EP2203952A1 - Vorrichtung zur elektrischen energiespeicherung - Google Patents

Vorrichtung zur elektrischen energiespeicherung

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EP2203952A1
EP2203952A1 EP08802746A EP08802746A EP2203952A1 EP 2203952 A1 EP2203952 A1 EP 2203952A1 EP 08802746 A EP08802746 A EP 08802746A EP 08802746 A EP08802746 A EP 08802746A EP 2203952 A1 EP2203952 A1 EP 2203952A1
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EP
European Patent Office
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flat
flat cells
stack
cooling element
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08802746A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Damsohn
Conrad Pfender
Thomas Schiehlen
Martin Steinbach
Caroline Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP2203952A1 publication Critical patent/EP2203952A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a device for electrical energy storage according to the preamble of claim 1.
  • electrochemical energy storage units of high power density are known.
  • these are lithium-ion batteries. It is also well known to flow such high-performance batteries with air, for example, from an air-conditioned passenger area or directly from an air conditioner to cool and so.
  • US Pat. No. 6,821,671 B2 describes a cooling arrangement for cooling prismatic batteries.
  • heat-conducting cooling plates are inserted between the flat cells. At their lateral end, the plates have cooling ribs in order to dissipate the heat to a fluid.
  • Advantageous embodiments are the subject of the subclaims.
  • a stacking of the individual flat cells to at least a first stack, wherein between adjacent flat cells of the first stack each have a cooling element made of good heat conducting material is carried out.
  • the individual cooling elements are larger in area than the flat side of a flat cell, so that laterally spaced from the flat cell, the cooling element has a region which is not covered by a flat cell.
  • the cooling elements at least an opening into which a heat-transmitting member is inserted to dissipate the heat generated in the flat cells to a fluid flowing in the heat-transmitting member.
  • a first and a second stack are formed by the flat cells.
  • the same cooling element is arranged both between adjacent flat cells of the first and the second stack.
  • the individual cooling elements are larger in area than two flat sides of a flat cell, so that a gap is created between the first and second stack.
  • the cooling elements In this area, which corresponds approximately to the middle of the cooling element, the cooling elements have at least one opening into which a heat-transmitting element is inserted.
  • the cooling element may have at the lateral edges further openings for heat-transmitting elements in order to allow a higher heat dissipation to a cooling fluid flowing in the heat-transferring elements.
  • the same cooling element is arranged between adjacent flat cells of these multiple stacks.
  • a cooling element is arranged after every second flat cell.
  • the cooling element is advantageously made of a metal, in particular of the group aluminum, copper or aluminum with rolled-on copper, and is preferably designed as a cost-effective sheet-metal shaped part.
  • the cooling plates preferably have a rectangular shape and may additionally be angled on at least one side in order to form a kind of receptacle for the flat cells.
  • two cooling plates, which are angled at the respective ends form a cassette, in which the flat cell is inserted.
  • two cooling plates are arranged between adjacent flat cells.
  • the thickness of the cooling element is preferably 0.2 to 2 mm, but it can be greater than 2 mm with increased cooling capacity.
  • the heat-transmitting element is particularly preferably designed as a pipe fork.
  • a pipe fork at least two, but preferably four, six or even a plurality of openings are provided in the sheet metal, in which the pipe forks are inserted.
  • individual pipes may also be inserted into the openings, the pipes being communicatively connected at their respective ends, similar to an evaporator, to a collector through which the fluid is distributed to the individual pipes.
  • the pipe forks or pipes are at least positively or frictionally connected by expansion with the cooling plates.
  • the openings may be provided with a passage to facilitate the insertion of the pipe forks and to represent a sufficiently large contact area between the pipe wall and the cooling plate.
  • the diameter of the pipe forks is preferably between 4 and 10 mm.
  • the passages are preferably formed on the cooling plates, alternatively soldered. Through the pipes, the mechanical bond and the strain of the cell network are shown.
  • a fluid in particular a refrigerant or a coolant, for example a mixture of water and glysantin.
  • the pipe forks are connected in a preferred embodiment communicating with a refrigeration cycle of a motor vehicle air conditioning. Alternatively, however, they may also be part of a self-sufficient circuit, which is preferably thermally coupled to the refrigeration cycle of a motor vehicle air conditioning system.
