WO2015086669A2 - Tier element, lateral part and a cooling module as well as a method for producing a cooling module - Google Patents

Tier element, lateral part and a cooling module as well as a method for producing a cooling module Download PDF

Info

Publication number
WO2015086669A2
WO2015086669A2 PCT/EP2014/077192 EP2014077192W WO2015086669A2 WO 2015086669 A2 WO2015086669 A2 WO 2015086669A2 EP 2014077192 W EP2014077192 W EP 2014077192W WO 2015086669 A2 WO2015086669 A2 WO 2015086669A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
cooling module
floor
channels
side parts
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/077192
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2015086669A3 (en
Inventor
Björn EBERLEH
Stephen Raiser
Felix Von Borck
Original Assignee
Akasol Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akasol Gmbh filed Critical Akasol Gmbh
Publication of WO2015086669A2 publication Critical patent/WO2015086669A2/en
Publication of WO2015086669A3 publication Critical patent/WO2015086669A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0481Compression means other than compression means for stacks of electrodes and separators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/617Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/651Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations
    • H01M10/652Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by parameters specified by a numeric value or mathematical formula, e.g. ratios, sizes or concentrations characterised by gradients
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20Pressure-sensitive devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present application relates to a floor element, a side part and a cooling module for a rechargeable battery, and a method for producing a cooling module in the PCT application Akasol GmbH with the official publication number WO2012 / 028298 is a cooling module for a multi-cell battery module, in particular with accumulators, in particular lithium-ion cells, which is used to form a traction battery module or a traction battery module for vehicles with an electric drive train. Due to the modular design of a battery module, it can also be used for other purposes, e.g. in stationary applications or small traction applications, such as in a wheelchair.
  • a battery module system composed of a plurality of similar battery modules may be designed to cover a power range with an energy content of between 1 kWh and 400 kWh or more. If, for example, a battery module system is designed for a continuous power of 20 kW, peak power of, for example, 100 kW can nevertheless be demanded from the battery for acceleration purposes at short notice, as a result of which excellent acceleration values can be achieved. In the charging mode, for example, a charging power of 40 kW can be used.
  • the values given above are purely exemplary, but on the other hand represent values that can be achieved with commercially available lithium-ion batteries.
  • the battery module should have a compact design and be thermally optimized, and in particular be designed so that the operating temperature of the battery module or the battery module system can be kept within narrow limits, the local overheating of individual cells, increased temperatures of one or more cells or operation Avoid too low cell temperatures.
  • a cooling module for a multi-cell battery module, the cooling module being in the form of a body having an internal space for receiving battery cells, the body being between an inlet area and an outlet area has one or more cooling passages extending parallel to each other and is at least partially formed from one or more lengths of a hollow profile.
  • Cooling plates are inserted between the lateral hollow profiles of the cooling module to form compartments for receiving the battery cells and to conduct heat out of the cells.
  • cooling plates can also be used with cooling wings, which protrude laterally from the hollow profiles used in the interior of the cooling module and also form compartments for receiving the battery cells.
  • the operating temperature of the individual battery cells should normally not exceed a working range of, for example, 18 ° C to 25 ° C, since otherwise the life of the individual battery cells of a battery module can be drastically reduced in part.
  • the fact that cooling ducts forming the side of the cooling module in previous cooling modules are typically provided with cooling circuits in order to realize the cooling of the battery cells can lead to problems with the cooling because the dissipation of the heat from the interior of the cells to the coolant can not always be guaranteed sufficiently.
  • the object of the present application is to provide an alternative method for producing a modular cooling module or an alternative construction of a modular cooling module, which also allows excellent heat exchange between the battery cells and the coolant, preferably while improving the already existing stability of the cooling module. Furthermore, it should also be ensured in the alternative design an extremely efficient production, which can be carried out with little cost of materials and low economic costs.
  • a first floor element is provided according to claim 1, ie a floor element for a composite of several floor elements cooling module, in particular a cooling module of a multi-cell rechargeable battery, such as a lithium ion battery, each floor element a first and a second side part which are formed at their lower and upper ends to be connected to side parts of further floor elements, wherein each side part of the floor element has at least one flow channel, wherein the floor element comprises a cooling ducts having connecting means, preferably a connecting plate, whose cooling channels between extend the flow channels of the side parts, and wherein the side parts have on their side facing the connecting device a plurality of lateral openings, the allow fluid communication between the flow channels of the side parts and the cooling channels of the connecting device.
  • the lower and upper ends of a side part preferably have connecting elements which are designed to be connected to the connecting elements of side parts of further floor elements.
  • the connecting elements comprise a tongue and groove connection.
  • the individual side panels by means of a latching connection, preferably releasably connected to each other.
  • they are attached to each other by means of hot gas or ultrasonic welding, soldering, welding or gluing.
  • the connecting device is attached approximately in the middle of each side part.
  • a free space above and below the connecting device and between the side parts is formed, which is dimensioned so that the respectively used preferably cuboid battery cells, also called flat cells or Pouchzellen, have space in any free space, i. the available space in each free space is at least substantially completely filled by the corresponding flat cell and any other necessary design elements.
  • the free space that is created between two connecting devices of two adjacent floor elements can also be chosen so that at least one battery cell, preferably two battery cells substantially fill it.
  • the connecting device is arranged out of the center, provided that the distance between two adjacent connecting devices of different floor elements is selected so that at least one battery cell can be arranged in the created free space.
  • a free space can be created only above or below the connecting device, such floor elements then serve as a rule the upper or lower end of a cooling module.
  • the floor element is usually square or rectangular in plan view, but this is not a limitation of the concrete shape of the floor element. It is equally possible to think of trapezoidal or polygonal designs or even of circular or elliptical shapes when the two opposite side parts are made curved. Although this is not necessarily considered optimal, but quite possible.
