WO2010023064A1 - Batteriemodul - Google Patents

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WO2010023064A1
WO2010023064A1 PCT/EP2009/059916 EP2009059916W WO2010023064A1 WO 2010023064 A1 WO2010023064 A1 WO 2010023064A1 EP 2009059916 W EP2009059916 W EP 2009059916W WO 2010023064 A1 WO2010023064 A1 WO 2010023064A1
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battery
cooling
battery module
rib
module according
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PCT/EP2009/059916
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Stephan Leuthner
Philipp Kohlrausch
Joerg Poehler
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a battery module according to the preamble of claim 1 and a battery module system.
  • the arranged in a housing usually cylindrical batteries are cooled with circulating air as cooling fluid.
  • the cooling concepts provide either a pure longitudinal or axial inflow or a pure transverse or radial inflow of the preferably cylindrical batteries in the housing.
  • the air flows through openings or holes in the housing and off again.
  • the cooling capacity depends, inter alia, on the surface of the battery around which cooling fluid flows.
  • US 5 866 276 shows a generic battery module.
  • a housing of the battery module comprises an upper housing part with a top wall with openings and a lower housing part with a bottom wall with openings and with ribs on which the batteries are arranged. The purpose of the ribs is to guide the cooling air with a specific flow direction. Disclosure of the invention
  • a battery module comprises a housing, at least one battery disposed in the housing, at least one inlet opening for introducing a cooling fluid into the housing, at least one outlet opening for discharging the cooling fluid out of the housing and at least one rib arranged at the at least one battery a rib as a cooling fin with a thermal conductivity of at least 1, preferably at least 10, in particular at least 80, is formed.
  • the thermal conductivity in the unit watt / meter times Kelvin (W / m K) of pure plastics is for example 0.5. This means that certain materials or materials with a very low thermal conductivity less than 1 are not suitable as cooling fins.
  • the task of cooling fins on batteries is to dissipate the released heat on the surface of the battery due to a correspondingly sufficient thermal conductivity and thereby increase the surface on which the heat can be delivered to the cooling fluid.
  • a thermal balance between the batteries occurs due to the good thermal conductivity of the at least one cooling rib.
  • the at least two batteries thus have an approximately equal temperature and thus advantageously deliver about the same electrical power. This results in a uniform loading of the batteries within the battery module, so that the life of the battery module is increased, because individual batteries are not more stressed by a higher load.
  • An approximately equal temperature of the at least two batteries is generally not possible by means of a circulation with a cooling fluid, because the cooling fluid does not heat uniformly when flowing around.
  • the at least one cooling rib is at least partially made of a material having a thermal conductivity of at least 1, preferably at least 10, in particular at least 80.
  • the at least one cooling rib at least partially made of aluminum, brass, magnesium or a plastic with metal and / or carbon fibers.
  • the thermal conductivity of aluminum is about 200
  • the thermal conductivity of plastics with metal and / or carbon fibers is in the range of about 3 to 4.
  • a plane of the at least one cooling fin is aligned substantially parallel or perpendicular to a longitudinal axis of the at least one battery.
  • the at least one cooling fin is disc-shaped and at least two cooling fins are arranged one above the other in the battery module.
  • the at least two cooling fins are generally aligned one above the other and perpendicular to a longitudinal axis of the at least one battery.
  • the cooling ribs can be aligned like a floor within the battery module to the longitudinal axis of the at least one battery.
  • the at least one cooling rib has at least one recess in which the at least one battery is arranged. With an orientation of the plane of the at least two cooling ribs perpendicular to a longitudinal axis of the at least one battery, it is necessary to provide a recess for the at least one battery in the at least one cooling rib.
  • the recess z. B. circular or rectangular, in particular square, substantially the outer shape of the at least one battery, so that the at least one cooling fin is in contact with the at least one recess with the entire circumference of the at least one battery.