  • a compressible material preferably a fleece
  • the fleece is inserted between the flat cells and serves for tolerance compensation.
  • the individual stacks can additionally be braced by metal bands and arranged in a housing, for example made of plastic.
  • FIG. 1 shows a device for electrical energy storage according to the present invention
  • FIG. 5 shows a cooling element with a passage for a heat-transmitting element
  • Fig. 1 shows an apparatus for electrical energy storage 1 according to the present invention.
  • Such an energy storage unit comprises a plurality of flat cells 2, for example lithium-ion flat cells, which are stacked one above the other with their flat sides 10 and form a cell stack.
  • the flat side of the flat cell 2 is understood to mean the side with the larger surface which directly or indirectly adjoins a flat side of an adjacent flat cell 2.
  • the flat cells and the cooling plates 5 arranged between adjacent flat cells form a first 3 and a second 4 cell stack, each stack having an equal number of flat cells.
  • the individual flat cells are still sorted thick before stacking to provide for a corresponding tolerance compensation.
  • the same cooling plate 5 serves both for dissipating heat from flat cells of the first 3 and flat cells of the second stack 4.
  • a further cooling plate 5 is arranged at least at one end of the first and second stack.
  • four flat cells two each on one side of the cooling plate, are fastened, preferably glued, onto a cooling plate 5 so that in the stacking direction a cooling plate follows after every second flat cell. If the resulting waste heat of the flat cells is too large, a cooling plate may alternatively be arranged between each flat cell.
  • the heatsinks are made of highly thermally conductive material such as aluminum, copper, an aluminum-containing alloy or aluminum with rolled copper.
  • the sheets are rectangular and preferably have a thickness between 0.2 and 2 mm.
  • the cooling plates each have six openings (see FIG. 2), into which three pipe forks are inserted, which extend through the entire cell assembly consisting of the first and second stacks.
  • the pipe forks also consist of a good heat-conducting material and are positively and frictionally connected with the cooling plates chen, which is achieved by a mechanical or hydraulic expansion.
  • the open ends of the pipe forks 7 are communicatively connected, for example, welded and subsequently connected to a refrigeration cycle or a cooling circuit.
  • a fluid for example a refrigerant or a coolant, for example a water-glysantin mixture.
  • the flat cells each have two arresters (electrical cell connections) 11 on their narrow sides, which are electrically connected in a manner not shown. be clocked to ensure a parallel or in particular serial shading of the individual flat cells.
  • FIGS. 3 and 4 show two further exemplary embodiments of a cooling plate 5.
  • a cooling plate 5 in each case, six further openings are formed on the lateral edges in addition to the six openings in the middle region of the cooling plate, the number of openings being not meant to be limiting.
  • the cooling plate 5 only has openings on a lateral edge.
  • Such a cooling plate 5 is preferably suitable for forming a stack.
  • the area of a cooling plate is larger than the area of the flat side of a flat cell. This creates an area in which the openings 6 are arranged.
  • Fig. 5 shows a further alternative embodiment of a cooling plate according to the invention.
  • the cooling plates 5 are provided with passages 9, which are preferably integrally formed on the cooling plate.
  • a compressible material 8 for example a fleece, a woven fabric or a felt mat is arranged between the flat cells 2 of the first 3 and second stack 4.
  • the compressible material is used to compensate for tolerances and the mechanical stress for thermal contacting and preferably has a thickness of 0.5 to 2 mm.
  • the compressible material can only be inserted between the flat cells or glued together with them.
  • a fleece is arranged after every second, in FIGS. 7a and 8 a fleece after each flat cell.
  • FIGS. 6 to 8 are, of course, also conceivable without compressible material 8.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Mehrzahl von Flachzellen (2), die mit ihren im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten flachen Seiten (10) stapelartig übereinander angeordnet sind, wobei durch die Flachzellen zumindest ein erster Stapel (3) gebildet wird, wobei ein Kühlelement (5) zwischen benachbarten Flachzellen des mindestens einen ersten Stapels angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement mindestens eine Öffnung (6) aufweist, in die ein wärmeübertragendes Element (7) eingesteckt ist.

