DE102022127097A1

DE102022127097A1 - Immersion temperature control device, motor vehicle battery with such a temperature control device and motor vehicle

Info

Publication number: DE102022127097A1
Application number: DE102022127097.1A
Authority: DE
Inventors: Carsten Spengler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2024-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Immersions-Temperierungseinrichtung (1) für eine Batteriezellanordnung (3), eine Kraftfahrzeugbatterie (2) und ein Kraftfahrzeug. Eine Immersionskammer (4) der Temperierungseinrichtung (1) ist dazu eingerichtet, die Batteriezellanordnung (3) aufzunehmen und mit einer elektrisch nicht-leitenden Immersionsflüssigkeit (6) durchströmt zu werden. Ein Wärmetauscher (7), der Temperierungseinrichtung (1) ist fluidisch gegen die Immersionskammer (4) abgedichtet ist und zum fluidischen Anschließen an einen temperierungseinrichtungsexternen Wärmetauscherflüssigkeitskreislauf (8) eingerichtet. In einem Temperierungsbetrieb wird er in einer Wärmetauscherströmungsrichtung mit einer von der Immersionsflüssigkeit (6) unterschiedlichen Wärmetauscherflüssigkeit (11) des Wärmetauscherflüssigkeitskreislaufs (8) durchströmt. Der Wärmetauscher (7) ist als ein Lamellenkühler ausgebildet, der eine Vielzahl von Kühllamellen (15) aufweist, die dazu eingerichtet sind, unter dem Durchströmen des Wärmetauschers (7) mit der Immersionsflüssigkeit (6) quer zur Wärmetauscherströmungsrichtung mit der Immersionsflüssigkeit (6) umströmt zu werden.The invention relates to an immersion temperature control device (1) for a battery cell arrangement (3), a motor vehicle battery (2) and a motor vehicle. An immersion chamber (4) of the temperature control device (1) is designed to accommodate the battery cell arrangement (3) and to have an electrically non-conductive immersion liquid (6) flow through it. A heat exchanger (7), the temperature control device (1), is fluidically sealed against the immersion chamber (4) and is designed for fluidic connection to a heat exchanger liquid circuit (8) external to the temperature control device. In a temperature control operation, it is flowed through in a heat exchanger flow direction with a heat exchanger liquid (11) of the heat exchanger liquid circuit (8) that is different from the immersion liquid (6). The heat exchanger (7) is designed as a finned cooler having a plurality of cooling fins (15) which are designed to have the immersion liquid (6) flow around them transversely to the heat exchanger flow direction as the immersion liquid (6) flows through the heat exchanger (7).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Immersions-Temperierungseinrichtung für eine Batteriezellanordnung einer Kraftfahrzeugbatterie, die Kraftfahrzeugbatterie mit der Immersions-Temperierungseinrichtung und ein Kraftfahrzeug, das mit der die Immersions-Temperierungseinrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugbatterie ausgestattet ist.The present invention relates to an immersion temperature control device for a battery cell arrangement of a motor vehicle battery, the motor vehicle battery with the immersion temperature control device and a motor vehicle which is equipped with the motor vehicle battery having the immersion temperature control device.

Bei batterieelektrischen Kraftfahrzeugen besteht der Bedarf, deren Kraftfahrzeugbatterien, insbesondere Traktionsbatterien (auch als Hochvoltspeicher bezeichnet), für einen effizienten Betrieb zu temperieren, das heißt zu kühlen bzw. zu heizen. Hierzu können Batteriezellen einer Batteriezellanordnung der Kraftfahrzeugbatterie zum Beispiel in einem Immersionsflüssigkeitskreislauf angeordnet und mit einer elektrisch nicht-leitenden bzw. dielektrischen Immersionsflüssigkeit umspült werden (Immersionstemperierung).In battery-electric motor vehicles, there is a need to temper their motor vehicle batteries, in particular traction batteries (also known as high-voltage storage), for efficient operation, i.e. to cool or heat them. For this purpose, battery cells of a battery cell arrangement of the motor vehicle battery can, for example, be arranged in an immersion fluid circuit and flushed with an electrically non-conductive or dielectric immersion fluid (immersion tempering).

Die DE 10 2019 126 061 A1 , die DE 10 2018 133 005 A1 und die DE 10 2011 015 337 A1 zeigen jeweils eine weitere immersionstemperierbare Batterie. Beispielsweise schlägt die DE 10 2011 015 337 A1 ein Batterietemperiersystem vor, in dessen Gehäuse Batteriemodule und eine Temperierfluidfördereinheit angeordnet sind. Eine Temperierfluidströmung strömt im Betrieb in Längserstreckungsrichtung der Batteriemodule durch Freiräume zwischen den Batteriemodulen. Im Gehäuse ist zudem ein plattenförmiges Strömungsverteilerelement angeordnet, das Öffnungen mit unterschiedlich großen Querschnittsflächen aufweist. Ferner offenbart die DE 10 2021 117 747 B3 eine Batterieeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Batteriegehäuse, in dem Batteriezellen angeordnet sind, die zur Immersionstemperierung in dem Batteriegehäuse mit einem dielektrischen Temperierungsmedium in einem batterieinternen Immersionskreislauf umströmbar sind.The EN 10 2019 126 061 A1 , the EN 10 2018 133 005 A1 and the EN 10 2011 015 337 A1 show another immersion-temperature battery. For example, the EN 10 2011 015 337 A1 proposes a battery temperature control system in whose housing battery modules and a temperature control fluid delivery unit are arranged. During operation, a temperature control fluid flow flows in the longitudinal direction of the battery modules through free spaces between the battery modules. In addition, a plate-shaped flow distributor element is arranged in the housing, which has openings with cross-sectional areas of different sizes. Furthermore, the EN 10 2021 117 747 B3 a battery device for a motor vehicle with a battery housing in which battery cells are arranged, which can be surrounded by a dielectric tempering medium in an internal battery immersion circuit for immersion tempering in the battery housing.

Heutzutage strömt die dielektrische Immersionsflüssigkeit, die zum Temperieren der Batteriezellen einer Batteriezellanordnung der Kraftfahrzeugbatterie verwendet wird, nachdem sie mittels der Batteriezellen erwärmt wurde, zu einer Kühlplatte, um dort abgekühlt zu werden. Anschließend wird die Immersionsflüssigkeit mittels einer Immersionspumpe wieder zu einer Unterseite der Kraftfahrzeugbatterie geführt und strömt dann von neuem um die Batteriezellen. Eine Gleichverteilung des Immersionsflüssigkeits-Massenstroms um die Batteriezellen wird heutzutage dadurch gewährleistet, dass eine Druckverlustvorrichtung vorgesehen ist, die der Immersionsflüssigkeit einen Druckverlust beim Umströmen der Batteriezellen aufprägt. Dieser Druckverlust ist deutlich größer als ein Druckverlust einer Immersionsflüssigkeits-Zuströmung im unteren Bereich der Kraftfahrzeugbatterie.Nowadays, the dielectric immersion liquid used to control the temperature of the battery cells of a battery cell arrangement of the motor vehicle battery flows to a cooling plate after it has been heated by the battery cells to be cooled there. The immersion liquid is then fed back to the underside of the motor vehicle battery by means of an immersion pump and then flows around the battery cells again. An even distribution of the immersion liquid mass flow around the battery cells is now ensured by providing a pressure loss device that imposes a pressure loss on the immersion liquid as it flows around the battery cells. This pressure loss is significantly greater than a pressure loss of an immersion liquid inflow in the lower area of the motor vehicle battery.

