EP3114725A1 - Passive temperature control of rechargeable batteries - Google Patents

Passive temperature control of rechargeable batteries

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EP3114725A1
EP3114725A1 EP15714159.9A EP15714159A EP3114725A1 EP 3114725 A1 EP3114725 A1 EP 3114725A1 EP 15714159 A EP15714159 A EP 15714159A EP 3114725 A1 EP3114725 A1 EP 3114725A1
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EP
European Patent Office
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battery
heat
vapor chamber
battery cells
battery according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15714159.9A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Cornelia Neidl-Stippler
Hans Kunstwadl
Gerhard Mitic
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Original Assignee
Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the invention relates to a battery with a temperature control.
  • Battery power at low temperature decreases sharply and at elevated temperature possible decomposition of the battery, including fire / oxidation can occur.
  • JP3050051 discloses an air conditioner for electric vehicles, wherein the cooling or
  • Heating of the battery can be done via air cooling.
  • JP3733682 teaches a battery temperature control device which is a
  • Car interior air system used in the battery case can cool or heat housed via an inlet duct ..
  • Japanese Patent Application (Kokai) No. 10-32021 discloses a battery having a heat-insulating material, and the use of an auxiliary heater such as an electric heater to maintain a suitable working temperature of the battery in the cold.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication (Kokai) No. 2006-269426 discloses a battery having a plurality of battery units, in which partition walls are disposed side by side between the battery units, a housing in which the battery units and the partition wall are installed, and an inlet and an outlet through which Heat carrier flows, and a PTC heating element between the partition and the battery unit
  • DAIMLER proposes for this purpose in DE 102010013025 heat transfer plates, the Connected to heat pipes, which quickly remove the heat from the battery
  • a generic battery or accumulator has at least one battery cell and a temperature control for the battery cells, wherein the temperature control:
  • At least one vapor chamber which is in direct contact with the surface of the at least one battery cell with a first battery contact surface, and heat pipes, which are partially disposed on a second heat pipe contacting surface of the vapor chamber and lead out of the battery to a heat exchanger.
  • the heat absorption surface of the vapor chamber is arranged between two battery cells of a battery and to this purpose for optimal
  • Heat transfer adapted.
  • the heat pipe contact surface of the Vapor Chamber can have recesses to accommodate the heat pipe inner sections to provide a larger heat transfer area between the heat pipe and the vapor chamber with better heat transfer.
  • thermosyphon heat pipes
  • variable Conductance heat pipes loop heat pipes
  • CPL capillary pumped loops
  • the in a simple embodiment of the invention, which cools only the battery cells, the varnishleitrohrinnenabites is carried out as a condensation zone and the varnishleitrohraussen- section as the evaporation zone in the heat exchanger for heating the battery cells.
  • the vapor chamber is at least partially made of electrically non-conductive material and is preferably designed as an electrical insulator between the Vaporchamber contact portion and the Vaporchambereben Ieitrohrutton construction to avoid leakage currents.
  • an external heat exchanger for warming up or warming the battery cells is preferably used to control the battery temperature
  • Optimized performance of the same provided and the heat exchange medium is selected from: fluid materials, air, coolant from the coolant circuit, PCMs or a solid heat storage material comprising zeolite, salt hydrates or phase change material, comprising paraffins and fatty acids, are provided and the at least one heat tube, which is thermally connected to the battery at one end via the Vapor Chamber, which heats the battery via the Vapor Chamber as a heating device and / or can operate as a cooling device that heats the battery via the Vapor Chamber.
  • the at least one battery cell may be selected from rectangular columnar battery cells, laminated battery cells, and cylindrical battery cells.
  • planar heat pipes - also called vapor chambers or heat spreaders - are arranged between the battery cells, which locally dissipate locally occurring heat peaks over their area.
  • Vapor Chambers are significantly faster and more efficient than classic heatsinks, whose thermal conductivity easily increases around them
  • the surface structure of the Vapor Chamber can be designed so that it surrounds the heat pipes on three sides and thus allows a good heat transfer.
  • the heat pipes pass through a heat accumulator, preferably a latent heat accumulator, which receives the latent heat of the working fluid of the heat pipes. It may be beneficial to use loop heat pipes, which have great heat transport capabilities.
  • a heat pipe type is selected so that it removes heat from a certain initial temperature of the battery cells from the battery and at least one heat conduction
  • the tube type is selected to return heat from the heat storage to the battery via the heat spreader at a predetermined minimum temperature of the battery.
  • latent heat storage solid storage such as zeolites
  • the heat release is easily controlled.
  • Latentowski Eatmaykeiten be used, which are performed in a battery independent circuit - eg. A heating circuit.
  • the use of latent heat storage depends on its capacity and - in mobile use of the battery - and its weight.
  • Salt water eutectics 0 ° C - paraffins -30 ° C - 130 ° C - salt hydrates 5 ° C-130 ° C - sugar alcohols 90 ° C-180 ° C - salts and their eutectic mixtures logo CNRS logo INIST 180 ° C and mobile latent heat storage (macro-encapsulated) with a phase change material. Melting point of 58 ° C, inlet temperature of 56 ° C-180 ° C
  • Latent heat storage are known and are already used for a variety of technical applications, such as house heating or motor vehicles. With regard to the latent heat storage is fully contained in the book published on the Internet: http: //www.bueh ⁇ der-synergie.de/c new html / c 10 07 e .store thermal. htm - "Book of Synergy" by Ahmed A.W. Khammas, Rukn-eddin, al-Buti Bldg., Damascus / Iran P.O. Box 2361.
  • PCM microencapsulated phase change materials
  • Such materials are commercially available, inter alia, from BASF SE under the trademark MIKRONAL®
  • the heat can also be stored in hydrated salt crystals - for example, hydrated Na 2 SO 4, chlorides, hydrates, fluorides, etc
  • heat pipes have the property to be able to transport heat bidirectionally, heat can also be transferred back from the latent heat storage - for example, to maintain a suitable working temperature for the battery.
  • loop heat pipes some of which run outside the battery and have a very large heat transfer capacity.
  • the working fluid may be, for example, water, ammonia, carbon dioxide, ammonia and propane, alcohol or methanol or i-propanol or mixtures thereof, this list is merely exemplary and the Invention is by no means limited thereto. Taking into account the performance and effect on the global environment, water, and alcohols and possibly mixtures thereof are preferred as working fluid of the heat pipes for mobile applications.
  • the heat pipes can retrieve heat from the latent heat storage and also release heat there.
  • the latent heat storage may be a fluid latent heat storage, such as a micro-encapsulated phase change material (PCM), which can be used at various points of a vehicle and can be promoted there - for example, for heating or for heating an internal combustion engine Reduce emissions and consumption during cold start, to support heating etc.