Description

BEHR GmbH & Co. KG Mauserstraße 3, 70469 Stuttgart
Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Insbesondere aus dem Bau von Kraftfahrzeugen mit elektrischem Antrieb, zum Beispiel einem Hybrid-Antrieb, sind elektrochemische Energiespeichereinheiten von hoher Leistungsdichte bekannt. Unter anderem handelt es sich dabei um Lithium-Ionen-Batterien. Es ist zudem allgemein bekannt, solche Hochleistungsbatterien mit Luft, beispielsweise aus einem klimatisierten Passagierbereich oder unmittelbar von einer Klimaanlage zu beströmen und so zu kühlen.
Des Weiteren ist es bekannt, derartige Batterien als Stapel von Flachzellen auszubilden, die mit Durchgängen zwischen benachbarten Zellen versehen sind. Diese Durchgänge sind für ein Fluid, beispielsweise ein Kühlmittel vor- gesehen, so dass jede Flachzelle direkt gekühlt wird. Jedoch besteht bei dieser Anordnung das Problem, dass es schwierig ist, das Fluid gleichmäßig auf die Durchgänge zu verteilen. Ferner geht aufgrund der Durchgänge für das kühlende Fluid ein erhebliches Maß an Bauraum verloren.
Es ist daher eine gleichmäßige Kühlung der Flachzellen und ein Aufbau anzustreben, der weniger Bauraum benötigt.
Folglich wird ein indirektes Kühlverfahren vorgeschlagen, bei dem ein oder mehrere Kühlelemente zwischen der Mehrzahl von Flachzellen angeordnet sind, um diese zu kühlen.
Die US 6,821 ,671 B2 beschreibt eine Kühlanordnung, um prismatische Batterien zu kühlen. Hierbei sind wärmeleitende Kühlplatten zwischen den Flachzellen eingelegt. An ihrem seitlichen Ende weisen die Platten Kühlrip- pen auf, um die Wärme an ein Fluid abzuführen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur elektrischen Energiespei- cherung anzugeben, bei der eine einfache und sichere Montage in Verbindung mit einem guten thermischen Kontakt zwischen Flachzelle und Kühl- element und in weiterer Folge zu einem wärmeabführenden Fluid gegeben ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unter- ansprüche. Dabei erfolgt zunächst eine Stapelung der einzelnen Flachzellen zu mindestens einem ersten Stapel, wobei zwischen benachbarten Flachzellen des ersten Stapels jeweils ein Kühlelement aus gut wärmeleitendem Material angeordnet ist. Die einzelnen Kühlelemente sind flächenmäßig größer als die flache Seite einer Flachzelle, so dass seitlich beabstandet zur Flach- zelle das Kühlelement einen Bereich aufweist, der nicht durch eine Flachzelle abgedeckt wird. In diesem Bereich weisen die Kühlelemente zumindest eine Öffnung auf, in die ein wärmeübertragendes Element eingesteckt ist, um die in den Flachzellen entstehende Wärme an ein Fluid, das in dem wärmeübertragenden Element strömt, abzuführen. Durch diese Ausführungsform wird eine besonders einfache und kompakte Anordnung der Flachzellen und Anbindung an eine Wärmesenke erreicht.
In einer alternativen Ausführungsform werden durch die Flachzellen ein erster und ein zweiter Stapel gebildet. Hierbei ist dasselbe Kühlelement sowohl zwischen benachbarten Flachzellen des ersten als auch des zweiten Stapels angeordnet. Die einzelnen Kühlelemente sind flächenmäßig größer als zwei flache Seiten einer Flachzelle, so dass zwischen dem ersten und zweiten Stapel ein Spalt entsteht. In diesem Bereich, der in etwa der Mitte des Kühlelementes entspricht, weisen die Kühlelemente zumindest eine Öffnung auf, in die ein wärmeübertragendes Element eingesteckt ist. Bei Flachzellen mit erhöhter Leistungsdichte kann das Kühlelement an den seitlichen Rändern weitere Öffnungen für wärmeübertragende Elemente aufweisen, um eine höhere Wärmeabfuhr an ein Kühlfluid, das in den wärmeübertragenden Elementen strömt, zu ermöglichen.
Je nach Anwendung kann es auch vorteilhaft sein, dass durch die Flachzellen mehrere Stapel gebildet werden. In dieser Ausführungsform ist dasselbe Kühlelement zwischen benachbarten Flachzellen dieser mehreren Stapel angeordnet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind jeweils vier Flachzellen, zwei Flachzellen von einem Stapel, mit einem Kühlelement verbunden, insbesondere verklebt. Somit ist in Stapelrichtung betrachtet nach jeder zweiten Flachzelle ein Kühlelement angeordnet.