  • the entire recess can thus be used in a particularly advantageous manner to obtain the largest possible contact area between the at least one battery and the at least one cooling fin, so that the greatest possible heat transfer from the at least one battery can be achieved on the at least one cooling fin.
  • the at least one cooling rib is thermally connected to one another in thermal contact with the at least one battery, in particular the surface of the at least one battery and / or at least two batteries by means of the at least one cooling rib. Due to the thermal connection between the at least two batteries, small temperature differences occur in the at least two batteries, so that the batteries give about the same power and age approximately the same.
  • the at least one cooling rib is in contact with the at least one battery by means of at least one contact nose.
  • the maximum contact length of a contact surface between the at least one contact nose and the at least one cooling rib is greater than the width of the cross section of the at least one cooling rib.
  • the at least one battery is a lithium-ion battery and / or the cooling fluid is a gas, in particular air.
  • a battery module system according to the invention comprises a battery module described in this patent application.
  • FIG. 2 is a schematic cross-section along the line A-A in Fig. 1,
  • FIG. 3 is a perspective view of a plate-shaped fin
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a battery with cooling ribs, which are in contact with the battery by means of cooling lugs,
  • Fig. 5 shows a cross section of a battery with radially arranged cooling fins
  • Fig. 6 is a highly schematic longitudinal section of a battery module system.
  • a battery module 1 shown in FIGS. 1 and 2 in longitudinal and cross-section serves, for example, for the power supply of a hybrid motor vehicle.
  • the battery module 1 has a housing 2 with a bottom wall 15, a top wall 16 and side walls 17.
  • the battery module 1 is substantially cuboid.
  • the housing 2 shown in FIGS. 1 and 2 is (not shown) in modified form in an outer housing, not shown, for forming a degassing channel (not shown).
  • the side walls 17 are provided with inlet openings 5 and outlet openings 6. Through the inlet and outlet openings 5, 6, air flows as cooling fluid into the housing 2 and out again.
  • the cooling fins 7 Perpendicular to a longitudinal axis 8 of the battery 3 are arranged one above the other like cooling fins 7.
  • the cooling fins 7 therefore also have six recesses 9 (FIGS. 2 and 3).
  • the batteries 3 are thus in contact with the battery 3 at a contact surface 12 at the recess 9 of the cooling rib 7.
  • the cooling ribs 7 are made of aluminum with a thermal conductivity in W / m K of approximately 200. It is an aluminum sheet, which can be easily formed, for example by forming in particular bending.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of a lithium-ion battery 4 with three cooling fins 7.
  • the contact lugs 10 are easy in the field of
  • Recesses 9 of the cooling fins 7 made by bending the cooling fins 7 to contact lugs 10. This results between the battery 4 and the cooling fin 7, a contact surface 12 whose contact length 11 is greater than a width 13 of a cross section of the cooling fin 7 (Fig. 4). With a connection of the cooling fins 7 to the batteries 3 by means of the contact lugs 10 thus creates a larger contact surface 12 than that which is present in Fig. 3 for a cooling fin 7 without contact lugs 10. Thereby, the contact surface 12 between the battery 3 and the cooling fins 7 can be increased in a particularly advantageous manner, so that the heat exchange between the battery 3 and the cooling fins 7 increases and thus the cooling performance is improved.
  • the individual cooling fins 7 are connected to each other by means of spacers, not shown.
  • the spacers serve mechanically to ensure the distance between the individual cooling fins 7 and also increase the thermal connection between the individual cooling fins 7 in the different levels.
  • FIG. 5 shows a cross section of a battery 3 with radially arranged cooling ribs 7.
  • a plane of the cooling fins 7 is thus parallel to a longitudinal axis of the battery 3.
  • the individual cooling fins 7 can also be connected to cooling fins 7, which is arranged on another battery 3 (not shown).
  • 7 projections and / or depressions may be formed on the surface of the batteries 3 and / or the cooling fins.