Jedoch ist zwischen der Immersionsflüssigkeit und der Kühlplatte mit heute bekannten Mitteln nur ein Wärmeübergang realisierbar, der für heutige Temperierungsleistungsanforderungen nicht ausreicht. Denn die in der Immersionsflüssigkeit aufgenommene Wärme kann nur durch große Temperaturunterschiede zwischen der Immersionsflüssigkeit und der Kühlplatte effizient übertragen werden. Solche Temperaturunterschiede zwischen der Immersionsflüssigkeit und der Kühlplatte sind mit heutiger Technik nur mit besonders hohem Aufwand herbeiführbar. Es könnte zwar die Kühlplatte mit einem höheren Immersionsflüssigkeits-Massenstrom beströmt werden, dies führt jedoch in unerwünschter Weise zu einem zu hohen Druckverlust. Aufgrund von Bauraum- bzw. Packaging-Restriktionen lässt sich die Kühlplatte auch nicht in erforderlichem Maße vergrößern.However, the only heat transfer that can be achieved between the immersion liquid and the cooling plate using the means known today is that this is not sufficient for today's temperature control performance requirements. This is because the heat absorbed in the immersion liquid can only be efficiently transferred by large temperature differences between the immersion liquid and the cooling plate. Such temperature differences between the immersion liquid and the cooling plate can only be achieved with great effort using today's technology. The cooling plate could be supplied with a higher mass flow of immersion liquid, but this would lead to an undesirable high pressure loss. Due to installation space and packaging restrictions, the cooling plate cannot be enlarged to the required extent.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung für eine besonders effiziente Immersionstemperierung für Batterien zu schaffen.The object of the invention is to provide a solution for a particularly efficient immersion temperature control for batteries.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind kategorie- und ausführungsformübergreifend zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.This object is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Further possible embodiments of the invention are disclosed in the subclaims, the description and the figures. Features, advantages and possible embodiments that are set out in the description for one of the subject matter of the independent claims are to be regarded, across categories and embodiments, at least analogously as features, advantages and possible embodiments of the respective subject matter of the other independent claims and any possible combination of the subject matter of the independent claims, if applicable in conjunction with one or more of the subclaims.

Gemäß der Erfindung wird eine Immersions-Temperierungseinrichtung (die im Folgenden auch einfach als Temperierungseinrichtung bezeichnet werden kann) für eine Batteriezellanordnung einer Kraftfahrzeugbatterie vorgeschlagen. Zudem wird erfindungsgemäß eine Kraftfahrzeugbatterie vorgeschlagen, die die erfindungsgemäße Temperierungseinrichtung und die Batteriezellanordnung aufweist, deren Batteriezellen dazu eingerichtet sind, zur Immersionstemperierung mit der Immersionsflüssigkeit umspült zu werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der die Temperierungseinrichtung aufweisenden Kraftfahrzeugbatterie. Das - insbesondere als Personenkraftwagen und/oder Lastkraftwagen ausgeführte - Kraftfahrzeug ist ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug, also ein reinelektrisch oder teilweise elektrisch antreibbares/fortbewegbares Kraftfahrzeug.According to the invention, an immersion temperature control device (which can also be referred to simply as a temperature control device below) is proposed for a battery cell arrangement of a motor vehicle battery. In addition, according to the invention, a motor vehicle battery is proposed which has the temperature control device according to the invention and the battery cell arrangement, the battery cells of which are designed to be flushed with the immersion liquid for immersion temperature control. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with the motor vehicle battery having the temperature control device. The motor vehicle - designed in particular as a passenger car and/or truck - is a battery-electric motor vehicle, i.e. a motor vehicle that can be driven/moved purely electrically or partially electrically.

Hierin wird für eine einfache Beschreibung ein Koordinatensystem für die Temperierungseinrichtung festgelegt, das mit einem Koordinatensystem des Kraftfahrzeugs, in das die Temperierungseinrichtung eingebaut ist/wird, zusammenfällt. Wird also hierin auf eine Längs- bzw. X-, Quer- bzw. Y- oder Hoch- bzw. Z-Richtung der Temperierungseinrichtung oder deren Elemente oder Bauteile bezuggenommen, wird dadurch auf eine bestimmungsgemäße Einbaulage der Temperierungseinrichtung/Kraftfahrzeugbatterie abgestellt.For a simple description, a coordinate system is defined here for the temperature control device, which coincides with a coordinate system of the motor vehicle in which the temperature control device is/will be installed. If reference is made here to a longitudinal or X, transverse or Y or vertical or Z direction of the temperature control device or its elements or components, this refers to a correct installation position of the temperature control device/motor vehicle battery.

Die Immersions-Temperierungseinrichtung weist eine Immersionskammer auf, die dazu eingerichtet ist, die Batteriezellanordnung aufzunehmen und mit einer für die Immersions-Temperierungseinrichtung vorgesehenen, elektrisch nicht-leitenden bzw. isolierenden Immersionsflüssigkeit - etwa einem dielektrischen Öl - durchströmt zu werden. Für die die Temperierungseinrichtung aufweisende Kraftfahrzeugbatterie gilt also dementsprechend, dass die Batteriezellanordnung in der Immersionskammer angeordnet ist. Zudem gilt für die Kraftfahrzeugbatterie, dass diese in einem für einen bestimmungsgemäßen Einsatz bereiten Zustand die Immersionsflüssigkeit aufweist, indem die Immersionskammer mit der Immersionsflüssigkeit befüllt ist.The immersion temperature control device has an immersion chamber that is designed to accommodate the battery cell arrangement and to be flowed through by an electrically non-conductive or insulating immersion liquid intended for the immersion temperature control device - such as a dielectric oil. Accordingly, for the motor vehicle battery having the temperature control device, the battery cell arrangement is arranged in the immersion chamber. In addition, for the motor vehicle battery, it is the case that it has the immersion liquid in a state ready for intended use in that the immersion chamber is filled with the immersion liquid.