Je nach Anforderung an die Kühlleistung kann in alternativer Ausgestaltung in Stapelrichtung betrachtet nach jeder, nach jeder dritten oder vierten - A -
Flachzelle ein Kühlelement angeordnet sein. Allgemein vorteilhaft besteht das Kühlelement aus einem Metall, insbesondere aus der Gruppe Aluminium, Kupfer oder Aluminium mit aufgewalztem Kupfer und ist bevorzugt als kostengünstiges Blechformteil ausgebildet. Die Kühlbleche weisen bevorzugt eine rechteckige Form auf und können zusätzlich an zumindest einer Seite abgewinkelt sein, um eine Art Aufnahme für die Flachzellen zu bilden. Alternativ ist es auch möglich, dass zwei Kühlbleche, die an den jeweiligen Enden abgewinkelt sind eine Kassette bilden, in die die Flachzelle eingelegt wird. Somit sind in Stapelrichtung gesehen zwei Kühlbleche zwischen benachbar- ten Flachzellen angeordnet.
Die Dicke des Kühlelementes beträgt bevorzugt 0,2 bis 2 mm, sie kann jedoch bei erhöhter Kühlleistung größer als 2 mm sein.
Das wärmeübertragende Element ist besonders bevorzugt als Rohrgabel ausgebildet. In diesem Fall sind zumindest zwei, bevorzugt jedoch vier, sechs oder aber auch mehrere Öffnungen im Blech vorgesehen, in die die Rohrgabeln eingesteckt sind. Alternativ können anstatt der Rohrgabeln auch einzelne Rohre in die Öffnungen eingesteckt werden, wobei die Rohre an ihren jeweiligen Enden, ähnlich einem Verdampfer, kommunizierend mit einem Sammler verbunden sind, durch den das Fluid auf die einzelnen Rohre verteilt wird.
Die Rohrgabeln oder Rohre sind zumindest form- beziehungsweise reib- schlüssig durch Aufweiten mit den Kühlblechen verbunden. Zusätzlich können in alternativer Ausgestaltung die Öffnungen mit einem Durchzug versehen sein, um das Einführen der Rohrgabeln zu erleichtern und um eine genügend große Kontaktfläche zwischen Rohrwand und Kühlblech darzustellen. Der Durchmesser der Rohrgabeln beträgt bevorzugt zwischen 4 und 10 mm. Hierbei sind die Durchzüge bevorzugt an die Kühlbleche angeformt, alternativ verlötet. Durch die Rohre werden auch der mechanische Verbund und die Verspannung des Zellverbundes dargestellt.
In den Rohrgabeln strömt ein Fluid, insbesondere ein Kältemittel oder ein Kühlmittel, beispielsweise ein Gemisch aus Wasser und Glysantin.
Die Rohrgabeln sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kommunizierend mit einem Kältekreislauf einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage verbunden. Alternativ können sie jedoch auch Teil eines autarken Kreislaufes sein, der bevorzugt an den Kältekreislauf einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage thermisch gekoppelt ist.
Bei einer zweckmäßigen Detailgestaltung ist zumindest nach jeder oder jeder zweiten Flachzelle eines Stapels ein kompressibles Material, bevorzugt ein Vlies angeordnet. Das Vlies wird zwischen die Flachzellen eingelegt und dient zum Toleranzausgleich.
