DE102022204342A1

DE102022204342A1 - Gehäuseelement einer Batterie und Batterie mit einem solchen

Info

Publication number: DE102022204342A1
Application number: DE102022204342.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Schmitt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-05-03
Filing date: 2022-05-03
Publication date: 2023-11-09
Also published as: WO2023213628A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuseelement einer Batterie (1), wobei das Gehäuseelement (2) dazu ausgebildet ist, mit einem weiteren Gehäuseelement (3) unter Ausbildung eines zur Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen (20) gemeinsam ausgebildeten Innenraums (4) verbunden zu werden, wobei das Gehäuseelement (2) eine erste Temperierstruktur (51) ausbildet und ein eine zweite Temperierstruktur (52) ausbildendes Abdeckelement (6) in der Art mit dem Gehäuseelement (2) verbunden ist, dass ein von Temperierfluid (7) durchströmbarer Strömungsraum (5) fluiddicht begrenzt ist, wobei die erste Temperierstruktur (51) und die zweite Temperierstruktur (52) innerhalb des Strömungsraums (5) angeordnet sind und von Temperierfluid (7) umströmbar angeordnet sind, wobei ein erstes Element (81) einer Batteriesteuerung thermisch leitend an dem Gehäuseelement (2) angeordnet ist und ein zweites Element (82) einer Batteriesteuerung thermisch leitend an dem Abdeckelement (6) angeordnet ist, wobei der Strömungsraum (5) mehrere Bereiche (9) umfasst, in welchen die erste Temperierstruktur (51) und die zweite Temperierstruktur (52) jeweils unterschiedlich ausgebildet sind.

Description

Stand der Technik:
Die Erfindung geht aus von einem Gehäuseelement einer Batterie nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Batterie mit einem solchen Gehäuseelement.
Ein Batteriemodul weist eine Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen auf, welche jeweils einen positiven Spannungsabgriff und einen negativen Spannungsabgriff aufweisen, wobei zu einer elektrisch leitenden seriellen und/oder parallelen Verbindung der Mehrzahl an Batteriezellen untereinander die jeweiligen Spannungsabgriffe elektrisch leitend miteinander verbunden werden und somit zu dem Batteriemodul zusammengeschaltet werden können. Insbesondere können die Batteriezellen jeweils einen ersten Spannungsabgriff, insbesondere einen positiven Spannungsabgriff, und einen zweiten Spannungsabgriff, insbesondere einen negativen Spannungsabgriff, aufweisen, die miteinander mittels Zellverbindern elektrisch leitend verbunden sind, sodass eine elektrisch serielle und/oder parallele Verschaltung ausgebildet ist. Batteriemodule ihrerseits werden ferner zu Batterien bzw. zu gesamten Batteriesystemen zusammengeschaltet.
Lithium-Ionen-Batteriezellen oder Lithium-Polymer-Batteriezellen erwärmen sich bedingt durch chemische Wandlungsprozesse in ihrem Inneren vor allem bei der schnellen Energieabgabe bzw. Energieaufnahme in Batteriesystemen. Je leistungsfähiger das Batteriesystem ist, desto größer ist auch seine Erwärmung und damit einhergehend ein effizientes aktives Thermomanagementsystem notwendig.
Stand der Technik sind beispielsweise die Druckschrift DE 10 2018 220 937 sowie die unveröffentlichte Druckschrift DE 10 2021 200 040 , welche jeweils ein Gehäuseelement einer Batterie beschreiben, welches einer Temperierung einer Mehrzahl an Batteriezellen dient.
Ferner ist auch die Druckschrift DE 10 2019 214 199 hierzu Stand der Technik, welche eine Batterie mit zwei Kühlebenen offenbart. Insbesondere sind die beiden Kühlebenen mittels eines Verbindungsstücks fluidtechnisch verbunden, sodass eine gemeinsame Temperierung ermöglicht ist. Eine Versorgung der Temperierung ist beispielsweise über Anschlussstutzen zu einer Fahrzeugschnittstelle und damit zum Kühlkreislauf des Fahrzeugs möglich.
Offenbarung der Erfindung:
Ein Gehäuseelement einer Batterie mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass eine optimierte Temperierung einer Batteriesteuerung, insbesondere eines ersten Elements einer Batteriesteuerung und eines zweiten Elements einer Batteriesteuerung, zur Verfügung gestellt werden kann. Insbesondere kann die Temperierung hinsichtlich des Druckverlusts des Kühlmittels, des Wärmeübergangs und der Entlüftbarkeit eines Strömungsraums optimiert werden.