  • the lateral openings of a side part have different cross-sectional sizes, which are preferably at least substantially adapted to a cross-sectional size of the cooling channels of the connecting device.
  • the flow of a coolant in the cooling channels of the connection device or the connection plate can be changed such that a similar flow occurs in the individual cooling channels.
  • the individual battery cells can be cooled controlled over their entire surface.
  • the cross-sectional sizes of the lateral openings increase from one side of the side part to the other side of the side part.
  • the cross-sectional sizes increase continuously.
  • a construction in plastic such as a thermoplastic or polyamide, with first and second extruded or injection-molded side parts in the form of plastic profiles and an extruded o- the injection-molded, thin-walled connection device with a plurality of compared to the cross-section of the flow channels smaller cross-sections having cooling channels, wherein the side parts and the connecting means are fixed by eg hot gas or ultrasonic welding to each other.
  • plastic such as a thermoplastic or polyamide
  • first and second extruded or injection-molded side parts in the form of plastic profiles and an extruded o- the injection-molded, thin-walled connection device with a plurality of compared to the cross-section of the flow channels smaller cross-sections having cooling channels, wherein the side parts and the connecting means are fixed by eg hot gas or ultrasonic welding to each other.
  • the connecting means can for example also be formed by a sheet metal construction with spacer elements between an upper cover plate and a lower floor panel to realize the cooling channels, wherein the spacer elements are also realized by sheet folds, which can be made in one or both of the sheet metal parts.
  • the various components can be made by means of a deep-drawing process.
  • a diecast variant would also be possible in which the flow channels of the side parts and the cooling channels of the connection device can be realized by means of movable slides of the die casting mold.
  • a combination of the various production methods is also conceivable in order to produce a floor element or a cooling module consisting of at least one floor element.
  • the floor elements according to the present invention are preferably used in combination with two insulating shells, which are glued to the two sides of the connecting device. These insulating shells may also be used to seal open cooling channels of the connectors so that these cooling channels may be intentionally made open on one or both sides of the connectors, which may be advantageous in a die cast construction (but not only in such a construction).
  • the insulating shells which consist for example of PET
  • the insulating shell is realized, for example, as a deep-drawn part, since in this way a relatively thin insulating shell with little material and high uniformity (in thickness) can be produced and good heat dissipation is ensured.
  • each battery cell is adhered to each plastic shell. This also promotes heat dissipation from the cell into the coolant. It is particularly favorable if an insulating plastic in the form of a
  • Thermoforming tray for receiving a battery cell with recesses for the cell tabs or cell terminals is used.
  • the insulating shell can also be made so thin that the heat dissipation from the cells in the coolant is hardly disturbed.
  • the cooling module according to the invention can then be assembled simply by stacking a plurality of inventive and similar floor elements on top of each other.
  • an inner space is formed between the adjacent connection means of adjacent floor elements and the spaces are designed to receive battery cells, in particular flat, rectangular or square battery cells.
  • each floor element can preferably be preassembled with two insulating shells and two cells (one each above and below the connection device), which is particularly easy to realize due to the glued construction, since an easily applicable "floor module" is created.
  • the floor elements can be stacked without preassembled flat cells to a cooling module and two flat cells are used with the associated insulating subsequently in the appropriate rooms.
  • retaining springs are provided which hold the side parts of at least two stacked floor elements together, wherein the retaining springs have hook-shaped ends which engage in form-adapted niches of the side parts of the floor elements.
  • the cooling module according to the invention is preferably complemented in such a way that the flow channels of each side part on the input side of the cooling module are in fluid communication with a coolant-carrying distributor and the flow channels of each side part on the output side of the cooling module are in fluid communication with a collector carrying coolant.
  • each floor element or a cooling module consisting of several floor elements with at least one turbulator in each flow channel on the input side and / or on the Output side is provided.
  • Such a solution which can be used not only in the present inventive construction, but also in other constructions, such as in the construction according to the above-mentioned WO2102 / 028298 in the cavities or flow passages described therein, leads to the The need for an increased flow rate for the coolant, but also increases the heat dissipation, which in turn is not only good for the heat balance, but also makes the cooling more efficient.
  • the turbulator can be designed so that there is a constant repetition between reduced and enlarged cross-section.
  • the present invention also includes a side part for use in a floor element of a cooling module, but not exclusively in a floor element of the type described above, wherein the side part is realized as a hollow profile, comprising the following features: a) on one longitudinal side of a U-shaped groove .
  • Such a construction can be relatively easily realized as an extruded element and fastened by relatively simple spring clips with lower or upper side parts.
  • the present invention also encompasses methods for producing a cooling module of a rechargeable cell battery module.
  • the method comprises the following steps a) producing a plurality of similar floor elements, wherein each floor element consists of a first and a second, each having at least one flow channel side part as well as from a cooling channels having connecting device, the cooling channels located between the flow channels of the two Extending side panels, b) forming a stack of the floor elements, c) introducing the cells into spaces defined by the connection means, d) mounting a flow distributor on the input side of the stack to the side panels thereon and mounting a header on the exit side of the stack at the local side parts, e) closing the flow channels of the side parts on the flow distributor or the collector facing away from the ends of the flow channels of the side parts and f) connection of the floor elements by means of attachment of retaining clips and / or retaining springs and / or an adhesive and / or by means of welding or ultrasonic welding, in order to hold the floor elements
  • a second variant of the method according to the invention in each case one cell is preferably attached to each side of each connecting device, and the tier elements are subsequently assembled into a stack.
  • This second variant of the method according to the invention is particularly easy to handle and, in particular, good to use if the method further Step of attaching insulating shells on the two sides of the connecting means and on the flat sides of the battery cells comprises.
  • the insulating shells are preferably applied to a stack before assembling the floor elements to this and the corresponding battery cells are only then applied to the exposed side of the insulating shells.
  • the insulating shells can each be applied to one side of a cell and then the free side of each insulating shell to a connecting device of a single floor element.