Die Temperierungseinrichtung weist ferner einen Wärmetauscher auf, der in der Immersionskammer angeordnet ist. Dabei ist der Wärmetauscher fluidisch gegen die Immersionskammer abgedichtet und dazu eingerichtet, mit einer Wärmetauscherflüssigkeit eines temperierungseinrichtungsexternen Wärmetauscherflüssigkeitskreislaufs durchströmt zu werden, und zwar in einer Wärmetauscherströmungsrichtung des Wärmetauscherflüssigkeitskreislaufs. Das bedeutet, der Wärmetauscher ist dazu eingerichtet, an den temperierungseinrichtungsexternen Wärmetauscherflüssigkeitskreislauf fluidisch angeschlossen zu werden. Dementsprechend ist ein Einströmkanal des Wärmetauschers dazu eingerichtet, (insbesondere indirekt) mit einer Druckseite einer Wärmetauscherflüssigkeitspumpe des Wärmetauscherflüssigkeitskreislaufs fluidisch verbunden zu werden. Dahingegen ist ein Rücklaufkanal des Wärmetauschers dazu eingerichtet, (insbesondere indirekt) mit einer Saugseite der Wärmetauscherflüssigkeitspumpe fluidisch verbunden zu werden. Bei dem temperierungseinrichtungsexternen Wärmetauscherflüssigkeitskreislauf handelt es sich zum Beispiel um einen Wärmetauscherflüssigkeitskreislauf des Kraftfahrzeugs.The temperature control device further comprises a heat exchanger arranged in the immersion chamber. The heat exchanger is fluidically sealed against the immersion chamber and is designed to have a heat exchanger fluid of a heat exchanger fluid circuit external to the temperature control device flow through it, specifically in a heat exchanger flow direction of the heat exchanger fluid circuit. This means that the heat exchanger is designed to be fluidically connected to the heat exchanger fluid circuit external to the temperature control device. Accordingly, an inflow channel of the heat exchanger is designed to be fluidically connected (in particular indirectly) to a pressure side of a heat exchanger fluid pump of the heat exchanger fluid circuit. In contrast, a return channel of the heat exchanger is designed to be fluidically connected (in particular indirectly) to a suction side of the heat exchanger fluid pump. The heat exchanger fluid circuit external to the temperature control device is, for example, a heat exchanger fluid circuit of the motor vehicle.

Weiter ist der Wärmetauscher dazu eingerichtet, mit der Immersionsflüssigkeit quer zu einer Wärmetauscherströmungsrichtung des Wärmetauscherflüssigkeitskreislaufs durchströmt zu werden. Hierzu ist der Wärmetauscher als ein Lamellenkühler ausgebildet, der eine Vielzahl von Kühllamellen aufweist. Die Kühllamellen sind dazu eingerichtet, unter dem Durchströmen des Wärmetauschers mit der Immersionsflüssigkeit quer zur Wärmetauscherströmungsrichtung mit der Immersionsflüssigkeit umströmt zu werden. Ein Wärmeübergang zwischen der Immersionsflüssigkeit und der Wärmetauscherflüssigkeit erfolgt also im Kreuzstromwärmetauscherprinzip. Durch die Kühllamellen ergibt sich ein Kühlernetz, wodurch eine für den Wärmeübergang wirksame Außenoberfläche des Wärmetauschers in vorteilhafter Weise besonders groß ist.Furthermore, the heat exchanger is designed to have the immersion liquid flow through it transversely to a heat exchanger flow direction of the heat exchanger fluid circuit. For this purpose, the heat exchanger is designed as a finned cooler that has a large number of cooling fins. The cooling fins are designed to have the immersion liquid flow around them as the immersion liquid flows through the heat exchanger transversely to the heat exchanger flow direction. Heat transfer between the immersion liquid and the heat exchanger fluid therefore takes place using the cross-flow heat exchanger principle. The cooling fins create a cooler network, whereby an outer surface of the heat exchanger that is effective for heat transfer is advantageously particularly large.

Für das Kraftfahrzeug gilt, dass der Wärmetauscher der Immersions-Temperierungseinrichtung der Kraftfahrzeugbatterie, die die Temperierungseinrichtung aufweist, fluidisch an den Wärmetauscherflüssigkeitskreislauf des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. Der Wärmetauscherflüssigkeitskreislauf weist eine Wärmetauscherflüssigkeit auf, insbesondere ein Wasser-Glykol-Gemisch, das im Betrieb des Wärmetauscherflüssigkeitskreislaufs durch den Wärmetauscher getrieben wird. Bei der Wärmetauscherflüssigkeit und der Immersionsflüssigkeit handelt es sich um unterschiedliche Flüssigkeiten. Indem der Wärmetauscher derart ausgebildet ist, dass er fluidisch von der Immersionskammer abgedichtet ist, ist in einem Temperierungsbetrieb der Temperierungseinrichtung ein Einströmen von Immersionsflüssigkeit in den Wärmetauscher ebenso verhindert, wie das Ausströmen von Wärmetauscherflüssigkeit in die Immersionskammer. Folglich kommt es bei bestimmungsgemäßem Betrieb der Temperierungseinrichtung bzw. der mit der Temperierungseinrichtung ausgerüsteten Kraftfahrzeugbatterie oder dem Kraftfahrzeug nicht zu einem Vermischen der Immersionsflüssigkeit und der Wärmetauscherflüssigkeit. Für einen besonders effizienten Wärmeübergang zwischen dem Wärmetauscher und der Immersionsflüssigkeit ist der Wärmetauscher aus einem Material gebildet, das sich durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet.For the motor vehicle, the heat exchanger of the immersion temperature control device of the motor vehicle battery, which has the temperature control device, is fluidically connected to the heat exchanger fluid circuit of the motor vehicle. The heat exchanger fluid circuit has a heat exchanger fluid, in particular a water-glycol mixture, which is driven through the heat exchanger when the heat exchanger fluid circuit is in operation. The heat exchanger fluid and the immersion fluid are different fluids. Because the heat exchanger is designed in such a way that it is fluidically sealed from the immersion chamber, the flow of immersion fluid into the heat exchanger is prevented when the temperature control device is in temperature control mode, as is the flow of heat exchanger fluid into the immersion chamber. Consequently, when the temperature control device or the motor vehicle battery equipped with the temperature control device or the motor vehicle is operated as intended, the immersion fluid and the heat exchanger fluid do not mix. For particularly efficient heat transfer between the heat exchanger and the immersion liquid, the heat exchanger is made of a material that is characterized by high thermal conductivity.

Im Temperierungsbetrieb wird die Immersionsflüssigkeit, mit der die Immersionskammer zum Immersionstemperieren, das heißt zum Immersionskühlen bzw. -heizen, der Batteriezellanordnung zumindest teilweise befüllt ist, mittels einer Immersionspumpe umgewälzt, sodass in der Immersionskammer ein Immersionsflüssigkeitskreislauf gebildet ist/wird. Bei der Kraftfahrzeugbatterie sind in den Immersionsflüssigkeitskreislauf in Strömungsrichtung der Immersionsflüssigkeit (das heißt in Immersionsflüssigkeitskreislaufrichtung) die Batteriezellanordnung und der Wärmetauscher integriert, sodass unter dem Umwälzen der Immersionsflüssigkeit mittels der Immersionspumpe die Immersionsflüssigkeit zumindest größtenteils durch die Batteriezellanordnung, das heißt durch Zellzwischenräume der Batteriezellanordnung, und durch den Wärmetauscher hindurchgezwungen wird. Das bedeutet, dass die Immersionsflüssigkeit unter dem Durchströmen des Wärmetauschers durch Zwischenräume hindurchgetrieben wird, die durch die voneinander netzartig beabstandeten Kühllamellen begrenzt sind.In tempering mode, the immersion liquid with which the immersion chamber is at least partially filled for immersion tempering, i.e. for immersion cooling or heating, of the battery cell arrangement is circulated by means of an immersion pump, so that an immersion liquid circuit is formed in the immersion chamber. In the motor vehicle battery, the battery cell arrangement and the heat exchanger are integrated into the immersion liquid circuit in the flow direction of the immersion liquid (i.e. in the immersion liquid circuit direction), so that the immersion liquid is at least largely circulated through the battery cell arrangement by circulating the immersion liquid by means of the immersion pump. This means that the immersion liquid is forced through the cell gaps of the battery cell arrangement and through the heat exchanger. This means that the immersion liquid is forced through gaps as it flows through the heat exchanger, which are delimited by the cooling fins spaced apart from one another in a network.