Dazu wird erfindungsgemäß ein Gehäuseelement einer Batterie zur Verfügung gestellt. Dabei ist das Gehäuseelement dazu ausgebildet, mit einem weiteren Gehäuseelement unter Ausbildung eines gemeinsam ausgebildeten Innenraums verbunden zu werden. In diesem Innenraum ist dabei eine Mehrzahl an Batteriezellen aufnehmbar. Dabei bildet das Gehäuseelement eine erste Temperierstruktur aus. Ferner ist ein Abdeckelement in der Art mit dem Gehäuseelement verbunden, dass ein Strömungsraum begrenzt ist, welcher von Temperierfluid durchströmbar ausgebildet ist. Das Abdeckelement bildet hierbei eine zweite Temperierstruktur aus. Dabei sind die erste Temperierstruktur und die zweite Temperierstruktur innerhalb des Strömungsraums angeordnet. Weiterhin sind die erste Temperierstruktur und die zweite Temperierstruktur von Temperierfluid umströmbar angeordnet. Dabei ist ein erstes Element einer Batteriesteuerung thermisch leitend an dem Gehäuseelement angeordnet und ist ein zweites Element einer Batteriesteuerung thermisch leitend an dem Abdeckelement angeordnet. Erfindungsgemäß umfasst der Strömungsraum mehrere Bereiche, in welchen die erste Temperierstruktur und/oder die zweite Temperierstruktur jeweils unterschiedlich ausgebildet sind.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Es ist zweckmäßig, wenn das erste Element einer Batteriesteuerung unmittelbar benachbart zu der ersten Temperierstruktur angeordnet ist und wenn das zweite Element einer Batteriesteuerung unmittelbar benachbart zu der zweiten Temperierstruktur angeordnet ist. Hierdurch kann eine besonders zuverlässige und optimiert ausgebildete Wärmeübertragung ausgebildet werden.
Insbesondere ist das erste Element einer Batteriesteuerung an einer dem Abdeckelement abgewandten Seite des Gehäuseelements angeordnet und ist insbesondere das zweite Element einer Batteriesteuerung an einer dem Innenraum zugewandten Seite des Abdeckelements angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass beispielsweise auf einer Oberseite des Gehäuseelements und an einer Unterseite des Abdeckelements jeweils eine Temperierebene ausgebildet ist. Auf dieser Oberseite kann hierbei beispielsweise das erste Element einer Batteriesteuerung angeordnet sein und auf dieser Unterseite kann hierbei beispielsweise das zweite Element einer Batteriesteuerung angeordnet sein.
Zudem kann bevorzugt zu einer verbesserten thermischen Anbindung des ersten Elements einer Batteriesteuerung an das Gehäuseelement sowie des zweiten Elements der Batteriesteuerung an das Abdeckelement ein thermisches Ausgleichsmaterial angeordnet sein, welches insbesondere jeweils zwischen dem ersten Element einer Batteriesteuerung und dem Gehäuseelement sowie zwischen dem zweiten Element einer Batteriesteuerung und dem Abdeckelement angeordnet ist. Ein solches thermisches Ausgleichsmaterial kann bevorzugt ein sogenanntes gap pad, ein sogenannter gap filler oder ein thermisch leitfähig ausgebildeter Klebstoff sein.
Es ist zweckmäßig, wenn das erste Element einer Batteriesteuerung ein elektrischer Spannungswandler, insbesondere ein Gleichspannungswandler ist, und/oder wenn das zweite Element einer Batteriesteuerung eine Überstromschutzeinrichtung ist.
Ein Gleichspannungswandler ist auch als DC/DC-Wandler bekannt und dient dazu, eine an einem Eingang zugeführte Gleichspannung in eine geregelte oder ungeregelte Gleichspannung umzuwandeln, deren Spannungsniveau an einem Ausgang höher, niedriger, invertiert oder isoliert zur zugeführten Gleichspannung sein kann.
Eine Überstromschutzeinrichtung ist auch als DC-Breaker bekannt und dient dazu, einen elektrischen Stromkreis zu unterbrechen, wenn der elektrische Strom darin eine festgelegte Stromstärke insbesondere über eine vorgegebene Zeit überschreitet. Solche Überstromschutzeinrichtungen können bspw. als Schmelzsicherung oder als Leitungsschutzschalter ausgebildet sein.