  • an insulation of the battery cells in the form of an adhesive tape is possible. It is particularly expedient if a plastic foam is arranged between the cells of adjacent cell pairs and on the uppermost and lowermost cells of the battery module. Such a design presses - when the individual floor modules are placed in a housing - the individual elements of the stack together. As a result, the entire battery module is on the one hand uniformly mechanically stressed even with thermal strains and on the other hand protected against vibration.
  • a layered fire protection material may be provided to prevent the spread of cell fire between the connection means and the cells. It is particularly advantageous if the cooling module composed of the floor elements is arranged in a housing made of plastic and delimiting the cooling module on at least three sides, which is equipped with at least one bursting area. So if an increased pressure in the battery module should arise for whatever reason, the housing will give way deliberately in the bursting area and reduce the pressure without exploding immediately.
  • the cooling module composed of the floor elements can be arranged in a housing made of plastic, the cooling module on at least two opposing sides limiting housing, which sides are parallel to the planes of the floor elements, and the corresponding sides of the housing are executed with a concave curvature ,
  • the foam-biased cells counteract this curvature, preferably in such a way that the curvature of the corresponding sides of the housing is canceled.
  • This not only exerts a desired pressing force on the individual cells, which ensures a uniform heat transfer and a mechanical fixation, but the battery module is given a fairly uniform shape in the form of a cuboid, which allows the accommodation of several similar modules in a narrow container ,
  • the side parts in the form of hollow profiles can be reproducibly produced in a production plant in a cost-effective manner, with very little material waste, since simple hollow profiles can now be used which have a cooling passage and which are prefabricated to a desired length in an independent previous working step or in the mass production of cooling mod- be made in the desired length, whereby a series production of Kuhlmodulen in larger quantities is possible.
  • the production of the hollow sections as extruded parts is not limited to the use of e.g. Aluminum or an Al alloy as a starting material, but also made of plastic and it can be produced with relatively thin wall thicknesses of the hollow sections of about 0.5 to 5 mm, a rigid structure, since the walls of the hollow sections not only the leadership of coolant, but also serve to stiffen the cooling module. Furthermore, the thin-walled construction leads to a lightweight cooling module.
  • the connecting means can be made as extruded parts, since the plurality of cooling channels favors the heat dissipation even in a material with low thermal conductivity.
  • the use of plastic also promotes the reduction of weight.
  • light metals such as e.g. Aluminum or magnesium or their alloys, used as starting material for the hollow sections.
  • Hollow profiles can be made in longer lengths of several meters and the finished profile can e.g. be divided by a saw ("flying saw") to a desired length as soon as a strand section is sufficiently solidified.
  • the distributor and the collector can be designed in the present invention as described in the above-mentioned WO document and can also be prepared as extruded parts.
  • FIG. 1A is a perspective view of the cooling module
  • FIG. 1 B is a perspective view of a floor element of the cooling module
  • FIG. 1 C is a front view of the floor element of FIG. 1A
  • FIG. 1D is an enlarged section corresponding to section line C-C of FIG. 1C
  • FIG. Fig. 1 E is an enlarged perspective view of one end of the hollow profile of the side part of the floor element of FIG. 1 C
  • 1 F a possible embodiment of a turbulator
  • FIG. 1 G an attachment possibility of two side parts together
  • FIGS. 1B to 1D of a further form of a floor element
  • FIGS. 1 B to 1 D of a further form of a floor element representations corresponding to FIGS. 1 B to 1 D of a further form of a floor element
  • 4A to 4C representations corresponding to FIGS. 1 B to 1 D of a further form of a floor element representations corresponding to FIGS. 1 B to 1 D of a further form of a floor element
  • FIGS. 5A and 5B show further cooling modules, with FIGS. 5A a
  • Cooling module with installed cooling plates and Fig. 5B show a similar cooling module with integrated cooling blades
  • FIGS. 5A & 5B exploded views of the floor elements used in FIGS. 5A & 5B with two battery cells to be inserted
  • FIG. 7 is a perspective view of an insulating shell, a perspective view of a floor element with two inserted battery cells and two insulating used, a perspective view of a cooling module with inserted battery cells, a perspective view of a floor element with inserted fire protection element, a perspective view of a floor element with a foam pad,
  • 12A to 12C is a perspective view of a housing with a
  • FIG. 13A and 13B is a perspective view of a side of the housing of FIG. 12A seen from the inside or an enlarged Secured sectional drawing of this page in the circled area,
  • FIG. 14A & 14B shows a representation of a battery module with an installed board of a battery management system and FIG. 14B shows a schematic representation of the attachment of a board of a battery management system to battery cells of a cooling module, Figs. 15A & 15B are schematic representations of a temperature resp Growth sensor between adjacent battery cells of a battery module.
  • FIG. 1A shows a perspective view of a battery module 1 with a cooling module 10 according to the invention that is used in normal operation for cooling the battery cells 1 1 of the battery module 1, but which can also be used at low outside temperatures to heat the battery cells 1 1 ,
  • the cooling module 10 has a substantially cuboidal shape and has a distributor 12 in its input region and a collector 14 in its output region.
  • the distributor 12 and the collector 14 each have a conclusion or spout 16, 18, through which the coolant can be added or removed.
  • the cooling module 10 is composed of a plurality of floor elements 20, wherein in the example of Fig. 1 A six floor elements 20 are placed on each other or stacked to form the cooling module 10.
  • the cooling module 10 is a cooling module of a multi-cell rechargeable battery, such as a rechargeable battery. a lithium-ion battery, wherein the cells in Fig. 1 are not apparent.
  • each level element 20 comprises a first and a second side part 22, 24 having at least one flow channel 21 or 21 'and connecting means 28 having cooling channels 26, the cooling channels thereof 26 extend between the flow channels 21, 21 'of the side parts 22, 24.
