batteriezelle 2 endseitig gehalten ist. Somit ist für jede Batteriezelle 2 ein Aufnahmeloch 13 in einer ersten Halteplatte 11a und ein Aufnahmeloch 13 in einer parallel zu der ersten Halteplatte 11a angeordneten zweiten Halteplatte 11b vorhanden.The battery cells 2 are held firmly in a cage structure 10 of the battery system 1 and are supported relative to one another via the cage structure 10 . The cage structure 10 has two holding plates 11a, 11b arranged parallel to one another, which are supported/fixed relative to one another via a frame 12 of the cage structure 10 that is also provided. Each holding plate 11a, 11b is implemented with holes. Each holding plate 11a, 11b thus has a multiplicity of receiving holes 13, a battery cell 2 being held in each receiving hole 13 at the end. Thus, for each battery cell 2 there is a receiving hole 13 in a first retaining plate 11a and a receiving hole 13 in a second retaining plate 11b arranged parallel to the first retaining plate 11a.

Der Rahmen 12 weist einen im Wesentlichen viereckförmigen Verlauf auf und umgibt die Gesamtheit der Batteriezellen 2 von einer Außenumfangsseite. Der Rahmen 12 dient zugleich als Abstützelement der beiden Halteplatten 11a, 11b zueinander und ist über Vorsprünge 14, die in Langlöchern 15 der Halteplatten 11a, 11b eingeschoben sind, fest relativ zu den Halteplatten 11a, 11b abgestützt. Zusätzlich sind Halteklammern 16 vorhanden, die die Käfigstruktur 10 insgesamt zusammenhalten.The frame 12 has a substantially square shape and surrounds the entirety of the battery cells 2 from an outer peripheral side. The frame 12 also serves as a supporting element for the two holding plates 11a, 11b relative to one another and is firmly supported relative to the holding plates 11a, 11b by means of projections 14 which are inserted in elongated holes 15 in the holding plates 11a, 11b. In addition, there are retaining clips 16 that hold the cage structure 10 together as a whole.

Erfindungsgemäß sind nun zwischen den einzelnen Reihen 9a, 9b, 9c Kühlelemente 4a, 4b, 4c angeordnet, die jeweils als ein aufblasbares Kissen ausgebildet sind. Die Kühlelemente 4a, 4b, 4c sind jeweils insbesondere zwischen zwei unmittelbar benachbarten Reihen 9a, 9b, 9c an Batteriezellen 2 eingesetzt. Dies ist auch besonders gut in 2 zu erkennen.According to the invention, cooling elements 4a, 4b, 4c are now arranged between the individual rows 9a, 9b, 9c and are each designed as an inflatable cushion. The cooling elements 4a, 4b, 4c are each used in particular between two immediately adjacent rows 9a, 9b, 9c of battery cells 2. This is also particularly good in 2 to recognize.

Unter Betrachtung der 10 wird zudem deutlich, dass ein erstes Kühlelement 4a unmittelbar zwischen einer ersten Seitenwand 17a des Rahmens 12 und einer ersten Reihe 9a an Batteriezellen 2 eingesetzt ist. Ein weiteres (drittes) Kühlelement 4c ist zwischen einer zweiten Seitenwand 17b und einer dritten Reihe 9c an Batteriezellen 2 unmittelbar eingesetzt. Die zweite Seitenwand 17b liegt der ersten Seitenwand 17a gegenüber, sodass das erste Kühlelement 4a auf einer dem dritten Kühlelement 4c gegenüberliegenden Seite der Gesamtheit aller Batteriezellen 2 angeordnet ist.Considering the 10 It is also clear that a first cooling element 4a is inserted directly between a first side wall 17a of the frame 12 and a first row 9a of battery cells 2. Another (third) cooling element 4c is inserted directly between a second side wall 17b and a third row 9c of battery cells 2 . The second side wall 17b is opposite the first side wall 17a, so that the first cooling element 4a is arranged on a side of the totality of all battery cells 2 that is opposite to the third cooling element 4c.