In alternativer Ausgestaltung können die einzelnen Stapel zusätzlich durch Metallbänder verspannt und in einem Gehäuse, beispielsweise aus Kunst- stoff, angeordnet sein.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwend- bar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen für ein erfindungsgemäßes Kühlelement mit Öffnungen;
Fig. 5 ein Kühlelement mit einem Durchzug für ein wärmeübertragendes E- lement;
Fig. 6 bis 8 eine schematische Vorderansicht von zwei Zellstapeln mit Kühlelementen;
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung 1 gemäß vorliegender Erfindung. Eine derartige Energiespeichereinheit umfasst mehrere Flachzellen 2, beispielsweise Lithium-Ionen Flachzellen, die mit ihren flachen Seiten 10 stapelartig übereinander angeordnet sind und einen Zellstapel bilden. Erfindungsgemäß wird unter der flachen Seite der Flachzelle 2 die Seite mit der größeren Oberfläche verstanden, die mittelbar oder unmit- telbar an eine flache Seite einer benachbarten Flachzelle 2 grenzt. Durch die Flachzellen und den zwischen benachbarten Flachzellen angeordneten Kühlblechen 5 werden ein erster 3 und ein zweiter 4 Zellstapel gebildet, wobei jeder Stapel eine gleiche Anzahl an Flachzellen besitzt. Zusätzlich werden die einzelnen Flachzellen vor dem Stapeln noch dickensortiert, um für einen entsprechenden Toleranzausgleich zu sorgen. Hierbei dient dasselbe Kühlblech 5 sowohl zur Ableitung von Wärme aus Flachzellen des ersten 3 als auch aus Flachzellen des zweiten Stapels 4. Zusätzlich ist an zumindest einem Ende des ersten und zweiten Stapels ein weiteres Kühlblech 5 angeordnet. Auf ein Kühlblech 5 werden jeweils vier Flachzellen, je zwei auf einer Seite des Kühlbleches, befestigt, vorzugsweise geklebt, so dass in Stapelrichtung nach jeder zweiten Flachzelle ein Kühlblech folgt. Wenn die entstehende Abwärme der Flachzellen zu groß wird, kann alternativ zwischen jeder Flachzelle ein Kühlblech angeordnet sein.
Die Kühlbleche sind aus gut wärmeleitendem Material wie Aluminium, Kupfer, einer aluminiumhältigen Legierung oder Aluminium mit aufgewalztem Kupfer. Die Bleche sind rechteckig ausgebildet und weisen vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,2 und 2 mm auf.
Zwischen dem ersten und zweiten Stapel besitzen die Kühlbleche jeweils sechs Öffnungen (siehe Fig. 2), in die drei Rohrgabeln eingesteckt sind, die sich durch den gesamten Zellverbund, bestehend aus dem ersten und zweiten Stapel, erstrecken. Die Rohrgabeln bestehen ebenfalls aus einem gut wärmeleitenden Material und sind form- und reibschlüssig mit den Kühlble- chen verbunden, was durch eine mechanische oder hydraulische Aufweitung erreicht wird.
In nicht dargestellter Weise sind die offenen Enden der Rohrgabeln 7 kommunizierend verbunden, beispielsweise geschweißt und in weiterer Folge mit einem Kältekreislauf oder einem Kühlkreislauf verbunden. In den Rohren 7 strömt ein Fluid, beispielsweise ein Kältemittel oder ein Kühlmittel, beispielsweise ein Wasser-Glysantin Gemisch.
Die Flachzellen weisen auf ihren Schmalseiten jeweils zwei Ableiter (elektri- sehe Zellanschlüsse) 11 auf, die in nicht dargestellter Weise elektrisch kon- taktiert werden, um eine parallele oder insbesondere serielle Verschattung der einzelnen Flachzellen sicherzustellen.
Die Fig. 3 und Fig. 4 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele für ein Kühl- blech 5. In Fig. 3 sind zusätzlich zu den sechs Öffnungen im mittleren Bereich des Kühlbleches jeweils sechs weitere Öffnungen an den seitlichen Rändern ausgebildet, wobei die Anzahl der Öffnungen als nicht einschränkend verstanden werden soll. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Kühlblech 5 nur Öffnungen an einem seitlichen Rand auf. Ein derartiges Kühlblech 5 ist bevorzugt zur Bildung eines Stapels geeignet. In diesem Fall ist die Fläche eines Kühlbleches größer als die Fläche der flachen Seite einer Flachzelle. Somit entsteht ein Bereich, in dem die Öffnungen 6 angeordnet sind.
Fig. 5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlbleches. In dieser Ausführungsform sind die Kühlbleche 5 mit Durchzügen 9 versehen, die vorzugsweise an das Kühlblech angeformt sind. Durch eine derartige Ausführungsform wird das Einführen der Rohrgabeln erheblich erleichtert und die Kontaktfläche zwischen Rohr und Kühlblech stark vergrößert.