  • the side members 22 and 24, which are the same in cross-section and can be cut from an extrusion, are shown in cross-section in Fig. 1E.
  • the above-mentioned manifolds 12 and collectors 14 are mounted end-to-end on the respective side members 22 and 24, respectively, by screws 27 which engage through suitable positions of the manifold and collector in the passages 29, 29 'of the side members 22 and 24 (see Fig. 9), with seals 25 between the manifold 12 and the side member 22 and between the collector 14 and the side member 24 are provided and the manifold 12 and the collector 14 have openings communicating with the flow channels 21 and 21 '.
  • the flow channels 21, 21 'and the screw passages 29, 29' of Fig. 1 E are formed by respective elongated hollow passages of the extrusion of Fig. 1 E.
  • a continuous plate 31 is sealingly fastened by means of further screws (not shown), which also engage in the screw passages 29, 29'.
  • the plate 31 stiffens such a composite adds cooling module 10 and seals the backs of the flow channels 21, 21 'of the side parts 22, 24 from.
  • a respective side part 22, 24 has its own sander 12 and its own distributor 14 at a respective end of the side part 22, 24 (not shown). That that the cooling liquid flows only through a flow channel 21, 21 'of each side part 22, 24 between a separate collector 14 and a separate manifold 12. Further, there is also the possibility that a side member 22 is connected at one end to the manifold 12 and the collector 14 is attached to the second side member 24 at the opposite end of the manifold 12 of the second side member 24 (also not shown).
  • the design of the distributor 12 and of the collector 14 can be carried out exactly as described in detail in WO2012 / 028298 and shown here in FIG. 9.
  • the relevant content of WO2012 / 028298 is hereby made part of the present application.
  • the flow channels 20, 20 'of the side parts 22 and 24 are in this example on the backs 30, 30' of the side parts 22 and 24 by (not shown) screwed sealed strips or glued or welded strips or individual plugs in the flow channels 21, 21 'on the backs 30, 30' are used or otherwise closed fluid-tight.
  • the connecting device 28 is attached approximately in the middle of each side part 22 and 24 and forms, as shown in FIG. 1 B, each have a free space 32, 32 'above and below the connecting device 28 and between the side parts 22 and 24.
  • Um the cooling channels 26 of the connecting device 28 in terms of flow with the flow channels 21, 21 'of the side parts 22 and 24 to connect, either the wall portions of the side parts 22 and 24, which define the flow channels, provided with a continuous slot into which the corresponding side of the connecting device 28 is inserted, or the flow channels 21, 21 'are made as closed on all sides cavities and the Side wall milled out to form a slot which receives the corresponding side of the connecting device 28.
  • the latter is the preferred solution since it can then be more certain that a fluid-tight connection will be made at the conforming ends of the slots.
  • a path for the cooling liquid is thus created, which proceeds as follows:
  • the cooling liquid is taken from a supply (also not shown) by means of a pump (not shown) and fed via a line (not shown) into the inlet nozzle 16 of the distributor 12.
  • the internal cavity of the manifold 12 communicates with the six stacked side members 22 so that a uniform flow into each flow channel 21 of the six side members 22 takes place.
  • the cooling liquid is also uniform in the individual cooling channels 26 of the connecting means 28 and flows through them.
  • the cooling liquid flows into the flow channels 21 'of the side parts 24 and from there into the inner cavity of the collector 14. From there, the cooling liquid leaves the collector 14 via the outlet nozzle 18 and flows through an unillustrated Return line and at least one heat exchanger, not shown, back into the storage tank.
  • the cooling module 10 is designed in such a way that the flow channels of each side part on the input side of the cooling module are provided with a coolant-carrying distributor 12 and the flow channels of each side part on the outlet.
  • the cooling side of the cooling module 10 with a coolant leading collector 14 is in fluid communication.
  • the floor elements 20 in plan view are preferably square or rectangular, but they could instead have a different shape such as a triangular shape in plan view.
  • the construction according to FIGS. 1A to 1 E can consist of first and second extruded or injection-molded side parts 22, 24 in the form of plastic profiles, as well as an extruded or injection-molded, thin-walled connecting device 28, with several compared to the cross section of the flow channels 21, 21 'smaller cross-sectional cooling channels 26, wherein the side parts 22, 24 and the connecting means 28 are secured by hot gas or ultrasonic welding together.
  • the plastic that is used here for the side parts and the connecting device is, for example, polyamide.
  • FIGS. 2A to 2C show an alternative solution which, viewed in the form, is very similar to the solution according to FIGS. 1A to 1E.
  • the difference lies in the fact that here the first and second extruded sections 22 and 24 made of metal, eg Al, Cu or Mg or an alloy with Al, Cu or Mg, with a thin-walled, brazed or welded or welded connection device 28th also made of metal, preferably of the same metal, with a plurality of cooling passages 28 having smaller cross sections compared to the cross section of the flow channels 21, 21 ', the side parts and the connecting device being fixed to one another by soldering, welding or gluing. It would also be conceivable to use an injection-molded connection device 28, for example according to FIG.
  • the connecting device 28 could also consist of a plurality of preferably adjacent and parallel to each other arranged smaller extruded profiles having microchannels.
  • lateral extruded profiles 22, 24 made of metal such. Aluminum, which are connected to a thin-walled, brazed cooling plate 28 with microchannels 26 to each other.
  • the connection of the three parts 22, 24 and 28 by soldering, welding or gluing.
  • the floor element 20 can, as shown in FIGS. 3A to 3C, be realized as a die-cast part, usually made of aluminum, of an aluminum alloy such as LM 40 or of magnesium or of a magnesium alloy such as AlMg.
  • the die casting embodiment according to FIGS. 3A to 3C can be summarized as follows: There is a heat sink 22, 24, 28 in die-cast design, the main flow passages 21 and 21 'being realized via slides.