Die Immersionskammer kann zum Beispiel eine erste Teilkammer und eine zweite Teilkammer aufweisen. Die Teilkammern sind - wenn die Batteriezellanordnung bestimmungsgemäß in die Immersionskammer eingesetzt ist - derart voneinander abgedichtet, dass die Immersionsflüssigkeit in einem Pumpbetrieb der Immersionspumpe entlang dem Immersionsflüssigkeitskreislauf, also in Immersionsflüssigkeitskreislaufrichtung, gepumpt wird. Die Immersionspumpe kann im Inneren der Immersionskammer, das heißt in der ersten und/oder in der zweiten Teilkammer angeordnet sein. Zum Beispiel ist vorgesehen, dass die Immersionsflüssigkeit mittels der Immersionspumpe aus der ersten Teilkammer - in der der Wärmetauscher angeordnet ist - herausgetrieben wird und dadurch durch den Wärmetauscher hindurch. Unter einem Austreten aus dem Wärmetauscher strömt die Immersionsflüssigkeit zwischen die Batteriezellen der Batteriezellanordnung, das heißt in die Zellzwischenräume, wo ein direkter Wärmeübergang zwischen den Batteriezellen und der Immersionsflüssigkeit erfolgt: beim Heizen der Batteriezellen wird die Immersionsflüssigkeit mittels des Wärmetauschers erwärmt und gibt an den Batteriezellen die Wärem an diese ab, wohingegen beim Kühlen der Batteriezellen die Immersionsflüssigkeit mittels des Wärmetauschers gekühlt wird, wobei die Batteriezellen ihre Abwärme an die Immersionsflüssigkeit abgeben. Unter einem Ausströmen aus den Zellzwischenräumen strömt die Immersionsflüssigkeit dann in die zweite Teilkammer ein, von wo aus die Immersionsflüssigkeit mittels der Immersionspumpe wieder in die erste Teilkammer gepumpt wird.The immersion chamber can, for example, have a first sub-chamber and a second sub-chamber. When the battery cell arrangement is inserted into the immersion chamber as intended, the sub-chambers are sealed from one another in such a way that the immersion liquid is pumped along the immersion liquid circuit, i.e. in the immersion liquid circuit direction, when the immersion pump is in pumping operation. The immersion pump can be arranged inside the immersion chamber, i.e. in the first and/or in the second sub-chamber. For example, it is provided that the immersion liquid is driven out of the first sub-chamber - in which the heat exchanger is arranged - by means of the immersion pump and thus through the heat exchanger. As it exits the heat exchanger, the immersion liquid flows between the battery cells of the battery cell arrangement, i.e. into the spaces between the cells, where a direct heat transfer takes place between the battery cells and the immersion liquid: when the battery cells are heated, the immersion liquid is heated by the heat exchanger and gives off the heat to the battery cells, whereas when the battery cells are cooled, the immersion liquid is cooled by the heat exchanger, with the battery cells giving off their waste heat to the immersion liquid. As it exits the spaces between the cells, the immersion liquid then flows into the second sub-chamber, from where the immersion liquid is pumped back into the first sub-chamber by the immersion pump.

Der Wärmetauscher ist flach ausgebildet, was bedeutet, dass eine X-Y-Ausdehnung des Wärmetauschers gegenüber einer Z-Ausdehnung des Wärmetauschers dominant ist. Mit anderen Worten ist der Wärmetauscher viel breiter und länger als hoch. Durch diese flache Bauweise trägt der Wärmetauscher zu einer besonders kompakten Temperierungseinrichtung und infolgedessen zu einer besonders kompakten Kraftfahrzeugbatterie bei. Der Wärmetauscher ist zum Beispiel zwischen 5 mm und 40 mm dick ist, insbesondere zwischen 10 mm und 20 mm.The heat exchanger is flat, which means that an X-Y expansion of the heat exchanger is dominant over a Z expansion of the heat exchanger. In other words, the heat exchanger is much wider and longer than it is high. This flat design means that the heat exchanger contributes to a particularly compact temperature control device and, as a result, to a particularly compact motor vehicle battery. The heat exchanger is, for example, between 5 mm and 40 mm thick, in particular between 10 mm and 20 mm.

Der Wärmetauscher ist gezielt dazu eingerichtet, aufgrund seiner Ausgestaltung und aufgrund seiner Anordnung in der Immersionskammer zum einen als Temperierungselement für die Immersionsflüssigkeit und zum anderen als Druckverlustelement zu fungieren. Der im Temperierungsbetrieb des Temperierungseinrichtung mittels des Wärmetauschers erzeugte Druckverlust der Immersionsflüssigkeit ist gewollt, da hierdurch eine besonders homogene Verteilung der Immersionsflüssigkeit in der Immersionskammer erreicht wird. Insoweit werden die Zellzwischenräume der Batteriezellanordnung im Temperierungsbetrieb gleichmäßig schnell mit der Immersionsflüssigkeit angeströmt und umströmt. So werden die Batteriezelle der Batteriezellanordnung in vorteilhafter Weise gleichmäßig temperiert, sodass keines oder lediglich ein besonders geringes Temperaturgefälle zwischen den Batteriezelle herrscht.Due to its design and its arrangement in the immersion chamber, the heat exchanger is specifically designed to function as a temperature control element for the immersion liquid and as a pressure loss element. The pressure loss of the immersion liquid generated by the heat exchanger during temperature control operation of the temperature control device is intentional, as this results in a particularly homogeneous distribution of the immersion liquid in the immersion chamber. In this respect, the immersion liquid flows at and around the intercellular spaces of the battery cell arrangement at a uniform rate during temperature control operation. In this way, the battery cells of the battery cell arrangement are advantageously evenly tempered, so that there is no or only a particularly small temperature gradient between the battery cells.