Insbesondere können sowohl der Gleichspannungswandler als auch die Überstromschutzeinrichtung jeweils auf einer eigenen Leiterplatte angeordnet sein. An dieser Stelle sei angemerkt, dass eine Leiterplatte (zu Englisch Printed Circuit Board bzw. kurz PCB) oder auch bekannt als Platine grundsätzlich ein Trägerelement elektronischer Elemente ist, welches insbesondere zu deren mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung untereinander dient. Elektronische Elemente dienen hierbei dazu, den elektrischen Strom zu regeln und zu überwachen. Hierzu umfassen Leiterplatten ein elektrisch isolierendes Material, an welchem oder in welchem weiterhin elektrisch leitende Verbindungen, sogenannte Leiterbahnen, welche bevorzugt aus Kupfer ausgebildet sind, angeordnet sind. Insbesondere sind die elektronischen Elemente stoffschlüssig, wie besonders bevorzugt gelötet, mit der Leiterplatte verbunden, sodass überdies eine elektrisch leitende Verbindung mit den Leiterbahnen ausgebildet ist.
Ferner können diese elektronischen Bauteile, wie beispielsweise der Gleichspannungswandler oder die Überstromschutzeinrichtung, jeweils mehrere einzelne Schalteinrichtungen umfassen. Eine Schalteinrichtung dient hierbei grundsätzlich dazu, einen Stromkreis dahingehend zu schalten, dass dieser entweder offen oder geschlossen ist. Diese Schalteinrichtungen können hierbei bspw. als Halbleiterschalter, welche auch als Transistoren, Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistoren (oder kurz MOSFET) oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (oder kurz IGBT) bekannt sind, ausgebildet sein. Weiterhin kann die Schalteinrichtung hierbei bspw. auch als Relais ausgebildet sein, welches grundsätzlich ein durch elektrischen Strom betriebener Schalter mit in der Regel zwei Schaltstellungen ist, und in welchem ein elektrischer Kontakt bspw. durch eine elektromagnetische Kraft geöffnet und geschlossen werden kann. Insbesondere sind solche Schalteinrichtungen in Gruppen und an unterschiedlichen Positionen angeordnet. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das erste Element einer Batteriesteuerung und das zweite Element einer Batteriesteuerung jeweils mehrere einzelne Schalteinrichtungen umfassen kann.
Solche Schalteinrichtungen erwärmen sich insbesondere während eines Betriebes der Batterie und sind daher zu entwärmen. Hierdurch sind mehrere Bereiche ausgebildet, welche unterschiedlichen Erwärmungen ausgesetzt sind und somit unterschiedliche Entwärmungsanforderungen aufweisen.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass beispielsweise auch ein Gleichspannungswandler und eine Überstromschutzeinrichtung unterschiedliche Anforderungen an die Entwärmung aufweisen. Insgesamt kann mittels einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Gehäuseelements der Batterie eine Entwärmung zur Verfügung gestellt werden, welche den eben dargestellten unterschiedlichen Anforderungen optimiert Rechnung tragen kann.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn die erste Temperierstruktur eine Mehrzahl an ersten Strömungsstörelementen umfasst und wenn die zweite Temperierstruktur eine Mehrzahl an zweiten Strömungsstörelementen umfasst. Dabei weisen unterschiedlich ausgebildete Bereiche jeweils unterschiedliche Anordnungsdichten, unterschiedliche Durchmesser und/oder unterschiedliche Höhen der ersten Strömungsstörelemente und/oder der zweiten Strömungsstörelemente auf. Eine Anordnungsdichte beschreibt hierbei die Anzahl an ersten Strömungsstörelementen bzw. an zweiten Strömungsstörelementen innerhalb einer bestimmten Fläche. An dieser Stelle sei angemerkt, dass Strömungsstörelemente dazu ausgebildet sind, sowohl eine wärmeübertragende Fläche zu vergrößern als auch einen Wärmeübergang zu erhöhen. Insbesondere dienen Strömungsstörelemente dazu, eine Strömung des strömenden Temperierfluids zu stören und hierdurch eine Turbulenz des strömenden Temperierfluids zu erhöhen und somit insbesondere einen Übergang einer laminaren Strömung in eine turbulente Strömung zu ermöglichen, wodurch der Wärmeübergang deutlich erhöht werden kann.