  • PCM micro-encapsulated phase change material
  • Fig. 1 is a schematic view of thermally conductive applied to a vapor chamber heat pipes in plan view
  • Fig. 2 is a schematic view of a cross section through the vapor chamber of Fig.1;
  • Fig. 3 is a schematic representation of a heat pipe
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a vapor chamber
  • FIG. 5 schematically shows a section through a battery along the vapor chamber according to FIG. 1 with heat conducting plates connected to the upper region of the heat pipe, which are surrounded by a heat removal medium;
  • FIG. 6 schematically shows a section through a rechargeable battery along the vapor chamber according to FIG. 1 with a cooling fluid heat exchanger connected to the upper region of the heat conducting tube, which is flushed through by a cooling fluid;
  • Fig. 7 shows schematically an arrangement similar to Fig. 6 with connected
  • Fig. 1 is a schematic view of a heat transfer unit according to the invention, consisting of a vapor chamber and thereon - as shown in FIG. 2 - in thermal contact applied heat pipes (10).
  • Vapor Chamber (20) which ensures an exceptionally fast heat distribution over its entire surface. This heat is absorbed by on the surface of the vapor chamber (20) thermally connected heat pipes (10) and transported at the end outside the battery.
  • On the bathleitrohraussenabêt (5) can be mounted in a conventional manner politiciansleitbleche (so-called. Fins), which are lapped by a heat-storing fluid, such as air or other gas and thus cooled. It is also possible to use this fluid for heating the battery during cold start, if it is then available tempered.
  • Heat pipes work bidirectionally - that is, the heat transfer direction is reversed when the heat pipe outer portion (5) is warmer than the heat pipe inner portion (3) on the vapor chamber (2, 2A, 2B) and thus uniformly heats the vapor chamber due to its high heat dissipation capability.
  • Heat pipes work bidirectionally - that is, the heat transfer direction is reversed when the heat pipe outer portion (5) is warmer than the heat pipe inner portion (3) on the vapor chamber (2, 2A, 2B) and thus uniformly heats the vapor chamber due to its high heat dissipation capability.
  • local overheating - for example, when charging the battery, which can lead to battery / battery damage to the fire, can be avoided.
  • Batteries usually include a plurality of battery cells (1, 1A, 1B, AC, 1D, 1E) that are regularly arranged. These battery cells are interconnected to a battery or accumulator.
  • FIG. 5 Such an arrangement is shown in FIG. 5 on a vapor chamber (FIGS. 2, 2A, 2B).
  • the heat pipe (10) absorbs heat from the vapor chamber surface (4), heats with it a liquid which passes under the absorption of latent heat in the gaseous state and transports the vapor to its outer end (5) with baffles, the then be traversed by a heat transfer fluid, which is gaseous or liquid.
  • a heat transfer fluid which is gaseous or liquid.
  • the liquid return is done only by gravity.
  • Fig. 6 shows the use of the inventive heat transfer element in a battery or accumulator attached thereto réelleleitfluidtechnisch.
  • the heat pipes (IO) run vertically and end in a fluid line used as a heat exchanger, for example for water.
  • the water flows through the heat exchanger (20) with the arranged therein.
  • banksleitrohreaussenablvesen cools them and can then be used as warm water for heating the car or dissipate the heat in a conventional manner in the radiator, if it is connected to the cooling fluid line.
  • Fig. 7 shows schematically an embodiment with latent heat storage.
  • the planteleit rohrau touchabitese (5) transfer their heat to a latent heat storage unit (20) -.
  • a latent heat storage unit (20) - For example, zeolite, but also paraffins and other latent heat storage, such as acetates and other salts.
  • the thus charged heat storage can also be liquid and belong to a latent storage fluid circuit.

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  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

The invention relates to a battery or rechargeable battery (8) comprising at least one battery cell (1, 1A,1B,1C,1D,1E) and a temperature control for the battery cells (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E). The temperature control has: at least one vapour chamber (2, 2A, 2B), a first battery contact surface (4) of which is in direct contact with the surface of the at least one battery cell (1,1A, 1B, 1C, 1D, 1E); and heat pipes (10) which lie partially on a second heat pipe contact surface (4) of the vapour chamber (2, 2A, 2B) and lead out of the battery (8) to a heat exchanger (20).

Description

Passive Temperaturregelung von Akkumulatoren  Passive temperature control of accumulators
Die Erfindung betrifft eine Batterie mit einer Temperatursteuerung. The invention relates to a battery with a temperature control.
Es ist heute üblich, Batterien (Akkumulatoren) für die Zwischenspeicherung von elektrischer Energie für Bedarfsfälle einzusetzen. Typische Anwendungen sind Hausbatterien, It is common today to use batteries (accumulators) for the caching of electrical energy for needs. Typical applications are home batteries,
Notfallbatterien, insbesondere aber auch Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge, eingeschlossen Schienenfahrzeuge und Luftfahrzeuge. Emergency batteries, but especially hybrid vehicles and electric vehicles, including rail vehicles and aircraft.
Batterien haben optimale Nutzungstemperaturbereiche und es ist bekannt, dass die Batteries have optimal operating temperature ranges and it is known that the
Batterieleistung bei zu tiefer Temperatur stark abnimmt und bei erhöhter Temperatur eine mögliche Zersetzung der Batterie, eingeschlossen Brand/Oxidation eintreten kann. Battery power at low temperature decreases sharply and at elevated temperature possible decomposition of the battery, including fire / oxidation can occur.
Um somit einen optimalen Arbeitstemperaturbereich für derartige Batterien einzustellen, werden verschiedenste Lösungen vorgeschlagen. In order to set an optimal working temperature range for such batteries, various solutions are proposed.
JP3050051 offenbart ein Klimagerät für Elektrofahrzeuge, wobei die Kühlung oder JP3050051 discloses an air conditioner for electric vehicles, wherein the cooling or
Erwärmung der Batterie über Luftkühlung erfolgen kann. Heating of the battery can be done via air cooling.
Das JP3733682 lehrt eine Batterietemperaturregelvorrichtung, die zu eine JP3733682 teaches a battery temperature control device which is a
Fahrzeugantriebsbatterie in einem Batteriegehäuse durch Einleiten von Luft für Vehicle drive battery in a battery case by introducing air for
Autoinnenraumluftanlage in das Batteriegehäuse verwendet, über einen Einführungskanal untergebracht kühlen oder erwärmen kann.. Car interior air system used in the battery case, can cool or heat housed via an inlet duct ..
Die japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 10-32021 beschreibt eine Batterie mit einem wärmeisolierenden Material, und die Verwendung einer Zusatz-Heizvorrichtung, wie einer elektrischen Heizeinrichtung, um eine geeignete Arbeitstemperatur der Batterie in der Kälte aufrechtzuerhalten. Japanese Patent Application (Kokai) No. 10-32021 discloses a battery having a heat-insulating material, and the use of an auxiliary heater such as an electric heater to maintain a suitable working temperature of the battery in the cold.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2006-269426 offenbart eine Batterie mit mehreren Batterieeinheiten, wobei Trennwände zwischen den Batterieeinheiten nebeneinander angeordnet sind, einem Gehäuse, in dem die Batterieeinheiten und die Trennwand installiert sind und einem Einlass und einem Austass, durch die ein Wärmeträger strömt, und ein PTC-Heizelement zwischen der Trennwand und der Batterieeinheit Japanese Laid-Open Patent Publication (Kokai) No. 2006-269426 discloses a battery having a plurality of battery units, in which partition walls are disposed side by side between the battery units, a housing in which the battery units and the partition wall are installed, and an inlet and an outlet through which Heat carrier flows, and a PTC heating element between the partition and the battery unit
DAIMLER schlägt zu diesem Zweck in der DE 102010013025 Wärmetransferplatten vor, die mit Wärmeleitrohren verbunden sind, welche die Wärme schnell aus der Batterie DAIMLER proposes for this purpose in DE 102010013025 heat transfer plates, the Connected to heat pipes, which quickly remove the heat from the battery
heraustransportieren. out transport.