Zwischen der ersten Reihe 9a und der dritten Reihe 9c sind eine beliebig große Anzahl an mehreren / weiteren (zweiten) Reihen 9b angeordnet. Zwischen der jeweiligen ersten Reihe 9a und der zweiten Reihe 9b bzw. der zweiten Reihe 9b und der dritten-Reihe 9c bzw. zwischen den jeweiligen zweiten Reihen 9b sind wiederum jeweils zweite Kühlelemente 4b eingesetzt. Die Kühlelemente 4a, 4b, 4c sind folglich wechselweise mit den Reihen 9a, 9b, 9c an Batteriezellen 2 angeordnet.Arranged between the first row 9a and the third row 9c are any number of several/additional (second) rows 9b. In turn, second cooling elements 4b are inserted between the respective first row 9a and the second row 9b or between the second row 9b and the third row 9c or between the respective second rows 9b. The cooling elements 4a, 4b, 4c are consequently arranged alternately with the rows 9a, 9b, 9c of battery cells 2.

Ferner ist jedes Kühlelement 4a bis 4c mit einem Zuflussanschluss 6 sowie einem Abflussanschluss 7 ausgestattet. Diese beiden Anschlüsse (Zuflussanschluss 6 und Abflussanschluss 7) sind an einem in 13 angedeuteten Kühlmittelkreislauf 8 angeschlossen. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass der weitere Kühlmittelkreislauf 8, der an die Kühlelemente 4a bis 4c anschließt, ebenfalls als Bestandteil des Batteriesystems 1 bevorzugt angesehen ist. In weiteren Ausführungen kann dieser Kühlmittelkreislauf 8 jedoch auch als separater Bestandteil des Batteriesystems 1 angesehen werden und dann bspw. zusammen mit dem Batteriesystem 1 bevorzugt in einer übergeordneten Anordnung / einem Bausatz eingesetzt sein.Furthermore, each cooling element 4a to 4c is equipped with an inflow connection 6 and an outflow connection 7 . These two ports (inlet port 6 and outflow port 7) are on an in 13 indicated coolant circuit 8 connected. In this regard, it should be noted that the further coolant circuit 8, which is connected to the cooling elements 4a to 4c, is also considered a preferred component of the battery system 1. In further embodiments, however, this coolant circuit 8 can also be regarded as a separate component of the battery system 1 and can then be used, for example, together with the battery system 1, preferably in a higher-level arrangement/a kit.

Die Kühlelemente 4a, 4b, 4c sind folglich zumindest im Betrieb an den Kühlmittelkreislauf 8 angeschlossen, der die Kühlelemente 4a, 4b, 4c mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt. Aufgrund dieser Druckbeaufschlagung vergrößert sich das Volumen der Kühlelemente 4a, 4b, 4c im Betrieb der Kühleinrichtung 3 selbstständig, sodass sie sich von ihrer in den 1, 2, 6, 9 und 11 ersichtlichen Ausgangsform (entleerten Zustand), die im Wesentlichen rechteckig ist, in die aufgeblasene Form (expandierter Zustand) gemäß der 4, 7, 10 und 12 erweitern. Wie bspw. in 4 in der Draufsicht besonders gut zu erkennen ist, liegen die Kühlelemente 4a, 4b, 4c in diesem expandierten Zustand derart an den jeweiligen Batteriezellen 2 an, dass sie einer Außenoberfläche 5 dieser Batteriezellen 2 zumindest abschnittsweise folgen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kühlelemente 4a, 4b, 4c in weiteren Ausführungen auch derart ausgebildet sind, dass sie gemeinsam die Batteriezellen 2 vollumfänglich kontaktieren.The cooling elements 4a, 4b, 4c are consequently connected, at least during operation, to the coolant circuit 8, which applies a corresponding pressure to the cooling elements 4a, 4b, 4c. Due to this pressurization, the volume of the cooling elements 4a, 4b, 4c increases automatically during operation of the cooling device 3, so that they move from their to the 1 , 2 , 6 , 9 and 11 apparent initial shape (deflated state), which is substantially rectangular, in the inflated form (expanded state) according to 4 , 7 , 10 and 12 extend. Like e.g. in 4 can be seen particularly well in the plan view, the cooling elements 4a, 4b, 4c are in this expanded state in such a way on the respective battery cells 2 that they follow an outer surface 5 of these battery cells 2 at least in sections. It should be pointed out that the cooling elements 4a, 4b, 4c are also designed in other embodiments in such a way that they jointly make full contact with the battery cells 2.