Kerngedanke der Erfindung ist es also, eine deutliche Vergrößerung einer wärmetauschenden Fläche zwischen der Immersionsflüssigkeit und einem Kühlelement zu schaffen, da sich eine Erhöhung des Immersionsflüssigkeits-Massenstroms aufgrund der damit verbundenen Nachteile nicht anbietet. Die starke Vergrößerung der wärmetauschenden Fläche wird vorliegend dadurch erreicht, dass anstelle einer herkömmlichen, quaderförmigen Kühlplatte ein Kühlernetz bzw. der kühlernetzartig ausgeführte Wärmetauscher eingesetzt wird. Da der Wärmetauscher gezielt dazu eingerichtet ist, als Druckverlustelement für den Immersionsflüssigkeitskreislauf in der Immersionskammer zu dienen, kann auf eine zusätzliche herkömmliche Druckverlustkomponente verzichtet werden. Der Wärmetauscher weist also aufgrund seiner hierein beschriebenen Ausgestaltung eine Doppelfunktionalität auf: neben seiner Wirkung als Druckverlust- bzw. Gleichverteilungselement für die Immersionsflüssigkeit, dient er ferner als Element der Immersionstemperierung der Batteriezellanordnung. Es wird im Temperierungsbetrieb dadurch eine in vorteilhafter Weise besonders gleichmäßige Anströmung der Batteriezellen erreicht.The core idea of the invention is therefore to create a significant increase in the heat-exchanging surface between the immersion liquid and a cooling element, since an increase in the immersion liquid mass flow is not advisable due to the associated disadvantages. The strong increase in the heat-exchanging surface is achieved in this case by using a cooler network or a cooler network-like heat exchanger instead of a conventional, cuboid-shaped cooling plate. Since the heat exchanger is specifically designed to serve as a pressure loss element for the immersion liquid circuit in the immersion chamber, an additional conventional pressure loss component can be dispensed with. The heat exchanger therefore has a dual functionality due to its design described here: in addition to its effect as a pressure loss or even distribution element for the immersion liquid, it also serves as an element for the immersion temperature control of the battery cell arrangement. In temperature control mode, this advantageously achieves a particularly uniform flow to the battery cells.

Einer weiteren möglichen Ausführungsform zufolge weist die Temperierungseinrichtung eine Dichtungseinrichtung auf, die derart in der Immersionskammer angeordnet ist, dass im Temperierungsbetrieb der Temperierungseinrichtung Immersionsflüssigkeit, die in Immersionsflüssigkeitskreislaufrichtung aus den Zellzwischenräumen austritt, nicht in unerwünschter Weise in die Zellzwischenräume zurückströmt. Hierdurch ist eine besonders effiziente Temperierung der Batteriezellen gewährleistet. Beispielsweise sind die erste Teilkammer und die zweite Teilkammer (sofern diese jeweils vorgesehen sind) mittels der Dichtungseinrichtung voneinander entsprechend abdichtbar. Für die Kraftfahrzeugbatterie gilt also, dass die erste Teilkammer und die zweite Teilkammer mittels der Dichtungseinrichtung voneinander entsprechend abgedichtet sind, sofern die Batteriezellanordnung bestimmungsgemäß in die Immersionskammer eingesetzt ist.According to another possible embodiment, the temperature control device has a sealing device that is arranged in the immersion chamber in such a way that, during temperature control operation of the temperature control device, immersion liquid that exits from the intercellular spaces in the direction of the immersion liquid circulation does not flow back into the intercellular spaces in an undesirable manner. This ensures particularly efficient temperature control of the battery cells. For example, the first subchamber and the second subchamber (if these are provided) can be sealed from one another using the sealing device. For the motor vehicle battery, the first subchamber and the second subchamber are sealed from one another using the sealing device, provided that the battery cell arrangement is inserted into the immersion chamber as intended.

Gemäß einer möglichen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Temperierungseinrichtung in der Immersionskammer fluidisch dichte Volumenkörper aufweist, die dazu eingerichtet sind, in den Zellzwischenräumen der Batteriezellanordnung angeordnet zu werden. Das bedeutet, dass die Volumenkörper bei der Kraftfahrzeugbatterie in den Zellzwischenräumen angeordnet sind und dadurch ein für die Immersionsflüssigkeit zur Verfügung stehendes, freies Volumen der Immersionskammer erwünschtermaßen teilweise belegen. Die Volumenkörper sind aus einem fluidisch dichten Material ausgebildet, sodass sie mit der Immersionsflüssigkeit nicht durchströmbar sind. Mit anderen Worten verdrängen die Volumenkörper mit ihrem durch eine Volumenkörperaußenoberfläche eingegrenzten Körpervolumen die Immersionsflüssigkeit, wenn sie in die Immersionsflüssigkeit eingetaucht sind. Dies führt dazu, dass weniger Immersionsflüssigkeit eingesetzt werden muss, um für eine wirksame Immersion der Batteriezellanordnung das freie Volumen der Immersionskammer aufzufüllen. Dies ist hinsichtlich eines erforderlichen Ressourceneinsatzes zum Herstellen, Transportieren und/oder Lagern der Immersionsflüssigkeit ökologisch besonders nachhaltig und ökonomisch besonders günstig. Ferner wird ein Massevorteil für die Temperierungseinrichtung bzw. für die mit der Temperierungseinrichtung ausgerüstete Kraftfahrzeugbatterie geschaffen.According to a possible further development, it is provided that the temperature control device in the immersion chamber has fluidically dense volume bodies that are designed to be arranged in the intercellular spaces of the battery cell arrangement. This means that the volume bodies in the motor vehicle battery are arranged in the intercellular spaces and thus desirably partially occupy a free volume of the immersion chamber available for the immersion liquid. The volume bodies are made of a fluidically dense material so that the immersion liquid cannot flow through them. In other words, the volume bodies displace the immersion liquid with their body volume delimited by an external surface of the volume body when they are immersed in the immersion liquid. This means that less immersion liquid has to be used to fill the free volume of the immersion chamber for effective immersion of the battery cell arrangement. This is particularly ecologically sustainable and particularly economically favorable in terms of the use of resources required to produce, transport and/or store the immersion liquid. Furthermore, a mass advantage is created for the temperature control device or for the motor vehicle battery equipped with the temperature control device.

Es kann vorgesehen sein, dass die Volumenkörper und die Dichtungseinrichtung in Baueinheit miteinander ausgeführt sind. Zum Beispiel können die Volumenkörper und die Dichtungseinheit miteinander kraft-, form- und/oder stoffschlüssig verbunden sein. Ferner ist es denkbar, dass die Volumenkörper und die Dichtungseinrichtung identische Bauteile der Temperierungseinrichtung sind. Das bedeutet, dass die Volumenkörper als die Dichtungseinrichtung fungieren bzw. umgekehrt.It can be provided that the solid bodies and the sealing device are designed as a structural unit. For example, the solid bodies and the sealing unit can be connected to one another in a force-fitting, form-fitting and/or material-fitting manner. It is also conceivable that the solid bodies and the sealing device are identical components of the temperature control device. This means that the solid bodies function as the sealing device or vice versa.