  • the open transverse channels 26 are made by means of sliders.
  • the slider is understood to be movable inserts of a die casting mold which are inserted into the mold during the production of the diecast part and are pulled out of the diecast mold to release the part.
  • the open transverse channels 26 are closed on the upper side and the lower side in FIGS. 3A to 3C by means of plate-shaped elements in order to form closed cooling channels.
  • a possible embodiment of the plate-shaped elements is described in detail in the form of insulating shells 40 in FIG. 7.
  • Figs. 4A to 4C show a construction similar to Figs. 3A to 3C in which open portions 23 are provided in the connector 28 (Fig. 4C).
  • the open areas 23 of the connection means 28 form open cooling channels of the connection means 28.
  • an insulating shell 40 (see Fig. 7) is respectively adhesively bonded to the connecting means 28 from above and below by means of a suitable adhesive (see Figs. 4B and 4C for a coupling means provided with insulating shells 40), also a different connection of the insulating shells 40 conceivable with the connecting device.
  • the insulating shell 40 is preferably a shell made of PET and the connector 28 is used e.g. manufactured as an aluminum die-cast part.
  • FIG. 4C also shows an optional tube 68 (see also FIG. 10), in particular made of fiberglass, which can be used to achieve a higher pressure loadability of the cooling element (mechanical pressure).
  • an optional tube 68 in particular made of fiberglass, which can be used to achieve a higher pressure loadability of the cooling element (mechanical pressure).
  • the hollow profile has a groove 42 on one longitudinal side and a spring 44 on the other longitudinal side, with the spring 44 of the one side part 22 forming a stack 45 of the hollow profiles or 24 of the one floor element 20 is inserted into the groove 42 of the adjacent side part 22 and 24, respectively.
  • the hollow profile forming the side parts 22 and 24 has two lateral lugs 46 and 48, which each form a niche 50, 52 into which the hook-shaped ends 54, 56 of the generally C-shaped spring clips 58 engage to hold the stack 45 together.
  • the spring clips, their preferred spatial arrangement and their holding function are also apparent from Fig. 1A.
  • extrusions which are shown in Fig. 1 E and 1 G and side parts 22 and 24 form, have the following overall features: a) on one longitudinal side of a U-shaped groove 42,
  • the spring clips or retaining springs 58 are therefore provided in order to hold the side parts 22, 24 of at least two stacked floor elements 20 together, wherein the retaining springs 58 hook-shaped ends 54, 56 which in form-fitting niches 50, 52 of the side parts 22, 24 of the floor elements 20 engage.
  • turbulators 60 are seen in the flow channel 21, 21 'of FIG. 1 E. These are additional parts which are used in the channels of the cooling profiles to reduce the cross-section. The goal is to get from a laminar flow to a turbulent flow and thus to increase the cooling performance. At least one turbulator may be provided in each flow channel on the input side and / or on the output side. The increase in pressure due to the turbulator (s) must be taken into account during the design.
  • Fig. 1F shows a possible embodiment of a turbulator 60, with alternately arranged spheroidal regions of larger diameter and cylindrical portions of smaller diameter.
  • the turbulators are designed so that they have a constant repetition between reduced and enlarged cross section.
  • FIGS. 5A and 5B show illustrations of further cooling modules 10.
  • FIG. 5A shows a cooling module 10 with installed cooling plates 62 and
  • FIG. 5B shows a similar cooling module 10 with integrated cooling wings 64, the construction of which is shown in FIGS. 5A and 5B
  • Each floor 20 comprises at least a first and a second, each at least one flow channel 21, 21 'exhibiting side part 22, 24, which are formed by a U-bent extruded profile, so that a three-sided floor element 20 is formed with a continuous flow channel 21, as well from at least one substantially planar element 28 which extends between the side parts 22, 24.
  • An inner space 32, 32 ' is formed between the adjacent at least one planar element 28 of adjacent levels 20 and the spaces are designed to accommodate the battery cells 11, in particular flat, rectangular or square battery cells.
  • FIGS. 5A & 5B show exploded views of the floors used in Figs. 5A & 5B with two battery cells to be inserted. While the construction shown in Figures 5A and 5B is known per se, it may be modified with the ones described herein to form an improved cooling module 10, e.g.
  • the cooling modules 10 of FIGS. 5A & 5B may be constructed in tiers, using side panels provided with corresponding tabs 46, 48 of FIG. 1E to allow the individual tiers 20 to be held together with retaining clips 58.
  • FIG. 5A or 5B An example of the above-mentioned insulating shells 40 is shown in FIG.
  • the insulating shells can on the one hand with the cooling module 10 according to one of Figures 1A to 1 G, 2A to 2C, 3A to 3C 4A to 4C, in which cooling channels 26 having connecting plates 28 are used, on the other hand with cooling modules 10 as shown in FIG. 5A or 5B be used.
  • the insulating shells 40 serve various purposes.
  • a cooling module 10 shown in FIGS. 3A to 3C and 4A to 4C respectively, they are attached to the connector 28, e.g. Example by means of an adhesive, and thus serve as a wall of the cooling channels 26 of the connecting device 28th
  • the insulating shells 40 When the insulating shells 40 are used with floor elements as shown in Figs. 3A to 3C and 4A to 4C, respectively, the insulating shells 40 are placed on the upper side and the Bottom of the integral with the side members 22, 24 connecting device 28, whereby the openings for the slide are sealed.
  • cooling modules 10 In these cooling modules 10 and in the other previously described cooling modules 10 of FIGS. 1A to 1 G, 2A to 2C, 5A and 5B, they form at least one additional electrical insulation between the battery cells 1 1 and the cooling module 10.
  • the insulating shells 40 are preferably made in a thermoforming process from PET film and are used against both the cell and against the cooling, i. e.g. the connecting device 28, or the cooling vanes or cooling plates glued. They should have the smallest possible wall thickness to minimize their influence on the cooling performance. They have a closed bottom with a peripheral edge, at the front side recesses for the cell tabs by e.g. a punching process are introduced.