Mit Bezug auf die 10 und 12 ist ferner gut zu erkennen, dass die Kühlelemente 4a, 4b, 4c in ihrem expandierten Zustand im Wesentlichen eine Faltenbalgform aufweisen, die durch die rundzylindrische Form / Außenkontur der Batteriezellen 2 festgelegt ist.With reference to the 10 and 12 It is also easy to see that the cooling elements 4a, 4b, 4c essentially have a bellows shape in their expanded state, which is defined by the round-cylindrical shape/outer contour of the battery cells 2.

Mit den 1 und 2 sowie mit 5 ist bspw. ein Stutzen 18 seitens des Zuflussanschlusses 6 exemplarisch dargestellt, wobei der Abflussanschluss 7 ebenfalls als ein solcher Stutzen 18 ausgebildet ist. Dieser Stutzen 18 dient auf typische Weise zum Anschluss an weitere Leitungen des Kühlmittelkreislaufes 8 im Betrieb. Wie in den 1 und 2 zu erkennen, ist der Zuflussanschluss 6 bevorzugt näher zu einer Unterseite, d.h. näher zu der zweiten Halteplatte 11b, angeordnet, während der Abflussanschluss 7 näher zu einer Oberseite, d.h. näher zu der ersten Halteplatte 11a, angeordnet ist. Alternativ können der Zuflussanschluss 6 und der Abflussanschluss 7, wie in 10 zu erkennen, auch mittig zwischen den Halteplatten 11a, 11b angeordnet sein.With the 1 and 2 as well as with 5 For example, a socket 18 on the part of the inflow connection 6 is shown as an example, with the outflow connection 7 also being designed as such a socket 18 . This connector 18 is typically used for connection to other lines of the coolant circuit 8 during operation. As in the 1 and 2 As can be seen, the inflow connection 6 is preferably arranged closer to an underside, ie closer to the second holding plate 11b, while the outflow connection 7 is arranged closer to an upper side, ie closer to the first holding plate 11a. Alternatively, the inflow connection 6 and the outflow connection 7, as in 10 to recognize, also be arranged centrally between the holding plates 11a, 11b.

Mit Hinblick auf die 13 sei der Vollständigkeit halber darauf hingewiesen, dass die Kühleinrichtung 3 seitens der Kühlelemente 4a, 4b, 4c eine Verdampfungseinheit 19 des Kühlmittelkreislaufes 8 ausbildet. Zum Antrieb ist auf typische Weise ein Kompressor 20 stromabwärts der Verdampfungseinheit 19 angeordnet, wonach das enthaltene Kühlmittel wiederum eine Verflüssigungseinheit 21 zugeführt wird. Zwischen Verflüssigungseinheit 21 und Verdampfungseinheit 19 befindet sich ein Expansionsventil 22. Es hat sich hierbei als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn das Kühlmittel ein Kohlenstoffdioxid aufweist, d. h. als ein kohlenstoffdioxidhaltiges Gas ausgebildet ist. Dadurch wird auch die Brandgefahr des Batteriesystems 1 bzw. des das Batteriesystem 1 aufweisenden Kraftfahrzeuges deutlich herabgesenkt.With regard to 13 For the sake of completeness, it should be pointed out that the cooling device 3 forms an evaporation unit 19 of the coolant circuit 8 on the part of the cooling elements 4a, 4b, 4c. A compressor 20 is typically arranged downstream of the evaporation unit 19 for driving, after which the refrigerant contained is in turn fed to a liquefaction unit 21 . An expansion valve 22 is located between the liquefaction unit 21 and the evaporation unit 19. It has proven to be particularly expedient here if the coolant has a carbon dioxide, ie is in the form of a gas containing carbon dioxide. As a result, the fire risk of the battery system 1 or of the motor vehicle having the battery system 1 is also significantly reduced.