  • tripwires may be used which, at a low flow rate of the cooling fluid, serve to create an envelope from laminar to turbulent flow because turbulent flow allows better heat transfer from the batteries 1 and cooling fins 7 to the cooling fluid
  • 7 fins may be present on the surface of the batteries 3 and / or the cooling fins or this with a structure, for example with Nubs or ribs, be provided. Thereby, the surface of the batteries 3 and / or the cooling fins 7 is increased, thereby improving the cooling performance.
  • baffles for optimizing the flow of the cooling fluid can be arranged in the battery module 1.
  • the guide plates may for example be arranged on a first and last row of cells of a battery module, on each of which an inlet or an outlet opening 5, 6 is present.
  • battery modules 1 may also be connected to a battery module system 14.
  • the inlet and outlet opening 5, 6 of the individual battery modules 1 are to a central air supply, for. B. a fan, connected in parallel (not shown).
  • the modular design thus allows better scalability, because with the identical battery modules 1 different electrical power for different applications can be easily realized.
  • the surface available for cooling the batteries 3 is thereby substantially increased.
  • the batteries 3 are thermally connected to each other by means of the at least one cooling fin 7, so that the batteries 3 have approximately the same temperature and thus the performance and aging of the batteries 3 takes place uniformly in the battery module.

Abstract

Bei einem Batteriemodul (1), umfassend ein Gehäuse (2), wenigstens eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Batterie (3), wenigstens eine Einlassöffnung (5) zum Einleiten eines Kühlfluids in das Gehäuse (2), wenigstens eine Auslassöffnung (6) zum Ausleiten des Kühlfluids aus dem Gehäuse (2) und wenigstens eine an der wenigstens einen Batterie (3) angeordnete Rippe (7), soll auf einfache Weise eine hohe Kühlleistung der wenigstens einen Batterie (3) erzielt werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die wenigstens eine Rippe (7) als Kühlrippe (7) mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80, ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel Batteriemodul
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Batteriemodulsystem.
Stand der Technik
Batterien, z. B. Lithiumionenbatterien, versorgen verschiedene Einrichtungen, z. B. Hybrid kraftfahrzeuge, elektrisch betriebene Fahrzeuge wie Rollstühle, Fahrräder mit elektrischem Hilfsantrieb, Hubstapler oder Elektrowerkzeuge mit elektrischen Strom. Im Allgemeinen werden mehrere Batterien in einem Gehäuse eingebaut und dadurch ein Batteriemodul gebildet. Batteriemodule haben den Vorteil, dass diese leichter mit einem Kühlfluid gekühlt und höhere elektrische Leistungen durch die Kombination mehrerer Batteriemodule zu einem Batteriemodulsystem einfach realisiert werden können.
Die in einem Gehäuse angeordneten, normalerweise zylinderförmigen Batterien werden mit umgewälzter Luft als Kühlfluid gekühlt. Die Kühlkonzepte sehen hierbei entweder einer reine Längs- bzw. Axialanströmung oder eine reine Quer- oder Radialanströmung der vorzugsweise zylinderförmigen Batterien im Gehäuse vor. Die Luft strömt dabei durch Öffnungen oder Bohrungen in das Gehäuse ein und wieder aus. Die Kühlleistung hängt dabei unter anderem von der mit Kühlfluid umströmten Oberfläche der Batterie ab.