  • the use of insulating shells 40 which is described above in connection with the embodiments according to FIGS.
  • 3A to 3C and 4A to 4C is not limited to this embodiment, but would be suitable in any embodiment in which a receiving space 32, 32 ' is formed above and below a connecting device 28 and in all other conceivable constructions nen, which have receiving spaces for the battery cells.
  • FIG. 8 shows a drawing similar to FIG. 12 of FIG.
  • the present invention also includes a method for producing a
  • Cooling module 10 of a rechargeable cell battery module comprising the steps of: a) producing a plurality of similar floor elements 20, wherein each floor element of a first and a second, at least one flow channel 21, 21 'having side part 22, 24 and a cooling channels 26th having connecting means 28, the cooling channels 26 extend between the flow channels 21, 21 'of the side parts 22, 24,
  • each connecting device 28 has a cell mounted on each side of each connecting device 28 and the floor elements 20 then assembled into a stack, or
  • the floor elements 20 are assembled into a stack 45 and the cells are subsequently introduced into spaces 32, 32 'formed by two adjacently arranged floor elements 20, in principle it is also possible to introduce one or more battery cells into each room two battery cells per room 32, 32 'introduced.
  • the method also comprises the further step:
  • a fire protection element 66 is arranged in the space formed between the cooling vanes 64 in the plane of the cooling vanes 64. It is a non-combustible, thermally insulating material that between the battery cells 1 1 a double cell assembly consisting of the eta- genelement 20 each with a battery cell 1 1 above and below the cooling vanes 64 (here, only the upper battery cell 1 1 is schematic indicated by dashed lines) is arranged.
  • a flame-retardant material or a material which inflates under the influence of heat to thermally better isolate the cells from each other can be arranged between the battery cells 1 1 of a double cell arrangement.
  • two insulating shells (such as 40 - not shown) between the battery cells 1 1 and thedephilgeln 64, and the fire protection element 66 are arranged.
  • the fire protection element 66 should prevent the fire propagation between adjacent battery cells 1 1 when a cell fires and can also serve an additional mechanical fixation of the battery cells 1 1.
  • a fire protection element 66 z As a silicate fiber board, a plate of a foaming foam inflates when exposed to temperature, a mineral fiber plate, a steel plate or an aluminum plate can be used. Such fire protection elements 66 can also between adjacent battery cells 1 1, and / or between the uppermost battery cell and a cover of the cooling module 10 (see Fig. 12B), and / or between the lowermost battery cell and a bottom of the cooling module 10 (not shown), and / or on the front side of the cooling module 10 between the electrical connection rows consisting of the electrical connections of the battery cells 1 1 and the spacer elements, as well as outside of these terminal rows on the battery cells 1 1 side facing the battery management system supporting board. Furthermore, FIG.
  • FIG. 10 shows a stabilizing element 68, which is arranged between the opposite side parts 22, 24 of a floor element 20.
  • a stabilizing element 68 prevents the side parts 22, 24 from spreading apart.
  • the (mechanical) compressive strength of a cooling module is also increased by the use of a stabilizing element 68.
  • such a foam sheet may be applied to the top and bottom cells of the battery module (not shown).
  • the Schaumstoffla- ge which can also be replaced by another type of damping element, which achieves a damping of the construction, is used for additional mechanical fixation of the cells 1 1, even with a possible loss of vacuum of the battery cells 1 1.
  • a silicone foam with a defined compression strength in a defined arrangement and size (area and thickness of the material) is applied to the cells 1 1, to bias them with a defined force.
  • the compression strength of the foam material so it must be chosen so that the battery cells are not damaged during assembly, but held together by the silicone foam so that no free space can arise, and to protect the battery cells from external influences such as shocks.
  • the specific foam is applied in a defined arrangement and size (area and thickness of the material) on the cells to bias them with a defined force.
  • the foam is between each double pack and on the top and bottom cell.
  • a material may be used which also has a fire protection function, so that it can be in the fire protection material 66 and the damping element 70, the same material.
  • a fire protection material 66 and / or a damping element 70 the space of a battery module is ideally not increased.
  • the foam 70 also increases the ability of the battery to absorb compressive forces.
  • a housing 80 a three-piece housing having a front side 84 (see, eg, FIG. 13A), an inwardly bulging cover 82 (see FIGS. 12B and 12C) above the stack 45 and an optionally inwardly bulging floor (not shown) below the stack 45.
  • a deflection of the housing plates is balanced when force application from the inside, so that in the installed state, the lid 82 and the bottom, ie the housing plates after receiving the outgoing of the damping elements forces are no longer concave but flat.
  • the aim is that no deflection to the outside arises. Ideal design creates a smooth, non-curved outer surface.
  • At least a portion of the housing here in the front face 84 of the housing 80, at least one defined weakened area 90 in the housing 80, i. a predetermined breaking point, are provided.
  • This area opens due to material breakage in the battery module 10 prevailing overpressure. This weakened area allows outgassing in a given area.
  • FIG. 13A shows a rear view of the front side 84 of the housing 80, with horizontal and vertical stiffening ribs 86 extending from a planar outer side towards the inside of the cooling module 10.
  • the stiffening ribs are provided in a crossed arrangement.
  • Fig. 13B shows a section along the section line III - III of Fig. 13A.
  • some stiffening ribs 86 are provided with notches 88 to form the predetermined breaking points.
  • 14A shows an illustration of a battery module 1 with an installed board 92 of a battery management system. In order to electrically connect the circuit board 92 with the battery cells 1 1, the board is brought directly into contact with the terminals of the battery cells 1 1 and screwed by screws 94 with these.
  • FIG. 14B shows a partial section through a screw 94 along the section plane IV-IV of FIG. 14A.