Mit Verweis auf die 14 ist des Weiteren zu erkennen, dass der Kompressor 20 bevorzugt an einem rotierenden Getriebebestandteil 23 angeschlossen bzw. durch diesen angetrieben ist, welcher Getriebebestandteil 23 wiederum durch die (elektrische oder verbrennungsmotorische) Antriebsmaschine 24 angetrieben ist.With reference to the 14 It can also be seen that the compressor 20 is preferably connected to a rotating gear component 23 or driven by it, which gear component 23 in turn is driven by the (electric or internal combustion engine) drive machine 24 .

Mit anderen Worten ausgedrückt, werden erfindungsgemäß aufblasbare Beutel eingesetzt, um die Räume zwischen den Batteriezellen zu füllen und dort hindurch ein CO2haltiges Gas zu fördern / pumpen. Die Beutel können die Batteriezellen vollständig umgeben und kontaktieren, sodass sie eine erhebliche Menge an Wärme von den Batteriezellen abführen können. Das CO2-haltige Gas hat den Vorteil, dass es als ein geeignetes Kühlmittel zum Abtransportieren hoher Wärmemengen dient und im Fall einer Leckage auch keinen negativen Einfluss hat. Das Befüllen der Zwischenbereiche der Batteriezellen mit diesem Gas hat des Weiteren den Vorteil, dass sich nur minimal das Gewicht des Batteriesystems 1 bzw. des Kühlmittelkreislaufes 8 erhöht. Zudem hat das CO2-haltige Gas den Vorteil, dass es als ein herausragendes Löschmittel bei einem Ausbruch eines Feuers dient. Bevorzugt werden synthetische Beutel, etwa aus einem synthetischen Gummi hergestellte Beutel, oder aus einem Polyurethan hergestellte Beutel verwendet.In other words, according to the invention, inflatable bags are used to fill the spaces between the battery cells and to convey/pump a gas containing CO 2 through them. The bags can completely surround and contact the battery cells, allowing them to draw a significant amount of heat from the battery cells can dissipate. The CO 2 -containing gas has the advantage that it serves as a suitable coolant for transporting large amounts of heat away and also has no negative impact in the event of a leak. Filling the intermediate areas of the battery cells with this gas also has the advantage that the weight of the battery system 1 or the coolant circuit 8 increases only minimally. In addition, the CO 2 -containing gas has the advantage that it serves as an excellent extinguishing agent in the event of a fire breaking out. Synthetic bags, such as bags made of a synthetic rubber or bags made of a polyurethane, are preferably used.

BezugszeichenlisteReference List

11
Batteriesystembattery system
22
Batteriezellebattery cell
33
Kühleinrichtungcooling device
4a4a
erstes Kühlelementfirst cooling element
4b4b
zweites Kühlelementsecond cooling element
4c4c
drittes Kühlelementthird cooling element
55
Außenoberflächeouter surface
66
Zuflussanschlussinflow connection
77
Abflussanschlussdrain connection
88th
Kühlmittelkreislaufcoolant circuit
9a9a
erste Reihefirst row
9b9b
zweite Reihesecond row
9c9c
dritte Reihethird row
1010
Käfigstrukturcage structure
11a11a
erste Halteplattefirst holding plate
11b11b
zweite Halteplattesecond holding plate
1212
Rahmenframe
1313
Aufnahmelochreceiving hole
1414
Vorsprunghead Start
1515
LanglochLong hole
1616
Halteklammerretaining clip
17a17a
erste Seitenwandfirst side wall
17b17b
zweite Seitenwandsecond side wall
1818
StutzenSupport
1919
Verdampfungseinheitevaporation unit
2020
Kompressorcompressor
2121
Verflüssigungseinheitcondensing unit
2222
Expansionsventilexpansion valve
2323
Getriebebestandteilgear component
2424
Antriebsmaschineprime mover
2525
Radwheel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102016210884 A1 [0002]DE 102016210884 A1 [0002]

Claims (9)