Bei dem in den Fig. 6 bis Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispielen sind zwischen den Flachzellen 2 des ersten 3 und zweiten Stapels 4 ein kompres- sibles Material 8, beispielsweise ein Vlies, ein Gewebe oder eine Filzmatte angeordnet. Das kompressible Material dient zum Toleranzausgleich und der mechanischen Verspannung zur thermischen Kontaktierung und weist vorzugsweise eine Dicke von 0,5 bis 2 mm auf. Das kompressible Material kann je nach Anforderungen nur zwischen den Flachzellen eingelegt oder mit diesen zusätzlich verklebt werden. Hierbei ist in den Fig. 6 und Fig. 7b ein Vlies nach jeder zweiten, in den Fig. 7a und Fig. 8 ein Vlies nach jeder Flachzelle angeordnet.
Die in den Fig. 6 bis Fig. 8 gezeigten Ausführungsformen sind selbstver- ständlich auch ohne kompressibles Material 8 denkbar.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zur elektrischen Energiespeicherung (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Mehrzahl von Flachzellen (2), die mit ihren im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten flachen Seiten (10) stapelartig übereinander angeordnet sind, wobei durch die Flachzellen zumindest ein erster Stapel (3) gebildet wird, wobei ein Kühlelement (5) zwischen benachbarten Flachzellen des mindestens einen ersten Stapels angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement mindestens eine Öffnung (6) aufweist, in die ein wärmeübertragendes Element (7) eingesteckt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Kühlelement (5) eine größere Fläche besitzt als die flache Seite (10) der Flachzelle (2).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung des Kühlelementes seitlich beabstandet zur Flachzelle angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Flachzellen ein zweiter Stapel (4) gebil- det wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das dasselbe Kühlelement (5) sowohl zwischen benachbarten Flachzellen des ersten als auch des zweiten Stapels angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (6) zwischen dem ersten (3) und zweiten (4) Stapel angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass durch die Flachzellen (2) mehrere Stapel gebildet werden, wobei dasselbe Kühlelement (5) zwischen benachbarten Flachzellen dieser mehreren Stapel angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Kühlelement (5) als Kühlblech, insbesondere aus Aluminium, Kupfer, einer aluminiumhältigen Legierung oder Aluminium mit aufgewalztem Kupfer ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass an jeder Flachzelle (2) ein oder zwei Kühlelemente (5) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (5) form- und/oder stoffschlüssig mit einer oder zwei benachbarten Flachzellen (2) verbunden, insbesondere verklebt ist.
11.Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen benachbarten Flachzellen (2) eines Stapels, bevorzugt nach jeder oder jeder zweiten Flachzelle, ein kom- pressibles Material, insbesondere ein Vlies (8) angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeübertragende Element (7) als Rohrgabel ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung des Kühlelementes (5) einen Durchzug (9) aufweist, in den das wärmeübertragende Element einführbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchzug (9) an das Kühlelement angeformt ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (3) und zweite (4) Stapel oder die mehreren Stapeln eine gleiche Anzahl von Flachzellen aufweisen.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachzellen als Lithium-Ionen oder NiMH Flachzellen ausgebildet sind.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeübertragende Element (7) kommunizierend mit einem Kältekreislauf, insbesondere mit einem Kältekreislauf einer Kraftfahrzeugklimaanlage verbunden ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeübertragende Element (7) Teil eines Kreislaufes ist, der thermisch an einen Kältekreislauf, insbesondere einen Kältekreislauf einer Kraftfahrzeugklimaanlage, gekoppelt ist oder koppelbar ist.
19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeübertragende Element Teil eines autarken Kältekreislaufes ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und Glysantin ist.