  • the screws 94 secure the circuit board 92 to the spacers 96 of the terminal rows 96 and the battery cell terminals which are connected by vertical
  • Clamping pins 98 are pressed together to form a clamping system.
  • Such Battery management system and its connection to the battery cells 11 are described in detail in WO 2010/121829.
  • a plurality of spring contacts 100 are provided between the board 92 and the spacer elements. These are essentially in the form of hairpin springs 100 with a nose 102 on one leg 104, the nose 102 which engage corresponding grooves 106 of the spacers and provide secure contact between the spacers and the board.
  • the spring contacts are preferably in contact with conductive regions of the circuit board 92 with their second limb 108.
  • These additional spring contacts 100 additionally form, in addition to the measuring paths formed by the screws 94 and the conductive spacer elements, redundant measuring paths of the battery management system. The aim of the redundant measuring paths is to preserve the function of the measuring paths even if one screw connection (first measuring path) fails as the main measuring path.
  • the spring contacts 100 can be applied in a placement machine.
  • the grooves 106 of the spacer elements 96 ensure that the battery management system can rest on the clamping system in a planar manner.
  • FIGS. 15A and 15B show schematic representations of the attachment of a temperature and / or growth sensor 110, 112 between adjacent battery cells 11 of a battery module 1.
  • temperature sensors 110 are used on so-called flex conductors 14 between the battery cells 11.
  • the flexible conductor (s) 1 14 is or will be Neten bodies of the board 92 of Battenemanagennentsystenns for the temperature and / or growth measurement connected.
  • the temperature sensors 110 can be formed by so-called NTC resistors (negative temperature coefficient thermistors).
  • the temperature sensors 1 10 can be provided on each battery cell 1 1. But are separated by means of an insulating foam thermal. For growth measurement contact surfaces are provided with spacers made of compression foam. When cell growth occurs, the foam is compressed and thus the two contact surfaces are joined, which is communicated to the battery management system.
  • growth sensors 1 12 can be used as an alternative pressure sensors.
  • the growth sensors 12 are also connected to corresponding flex conductors 14 at suitable points on the board 92 of the battery management system.
  • the temperature sensors as well as the pressure sensors can also be fitted together on a flexible conductor.

Abstract

The invention relates to a tier element for a cooling module composed of a plurality of tier elements, particularly a cooling module of a rechargeable battery which consists of a plurality of cells such as a lithium ion battery, each tier element consisting of one first and one second lateral part each of which has at least one flow channel, and of a connection device which comprises cooling channels that extend between the flow channels of said lateral parts. The invention also relates to a lateral part, a cooling module, and a method for producing a cooling module.

Description

Etagenelement Seitenteil und Kühlmodul sowie Verfahren zum Herstellen eines Kühlmoduls  Floor element side part and cooling module and method for producing a cooling module
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Etagenelement, ein Seitenteil und ein Kühlmodul für eine wiederaufladbare Batterie, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kühlmoduls In der PCT-Anmeldung der Akasol GmbH mit der amtlichen Veröffentlichungsnummer WO2012/028298 wird ein Kühlmodul für ein aus mehreren Zellen bestehendes Batteriemodul, insbesondere mit Akkumulatoren, insbesondere Lithiumionenzellen beschrieben, das zur Bildung einer Traktionsbatterie bzw. eines Traktionsbatteriemoduls für Fahrzeuge mit elektrischem Antriebsstrang verwendet wird. Durch den modularen Aufbau eines Batteriemoduls kann es auch für andere Zwecke verwendet werden, z.B. bei stationären Anwendungen oder Kleintraktionsan- wendungen, wie beispielsweise in einem Rollstuhl. The present application relates to a floor element, a side part and a cooling module for a rechargeable battery, and a method for producing a cooling module in the PCT application Akasol GmbH with the official publication number WO2012 / 028298 is a cooling module for a multi-cell battery module, in particular with accumulators, in particular lithium-ion cells, which is used to form a traction battery module or a traction battery module for vehicles with an electric drive train. Due to the modular design of a battery module, it can also be used for other purposes, e.g. in stationary applications or small traction applications, such as in a wheelchair.
Ein Batteriemodulsystem, das aus mehreren gleichartigen Batteriemodulen zu- sammengebaut ist, kann beispielsweise ausgelegt werden, um einen Leistungsbereich mit einem Energieinhalt zwischen 1 kWh und 400 kWh oder mehr abzudecken. Wenn beispielsweise ein Batteriemodulsystem für eine Dauerleistung von 20 kW ausgelegt ist, können dennoch zu Beschleunigungszwecken Spitzenleistungen von beispielsweise 100 kW kurzfristig von der Batterie abverlangt werden, wodurch sich ausgezeichnete Beschleunigungswerte erzielen lassen. Im Ladebetrieb kann beispielsweise mit einer Ladeleistung von 40 kW gearbeitet werden. Die oben angegebenen Werte sind rein beispielhaft, stellen aber andererseits Werte dar, die durchaus mit kommerziell verfügbaren Lithiumionenbatterien erreicht werden können. Der oben genannten PCT-Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines modularen Kühlmoduls bzw. eine alternative Konstruktion eines modularen Kühlmoduls vorzusehen, das bzw. die ebenfalls einen ausgezeichneten Wärmeaustausch zwischen den Batteriezellen und dem Kühlmittel erlaubt. Ferner soll auch bei der Auslegung des Kühlmoduls eine extrem rationelle Herstellung gewährleistet werden, die mit wenig Materialaufwand und geringen wirtschaftlichen Kosten durchgeführt werden kann. Das Batteriemodul soll kompakt aufgebaut und thermisch optimiert ausgelegt sein, und insbesondere so ausgelegt, dass die Betriebstemperatur des Batteriemoduls bzw. des Batteriemodulsystems innerhalb enger Grenzen gehalten werden kann, um das lokale Überhit- zen einzelner Zellen, erhöhte Temperaturen einer oder mehrerer Zellen oder den Betrieb bei zu niedrigen Zelltemperaturen möglichst zu vermeiden. For example, a battery module system composed of a plurality of similar battery modules may be designed to cover a power range with an energy content of between 1 kWh and 400 kWh or more. If, for example, a battery module system is designed for a continuous power of 20 kW, peak power of, for example, 100 kW can nevertheless be demanded from the battery for acceleration purposes at short notice, as a result of which excellent acceleration values can be achieved. In the charging mode, for example, a charging power of 40 kW can be used. The values given above are purely exemplary, but on the other hand represent values that can be achieved with commercially available lithium-ion batteries. It is the object of the above-mentioned PCT application to provide a method of manufacturing a modular cooling module or alternative construction of a modular cooling module which also permits excellent heat exchange between the battery cells and the coolant. Furthermore, an extremely efficient production should also be ensured in the design of the cooling module, which can be carried out with little cost of materials and low economic costs. The battery module should have a compact design and be thermally optimized, and in particular be designed so that the operating temperature of the battery module or the battery module system can be kept within narrow limits, the local overheating of individual cells, increased temperatures of one or more cells or operation Avoid too low cell temperatures.