Batteriesystem (1) mit mehreren Batteriezellen (2) und einer in Wirkverbindung mit den Batteriezellen (2) stehenden Kühleinrichtung (3), wobei die Kühleinrichtung (3) zumindest ein an den Batteriezellen (2) vorbeigeführtes Kühlelement (4a, 4b, 4c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kühlelement (4a, 4b, 4c) als ein aufblasbares Kissen ausgebildet ist, das in seinem expandierten Zustand einer Außenoberfläche (5) jeder Batteriezelle (2) zumindest abschnittsweise folgend an diese Außenoberfläche (5) angelegt ist.Battery system (1) with a plurality of battery cells (2) and a cooling device (3) that is operatively connected to the battery cells (2), the cooling device (3) having at least one cooling element (4a, 4b, 4c) that is guided past the battery cells (2). , characterized in that the at least one cooling element (4a, 4b, 4c) is designed as an inflatable cushion which, in its expanded state, is placed against an outer surface (5) of each battery cell (2) at least in sections following this outer surface (5). Batteriesystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kühlelement (4a, 4b, 4c) über einen Zuflussanschluss (6) und einen Abflussanschluss (7) an einen Kühlmittelkreislauf (8) angeschlossen ist, wobei der Kühlmittelkreislauf (8) mit einem Kohlenstoffdioxid-haltigen Gas befüllt ist.Battery system (1) according to claim 1 , characterized in that the at least one cooling element (4a, 4b, 4c) is connected to a coolant circuit (8) via an inflow connection (6) and an outflow connection (7), the coolant circuit (8) being filled with a gas containing carbon dioxide is. Batteriesystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kühlelement (4a, 4b, 4c) parallel zu einer Reihe (9a, 9b, 9c) an Batteriezellen (2) verlaufend angeordnet ist.Battery system (1) according to claim 1 or 2 , characterized in that the at least one cooling element (4a, 4b, 4c) is arranged to run parallel to a row (9a, 9b, 9c) of battery cells (2). Batteriesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallel zueinander ausgerichtete Kühlelemente (4a, 4b, 4c) vorhanden sind, die wechselweise mit mehreren Reihen (9a, 9b, 9c) an Batteriezellen (2) angeordnet sind.Battery system (1) according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that several mutually parallel aligned cooling elements (4a, 4b, 4c) are present, which are arranged alternately with several rows (9a, 9b, 9c) of battery cells (2). Batteriesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Batteriezellen (2) aufnehmende Käfigstruktur (10) vorhanden ist, wobei die Batteriezellen (2) zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Halteplatten (11a, 11b) der Käfigstruktur (10) aufgenommen sind.Battery system (1) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that there is a cage structure (10) accommodating the battery cells (2), the battery cells (2) being accommodated between two holding plates (11a, 11b) of the cage structure (10) arranged parallel to one another. Batteriesystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigstruktur (10) einen zwischen den Halteplatten (11a, 11b) angeordneten, um die Gesamtheit an Batteriezellen (2) umlaufenden Rahmen (12) aufweist.Battery system (1) according to claim 5 , characterized in that the cage structure (10) has a frame (12) which is arranged between the retaining plates (11a, 11b) and runs around the entirety of the battery cells (2). Batteriesystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Kühlelement (4a) zwischen dem Rahmen (12) und einer ersten Reihe (9a) an Batteriezellen (2) angeordnet ist.Battery system (1) according to claim 6 , characterized in that a first cooling element (4a) is arranged between the frame (12) and a first row (9a) of battery cells (2). Batteriesystem (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Kühlelement (4b) zwischen einer ersten Reihe (9a) an Batteriezellen (2) und einer zweiten Reihe (9b) an Batteriezellen (2) angeordnet ist.Battery system (1) according to one of Claims 5 until 7 , characterized in that a second cooling element (4b) is arranged between a first row (9a) of battery cells (2) and a second row (9b) of battery cells (2). Batteriesystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kühlelement (4a, 4b, 4c) aus einem Polyurethan oder einem synthetischen Gummi ausgeformt ist.Battery system (1) according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the at least one cooling element (4a, 4b, 4c) is formed from a polyurethane or a synthetic rubber.
DE102020127798.9A 2020-10-22 2020-10-22 Battery system with a cooling element designed as an inflatable cushion Ceased DE102020127798A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020127798.9A DE102020127798A1 (en) 2020-10-22 2020-10-22 Battery system with a cooling element designed as an inflatable cushion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020127798.9A DE102020127798A1 (en) 2020-10-22 2020-10-22 Battery system with a cooling element designed as an inflatable cushion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020127798A1 true DE102020127798A1 (en) 2022-04-28