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009029629B4 (de) 2008-12-15 2025-06-18 Hanon Systems Wärmeübertrager zur Temperierung von Fahrzeugbatterien
CA2761758C (en) * 2009-05-11 2015-03-24 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co Kg Battery unit
DE102009039394A1 (de) * 2009-08-31 2011-03-03 Behr Gmbh & Co. Kg Kühlblech für eine galvanische Zelle und Verfahren zum Anbinden eines Kühlblechs
KR101071537B1 (ko) * 2009-09-17 2011-10-10 주식회사 엘지화학 신규한 구조의 방열부재를 포함하는 전지모듈 및 중대형 전지팩
US9595733B2 (en) * 2010-10-19 2017-03-14 GM Global Technology Operations LLC Battery modules and assemblies
DE102010051010A1 (de) 2010-11-10 2012-05-10 Daimler Ag Vorrichtung zur Speicherung von elektrischer Energie
AT511142A1 (de) * 2011-03-09 2012-09-15 Avl List Gmbh Elektrischer energiespeicher
DE202012101076U1 (de) 2011-04-14 2012-04-19 Visteon Global Technologies, Inc. Vorrichtung zum Kühlen von Batterien, insbesondere für Kraftfahrzeuge
US10396414B2 (en) * 2012-08-31 2019-08-27 Avl Powertrain Engineering, Inc. High power battery cells having improved cooling
DE102013201096A1 (de) 2013-01-24 2014-07-24 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem mit Batteriezellen und einer Vorrichtung zur Temperierung der Batteriezellen
DE102013002877B4 (de) * 2013-02-20 2021-01-14 Audi Ag Batterie mit Zellstapel und Verwendung der Batterie in einem Kraftfahrzeug
FR3034572B1 (fr) * 2015-03-30 2021-07-09 Valeo Systemes Thermiques Module de batterie, notamment pour vehicule automobile, et echangeur thermique pour module de batterie correspondant
DE102015008510A1 (de) * 2015-07-03 2017-01-05 Man Truck & Bus Ag Kraftfahrzeugbatterie
GB201705513D0 (en) 2017-04-05 2017-05-17 Siemens Ag Cooling system and method
US12322778B2 (en) * 2018-05-03 2025-06-03 Lawrence Livermore National Security, Llc Compact temperature control system and method for energy modules
EP3614407B1 (de) * 2018-08-24 2020-08-05 Rogers BV Speichervorrichtung für elektrische energie
DE102021114360A1 (de) 2021-06-02 2022-12-08 Man Truck & Bus Se Energiespeichervorrichtung umfassend Kühlvorrichtung und Spannvorrichtung
KR102545847B1 (ko) * 2023-04-04 2023-06-21 (주)제이앤에스 전기자동차 배터리의 냉각 파이프
SE546949C2 (en) * 2023-06-09 2025-03-18 Scania Cv Ab Battery Pack and Vehicle

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7439582U (de) * 1974-11-28 1975-04-10 Varta Batterie Ag Vorrichtung zui Kühlung oder Erwärmung einer aus Einzelzellen bestehenden Akkumulatorenbatterie
DE4416236A1 (de) * 1994-05-07 1995-11-09 Schmidt Bretten W Gmbh Wärmeaustauscher
JP3451142B2 (ja) * 1994-11-18 2003-09-29 本田技研工業株式会社 温度制御機構を備えたバッテリ組立体
FR2729044B1 (fr) * 1994-12-30 1997-01-24 Atherm Element refroisisseur et connecteur pour un composant electronique de puissance refroidi par un fluide electriquement isole du composant
US20020028375A1 (en) * 1995-11-22 2002-03-07 Nobuyasu Morishita Battery system
FR2779872B1 (fr) * 1998-06-11 2000-08-04 Alsthom Cge Alcatel Batterie monobloc comportant un dispositif d'echange thermique par circulation d'un fluide
US7264901B2 (en) * 1998-08-23 2007-09-04 Ovonic Battery Company, Inc. Monoblock battery
JP2001196103A (ja) * 2000-01-12 2001-07-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 組電池の冷却構造
US6533031B1 (en) * 2000-05-09 2003-03-18 Marconi Communications, Inc. Method for thermal management of a battery in an outdoor equipment cabinet
JP4589550B2 (ja) * 2001-03-05 2010-12-01 パナソニック株式会社 ニッケル水素蓄電池の製造方法
DE10130369A1 (de) * 2001-06-23 2003-01-02 Behr Gmbh & Co Vorrichtung zum Kühlen einer Fahrzeugeinrichtung, insbesondere Batterie oder Brennstoffzelle
JP4361229B2 (ja) * 2001-07-04 2009-11-11 日産自動車株式会社 電池システム
US6821671B2 (en) 2002-03-01 2004-11-23 Lg Chem, Ltd. Method and apparatus for cooling and positioning prismatic battery cells
CN100372169C (zh) * 2005-10-17 2008-02-27 李慧琪 锂离子动力电池组热平衡处理方法及装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2009052927A1 *

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US20100257883A1 (en) 2010-10-14
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