Auch die DE 102012220873 A1 empfiehlt die Verwendung von Wärmeleitrohren zum schnellen Wärmeabtransport aus der Batterie vor. DE 102012200401 A1 der Zahnradfabrik Friedrichshafen verwendet dazu flächige Wärmeieitrohre oder Vapor Chambers, welche die Wärme der Batteriezellen flächig aufnehmen und diese Wärme an ihren den Stirnflächen an Kollektoren abgeben. Es wurde auch schon versucht, die Abwärme von Batterien für spätere Verwendungin Wärmespeichern zu speichern (JP2001236145A und DE102011105366 A1) DE 102012220873 A1 also recommends the use of heat pipes for rapid heat removal from the battery. To this end, the Zahnradfabrik Friedrichshafen uses flat heat pipes or vapor chambers, which absorb the heat of the battery cells in a planar manner and deliver this heat to their end faces on collectors. It has also been tried to store the waste heat of batteries for later use in heat accumulators (JP2001236145A and DE102011105366 A1)
Die bisherigen Wärmesteuerungen von Batterien waren verbesserungsfähig. The previous heat control of batteries could be improved.
Technisches Problem Technical problem
Es ist Aufgabe der Erfindung, die bisherigen Wärmesteuerungen von Batterien zu verbessern und insbesondere auch den Verlust an Wärmeenergie innerhalb eines Systems, welches die Batterie einsetzt, zu vermeiden.  It is an object of the invention to improve the previous thermal control of batteries and in particular to avoid the loss of heat energy within a system that uses the battery.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Batterieanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den The object is achieved by a battery assembly with the features of claim 1. Advantageous developments emerge from the
abhängigen Ansprüchen. dependent claims.
Eine gattungsgemässe Batterie oder Akkumulator, weist mindestens eine Batteriezelle und eine Temperatursteuerung für die Batteriezellen auf, wobei die Temperatursteuerung: A generic battery or accumulator, has at least one battery cell and a temperature control for the battery cells, wherein the temperature control:
zumindest eine Vapor Chamber , die mit einer ersten Batteriekontaktoberfläche direkt mit der Oberfläche der mindestens einen Batteriezelle in Kontakt steht und Wärmeieitrohre, die teilweise auf einer zweiten Wärmeleitrohrkontaktoberfläche der Vapor Chamber angeordnet sind und aus der Batterie zu einem Wärmetauscher herausführen, aufweist. at least one vapor chamber, which is in direct contact with the surface of the at least one battery cell with a first battery contact surface, and heat pipes, which are partially disposed on a second heat pipe contacting surface of the vapor chamber and lead out of the battery to a heat exchanger.
Durch diese passive Wärmesteuerung kann bedarfsweise sehr schnell Wärme aus der Batterie herausgeführt werden und Überhitzung derselben beim Laden oder aufgrund von Kriechströmen bei Materialfehlern vermieden werden. Besonders bei den Li-Zellen ist dies äusserst sinnvoll, da diese sich leicht entzünden und zu Bränden führen können. Einige spektakuläre Unfälle mit diesen Batterietypen in Elektro-Autos und auch bei Laptops und sonstigen Mobilgeräten sorgten dafür, dass diese grossen Sicherheitsbeschränkungen bps. Im Luftverkehr unterworfen werden. Da chemische Reaktionen, die für die Batteriebrände verantwortlich sind, exotherm verlaufen und Reaktionswärme benötigen, kann eine schnelle Entwärmung dieser Batterien die Sicherheit derselben erhöhen. Ferner ist bekannt, dass Batterien generell einen Arbeitstemperaturbereich, in dem sie optimal arbeiten, haben. Daher ist es sinnvoll, diese innerhalb des erwünschten As a result of this passive heat control, heat can be led out of the battery very quickly if necessary, and overheating of the same during charging or due to leakage currents in the case of material defects can be avoided. This is particularly useful for Li cells, as they can easily ignite and lead to fires. Some spectacular accidents involving these battery types in electric cars, laptops, and other mobile devices have made these major security bps. To be subjected to air traffic. Since chemical reactions responsible for the battery fires are exothermic and require heat of reaction, rapid heat dissipation of these batteries can increase their safety. It is also known that batteries generally have a working temperature range in which they operate optimally. Therefore, it makes sense to do this within the desired
Temperaturbereichs zu halten. Temperature range.
Erfindungsgemäss wird dazu die Wärmeaufnahmeoberfläche der Vapor Chamber zwischen zwei Batteriezellen einer Batterie angeordnet und an diese zwecks optimalen According to the invention, the heat absorption surface of the vapor chamber is arranged between two battery cells of a battery and to this purpose for optimal
Wärmeübergangs angepasst. Bspw. kann die Wärmeleitrohrkontaktoberfläche der Vapor Chamber Vertiefungen zur Aufnahme der Wärmeleitrohrinnenabschnitte haben, um eine grössere Wärmeübergangsfläche zwischen Wärmeleitrohr und Vapor Chamber mit besserem Wärmetransfer herzustellen.. Heat transfer adapted. For example. For example, the heat pipe contact surface of the Vapor Chamber can have recesses to accommodate the heat pipe inner sections to provide a larger heat transfer area between the heat pipe and the vapor chamber with better heat transfer.
Die Auswahl der Wärmeleitrohre ist für den Fachmann auf dem Gebiet der Wärmeleitrohre aufgrund seines Fachwissens entsprechend den Anforderungen (Explosionssicherheit und/oder hohe Effizienz und/oder rechtliche Vorschriften und räumlicher Gegebenheiten) ohne erfinderisches Zutun möglich und sie können ausgewählt werden aus Thermosiphon, Wärmeleitrohre, Variable Conductance Wärmeleitrohre, Loop-Wärmeleitrohre (Loop- Wärmeleitrohre), auch Thermosiphon-Loops und kapillar gepumpte Wärmeleitrohr-Schleifen (capillary pumped Loops - CPL) , wobei der Wärmeleitrohr-Aussenabschnitt im The selection of the heat pipes is possible for those skilled in the field of heat pipes due to its expertise according to the requirements (explosion safety and / or high efficiency and / or legal requirements and spatial conditions) without inventive step and they can be selected from thermosyphon, heat pipes, variable Conductance heat pipes, loop heat pipes, also thermosyphon loops and capillary pumped loops (CPL), with the outer heatpipe section in the
Wärmetauscher verläuft und der Wärmeleitrohrinnenabschnitt zwischen den Batteriezellen auf den Vapor Chambersausgeführt ist. Heat exchanger extends and the Wärmeleitrohrinnenabschnitt between the battery cells is performed on the Vapor Chambers.
Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung, die lediglich die Batteriezellen kühlt, ist der Wärmeleitrohrinnenabschnittals Kondensationszone und der Wärmeleitrohraussen- abschnitt als Verdampfungszone im Wärmetauscher zum Erwärmen der Batte-riezellen ausgeführt. In a simple embodiment of the invention, which cools only the battery cells, the Wärmeleitrohrinnenabschnitt is carried out as a condensation zone and the Wärmeleitrohraussen- section as the evaporation zone in the heat exchanger for heating the battery cells.
Es ist sinnvoll, dass die Vapor Chamber zumindest abschnittsweise aus elektrisch nicht leitendem Material hergestellt ist und bevorzugt als elektrischer Isolator zwischen dem Vaporchamber Kontaktabschnitt und der Vaporchamberwärme-Ieitrohrkontaktfläche ausgeführt ist, um Kriechströme zu vermeiden. It is useful that the vapor chamber is at least partially made of electrically non-conductive material and is preferably designed as an electrical insulator between the Vaporchamber contact portion and the Vaporchamberwärme Ieitrohrkontaktfläche to avoid leakage currents.
Bevorzugt wird im Temperaturregelsystem ein aussenliegender Wärmetauscher zum Er- oder Entwärmen der Batteriezellen zwecks Regelung der Batterietemperatur zur In the temperature control system, an external heat exchanger for warming up or warming the battery cells is preferably used to control the battery temperature
Leistungsoptimierung derselben vorgesehen und das Wärmetauschermedium ausgewählt ist aus: fluiden Materialen, Luft, Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf, PCMs oder einem Fest- stoffwärmespeicher-material, umfassend Zeolith, Salzhydrate oder Phasenänderungsmaterial, umfassend Paraffine und Fettsäuren, vorgesehen sind und das mindestens eine Wärme- rohr, das an einem Ende über die Vapor Chamber thermisch mit der Batterie verbunden ist, als Heizvorrichtung die Batterie über die Vapor Chamber erwärmt und / oder als eine Kühlvorrichtung, die die Batterie über die Vapor Chamber entwärmt, arbeiten kann. Optimized performance of the same provided and the heat exchange medium is selected from: fluid materials, air, coolant from the coolant circuit, PCMs or a solid heat storage material comprising zeolite, salt hydrates or phase change material, comprising paraffins and fatty acids, are provided and the at least one heat tube, which is thermally connected to the battery at one end via the Vapor Chamber, which heats the battery via the Vapor Chamber as a heating device and / or can operate as a cooling device that heats the battery via the Vapor Chamber.
Je nach Einsatz der Batterie - ob mobil in Fahrzeugen aller Art - Gewichts- und Raumerfordernissen - oder als stationäre Batterie in permanenten oder vorübergehenden Bauwerken, Zeltstädten, als Pufferbatterie etc. - ist es möglich, geeignete Wärmeleiteinrichtungen auszuwählen. Depending on the use of the battery - whether mobile in vehicles of all kinds - weight and space requirements - or as a stationary battery in permanent or temporary structures, tent cities, as a backup battery, etc. - it is possible to select suitable heat conduction devices.
Die mindestens eine Batteriezelle kann ausgewählt sein aus rechteckigen säulenförmigen Batteriezellen, laminierten Batteriezellen und zylindrischen Batteriezellen. The at least one battery cell may be selected from rectangular columnar battery cells, laminated battery cells, and cylindrical battery cells.
Bei vielen Anwendungen sind die Wärmeleitrohraussenabschnitte mit Wärmeleitblechen verbunden, welche schnelle und grosse Wärmedissipation von der Oberfläche ermöglichen. In many applications, the Wärmeleitrohraussenabschnitte are connected to Wärmeleitblechen that allow rapid and large heat dissipation from the surface.
Je nach Anforderung können auch unterschiedliche Wärmeleitrohre - sowohl hinsichtlich des Arbeitsmediums als auch der Bauweise, eingesetzt werden. Depending on the requirements, it is also possible to use different heat pipes - both in terms of the working medium and the design.
Erfindungsgemässe werden flächige Wärmeleitrohre - auch Vapor-Chambers oder Heat- Spreader genannt, zwischen den Batteriezellen angeordnet, welche lokal auftretende Wärmespitzen sofort über ihre Fläche dissipieren. Vapor Chambers sind erheblich schneller und effizienter als klassische Heatsinks, deren Wärmeleitfähigkeit sie leicht um das According to the invention, planar heat pipes - also called vapor chambers or heat spreaders - are arranged between the battery cells, which locally dissipate locally occurring heat peaks over their area. Vapor Chambers are significantly faster and more efficient than classic heatsinks, whose thermal conductivity easily increases around them
Hundertfache übertreffen und damit eine extrem schnelle Wärmeverteilung und auch - gemeinsam mit den Wärmeleitrohren - leitung aus und in die Batterie ermöglichen. Outperform hundreds of times and thus enable extremely fast heat distribution and, together with the heat pipes, also lead into and out of the battery.
Auf mindestens einer Oberfläche der Vapor-Chambers sind Wärmeleitrohre in innigem thermischen Kontakt angeordnet. Dabei kann die Oberflächenstruktur der Vapor Chamber so ausgelegt sein, dass sie die Wärmeleitrohre dreiseitig umgibt und dadurch einen guten Wärmeübergang ermöglicht. On at least one surface of the vapor chambers heat pipes are arranged in intimate thermal contact. The surface structure of the Vapor Chamber can be designed so that it surrounds the heat pipes on three sides and thus allows a good heat transfer.
Die Wärmeleitrohre durchlaufen ausserhalb der Batterie einen Wärmespeicher, bevorzugt einen Latentwärmespeicher, welcher die latente Wärme des Arbeitsfluids der Wärmeleitrohre aufnimmt. Es kann günstig sein, dazu Loop-Wärmeleitrohre einzusetzen, welche grosse Wärmetransportfähigkeiten haben. Outside the battery, the heat pipes pass through a heat accumulator, preferably a latent heat accumulator, which receives the latent heat of the working fluid of the heat pipes. It may be beneficial to use loop heat pipes, which have great heat transport capabilities.
Ein Wärmeleitrohrtyp ist so ausgewählt, dass er Wärme ab einer bestimmten Initialtemperatur der Batteriezellen aus der Batterie abtransportiert und mindestens ein Wärmeleit- rohrtyp ist so ausgewählt, dass er Wärme bei einer vorbestimmten Minimum-Temperatur der Batterie wieder aus dem Wärmespeicher in die Batterie über den Heat-Spreader liefert. Durch die beiden Wärmeleitrohrtypen kann ein Batterietemperaturbereich eingestellt werden und Überwärmung und Unterkühlung der Batterie vermieden werden. Dadurch wird eine erhöhte Lebensdauer der Batterie erzielt und ihre Kapazität optimal genutzt. A heat pipe type is selected so that it removes heat from a certain initial temperature of the battery cells from the battery and at least one heat conduction The tube type is selected to return heat from the heat storage to the battery via the heat spreader at a predetermined minimum temperature of the battery. By the two types of heatpipe, a battery temperature range can be adjusted and overheating and overcooling of the battery can be avoided. As a result, an increased life of the battery is achieved and their capacity is used optimally.