Die US 5 866 276 zeigt ein gattungsbildendes Batteriemodul. Ein Gehäuse des Batteriemoduls umfasst ein oberes Gehäuseteil mit einer Deckenwandung mit Öffnungen und ein unteres Gehäuseteil mit einer Bodenwandung mit Öffnungen sowie mit Rippen, an denen die Batterien angeordnet sind. Die Rippen haben die Aufgabe, die Kühlluft mit einer bestimmten Strömungsrichtung zu leiten. Offenbarung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul umfasst ein Gehäuse, wenigstens eine in dem Gehäuse angeordnete Batterie, wenigstens eine Einlassöffnung zum Einleiten eines Kühlfluids in das Gehäuse, wenigstens eine Auslassöffnung zum Ausleiten des Kühlfluids aus dem Gehäuse und wenigstens eine an der wenigstens einen Batterie angeordnete Rippe, wobei die wenigstens eine Rippe als Kühlrippe mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80, ausgebildet ist. Die Wärmeleitfähigkeit in der Einheit Watt/Meter mal Kelvin (W/m K) von reinen Kunststoffen beträgt beispielsweise 0,5. Dies bedeutet, dass bestimmte Werkstoffe oder Materialien mit einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit kleiner als 1 als Kühlrippen nicht geeignet sind. Die Aufgabe von Kühlrippen an Batterien ist es, die an der Oberfläche der Batterie freiwerdende Wärme aufgrund einer entsprechend ausreichenden Wärmeleitfähigkeit abzuleiten und dadurch die Oberfläche zu vergrößern, auf der die Wärme an das Kühlfluid abgegeben werden kann. Bei wenigstens zwei Batterien, die mit wenigstens einer an den Batterien angeordneten Rippe miteinander verbunden sind, tritt ein thermischer Ausgleich zwischen den Batterien aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit der wenigstens einen Kühlrippe auf. Die wenigstens zwei Batterien haben damit eine ungefähr gleiche Temperatur und geben damit in vorteilhafter Weise ca. die gleiche elektrische Leistung ab. Dies führt zu einer gleichmäßigen Beanspruchung der Batterien innerhalb des Batteriemoduls, so dass die Lebensdauer des Batteriemoduls erhöht wird, weil einzelne Batterien nicht durch eine höhere Belastung stärker beansprucht werden. Eine ungefähr gleiche Temperatur der wenigstens zwei Batterien ist im Allgemeinen mittels eines Umströmens mit einem Kühlfluid nicht möglich, weil sich das Kühlfluid beim Umströmen nicht gleichmäßig erwärmt.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht die wenigstens eine Kühlrippe wenigstens teilweise aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80.
In einer weiteren Ausgestaltung besteht die wenigstens eine Kühlrippe wenigstens teilweise aus Aluminium, Messing, Magnesium oder einem Kunststoff mit Metall- und/oder Kohlenstofffasern. Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium beträgt beispielsweise ungefähr 200 und die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen mit Metall und/oder Kohlenstofffasern liegt im Bereich von ungefähr 3 bis 4.
In einer ergänzenden Ausführungsform ist eine Ebene der wenigstens einen Kühlrippe im Wesentlichen parallel oder senkrecht zu einer Längsachse der wenigstens einen Batterie ausgerichtet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Kühlrippe scheibenartig ausgebildet und wenigstens zwei Kühlrippen sind übereinander in dem Batteriemodul angeordnet. Die wenigstens zwei Kühlrippen sind im Allgemeinen übereinander und senkrecht zu einer Längsachse der wenigstens einen Batterie ausgerichtet. Dadurch können die Kühlrippen etagenartig innerhalb des Batteriemoduls zur Längsachse der wenigstens einen Batterie ausgerichtet werden.
In einer Variante weist die wenigstens eine Kühlrippe wenigstens eine Aussparung auf, in der die wenigstens eine Batterie angeordnet ist. Bei einer Ausrichtung der Ebene der wenigstens zwei Kühlrippen senkrecht zu einer Längsachse der wenigstens einen Batterie ist es erforderlich, in der wenigstens einen Kühlrippe eine Aussparung für die wenigstens eine Batterie vorzusehen.