Family

ID=81077166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020127798.9A Ceased DE102020127798A1 (en) 2020-10-22 2020-10-22 Battery system with a cooling element designed as an inflatable cushion

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020127798A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016210884A1 (en) 2016-06-17 2017-09-07 Audi Ag Battery module of a battery, battery and motor vehicle
DE102017111130A1 (en) 2016-05-23 2017-11-23 Borgwarner Inc. Thermal management system and method for its manufacture and use
WO2019046871A1 (en) 2017-09-05 2019-03-14 Miba Aktiengesellschaft Rechargeable battery
DE102018212550A1 (en) 2018-07-27 2020-01-30 Audi Ag Battery assembly and motor vehicle
DE102019212861A1 (en) 2019-08-27 2021-03-04 Audi Ag Battery module for a motor vehicle, manufacturing method for a battery module and motor vehicle with a battery module

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017111130A1 (en) 2016-05-23 2017-11-23 Borgwarner Inc. Thermal management system and method for its manufacture and use
DE102016210884A1 (en) 2016-06-17 2017-09-07 Audi Ag Battery module of a battery, battery and motor vehicle
WO2019046871A1 (en) 2017-09-05 2019-03-14 Miba Aktiengesellschaft Rechargeable battery
DE102018212550A1 (en) 2018-07-27 2020-01-30 Audi Ag Battery assembly and motor vehicle
DE102019212861A1 (en) 2019-08-27 2021-03-04 Audi Ag Battery module for a motor vehicle, manufacturing method for a battery module and motor vehicle with a battery module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112007002525B4 (en) Power storage unit arranged between seats of a movable transport
DE102012015817A1 (en) Motor vehicle battery
DE102016110787A1 (en) Battery housing of a traction battery of a motor vehicle
DE102012012294A1 (en) Vehicle with a battery assembly
WO2009103463A2 (en) Battery housing for a battery module comprising several individual cells
EP2367220B1 (en) Cooling element and energy storage device
DE102018205962A1 (en) Traction battery for an electrically or partially electrically driven vehicle
DE102018121223A1 (en) Device for carrying at least one battery for a motor vehicle
DE102018115919A1 (en) Traction battery of a motor vehicle
DE102018205765A1 (en) Mounting arrangement of an electrically driven motor vehicle
DE102017201015A1 (en) battery means
DE102019200156A1 (en) Battery system
WO2020016460A1 (en) Battery carrier and vehicle having said battery carrier
DE102015006387A1 (en) Electrically powered vehicle
DE102017214822A1 (en) HEAT EXCHANGERS
DE102008059941A1 (en) Battery unit for hybrid motor vehicle, has force distributing elements arranged at edge surfaces of cuboid shaped cell block, where height of each distributing element is smaller than height of each cell
DE102020127798A1 (en) Battery system with a cooling element designed as an inflatable cushion
DE102017211286A1 (en) Cooling device for cooling at least two battery modules
DE102014019001A1 (en) Cell block for a motor vehicle battery
DE102016203210A1 (en) At least partially electrically operable motor vehicle
DE102018207328A1 (en) Memory cell for a storage device for a motor vehicle, storage device and motor vehicle designed to store electrical energy
DE102012112392A1 (en) High-voltage battery mounted in motor vehicle, has cooling device that is provided with several cooling elements, and receiving space for battery cell is recessed between cooling elements combined into one-portion heat sink
DE102019117343A1 (en) Motor vehicle traction battery
DE102018215580A1 (en) Cell housing for a battery cell of a high-voltage battery, battery cell, high-voltage battery and motor vehicle
DE102016104171A1 (en) Module for a traction battery and traction battery with such a module

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final