Als Latentwärmespeicher können Feststoffspeicher, wie Zeolithe, eingesetzt werden., deren Wärmefreisetzung leicht steuerbar ist Es können aber auch fluide Latentwärmespeicherflüssigkeiten eingesetzt werden, welche in einem von der Batterie unabhängigen Kreislauf geführt werden - bspw. einem Heizkreislauf. Die Verwendung des Latentwärmespeichers hängt von dessen Kapazität und - bei mobilem Einsatz der Batterie - auch von dessen Gewicht. Beispielhaft, aber nicht begrenzend, sollen Stoffe genannt werden, die für As latent heat storage solid storage, such as zeolites, can be used, the heat release is easily controlled. However, it is also fluid Latentwärmespeicherflüssigkeiten be used, which are performed in a battery independent circuit - eg. A heating circuit. The use of latent heat storage depends on its capacity and - in mobile use of the battery - and its weight. By way of example, but not by way of limitation, substances are to be named for
Latentwärmespeicher genutzt werden, so : Salz-Wasser-Eutektika = 0°C - Paraffine -30°C- 130°C - Salzhydrate 5°C-130°C - Zuckeralkohole 90°C-180°C - Salze und deren eutektische Mischungen = 180°C und Mobile Latentwärmespeicher (makroverkapselt) mit einem Phase-Change-Material. Schmelzpunkt von 58°C, Einleittemperatur von 56°C-180°C- Salt water eutectics = 0 ° C - paraffins -30 ° C - 130 ° C - salt hydrates 5 ° C-130 ° C - sugar alcohols 90 ° C-180 ° C - salts and their eutectic mixtures logo CNRS logo INIST 180 ° C and mobile latent heat storage (macro-encapsulated) with a phase change material. Melting point of 58 ° C, inlet temperature of 56 ° C-180 ° C
Latentwärmespeicher sind bekannt und werden bereits für verschiedenste technische Anwendungen, wie Hausheizungen oder auch Kraftfahrzeuge, eingesetzt. Hinsichtlich der Latentwärmespeicher wird vollinhaltlich auf das im Internet veröffentlichte Buch : http://www.bueh~der-synergie.de/c neu html/c 10 07 e .speichern thermisch. htm -„Buch der Synergie" von Achmed A. W. Khammas, Rukn-Eddin, al-Buti Bldg., Damaskus/Syrien P.O.Box 2361 , bezug genommen. Latent heat storage are known and are already used for a variety of technical applications, such as house heating or motor vehicles. With regard to the latent heat storage is fully contained in the book published on the Internet: http: //www.bueh~der-synergie.de/c new html / c 10 07 e .store thermal. htm - "Book of Synergy" by Ahmed A.W. Khammas, Rukn-eddin, al-Buti Bldg., Damascus / Syria P.O. Box 2361.
Bekannt sind bpsw. Die Aufschlämmungen von microverkapselten Phasen- Änderungsmaterialien (PCM)als flüssiges Latentspeichermedien (s.„slurry as a heat-transfer fluid Yasushi Yamagishi1 *, Hiromi Takeuchi2, Alexander T. Pyatenko2, Naoyuki Kayukawa3 AIChE Journal Volume 45, issue 4, pages 696-707, April 1999. Derartige Materialien sind kommerziell u.a. erhältlich von BASF S.E. unter der Marke MIKRONAL®. Die Wärme kann auch in hydratisierten Salzkristallen gespeichert werden - bspw. hydratisiertem Na2S04, Chloride, Hydrate, Fluoride etc Known are bpsw. The slurries of microencapsulated phase change materials (PCM) as liquid latent storage media (see "slurry as a heat-transfer fluid Yasushi Yamagishi 1 * , Hiromi Takeuchi 2 , Alexander T. Pyatenko 2 , Naoyuki Kayukawa 3 AIChE Journal Volume 45, issue 4, pages 696-707, April 1999. Such materials are commercially available, inter alia, from BASF SE under the trademark MIKRONAL® The heat can also be stored in hydrated salt crystals - for example, hydrated Na 2 SO 4, chlorides, hydrates, fluorides, etc
Hinsichtlich der Anwendung in mobilen Systemen werden diese in Kraftfahrzeugen bereits seit 1993 (Car Tech) mit Salzen, die sich bereits bei 78°C verflüssigen, verwendet.. Weitere Anwendungen in Fahrzeugen sind die von Modine Längerer & Reich seit 1997 verwendeten Latentwärmespeicher, der Salze einsetzt, die bei 70°C schmelzen - durch vom Motor erhitztes Wasser, das den LWS - wie in einem Autokühler - in Röhren durchströmt. Beim Start des erkalteten Motors läuft das Kühlwasser durch den LWS, das Salz kristallisiert, und die freiwerdende Wärme wird umgehend für die Heizung genutzt. Eine weitere Firma, die VW-Tochter Votex, bietet seit 1997 derartige Wärmespeicher auch als Nachrüstmög-lichkeit für den Golf und den Passat an. Diese Latentwärmespeicher lassen sich problemlos an Fahrzeugbatterien anschliessen. With regard to the application in mobile systems, these have been used in motor vehicles since 1993 (Car Tech) with salts that liquefy already at 78 ° C. Other applications in vehicles are the Latentwärmespeicher used by Modine Längerer & Reich since 1997, the salts which melts at 70 ° C - by water heated by the engine, which flows through the LWS - as in a car radiator - in tubes. At the When the cooled engine starts, the cooling water flows through the LWS, the salt crystallizes, and the released heat is immediately used for the heating. Another company, the VW subsidiary Votex, since 1997 offers such heat storage as retrofitting Possibility for the Golf and the Passat. These latent heat accumulators can be easily connected to vehicle batteries.
Da Wärmeleitrohre die Eigenschaft haben, bidirektional Wärme transportieren zu können, kann Wärme auch aus dem Latentwärmespeicher zurückübertragen werden - bspw. um eine geeignete Arbeitstemperatur für die Batterie aufrechtzuerhalten. Since heat pipes have the property to be able to transport heat bidirectionally, heat can also be transferred back from the latent heat storage - for example, to maintain a suitable working temperature for the battery.
Es ist auch möglich, Loop-Wärmeleitrohre zu verwenden, die teilweise ausserhalb der Batterie verlaufen und eine sehr grosse Wärmetransferkapazität aufweisen. It is also possible to use loop heat pipes, some of which run outside the battery and have a very large heat transfer capacity.
In einem Fall, in dem ein Wärmerohr wird als wärmeleitendes Element eingesetzt wird, kann das Arbeitsfluid bspw. Wasser, Ammoniak, Kohlendioxid, Ammoniak und Propan, Alkohol oder Methanol oder i-Propanol bzw. Mischungen derselben sein, diese Aufzählung ist lediglich beispielhaft und die Erfindung ist keineswegs darauf beschränkt. Unter Berücksichtigung der Leistung und Wirkung auf die globale Umwelt, sind Wasser, und Alkohole sowie ggf. Mischungen derselben als Arbeitsfluid der Wärmerohre für mobile Anwendungen bevorzugt. In a case where a heat pipe is used as a heat-conducting member, the working fluid may be, for example, water, ammonia, carbon dioxide, ammonia and propane, alcohol or methanol or i-propanol or mixtures thereof, this list is merely exemplary and the Invention is by no means limited thereto. Taking into account the performance and effect on the global environment, water, and alcohols and possibly mixtures thereof are preferred as working fluid of the heat pipes for mobile applications.