Zweckmäßig entspricht die Form der Aussparung, z. B. kreisförmig oder rechteckig, insbesondere quadratisch, im Wesentlichen der äußeren Form der wenigstens einen Batterie, so dass die wenigstens eine Kühlrippe an der wenigstens einen Aussparung mit dem gesamten Umfang der wenigstens einen Batterie in Kontakt steht. Die gesamte Aussparung kann damit in besonders vorteilhafter Weise genutzt werden, um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der wenigstens einen Batterie und der wenigstens einen Kühlrippe zu erhalten, so dass ein möglichst großer Wärmeübergang von der wenigstens einen Batterie auf die wenigstens eine Kühlrippe erreicht werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform steht die wenigstens eine Kühlrippe in einem thermischen Kontakt zu der wenigstens einen Batterie, insbesondere der Oberfläche der wenigstens einen Batterie und/oder wenigstens zwei Batterien mittels der wenigstens einen Kühlrippe thermisch miteinander verbunden sind. Aufgrund der thermischen Verbindung zwischen den wenigstens zwei Batterien treten bei den wenigstens zwei Batterien geringe Temperaturunterschiede auf, so dass die Batterien ungefähr die gleiche Leistung abgeben und ungefähr gleich altern.
Insbesondere steht die wenigstens eine Kühlrippe mittels wenigstens einer Kontaktnase mit der wenigstens einen Batterie in Kontakt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die maximale Kontaktlänge einer Kontaktfläche zwischen der wenigstens einen Kontaktnase und der wenigstens einen Kühlrippe größer als die Breite des Querschnitts der wenigstens einen Kühlrippe. In besonders vorteilhafterweise Weise ist damit die Kontaktfläche zwischen der Kühlrippe und der Batterie größer als ohne - A - der Verwendung einer speziellen Kontaktnase. Dadurch ist es möglich, mehr Wärme von der Batterie auf die Kühlrippe zu übertragen und dadurch die Kühlleistung der Batterie zu verbessern.
In einer ergänzenden Variante ist die wenigstens eine Batterie eine Lithiumionenbatterie und/oder das Kühlfluid ein Gas, insbesondere Luft.
Ein erfindungsgemäßes Batteriemodulsystem umfasst ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Batteriemodul.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Batteriemoduls mit Kühlrippen,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer plattenförmigen Kühlrippe,
Fig. 4 einen Längsschnitt einer Batterie mit Kühlrippen, die mittels Kühlnasen mit der Batterie in Kontakt stehen,
Fig. 5 einen Querschnitt einer Batterie mit radial angeordneten Kühlrippen und
Fig. 6 einen stark schematisierten Längsschnitt eines Batteriemodulsystems.
Ein in den Fig. 1 und 2 im Längs- und Querschnitt dargestelltes Batteriemodul 1 dient beispielsweise zur Stromversorgung eines Hybridkraftfahrzeuges. Das Batteriemodul 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Bodenwandung 15, einer Deckenwandung 16 und Seitenwandungen 17 auf. Das Batteriemodul 1 ist im Wesentlichen quaderförmig. Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Gehäuse 2 ist in modifizierter Form in einem nicht dargestellten äußeren Gehäuse (nicht dargestellt) zur Ausbildung eines Entgasungskanals (nicht dargestellt) angeordnet. Die Seitenwandungen 17 sind mit Einlassöffnungen 5 und Auslassöffnungen 6 versehen. Durch die Ein- und Auslassöffnungen 5, 6 strömt Luft als Kühlfluid in das Gehäuse 2 ein und wieder aus.
Senkrecht zu einer Längsachse 8 der Batterie 3 sind etagenartig übereinander Kühlrippen 7 angeordnet. In dem Batteriemodul 1 sind insgesamt sechs als Lithiumionenbatterien 4 ausgebildete Batterien 3 angeordnet. Die Kühlrippen 7 weisen deshalb auch sechs Aussparungen 9 auf (Fig. 2 und 3). Die Batterien 3 stehen damit an einer Kontaktfläche 12 an der Aussparung 9 der Kühlrippe 7 in Kontakt mit der Batterie 3. Die Kühlrippen 7 sind aus Aluminium mit einer Wärmeleitfähigkeit in W/m K von ungefähr 200 ausgebildet. Es handelt sich dabei um ein Aluminiumblech, das einfach beispielsweise durch Umformen insbesondere Biegen, geformt werden kann.