Insbesondere weisen die ersten Strömungsstörelemente und die zweiten Strömungsstörelemente jeweils eine kreisrunde Querschnittsfläche auf. Bevorzugt können die ersten Strömungsstörelemente und die zweiten Strömungsstörelemente jeweils versetzt zueinander angeordnet sein.
Besonders bevorzugt ist das Gehäuseelement als Druckgussgehäuse ausgebildet. Insbesondere ist auch das Abdeckelement als Druckgussbauteil ausgebildet. Insbesondere können dabei während des jeweiligen Druckgussprozesses die ersten Strömungsstörelemente und die zweiten Strömungsstörelemente ausgebildet werden.
Von Vorteil ist es, wenn in einem ersten Bereich sowohl ein Bestandteil des ersten Elements einer Batteriesteuerung als auch ein Bestandteil des zweiten Elements einer Batteriesteuerung angeordnet sind, und wenn weiterhin an dem Gehäuseelement erste Strömungsstörelemente und an dem Abdeckelement zweite Strömungsstörelemente ausgebildet sind. An dieser Stelle sei angemerkt, dass ein Bestandteil beispielsweise eine Schalteinrichtung, wie insbesondere ein MOSFET, umfassen kann. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass in dem ersten Bereich beidseitig an den Strömungsraum zu temperierende Komponenten bzw. Bestandteile der Batteriesteuerung angeordnet sind, welche somit auch zuverlässig entwärmt werden können. Insbesondere sind jeweilige identisch ausgebildete erste Höhen der ersten Strömungsstörelemente und jeweilige identisch ausgebildete zweite Höhen der zweiten Strömungsstörelemente zueinander identisch ausgebildet. Hierdurch kann eine symmetrische Ausbildung zur Verfügung gestellt werden. Ferner ist es auch möglich, das jeweilige identisch ausgebildete erste Höhen der ersten Strömungsstörelemente von jeweiligen identisch ausgebildeten zweiten Höhen der zweiten Strömungsstörelemente verschieden sind. Hierdurch kann eine asymmetrische Ausbildung zur Verfügung gestellt werden. Eine solche asymmetrische Ausbildung bietet den Vorteil, dass unterschiedlichen Temperierungsbedürfnissen optimiert Rechnung getragen werden kann. Insbesondere kann ein höheres Temperierungsbedürfnis mit einer größeren Höhe im Vergleich zu einer geringeren Höhe bei einem niedrigeren Temperierungsbedürfnis bedient werden. Weiterhin sollten die ersten Strömungsstörelemente und die zweiten Strömungsstörelemente voneinander beabstandet ausgebildet sein, sodass eine gleichmäßige Strömungsführung des Temperierfluids ermöglicht ist.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn in einem zweiten Bereich nur ein Bestandteil des ersten Elements einer Batteriesteuerung angeordnet ist und wenn weiterhin nur an dem Gehäuseelement erste Strömungsstörelemente ausgebildet sind. Von Vorteil ist es weiterhin auch, wenn in dem zweiten Bereich nur ein Bestandteil des zweiten Elements einer Batteriesteuerung angeordnet ist und wenn weiterhin nur an dem Abdeckelement zweite Strömungsstörelemente ausgebildet sind. An dieser Stelle sei angemerkt, dass ein Bestandteil beispielsweise eine Schalteinrichtung, wie insbesondere ein MOSFET, umfassen kann. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass in dem zweiten Bereich einseitig an den Strömungsraum zu temperierende Komponenten bzw. Bestandteile der Batteriesteuerung angeordnet sind, welche somit auch zuverlässig entwärmt werden können. Insbesondere sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass das Gehäuseelement der Batterie mehrere zweite Bereiche umfassen kann, wenn beispielsweise Bestandteile des ersten Elements einer Batteriesteuerung und Bestandteile des zweiten Elements der Batteriesteuerung alternierend angeordnet sind. Der Vollständigkeit halber sei noch bemerkt, dass auf der jeweils gegenüberliegenden Seite das Abdeckelement keine zweiten Strömungsstörelemente ausbildet bzw. das Gehäuseelement keine ersten Strömungsstörelemente ausbildet.