Die Wärmeleitrohre können im Bedarfsfall Wärme aus dem Latentwärmespeicher abrufen und auch Wärme dorthin abgeben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Latentwärmespeicher ein fluider Latentwärmespeicher, wie ein mikroverkapseltes Phasenänderungsmaterial (PCM = Phase Change Material) sein, das an verschiedensten Stellen eines Fahrzeugs einsetzbar ist und dort hin gefördert werden kann - bspw. zur Heizung oder zum Erwärmen eines Verbrennungsmotors, um Emissionen und Verbrauch beim Kaltstart zu verringern, zur Unterstützung der Heizung etc. If required, the heat pipes can retrieve heat from the latent heat storage and also release heat there. In a preferred embodiment, the latent heat storage may be a fluid latent heat storage, such as a micro-encapsulated phase change material (PCM), which can be used at various points of a vehicle and can be promoted there - for example, for heating or for heating an internal combustion engine Reduce emissions and consumption during cold start, to support heating etc.
Somit kann ein problemloser Anschluss an ein bestehendes Kühlmittelsytem bzw. Tempe- rierfluidsystem erfolgen und die Wärme des PCM dort verwendet werden, wo sie gerade benötigt wird. Thus, a problem-free connection to an existing Kühlmittelytem or Tempe- rierfluidsystem done and the heat of the PCM be used where it is needed.
Bevorzugt erfolgt die geometrische Anordnung der Wärmeleitrohre so, dass die Schwerkraft ihre Funktion unterstützt. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, in der schematisch Ausführungsbeispiele dargestellt sind erläutert. Die Erfindung ist keineswegs auf diese eingeschränkt und die Beispiele sind rein exemplarisch zum besseren Verständnis angegeben. Darin zeigt: Preferably, the geometric arrangement of the heat pipes takes place so that gravity supports their function. The invention will be explained with reference to the accompanying drawing, in which schematically embodiments are illustrated. The invention is by no means limited to these and the examples are given purely by way of example for better understanding. It shows:
Fig.. 1 ist eine schematische Ansicht von auf einer Vapor Chamber thermisch leitend aufgebrachten Wärmeleitrohre in Draufsicht; Fig. 1 is a schematic view of thermally conductive applied to a vapor chamber heat pipes in plan view;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Querschnitts durch die Vapor Chamber der Fig.1; Fig. 2 is a schematic view of a cross section through the vapor chamber of Fig.1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Wärmeleitrohr; Fig. 3 is a schematic representation of a heat pipe;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer Vapor Chamber; 4 is a schematic cross-sectional view of a vapor chamber;
Fig. 5 schematisch einen Schnitt durch einen Akku entlang der Vapor Chamber gemäss Fig. 1 mit am oberen Bereich der Wärmeleitrohr angeschlossenem Wärmeleitblechen, die von einem Wärmeabführ-Medium umspült werden; 5 schematically shows a section through a battery along the vapor chamber according to FIG. 1 with heat conducting plates connected to the upper region of the heat pipe, which are surrounded by a heat removal medium;
Fig. 6 schematisch einen Schnitt durch einen Akku entlang der Vapor Chamber gemäss Fig. 1 mit am oberen Bereich der Wärmeleitrohr angeschlossen Kühlfluidwärmetauscher, der von einem Kühlfluid durchspült wird; und 6 schematically shows a section through a rechargeable battery along the vapor chamber according to FIG. 1 with a cooling fluid heat exchanger connected to the upper region of the heat conducting tube, which is flushed through by a cooling fluid; and
Fig. 7 schematisch eine Anordnung ähnlich der Fig. 6 mit angeschlossenem Fig. 7 shows schematically an arrangement similar to Fig. 6 with connected
Latentwärmespeicher. Latent heat storage.
Nachstehend wird die Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. The invention will be described in more detail below with reference to the drawing.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer erfindunggemässen Wärmetransfereinheit, bestehend aus einer Vapor Chamber und darauf - wie aus Fig. 2 ersichtlich - in thermischem Kontakt aufgebrachten Wärmeleitrohren (10) . Man erkennt die Vapor Chamber (20), die für eine ausserordentlich schnelle Wärmeverteilung über ihre gesamte Fläche sorgt. Diese Wärme wird von auf der Oberfläche der Vapor Chamber (20) thermisch angebundenen Wärmeleitrohren (10) aufgenommen und an deren Ende ausserhalb der Batterie transportiert. Auf dem Wärmeleitrohraussenabschnitt (5) können in üblicher Weise Wärmeleitbleche (sog. Fins) angebracht sein, die von einem wärmespeichernden Fluid, wie Luft oder sonstigem Gas umspült und somit gekühlt werden. Es ist auch möglich, dieses Fluid zum Erwärmen der Batterie beim Kaltstart einzusetzen, falls es dann temperiert verfügbar ist. Wärmeleitrohre arbeiten bidirektional - d.h. die Wärmetransferrichtung kehrt sich um, wenn das Wärmeleitrohraussenabschnitt (5) wärmer als der Wärmeleitrohrinnenabschnitt (3)auf der Vapor Chamber (2, 2A, 2B) ist und wärmt somit die Vapor Chamber aufgrund deren hoher Wärmeverteilungsfähigkeit gleichmässig auf. So können auch lokale Überhitzungen - bspw. beim Laden der Batterie, die zu Batterie/Akku-Schäden bis zum Brand führen können, vermieden werden. Fig. 1 is a schematic view of a heat transfer unit according to the invention, consisting of a vapor chamber and thereon - as shown in FIG. 2 - in thermal contact applied heat pipes (10). One recognizes the Vapor Chamber (20), which ensures an exceptionally fast heat distribution over its entire surface. This heat is absorbed by on the surface of the vapor chamber (20) thermally connected heat pipes (10) and transported at the end outside the battery. On the Wärmeleitrohraussenabschnitt (5) can be mounted in a conventional manner Wärmeleitbleche (so-called. Fins), which are lapped by a heat-storing fluid, such as air or other gas and thus cooled. It is also possible to use this fluid for heating the battery during cold start, if it is then available tempered. Heat pipes work bidirectionally - that is, the heat transfer direction is reversed when the heat pipe outer portion (5) is warmer than the heat pipe inner portion (3) on the vapor chamber (2, 2A, 2B) and thus uniformly heats the vapor chamber due to its high heat dissipation capability. Thus, local overheating - for example, when charging the battery, which can lead to battery / battery damage to the fire, can be avoided.