Im Zusammenhang mit den Volumenkörpern sieht eine weitere mögliche Ausgestaltung der Temperierungseinrichtung vor, dass einer der Volumenkörper dazu eingerichtet ist, die Immersionspumpe aufzunehmen und positionell zu halten, derart, dass die Immersionspumpe, mittels derer in der Immersionskammer der Immersionsflüssigkeitskreislauf herstellbar ist, in den entsprechenden Volumenkörper eingebettet ist. Auf diese Weise kann die Immersionspumpe besonders platzsparend in der Immersionskammer platziert werden, woraus eine besonders kompakte Temperierungseinrichtung und infolgedessen eine besonders kompakte Kraftfahrzeugbatterie resultieren.In connection with the volume bodies, another possible embodiment of the temperature control device provides that one of the volume bodies is designed to accommodate the immersion pump and hold it in position, such that the immersion pump, by means of which the immersion liquid circuit can be produced in the immersion chamber, is embedded in the corresponding volume body. In this way, the immersion pump can be placed in the immersion chamber in a particularly space-saving manner, resulting in a particularly compact temperature control device and consequently a particularly compact motor vehicle battery.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can be derived from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in der als 1 bezeichneten einzigen Figur eine schematische und geschnittene Ansicht einer Kraftfahrzeugbatterie, die eine Immersionstemperierungseinrichtung aufweist. In 1 sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Folgenden wird zu einer Immersions-Temperierungseinrichtung 1, zu einer Kraftfahrzeugbatterie 2, die die Immersions-Temperierungseinrichtung 1 aufweist, und zu einem die Kraftfahrzeugbatterie 2 aufweisenden Kraftfahrzeug (nicht dargestellt) in gemeinsamer Beschreibung vorgetragen.The drawing shows in the 1 The single figure shows a schematic and sectional view of a motor vehicle battery having an immersion temperature control device. 1 Identical and functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals. In the following, a joint description is given of an immersion temperature control device 1, a motor vehicle battery 2 which has the immersion temperature control device 1, and a motor vehicle having the motor vehicle battery 2 (not shown).

In bestimmungsgemäßer Einbaulage ist durch die Immersions-Temperierungseinrichtung 1 ein Bestandteil der Kraftfahrzeugbatterie 2 gebildet. Ferner bildet die Kraftfahrzeugbatterie 2 ein Bestandteil des Kraftfahrzeugs, wenn sie bestimmungsgemäß in das Kraftfahrzeug eingebaut ist. Demnach handelt es sich bei dem Kraftfahrzeug um ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug, also um ein Elektro-Kraftfahrzeug oder um ein Hybrid-Kraftfahrzeug.

1 zeigt eine schematische und geschnittene Ansicht der Kraftfahrzeugbatterie 2, die die Immersions-Temperierungseinrichtung 1 aufweist, wobei eine Batteriezellanordnung 3 der Kraftfahrzeugbatterie 2 in einer Immersionskammer 4 der Temperierungseinrichtung 1 angeordnet ist. Batteriezellen 5 der Batteriezellanordnung 3 sind dazu eingerichtet, zur Immersionstemperierung mit einer elektrisch isolierenden bzw. elektrisch nichtleitenden Immersionsflüssigkeit 6 (in 1 durch entsprechende Pfeile angedeutet) der Temperierungseinrichtung 1 bzw. der Kraftfahrzeugbatterie 2 umspült zu werden. Die Immersionsflüssigkeit 6 ist im vorliegenden Beispiel ein dielektrisches Öl. Beim Kraftfahrzeug ist ein Wärmetauscher 7 der Temperierungseinrichtung 1 fluidisch an einen Wärmetauscherflüssigkeitskreislauf 8 des Kraftfahrzeugs angeschlossen; es sind in 1 ein als Zulauf fungierender Anschlussstutzen 9 und ein als Rücklauf fungierender Anschlussstutzen 10 des Wärmetauschers 7 erkennbar, über welche der Wärmetauscher 7 an den Wärmetauscherflüssigkeitskreislauf 8 des Kraftfahrzeugs angeschlossen ist. In einem Temperierungsbetrieb wird der Wärmetauscher 7 mit einer Wärmetauscherflüssigkeit 11 (etwa einem Wasser-Glykol-Gemisch) durchströmt, die über den Anschlussstutzen 9 in den Wärmetauscher 7 einströmt und über den Anschlussstutzen 10 aus dem Wärmetauscher 7 ausströmt.

In the intended installation position, the immersion temperature control device 1 forms a component of the motor vehicle battery 2. Furthermore, the motor vehicle battery 2 forms a component of the motor vehicle when it is installed in the motor vehicle as intended. Accordingly, the motor vehicle is a battery-electric motor vehicle, i.e. an electric motor vehicle or a hybrid motor vehicle.

1 shows a schematic and sectional view of the motor vehicle battery 2, which has the immersion temperature control device 1, wherein a battery cell arrangement 3 of the motor vehicle battery 2 is arranged in an immersion chamber 4 of the temperature control device 1. Battery cells 5 of the battery cell arrangement 3 are designed to be immersed in an electrically insulating or electrically non-conductive immersion liquid 6 (in 1 indicated by corresponding arrows) of the temperature control device 1 or the motor vehicle battery 2. The immersion liquid 6 is a dielectric oil in the present example. In the motor vehicle, a heat exchanger 7 of the temperature control device 1 is fluidically connected to a heat exchanger liquid circuit 8 of the motor vehicle; 1 a connection piece 9 acting as an inlet and a connection piece 10 acting as a return of the heat exchanger 7 can be seen, via which the heat exchanger 7 is connected to the heat exchanger fluid circuit 8 of the motor vehicle. In a temperature control operation, the heat exchanger 7 is flowed through with a heat exchanger fluid 11 (for example a water-glycol mixture), which is fed into the Heat exchanger 7 flows in and flows out of the heat exchanger 7 via the connection piece 10.

Bei der Kraftfahrzeugbatterie 2 sind der Wärmetauscher 7 und die Batteriezellanordnung 3 gemeinsam in der Immersionskammer 4 der Temperierungseinrichtung 1 angeordnet. Die Immersionskammer 4 ist zum Immersionstemperieren der Batteriezellanordnung 3 mit der Immersionsflüssigkeit 6 befüllt. Im Temperierungsbetrieb der Temperierungseinrichtung 1 wird die Immersionsflüssigkeit 6 mittels einer Immersionspumpe 12 umgewälzt, sodass in der Immersionskammer 4 ein Immersionsflüssigkeitskreislauf gebildet ist/wird. Die Immersionskammer 4 weist vorliegend eine erste Teilkammer 13 und eine zweite Teilkammer 14 auf. Die Teilkammern 13, 14 sind derart voneinander fluidisch abgedichtet, dass unter dem Umwälzen der Immersionsflüssigkeit 6 mittels der Immersionspumpe 12 die Immersionsflüssigkeit 6 zumindest größtenteils durch die Batteriezellanordnung 3 hindurchgezwungen wird. Die Immersionspumpe 12 ist vorliegend zusammen mit dem Wärmetauscher 7 und der Batteriezellanordnung 3 in der Immersionskammer 4 angeordnet. In the motor vehicle battery 2, the heat exchanger 7 and the battery cell arrangement 3 are arranged together in the immersion chamber 4 of the temperature control device 1. The immersion chamber 4 is filled with the immersion liquid 6 for the immersion temperature control of the battery cell arrangement 3. During the temperature control operation of the temperature control device 1, the immersion liquid 6 is circulated by means of an immersion pump 12 so that an immersion liquid circuit is formed in the immersion chamber 4. The immersion chamber 4 here has a first sub-chamber 13 and a second sub-chamber 14. The sub-chambers 13, 14 are fluidically sealed from one another in such a way that the immersion liquid 6 is at least largely forced through the battery cell arrangement 3 when the immersion liquid 6 is circulated by means of the immersion pump 12. The immersion pump 12 is arranged together with the heat exchanger 7 and the battery cell arrangement 3 in the immersion chamber 4.