Insgesamt bietet eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Gehäuseelements der Batterie den Vorteil, dass mittels einer gleichmäßigen Strömungsführung ein Druckverlust minimiert werden kann, ein Wärmeübergang vereinheitlicht werden kann und auch eine homogene, verbesserte Entlüftung zur Verfügung gestellt werden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Batterie umfassend ein eben beschriebenes Gehäuseelement. Dabei ist das Gehäuseelement mit einem weiteren Gehäuseelement unter Ausbildung eines Innenraums verbunden. In dem Innenraum ist dabei eine Mehrzahl an Batteriezellen aufgenommen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:

1 in einer perspektivischen Ansicht eine Oberseite einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements,
2 in einer perspektivischen Ansicht eine Unterseite einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements
3 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements mit einer Darstellung eines Abdeckelements,
4 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements ohne eine Darstellung des Abdeckelements,
5 ein zugehöriges Abdeckelement,
6 eine Strömungsführung innerhalb eines Strömungsraums,
7 eine erste Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Batterie,
8 eine zweite Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Batterie und
9 eine Darstellung von Strömungsstörelementen.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Oberseite einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements 2 einer Batterie 1 und 2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Unterseite einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements 2 einer Batterie 1.
Das in den 1 und 2 zu erkennende Gehäuseelement 2 der Batterie 1 ist dabei dazu ausgebildet, mit einem weiteren Gehäuseelement 3 unter Ausbildung eines zur Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen 20 gemeinsam ausgebildeten Innenraums 4 verbunden zu werden. In dem Innenraum 4 kann dabei eine Mehrzahl an Batteriezellen 20 aufgenommen werden. Das Gehäuseelement 2 der Batterie 1 ist dabei gemäß dem in der 1 und in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung als Druckgussgehäuse 200 ausgebildet.
In der 1 ist dabei ein erstes Element 81 einer Batteriesteuerung zu erkennen. Insbesondere ist das erste Element 81 einer Batteriesteuerung dabei als ein elektrischer Spannungswandler 83, und bevorzugt als ein Gleichspannungswandler 830, ausgebildet. Weiterhin umfasst das erste Element 81 einer Batteriesteuerung dabei eine erste Leiterplatte 86, auf welcher Bestandteile 811, 812, 813 des ersten Elements 81 einer Batteriesteuerung, wie insbesondere als MOSFET ausgebildete Schalteinrichtungen 810, angeordnet sind. Das erste Element 81 einer Batteriesteuerung ist dabei thermisch leitend an dem Gehäuseelement 2 angeordnet.
In der 2 ist dabei ein zweites Element 82 einer Batteriesteuerung zu erkennen. Insbesondere ist das zweite Element 82 einer Batteriesteuerung dabei als eine Überstromschutzeinrichtung 84 ausgebildet. Weiterhin umfasst das zweite Element 82 einer Batteriesteuerung dabei eine zweite Leiterplatte 87, auf welcher Bestandteile 821, 822, 823 des zweiten Elements 82 einer Batteriesteuerung, wie insbesondere als MOSFET ausgebildete Schalteinrichtungen 820, angeordnet sind. Ferner ist aus der 2 bereits ein Abdeckelement 6 zu erkennen, welches mit dem Gehäuseelement 1 verbunden ist. Das zweite Element 82 einer Batteriesteuerung ist dabei thermisch leitend an dem Abdeckelement 6 angeordn et.
3 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements 2 mit einer Darstellung eines Abdeckelements 6 und 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuseelements 2 ohne eine Darstellung des Abdeckelements 6. Weiterhin zeigt 5 das zugehörige Abdeckelement 6.
In der 4 ist zunächst zu erkennen, dass das Gehäuseelement 2 eine erste Temperierstruktur 51 ausbildet.
In der 5 ist erkennen, dass das Abdeckelement 6 eine zweite Temperierstruktur 52 ausbildet.
Das Gehäuseelement 2 und das Abdeckelement 6 sind dabei in der Art miteinander verbindbar, dass ein in der 4 zu erkennender Strömungsraum 5 ausgebildet ist. Dieser Strömungsraum 5 ist dabei von Temperierfluid 7 durchströmbar ausgebildet.
Weiterhin sind dabei die erste Temperierstruktur 51 und die zweite Temperierstruktur 52 innerhalb des Strömungsraums 5 angeordnet und von Temperierfluid 7 umströmbar angeordnet.