Deutlich ist in Fig. 3 der Verlauf des Arbeitsmediums im Wärmeleitrohr (10) zu sehen. Es wird am Wärmeleitrohrinnenabschnitt (3) erhitzt, tritt unter Aufnahme latenter Wärme in die Gasphase über und kondensiert am oberen Wärmeleitrohraussenabschnitt (5) unter Abgabe latenter Wärme, die von den dort an der Rohrwand angeschlossenen Wärmeleitblechen abgenommen und an ein Wärmetransfermedium - hier schematisch mit dünnen Pfeilen dargestellt - abgegeben und sogleich abtransportiert wird. So können aufgrund der extrem hohen Wärmeleitung der Wärmeleitrohre (10) Wärmemengen schnell aus den Batteriezellen (1 , 1A, 1B, AC, 1D, 1E) entfernt und Batterieversagen vermieden werden. . Clearly in Fig. 3, the course of the working medium in the heat pipe (10) can be seen. It is heated at Wärmeleitrohrinnenabschnitt (3), occurs under latent heat absorption in the gas phase and condenses at the upper Wärmeleitrohrraussenussabschnitt (5) with the release of latent heat, which is taken from the connected there to the pipe wall Wärmeleitblechen and to a heat transfer medium - here with a thin thin Arrows shown - delivered and immediately removed. Thus, due to the extremely high heat conduction of the heat pipes (10) amounts of heat can be quickly removed from the battery cells (1, 1A, 1B, AC, 1D, 1E) and battery failure can be avoided. ,
Batterien enthalten üblicherweise mehrere Batteriezellen (1, 1A, 1B, AC, 1D, 1E), die regelmässig angeorndet sind. Diese Batteriezellen sind miteinander zu einer Batterie oder Akkumulator verschaltet. Batteries usually include a plurality of battery cells (1, 1A, 1B, AC, 1D, 1E) that are regularly arranged. These battery cells are interconnected to a battery or accumulator.
In Fig. 5 ist eine solche Anordnung in auf einer Vapor Chamber (2, 2A, 2B) gezeigt. Das Wärmeleitrohr (10) nimmt Wärme von der Vapor-Chamber-Oberfläche (4) auf, erhitzt mit ihr eine Flüssigkeit, die unter Aufnahme latenter Wärme in den gasförmigen Zustand übergeht und transportiert den Dampf zu ihrem äusseren Ende (5) mit Leitblechen, die dann von einem Wärmetransferfluid, das gasförmig oder aber flüssig ist, durchströmt werden. Bei klassischen Wärmeleitrohren, sog. Thermosyphon, erfolgt der Flüssigkeitsrücklauf nur über die Schwerkraft. Bei klassischen Wärmeleitrohren befindet sich im Rohr noch ein dochtartiges Material - der sog. Wiek- meist ein Sinterkörper, Gelege/Gerwirke oder ausgeformte Kanäle, welcher aufgrund von Kapillarwirkung und auch Nukleationswirkung die verflüssigte Flüssigkeit wieder wieder effektiv in den heissen Bereich des Wärmeleitrohre zurückführt und Siedeverzüge an der Wärmeleitrohroberfläche vermeidet.. Daher arbeiten Wärmeleitrohre mit Wieks sehr effektiv. Eine weitere Ausführungsform sind Loop-Heatipes, welche als geschlossene Schleife das abgekühlte Gas als Flüssigkeit zurückführen. Hinsichtlich möglicher Wärmeleitrohre/Heatpipes wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf das Buch von David Reay und Peter Kew„Heat Pipes Theory, Design and Applications, 5. Auflage, Butterworth-Heinemann - Verlag 2006 hingewiesen, auf das vollinhaltlich bezug genommen wird. Such an arrangement is shown in FIG. 5 on a vapor chamber (FIGS. 2, 2A, 2B). The heat pipe (10) absorbs heat from the vapor chamber surface (4), heats with it a liquid which passes under the absorption of latent heat in the gaseous state and transports the vapor to its outer end (5) with baffles, the then be traversed by a heat transfer fluid, which is gaseous or liquid. In conventional heat pipes, so-called. Thermosyphon, the liquid return is done only by gravity. In conventional heat pipes there is still a wick-like material in the pipe - the so-called Wiek- usually a sintered body, scrim / Gerwirke or molded channels, which due to capillary action and nucleation again effectively leads the liquefied liquid back into the hot area of the heat pipes and bumps on the Wärmeleitrohroberfläche avoids .. Therefore, heat pipes work with Wieks very effective. Another embodiment is Loop-Heatipes, which return as a closed loop the cooled gas as a liquid. Regarding possible heat pipes / heatpipes to avoid repetition to the book by David Reay and Peter Kew "Heat Pipes Theory, Design and Applications, 5th edition, Butterworth Heinemann - Verlag 2006, to which reference is made in full.
Fig. 6 zeigt den Einsatz des erfindungsgemässen Wärmetransferelements in einer Batterie oder Akkumulator mit daran angebrachter Wärmeleitfluidleitung. Deutlich erkennt man, dass die Wärmerohre(IO) vertikal verlaufen und in einer als Wärmetauscher eingesetzten Fluidleitung - bspw. für Wasser enden. Das Wasser durchströmt den Wärmetauscher (20) mit den darin angeordneten. Wärmeleitrohreaussenabschnitten, kühlt diese und kann als warmes Wasser sodann zum Heizen des Autos eingesetzt werden oder die Wärme in üblicher Weise im Kühler dissipieren, falls es an der Kühlfluidleitung angeschlossen ist. Fig. 6 shows the use of the inventive heat transfer element in a battery or accumulator attached thereto Wärmeleitfluidleitung. It can be clearly seen that the heat pipes (IO) run vertically and end in a fluid line used as a heat exchanger, for example for water. The water flows through the heat exchanger (20) with the arranged therein. Wärmeleitrohreaussenabschnitten, cools them and can then be used as warm water for heating the car or dissipate the heat in a conventional manner in the radiator, if it is connected to the cooling fluid line.
Fig. 7 zeigt schematische eine Ausführungsform mit Latentwärmespeicher. Die Wärmeleit- rohraußenabschnitte (5) geben ihre Wärme an eine Latentwärmespeichereinheit (20) ab - bspw. Zeolith, aber auch Paraffine und sonstige Latentwärmespeicher, wie Acetate und andere Salze. Der so aufgeladene Wärmespeicher kann auch flüssig sein und einem Latentspeicherfluidkreislauf angehören. Fig. 7 shows schematically an embodiment with latent heat storage. The Wärmeleit rohraußenabschnitte (5) transfer their heat to a latent heat storage unit (20) -. For example, zeolite, but also paraffins and other latent heat storage, such as acetates and other salts. The thus charged heat storage can also be liquid and belong to a latent storage fluid circuit.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 , 1A , 1B , 1C , 1D , 1E Batteriezelle 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E battery cell
2 , 2A , 2B Vapor Chamber  2, 2A, 2B Vapor Chamber
3 Wärmeleitrohrinnenabschnitt  3 Wärmeleitrohrinnenabschnitt
4 Vapor Chamber-Kontaktabschnitt  4 Vapor Chamber contact section
5 Wärmeleitrohraussenabschnitt  5 Wärmeleitrohraussenabschnitt
7 elektrisch isolierender Abschnitt der Vapor Chamber 7 electrically insulating section of the Vapor Chamber
8 Batterie oder Akkumulator 8 battery or accumulator
10 Wärmeleitrohr  10 heat pipe
20 Wärmetauscher  20 heat exchangers
Wärmetransfermediumsfluss Heat transfer medium flow
Arbeitsfluid in Vapor Chamber Wärmefluss Working fluid in Vapor Chamber heat flow

Claims

Ansprüche claims
1. Batterie oder Akkumulator ( 8 ), mit 1. Battery or accumulator (8), with
- zumindest einer Batteriezelle ( 1 , 1A , 1B , 1C , 1D , 1E ) und  - At least one battery cell (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E) and
- einer Temperatursteuerung für die Batteriezellen ( 1 , 1A , 1B , 1C , 1D , 1E), dadurch gekennzeichnet , dass  a temperature control for the battery cells (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E), characterized in that
die Temperatursteuerung:  the temperature control:
- zumindest eine Vapor Chamber ( 2 , 2A , 2B ) , die mit einer ersten  - At least one vapor chamber (2, 2A, 2B), with a first
Batteriekontaktoberfläche ( 4 ) direkt mit der Oberfläche der mindestens einen  Battery contact surface (4) directly to the surface of the at least one
Batteriezelle ( 1 , 1A , 1B , 1C , 1D , 1E ) in Kontakt steht und  Battery cell (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E) is in contact and
- Wärmeleitrohre (10), die teilweise auf einer zweiten Wärmeleitrohrkontaktoberfläche (4) der Vapor Chamber (2, 2A, 2B) angeordnet sind und aus der Batterie (8) zu einem Wärmetauscher (20) herausführen,  Heat pipes (10) partially arranged on a second heat pipe contacting surface (4) of the vapor chamber (2, 2A, 2B) and leading out of the battery (8) to a heat exchanger (20),
aufweist.  having.