Der Wärmetauscher 7 ist fluidisch gegen die Immersionskammer 4 abgedichtet und als Lamellenkühler ausgebildet, der eine Vielzahl von Kühllamellen 15 aufweist. Die Kühllamellen 15 werden im Temperierungsbetrieb der Temperierungseinrichtung 1 mit der Immersionsflüssigkeit 6 umströmt. Dabei strömt die Immersionsflüssigkeit 6 gemäß dem Kreuzstromwärmetauscherprinzip entlang Z-Richtung quer zu einer Wärmetauscherströmungsrichtung (hier X- und/oder Y-Richtung) des Wärmetauscherflüssigkeitskreislaufs 8. Die Immersionsflüssigkeit 6 umströmt also die Kühllamellen 15 des Wärmetauschers 7, indem sie quer zur Wärmetauscherströmungsrichtung durch den Wärmetauscher 7 strömt. Von den Kühllamellen 15 sind in 1 aus Übersichtlichkeitsgründen nur einige wenige mit dem entsprechenden Bezugszeichen versehen. Von seiner Gestalt her ähnelt der Wärmetauscher 7 beispielsweise einem Kraftfahrzeugkühler, der Teil eines Kühlmittelkreislaufs für eine Verbrennungskraftmaschine ist.The heat exchanger 7 is fluidically sealed against the immersion chamber 4 and is designed as a finned cooler which has a large number of cooling fins 15. The cooling fins 15 are surrounded by the immersion liquid 6 during the tempering operation of the tempering device 1. The immersion liquid 6 flows according to the cross-flow heat exchanger principle along the Z direction transversely to a heat exchanger flow direction (here X and/or Y direction) of the heat exchanger liquid circuit 8. The immersion liquid 6 thus flows around the cooling fins 15 of the heat exchanger 7 by flowing through the heat exchanger 7 transversely to the heat exchanger flow direction. Of the cooling fins 15, 1 For reasons of clarity, only a few are provided with the corresponding reference number. In terms of its shape, the heat exchanger 7 resembles, for example, a motor vehicle radiator, which is part of a coolant circuit for an internal combustion engine.

Obwohl der Wärmetauscher 7 entlang der Z-Richtung in vorteilhafter weise besonders dünn ist, vorliegend nämlich nur zwischen 5 mm und 40 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 20 mm, misst, stellt er aufgrund seiner Ausgestaltung als Lamellenkühler eine besonders große Außenoberfläche bereit, die für einen Wärmeübergang zwischen der Immersionsflüssigkeit und dem Wärmetauscher 7 wirksam ist. Denn die Kühllamellen 15 sind ein integraler Bestandteil des Wärmetauschers 7. Durch seine Ausgestaltung als Lamellenkühler wirkt der Wärmetauscher 7 im Temperierungsbetrieb der Temperierungseinrichtung 1 zudem in vorteilhafter Weise als Druckverlustelement bzw. als Gleichverteilungselement für die mittels der Immersionspumpe 12 angetriebene bzw. in der Immersionskammer 4 umgewälzte Immersionsflüssigkeit 6.Although the heat exchanger 7 is advantageously particularly thin along the Z direction, in this case measuring only between 5 mm and 40 mm, in particular between 10 mm and 20 mm, due to its design as a finned cooler it provides a particularly large outer surface which is effective for heat transfer between the immersion liquid and the heat exchanger 7. This is because the cooling fins 15 are an integral part of the heat exchanger 7. Due to its design as a finned cooler, the heat exchanger 7 also acts advantageously as a pressure loss element or as an even distribution element for the immersion liquid 6 driven by the immersion pump 12 or circulated in the immersion chamber 4 during the temperature control operation of the temperature control device 1.

Um zu vermeiden, dass Immersionsflüssigkeit 6, die nach Wärmeabtransport (Immersionskühlung der Batteriezellen 5) bzw. Wärmeabgabe (Immersionsheizung der Batteriezellen 5) aus Zellzwischenräumen der Batteriezellanordnung 3 austritt, nicht in unerwünschter Weise wieder zurück in die Zellzwischenräume strömt, weist die Temperierungseinrichtung 1 hier im Beispiel eine Dichtungseinrichtung 16 auf. Diese ist derart in der Immersionskammer 4 angeordnet, dass bei der Kraftfahrzeugbatterie 2 die Teilkammern 13, 14 zumindest soweit voneinander abgedichtet sind, dass im Temperierungsbetrieb, das heißt, während die Immersionspumpe 12 die Immersionsflüssigkeit 6 antreibt, ein unerwünschtes Rückströmen der Immersionsflüssigkeit 6 wenigstens größtenteils verhindert ist.In order to prevent immersion liquid 6, which escapes from the intercellular spaces of the battery cell arrangement 3 after heat removal (immersion cooling of the battery cells 5) or heat emission (immersion heating of the battery cells 5), from undesirably flowing back into the intercellular spaces, the temperature control device 1 in this example has a sealing device 16. This is arranged in the immersion chamber 4 in such a way that in the motor vehicle battery 2 the subchambers 13, 14 are sealed from one another at least to such an extent that in the temperature control mode, i.e. while the immersion pump 12 drives the immersion liquid 6, undesirable backflow of the immersion liquid 6 is at least largely prevented.

In 1 ist des Weiteren dargestellt, dass die Temperierungseinrichtung 1 vorliegend in der Immersionskammer 4 fluidisch dichte Volumenkörper 17 aufweist, die in den Zellzwischenräumen der Batteriezellanordnung 3 - das heißt zwischen den Batteriezellen 5 - angeordnet sind. Dadurch belegen die Volumenkörper 17 ein für die Immersionsflüssigkeit 6 zur Verfügung stehendes, freies Volumen der Immersionskammer 4 teilweise. Die Volumenkörper 17 sind aus einem fluidisch dichten Material ausgebildet, sodass sie mit der Immersionsflüssigkeit 6 nicht durchströmbar sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Volumenkörper 17 und die Dichtungseinrichtung 16 in Baueinheit miteinander oder als ein gemeinsames bzw. identisches Bauteil ausgeführt sind.In 1 It is further shown that the temperature control device 1 in the immersion chamber 4 has fluidically tight volume bodies 17 that are arranged in the intercellular spaces of the battery cell arrangement 3 - that is, between the battery cells 5. As a result, the volume bodies 17 partially occupy a free volume of the immersion chamber 4 that is available for the immersion liquid 6. The volume bodies 17 are made of a fluidically tight material so that the immersion liquid 6 cannot flow through them. It can be provided that the volume bodies 17 and the sealing device 16 are designed as a structural unit with one another or as a common or identical component.