Insbesondere sei an dieser Stelle bemerkt, dass das erste Element 81 einer Batteriesteuerung unmittelbar benachbart zu der ersten Temperierstruktur 51 angeordnet ist und dass das zweite Element 82 einer Batteriesteuerung unmittelbar benachbart zu der zweiten Temperierstruktur 52 angeordnet ist. Insbesondere ist das erste Element 81 einer Batteriesteuerung an einer dem Abdeckelement 6 abgewandten Seite des Gehäuseelements 2 angeordnet und ist das zweite Element 82 einer Batteriesteuerung an einer dem Innenraum 4 zugewandten Seite des Abdeckelements 6 angeordnet.
Zudem ist zu erkennen, dass der Strömungsraum 5 mehrere Bereiche 9 umfasst. In diesen Bereichen 9 sind die erste Temperierstruktur 51 und/oder die zweite Temperierstruktur 52 jeweils unterschiedlich ausgebildet.
Die erste Temperierstruktur 51 umfasst dabei eine Mehrzahl an ersten Strömungsstörelementen 71 und die zweite Temperierstruktur 52 umfasst dabei eine Mehrzahl an zweiten Strömungsstörelementen 72.
Hierbei weisen unterschiedlich ausgebildete Bereiche 9, wie aus den 4 und 5 zu erkennen ist, eine unterschiedliche Anordnungsdichte 111 der ersten Strömungsstörelemente 71 und der zweiten Strömungsstörelemente 72 auf.
Beispielsweise umfassen das Gehäuseelement 2 und das Abdeckelement 6 einen ersten Bereich 91, in welchem ein Bestandteil 811 des ersten Elements 81 einer Batteriesteuerung und ein Bestandteil 821 des zweiten Elements 82 einer Batteriesteuerung angeordnet sind. Dabei sind erste Strömungsstörelemente 71 an dem Gehäuseelement 2 und zweite Strömungsstörelemente 72 an dem Abdeckelement 6 ausgebildet. Insbesondere weisen die ersten Strömungsstörelemente 71 und die zweiten Strömungsstörelemente 72 eine kreisrunde Querschnittsfläche 70 auf.
Beispielsweise umfassen das Gehäuseelement 2 und das Abdeckelement 6 einen zweiten Bereich 92, in welchem nur ein Bestandteil 812 des zweiten Elements 82 einer Batteriesteuerung angeordnet ist und nur zweite Strömungsstörelemente 72 an dem Abdeckelement 6 angeordnet sind. Das Gehäuseelement 2 ist, wie aus der 4 zu erkennen ist, frei von ersten Strömungsstörelementen 71. Selbstverständlich ist es auch möglich, einen zweiten Bereich 92 auszubilden, in welchem nur ein Bestandteil 812 des ersten Elements 81 einer Batteriesteuerung angeordnet ist und nur erste Strömungsstörelemente 71 an dem Gehäuseelement 2 ausgebildet sind. Weiterhin wäre das Abdeckelement 6 frei von zweiten Strömungsstörelementen 72.
Weiterhin ist zu erkennen, dass das Gehäuseelement 2 und das Abdeckelement 6 einen dritten Bereich 93 umfassen können. In dem dritten Bereich 93 sind dabei sowohl ein Bestandteil 813 des ersten Elements 81 einer Batteriesteuerung als auch ein Bestandteil 823 des zweiten Elements 82 einer Batteriesteuerung angeordnet. Dabei sind der Bestandteil 813 und der Bestandteil 823 versetzt zueinander angeordnet. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass sich der dritte Bereich 93 von dem ersten Bereich 91 und dem zweiten Bereich 92 dadurch unterscheidet, dass in dem dritten Bereich 93 der Bestandteil 813 und der Bestandteil 823 versetzt zueinander angeordnet sind und dass in dem ersten Bereich 91 sowie in dem zweiten Bereich 92 der Bestandteil 811 und der Bestandteil 821 bzw. der Bestandteil 812 und der Bestandteil 822 gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Weiterhin sind in dem dritten Bereich 93 an dem Gehäuseelement 2 erste Strömungsstörelemente 71 und an dem Abdeckelement 6 zweite Strömungsstörelemente 72 angeordnet, welche ebenfalls versetzt zueinander angeordnet sind und bevorzugt ineinander eingreifen können.