2. Batterie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Battery according to claim 1, characterized in that the
Wärmeaufnahmeoberfläche (4) der Vapor Chamber ( 2 , 2A , 2B ) zwischen zwei Batteriezellen ( 1 - 1A , 1B - 1C , 1D - 1E ) einer Batterie ( 8) angeordnet ist und an diese angepasst ist.  Heat receiving surface (4) of the vapor chamber (2, 2A, 2B) between two battery cells (1 - 1A, 1B - 1C, 1D - 1E) of a battery (8) is arranged and adapted to this.
3. Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitrohrkontaktoberfläche ( 4 ) der Vapor Chamber ( 2 , 2A , 2B ) Vertiefungen zur Aufnahme der Wärmeleitrohrinnenabschnitte (3) hat .. 3. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the Wärmeleitrohrkontaktoberfläche (4) of the vapor chamber (2, 2A, 2B) recesses for receiving the Wärmeleitrohrinnenabschnitte (3) ..
4. Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitrohre (10) ausgewählt sind aus Thermosiphon, Wärmeleitrohrs, Variable Conductance Wärmeleitrohre, Loop-Wärmeleitrohrs (Loop-Heatpipes), auch 4. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the heat pipes (10) are selected from thermosyphon, Wärmeleitrohrs, variable Conductance heat pipes, loop heat pipe (loop heatpipes), also
Thermosiphon-Loops und kapillar gepumpte Wärmeleitrohr-Schleifen (capillary pumped Loops - CPL) , wobei der Wärmeleitrohr-Aussenabschnitt ( 5 ) im Wärmetauscher (20) verläuft und der Wärmeleitrohrinnenabschnitt (3) zwischen den Batteriezellen ( 1 , 1A , 1B , 1C , 1D , 1E) auf den Vapor Chambers (2, 2A, 2B) ausgeführt ist.  Thermosiphon loops and capillary pumped loops (CPL), wherein the heat pipe outer portion (5) in the heat exchanger (20) and the Wärmeleitrohrinnenabschnitt (3) between the battery cells (1, 1A, 1B, 1C, 1D , 1E) on the vapor chambers (2, 2A, 2B).
5. Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitrohrinnenabschnitt (3) als Kondensationszone und der 5. Battery according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Wärmeleitrohrinnenabschnitt (3) as the condensation zone and the
Wärmeleitrohraussenabschnitt ( 5 ) als Verdampfungszone im Wärmetauscher ( 20 ) zum Erwärmen der Batteriezellen ( 1 , 1A , 1 B , 1C , 1D , 1E) ausgeführt sind. Wärmeleitrohraussenabschnitt (5) as an evaporation zone in the heat exchanger (20) for heating the battery cells (1, 1A, 1 B, 1C, 1D, 1E) are executed.
6. Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vapor Chamber ( 2 , 2A , 2B) zumindest abschnittsweise aus elektrisch nicht leitendem Material hergestellt ist und bevorzugt als elektrischer Isolator ( 7 ) zwischen dem Vacuumchamber Kontaktabschnitt ( 4 ) und Vacuumchamberwärmeleit-rohrkontaktfläche ( 5 ) vorgesehen ist. 6. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the vapor chamber (2, 2A, 2B) is at least partially made of electrically non-conductive material and preferably as an electrical insulator (7) between the Vacuumchamber contact portion (4) and Vacuumchamberwärmeleit- pipe contact surface (5) is provided.
7. Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als Temperaturregelsystem ein aussenliegender Wärmetauscher (20) zum Er- oder Entwärmen der Batteriezellen (1 , 1a...) zwecks Regelung der Batterietemperatur zur Leistungsoptimierung derselben vorgesehen ist und das Wärmetauschermedium ausgewählt ist aus: fluiden Materialen, Luft, Kühlmittel aus dem Kühlmittelkreislauf, PCKs oder einem Feststoffwärmespeichermaterial, umfassend Zeolith, Salzhydrate oder Phasenänderungsmaterial, umfassend Paraffine und Fettsäuren, vorgesehen sind und das mindestens eine Wärmerohr, das an einem Ende über die Vapor Chamber thermisch mit der Batterie verbunden ist, als Heizvorrichtung die Batterie über die Vapor Chamber erwärmt und / oder als eine Kühlvorrichtung, die die Batterie über die Vapor Chamber entwärmt, arbeiten kann. 7. Battery according to one of the preceding claims, wherein as the temperature control system an external heat exchanger (20) for warming or warming the battery cells (1, 1a ...) for the purpose of regulating the battery temperature for optimizing the same performance is provided and the heat exchange medium is selected from: fluid Materials, air, coolant from the coolant circuit, PCKs or a solid heat storage material comprising zeolite, salt hydrates or phase change material, comprising paraffins and fatty acids are provided and the at least one heat pipe which is thermally connected at one end via the vapor chamber to the battery, as Heating device heats the battery via the vapor chamber and / or can work as a cooling device that warms the battery through the vapor chamber.
8. Batterie nach Anspruch 1 , die mit einer einzelnen Batteriezelle oder mehreren ausgerichtet angeordneten Batteriezellen ausgerüstet ist, wobei das wärmeleitende Element zwischen benachbarten Batteriezellen angeordnet ist. 8. A battery according to claim 1, which is equipped with a single battery cell or a plurality of aligned arranged battery cells, wherein the heat-conducting element between adjacent battery cells is arranged.
9. Batterie nach Anspruch 8, wobei die mindestens eine Batteriezelle ausgewählt ist aus rechteckigen säulenförmigen Batteriezellen, laminierten Batteriezellen und zylindrischen Batteriezellen. 9. The battery according to claim 8, wherein the at least one battery cell is selected from rectangular columnar battery cells, laminated battery cells and cylindrical battery cells.
10. Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitrohraussenabschnitte mit Wärmeleitblechen verbunden sind. 10. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that the Wärmeleitrohraussenabschnitte are connected to Wärmeleitblechen.
11. Batterie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Wärmeleitrohre eingesetzt werden. 11. Battery according to one of the preceding claims, characterized in that different heat pipes are used.
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