Aus 1 geht zudem hervor, dass im vorliegenden Beispiel die Immersionspumpe 12 im Inneren der Immersionskammer 4 angeordnet ist. Hierzu weist einer der Volumenkörper 17 einen Pumpensitz 18 auf, dessen Gestalt bzw. Innenkontur mit einer Gestalt bzw. Außenkontur der Immersionspumpe 12 korrespondiert. So ist die Immersionspumpe 12 vorliegend im Pumpensitz 18 des entsprechenden der Volumenkörper 17 angeordnet und darin positionell gehalten, insbesondere eingebettet. Der betreffende Volumenkörper 17 weist hierbei einen Einströmkanal 19 und einen Ausströmkanal 20 auf, wobei der Einströmkanal 19 an eine Saugseite der Immersionspumpe 12 fluidisch angeschlossen ist, und der Ausströmkanal 20 an eine Druckseite der Immersionspumpe 12 fluidisch angeschlossen ist. Mittels des Einströmkanals 19 sind eine Saugseite der Immersionspumpe 12 und die Immersionskammer 4, insbesondere die zweite Teilkammer 14, fluidisch miteinander verbunden. Analog sind mittels des Ausströmkanals 20 eine Druckseite der Immersionspumpe 12 und die Immersionskammer 4, insbesondere die erste Teilkammer 13, fluidisch miteinander verbunden.Out of 1 It also emerges that in the present example the immersion pump 12 is arranged inside the immersion chamber 4. For this purpose, one of the volume bodies 17 has a pump seat 18, the shape or inner contour of which corresponds to a shape or outer contour of the immersion pump 12. In this case, the immersion pump 12 is arranged in the pump seat 18 of the corresponding volume body 17 and is held in position therein, in particular embedded. The volume body 17 in question has an inflow channel 19 and an outflow channel 20, wherein the inflow channel 19 is fluidically connected to a suction side of the immersion pump 12, and the outflow channel 20 is fluidically connected to a pressure side of the immersion pump 12. By means of the inflow channel 19, a suction side of the immersion pump 12 and the immersion chamber 4, in particular the second sub-chamber 14, are fluidically connected. Analogously, a pressure side of the immersion pump 12 and the immersion chamber 4, in particular the first sub-chamber 13, are fluidically connected to one another by means of the outflow channel 20.

Die in 1 dargestellte Anordnung der Elemente der Temperierungseinrichtung 1, der Kraftfahrzeugbatterie 2 bzw. des Kraftfahrzeugs ist lediglich beispielhaft. Wesentlich ist, dass der Wärmetauscher 7 und die Batteriezellanordnung 3 nacheinander mit der Immersionsflüssigkeit 6 durchströmt werden, wenn diese mittels der Immersionspumpe 12 angetrieben wird. Der Wärmetauscher 7 muss dabei nicht wie in 1 dargestellt bis an einen Rand der Immersionskammer 4 heranreichen; es kann genauso gut vorgesehen sein, dass derjenige der Volumenkörper 17, der in 1 die Immersionspumpe 12 beherbergt, größer (in 1 höher) ausgebildet ist, wobei der Wärmetauscher 7 an diesen seitlich anstößt.In the 1 The arrangement of the elements of the temperature control device 1, the motor vehicle battery 2 or the motor vehicle shown is merely an example. It is essential that the immersion liquid 6 flows through the heat exchanger 7 and the battery cell arrangement 3 one after the other when the latter is driven by the immersion pump 12. The heat exchanger 7 does not have to be 1 shown reach to an edge of the immersion chamber 4; it can just as well be provided that the one of the volume bodies 17 which is in 1 which houses the immersion pump 12, larger (in 1 higher), with the heat exchanger 7 abutting against it laterally.

Durch die Temperierungseinrichtung 1, die Kraftfahrzeugbatterie 2 und durch das Kraftfahrzeug ist sind jeweilige Mittel aufgezeigt, um eine Batterie, insbesondere Traktionsbatterie, besonders effizient mittels Immersionstemperierung zu kühlen.The temperature control device 1, the motor vehicle battery 2 and the motor vehicle show respective means for cooling a battery, in particular a traction battery, particularly efficiently by means of immersion temperature control.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Immersions-TemperierungseinrichtungImmersion temperature control device
22: KraftfahrzeugbatterieAutomotive battery
33: BatteriezellanordnungBattery cell arrangement
44: ImmersionskammerImmersion chamber
55: BatteriezelleBattery cell
66: ImmersionsflüssigkeitImmersion fluid
77: WärmetauscherHeat exchanger
88th: WärmetauscherflüssigkeitskreislaufHeat exchanger fluid circuit
99: AnschlussstutzenConnection piece
1010: AnschlussstutzenConnection piece
1111: WärmetauscherflüssigkeitHeat exchanger fluid
1212: ImmersionspumpeImmersion pump
1313: TeilkammerPartial chamber
1414: TeilkammerPartial chamber
1515: KühllamelleCooling fin
1616: DichtungseinrichtungSealing device
1717: VolumenkörperSolid body
1818: PumpensitzPump seat
1919: EinströmkanalInflow channel
2020: AusströmkanalOutlet channel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102019126061 A1 [0003]
DE 102018133005 A1 [0003]
DE 102011015337 A1 [0003]
DE 102021117747 B3 [0003]

Claims

Immersion temperature control device (1) for a battery cell arrangement (3) of a motor vehicle battery (2), with an immersion chamber (4) which is designed to accommodate the battery cell arrangement (3) and to have an electrically non-conductive immersion liquid (6) flowing through it, and with a heat exchanger (7) arranged in the immersion chamber (4), which - is fluidically sealed against the immersion chamber (4), - is designed for fluidic connection to a heat exchanger liquid circuit (8) external to the temperature control device in order to have a heat exchanger liquid (11) of the heat exchanger liquid circuit (8) flowing through it in a heat exchanger flow direction that is different from the immersion liquid (6), wherein the heat exchanger (7) is designed as a finned cooler which has a plurality of cooling fins (15) which are designed to be cooled transversely to the heat exchanger flow direction as the immersion liquid (6) flows through the heat exchanger (7). the immersion liquid (6) flows around it.

Tempering device (1) according to Claim 1 , characterized in that the heat exchanger (7) is between 5 mm and 40 mm thick, in particular between 10 mm and 20 mm.

Tempering device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized by a sealing device (16) which is arranged in the immersion chamber (4) in such a way that, in a temperature control operation of the temperature control device (1), a backflow of immersion liquid (6) which emerges in the immersion liquid circulation direction from the cell interspaces of the battery cell arrangement (3) back into the cell interspaces is prevented.

Temperature control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it has fluidically tight volume bodies (17) in the immersion chamber (4) which are designed to be arranged in cell interspaces of the battery cell arrangement (3).

Tempering device (1) according to Claim 4 , characterized in that one of the volume bodies (17) is adapted to receive and hold an immersion pump (12), by means of which an immersion liquid circuit can be produced in the immersion chamber (4), such that the immersion pump (12) is embedded in the corresponding volume body (17).

Motor vehicle battery (2) with an immersion temperature control device (1) designed according to one of the preceding claims and a battery cell arrangement (3) arranged in the immersion chamber (4), the battery cells (5) of which are designed to be flushed with the immersion liquid (6) for immersion temperature control.

Motor vehicle with a Claim 6 motor vehicle battery (2), wherein the heat exchanger (7) of the immersion temperature control device (1) is fluidically connected to a heat exchanger fluid circuit (8) of the motor vehicle.