In der 4 ist ferner zu erkennen, dass das Gehäuseelement 2 weiterhin einen Einlass 141 aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, Temperierfluid 7 in den Strömungsraum 5 hinein einzulassen, und dass das Gehäuseelement 2 weiterhin einen Auslass 142 aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, Temperierfluid 7 aus dem Strömungsraum 5 heraus auszulassen.
6 zeigt eine Strömungsführung innerhalb eines Strömungsraums 5. Die Strömungsführung bildet dabei ein U-förmiges Profil aus. Insbesondere umfasst das Gehäuseelement 2 Strömungsleitelemente 73, welche dazu dienen, den Strömungsraum 5 zu begrenzen. Ferner umfasst das Gehäuseelement 2 ein Zwischenelement 74, welches dazu ausgebildet ist, eine Kurzschlussströmung zwischen dem Einlass 141 und dem Auslass 142 zu verhindern.
7 zeigt eine erste Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Batterie 1 und 8 zeigt eine zweite Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Batterie 1.
Dabei sind zunächst das erste Gehäuseelement 2 und das weitere Gehäuseelement 3 zu erkennen, welche unter Ausbildung des Innenraums 4, in welchem eine Mehrzahl an Batteriezellen 20 aufgenommen ist, miteinander verbunden sind.
Ferner ist ein thermisches Ausgleichsmaterial 15 zu erkennen, welches einer Verbesserung der Wärmeleitung dient.
In der 7 ist weiterhin ein erster Bereich 91 zu erkennen, in welchem also ein Bestandteil 811 des ersten Elements 81 einer Batteriesteuerung und ein Bestandteil 821 des zweiten Elements 82 einer Batteriesteuerung angeordnet sind. Weiterhin sind dabei erste Strömungsstörelemente 71 an dem Gehäuseelement 2 ausgebildet und sind dabei zweite Strömungsstörelemente 72 an dem Abdeckelement 6 ausgebildet.
In der 8 sind weiterhin zwei zweite Bereiche 92 zu erkennen, in welchen also jeweils nur ein Bestandteil 812 des ersten Elements 81 einer Batteriesteuerung angeordnet ist bzw. nur ein Bestandteil 822 des zweiten Elements 82 einer Batteriesteuerung angeordnet ist. Weiterhin sind dabei nur erste Strömungsstörelemente 71 an dem Gehäuseelement 2 ausgebildet bzw. sind dabei nur zweite Strömungsstörelemente 72 an dem Abdeckelement 6 ausgebildet.
Ferner ist in der 7 auch ein dritter Bereich 93 zu erkennen, in welchem also ein Bestandteil 813 des ersten Elements 81 einer Batteriesteuerung und ein Bestandteil 823 des zweiten Elements 82 einer Batteriesteuerung angeordnet sind, wobei die Bestandteile 813 und die Bestandteile 823 versetzt zueinander angeordnet sind. Weiterhin sind dabei erste Strömungsstörelemente 71 an dem Gehäuseelement 2 ausgebildet und sind dabei zweite Strömungsstörelemente 72 an dem Abdeckelement 6 ausgebildet, wobei die ersten Strömungsstörelemente 71 und die zweiten Strömungsstörelemente 72 versetzt zueinander angeordnet sind.
In den 7 und 8 sind dabei die optimierten thermischen Pfade zwischen dem ersten Element 81 einer Batteriesteuerung und dem Temperierfluid 7 sowie zwischen dem zweiten Element 82 einer Batteriesteuerung und dem Temperierfluid 7 zu erkennen.