An den Aussparungen 9 sind Kontaktnasen 10 ausgebildet. Die Kontaktnasen 10 sind in Fig. 1 bis 3 nicht dargestellt. In Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer Lithiumionenbatterie 4 mit drei Kühlrippen 7 dargestellt. Die Kontaktnasen 10 sind einfach im Bereich der
Aussparungen 9 der Kühlrippen 7 durch Biegen der Kühlrippen 7 zu Kontaktnasen 10 hergestellt. Dadurch entsteht zwischen der Batterie 4 und der Kühlrippe 7 eine Kontaktfläche 12, deren Kontaktlänge 11 größer ist als eine Breite 13 eines Querschnitts der Kühlrippe 7 (Fig. 4). Bei einer Anbindung der Kühlrippen 7 an die Batterien 3 mittels der Kontaktnasen 10 entsteht damit eine größer Kontaktfläche 12 als diejenige, welche in Fig. 3 für eine Kühlrippe 7 ohne Kontaktnasen 10 vorhanden ist. Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise die Kontaktfläche 12 zwischen der Batterie 3 und den Kühlrippen 7 vergrößert werden, so dass der Wärmeaustausch zwischen der Batterie 3 und den Kühlrippen 7 erhöht und damit die Kühlleistung verbessert wird.
Die einzelnen Kühlrippen 7 sind mittels nicht dargestellter Distanzhalter miteinander verbunden. Die Distanzhalter dienen mechanisch dazu, den Abstand zwischen den einzelnen Kühlrippen 7 sicherzustellen und erhöhen außerdem in thermischer Hinsicht die Verbindung zwischen den einzelnen Kühlrippen 7 in den verschiedenen Ebenen.
In Fig. 5 ist ein Querschnitt einer Batterie 3 mit radial angeordneten Kühlrippen 7 dargestellt. Eine Ebene der Kühlrippen 7 ist damit parallel zu einer Längsachse der Batterie 3. Die einzelnen Kühlrippen 7 können dabei auch mit Kühlrippen 7 verbunden sein, die an einer anderen Batterie 3 angeordnet ist (nicht dargestellt).
In einer nicht dargestellten Ausgestaltung können an der Oberfläche der Batterien 3 und/oder der Kühlrippen 7 Vorsprünge und/oder Vertiefungen ausgebildet sein. Es kann sich hierbei beispielsweise um Stolperdrähte handeln, die bei einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids dazu dienen, einen Umschlag von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung zu erzeugen, weil eine turbulente Strömung einen besseren Wärmeübergang von den Batterien 1 bzw. Kühlrippen 7 zu dem Kühlfluid ermöglicht. In einer anderen Variante können an der Oberfläche der Batterien 3 und/oder der Kühlrippen 7 Lamellen vorhanden sein oder diese mit einer Struktur, beispielsweise mit Noppen oder Rippen, versehen sein. Dadurch wird die Oberfläche der Batterien 3 und/oder der Kühlrippen 7 erhöht, so dass sich dadurch die Kühlleistung verbessert.
In dem Batteriemodul 1 können auch Leitbleche zur Optimierung der Strömung des Kühlfluids in dem Batteriemodul 1 angeordnet sein. Die nicht dargestellten Leitbleche können beispielsweise an einer ersten und letzten Zellreihe eines Batteriemoduls angeordnet sein, an denen jeweils eine Einlass- oder eine Auslassöffnung 5, 6 vorhanden ist.
Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt wird.
Mehrere Batteriemodule 1 können auch zu einem Batteriemodulsystem 14 verbunden werden. Die Einlass- und Auslassöffnung 5, 6 der einzelnen Batteriemodule 1 werden zu einer zentralen Luftzufuhr, z. B. einem Ventilator, parallel geschaltet (nicht dargestellt). Der modulare Aufbau gestattet damit eine bessere Skalierbarkeit, weil mit den identischen Batteriemodulen 1 unterschiedliche elektrische Leistungen für verschiedene Anwendungen einfach realisiert werden können.
Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul 1 wesentliche
Vorteile verbunden. Die einfach herzustellenden und preiswerten Kühlrippen 7, z. B. aus Aluminium, verbessern den Wärmeübergang von der Batterie 3 auf das Kühlfluid. Die Oberfläche, die zum Kühlen der Batterien 3 zur Verfügung steht, wird dadurch wesentlich vergrößert. Ferner sind die Batterien 3 thermisch mittels der wenigstens einen Kühlrippe 7 miteinander verbunden, so dass die Batterien 3 ungefähr die gleiche Temperatur aufweisen und damit die Leistung und Alterung der Batterien 3 in dem Batteriemodul gleichmäßig erfolgt.

Claims

Ansprüche
1. Batteriemodul (1), umfassend ein Gehäuse (2), wenigstens eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Batterie (3), wenigstens eine Einlassöffnung (5) zum Einleiten eines Kühlfluids in das Gehäuse (2), wenigstens eine Auslassöffnung (6) zum Ausleiten des Kühlfluids aus dem Gehäuse (2) und wenigstens eine an der wenigstens einen Batterie (3) angeordnete Rippe (7),
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Rippe (7) als Kühlrippe (7) mit einer Wärmeleitfähigkeit in W/m K von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80, ausgebildet ist.
2. Batteriemodul nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kühlrippe (7) wenigstens teilweise aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit in W/m K von wenigstens 1, vorzugsweise wenigstens 10, insbesondere wenigstens 80, besteht.
3. Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kühlrippe (7) wenigstens teilweise aus Aluminium, Messing, Magnesium oder einem Kunststoff mit Metall- und/oder Kohlenstofffasern besteht.
4. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Ebene der wenigstens einen Kühlrippe (7) im Wesentlichen parallel oder senkrecht zu einer Längsachse (8) der wenigstens einen Batterie (3) ausgerichtet ist.
5. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kühlrippe (7) scheibenartig ausgebildet ist und wenigstens zwei Kühlrippen (7) übereinander in dem Batteriemodul (1) angeordnet sind.
6. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kühlrippe (7) wenigstens eine Aussparung (9) aufweist, in der die wenigstens eine Batterie (3) angeordnet ist.
7. Batteriemodul nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Form der Aussparung (9), z. B. kreisförmig oder rechteckig, insbesondere quadratisch, im Wesentlichen der äußeren Form der wenigstens einen Batterie (3) entspricht, so dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) an der wenigstens einen Aussparung (9) mit dem gesamten Umfang der wenigstens einen Batterie (3) in Kontakt steht.
8. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Kühlrippe (7) in einem thermischen Kontakt zu der wenigstens einen Batterie (3), insbesondere der Oberfläche der wenigstens einen Batterie (3), steht und/oder mittels der wenigstens einen Kühlrippe (7) wenigstens zwei Batterien (3) thermisch miteinander verbunden sind.
9. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlrippe (7) mittels wenigstens einer Kontaktnase (10) mit der wenigstens einen Batterie (3) in Kontakt steht.
10. Batteriemodul nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die maximale Kontaktlänge (11) einer Kontaktfläche (12) zwischen der wenigstens einen Kontaktnase (10) und der wenigstens einen Kühlrippe (7) größer ist als die Breite (13) des Querschnitts der wenigstens einen Kühlrippe (7).
11. Batteriemodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Batterie (3) eine Lithiumionenbatterie (4) und/oder das Kühlfluid ein Gas, insbesondere Luft, ist.
12. Batteriemodulsystem (14) mit mehreren Batteriemodulen (1),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Batteriemodulsystem (14) wenigstens ein Batteriemodul (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
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