9 zeigt eine Darstellung von Strömungsstörelementen. Insbesondere sind dabei erste Strömungsstörelemente 71 und zweite Strömungsstörelemente 72 zu erkennen, welche jeweils einen Durchmesser 112 und eine Höhe 113 aufweisen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass in dem ersten Bereich 91, dem zweiten Bereich 92 und dem dritten Bereich 93 neben der Anordnungsdichte 111 auch die Durchmesser 112 und/oder die Höhen 113 unterschiedlich ausgebildet sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018220937 [0004]
DE 102021200040 [0004]
DE 102019214199 [0005]

Claims

Gehäuseelement einer Batterie (1), wobei das Gehäuseelement (2) dazu ausgebildet ist, mit einem weiteren Gehäuseelement (3) unter Ausbildung eines zur Aufnahme einer Mehrzahl an Batteriezellen (20) gemeinsam ausgebildeten Innenraums (4) verbunden zu werden, wobei das Gehäuseelement (2) eine erste Temperierstruktur (51) ausbildet und ein eine zweite Temperierstruktur (52) ausbildendes Abdeckelement (6) in der Art mit dem Gehäuseelement (2) verbunden ist, dass ein von Temperierfluid (7) durchströmbarer Strömungsraum (5) fluiddicht begrenzt ist, wobei die erste Temperierstruktur (51) und die zweite Temperierstruktur (52) innerhalb des Strömungsraums (5) angeordnet sind und von Temperierfluid (7) umströmbar angeordnet sind, wobei ein erstes Element (81) einer Batteriesteuerung thermisch leitend an dem Gehäuseelement (2) angeordnet ist und ein zweites Element (82) einer Batteriesteuerung thermisch leitend an dem Abdeckelement (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum (5) mehrere Bereiche (9) umfasst, in welchen die erste Temperierstruktur (51) und/oder die zweite Temperierstruktur (52) jeweils unterschiedlich ausgebildet sind.
Gehäuseelement nach dem vorhergehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (81) einer Batteriesteuerung unmittelbar benachbart zu der ersten Temperierstruktur (51) angeordnet ist und das zweite Element (82) einer Batteriesteuerung unmittelbar benachbart zu der zweiten Temperierstruktur (52) angeordnet ist, wobei das erste Element (81) einer Batteriesteuerung insbesondere an einer dem Abdeckelement (6) abgewandten Seite des Gehäuseelements (2) angeordnet ist und wobei das zweite Element (82) einer Batteriesteuerung insbesondere an einer dem Innenraum (4) zugewandten Seite des Abdeckelements (6) angeordnet ist.
Gehäuseelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (81) einer Batteriesteuerung ein elektrischer Spannungswandler (83), insbesondere ein Gleichspannungswandler (830) ist, und/oder dass das zweite Element (82) einer Batteriesteuerung eine Überstromschutzeinrichtung (84) ist.
Gehäuseelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Temperierstruktur (51) eine Mehrzahl an ersten Strömungsstörelementen (71) umfasst und dass die zweite Temperierstruktur (52) eine Mehrzahl an zweiten Strömungsstörelementen (72) umfasst, wobei unterschiedlich ausgebildete Bereiche (9) jeweils unterschiedliche Anordnungsdichten (111), unterschiedliche Durchmesser (112) und/oder unterschiedliche Höhen (113) der ersten Strömungsstörelemente (71) und/oder der zweiten Strömungsstörelemente (72) aufweisen.
Gehäuseelement nach dem vorhergehenden Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Strömungsstörelemente (71) und die zweiten Strömungsstörelemente (72) jeweils eine kreisrunde Querschnittsfläche (70) aufweisen.
Gehäuseelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) als Druckgussgehäuse (200) ausgebildet ist.
Gehäuseelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Bereich (91) ein Bestandteil (811) des ersten Elements (81) einer Batteriesteuerung und ein Bestandteil (821) des zweiten Elements (82) einer Batteriesteuerung angeordnet sind, wobei erste Strömungsstörelemente (71) an dem Gehäuseelement (2) und zweite Strömungsstörelemente (72) an dem Abdeckelement (6) ausgebildet sind.
Gehäuseelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Bereich (92) nur ein Bestandteil (812) des ersten Elements (81) einer Batteriesteuerung angeordnet ist und nur erste Strömungsstörelemente (71) an dem Gehäuseelement (2) ausgebildet sind, oder dass nur ein Bestandteil (822) des zweiten Elements (82) einer Batteriesteuerung angeordnet ist und nur zweite Strömungsstörelemente (72) an dem Abdeckelement (6) ausgebildet sind.
Gehäuseelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) weiterhin einen Einlass (141) ausgebildet zu einem Einströmen von Temperierfluid (7) in den Strömungsraum (5) hinein aufweist und einen Auslass (142) ausgebildet zu einem Ausströmen von Temperierfluid (7) aus dem Strömungsraum (5) heraus aufweist.
Batterie umfassend ein Gehäuseelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei das Gehäuseelement mit einem weiteren Gehäuseelement (3) unter Ausbildung eines Innenraums (4) verbunden sind, und in dem Innenraum (4) eine Mehrzahl an Batteriezellen (20) aufgenommen ist.