Um diese Aufgabe zu lösen, wird in der genannten PCT-Anmeldung ein Kühlmodul für ein aus mehreren Zellen bestehendes Batteriemodul vorgesehen, wobei das Kühlmodul die Form eines Körpers mit einem inneren Raum zur Aufnahme von Batteriezellen aufweist, wobei der Körper zwischen einem Einlassbereich und einem Auslassbereich eine oder mehrere parallel zueinander erstreckende Kühlpassagen aufweist und mindestens teilweise aus einer Länge oder aus mehreren Längen eines Hohlprofils gebildet wird. Kühlblechen werden zwischen den seitli- chen Hohlprofilen des Kühlmoduls eingesetzt um Fächer zur Aufnahme der Batteriezellen zu bilden und Wärme aus den Zellen herauszuführen. Statt mit Kühlblechen kann auch mit Kühlflügeln gearbeitet werden, die seitlich von den verwendeten Hohlprofilen in das Innere des Kühlmoduls hineinragen und ebenfalls Fächer zur Aufnahme der Batteriezellen bilden. Die Betriebstemperatur der einzelnen Batteriezellen soll normalerweise einen Arbeitsbereich von z.B. 18°C bis 25°C nicht überschreiten, da ansonsten die Lebensdauer der einzelnen Batteriezellen eines Batteriemoduls zum Teil drastisch reduziert werden können. Dadurch, dass in vorherigen Kühlmodulen die Seitentei- le des Kühlmoduls bildende Kühlbleche typischerweise mit Kühlkreisläufen versehen werden, um die Kühlung der Batteriezellen zu verwirklichen, kann es zu Problemen mit der Kühlung kommen, da die Ableitung der Wärme aus dem inneren der Zellen an das Kühlmittel nicht immer ausreichend gewährleistet werden kann. Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines modularen Kühlmoduls bzw. eine alternative Konstruktion eines modularen Kühlmoduls vorzusehen, das bzw. die ebenfalls einen ausgezeichneten Wärmeaustausch zwischen den Batteriezellen und dem Kühlmittel erlaubt, vorzugsweise bei gleichzeitiger Verbesserung der bereits vorhanden Stabilität des Kühlmoduls. Ferner soll auch bei der alternativen Auslegung eine extrem rationelle Herstellung gewährleisten werden, die mit wenig Materialaufwand und bei geringen wirtschaftlichen Kosten durchgeführt werden kann. To achieve this object, in said PCT application, a cooling module is provided for a multi-cell battery module, the cooling module being in the form of a body having an internal space for receiving battery cells, the body being between an inlet area and an outlet area has one or more cooling passages extending parallel to each other and is at least partially formed from one or more lengths of a hollow profile. Cooling plates are inserted between the lateral hollow profiles of the cooling module to form compartments for receiving the battery cells and to conduct heat out of the cells. Instead of cooling plates can also be used with cooling wings, which protrude laterally from the hollow profiles used in the interior of the cooling module and also form compartments for receiving the battery cells. The operating temperature of the individual battery cells should normally not exceed a working range of, for example, 18 ° C to 25 ° C, since otherwise the life of the individual battery cells of a battery module can be drastically reduced in part. The fact that cooling ducts forming the side of the cooling module in previous cooling modules are typically provided with cooling circuits in order to realize the cooling of the battery cells can lead to problems with the cooling because the dissipation of the heat from the interior of the cells to the coolant can not always be guaranteed sufficiently. The object of the present application is to provide an alternative method for producing a modular cooling module or an alternative construction of a modular cooling module, which also allows excellent heat exchange between the battery cells and the coolant, preferably while improving the already existing stability of the cooling module. Furthermore, it should also be ensured in the alternative design an extremely efficient production, which can be carried out with little cost of materials and low economic costs.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird zunächst ein Etagenelement nach dem Anspruch 1 vorgesehen, d.h. ein Etagenelement für ein aus mehreren Etagenelementen zusammengesetztes Kühlmodul, insbesondere ein Kühlmodul einer aus mehreren Zellen bestehenden wiederaufladbaren Batterie, wie z.B. eine Lithiumionenbatterie, wobei jedes Etagenelement ein erstes und ein zweites Seitenteil aufweist, welche an ihren unteren und oberen Enden dazu ausgebildet sind, mit Seitenteilen von weiteren Etagenelementen verbunden zu werden, wobei jedes Seitenteil des Etagenelements mindestens einen Strömungskanal aufweist, wobei das Etagenelement eine Kühlkanäle aufweisende Verbindungseinrichtung, vorzugsweise eine Verbindungsplatte, umfasst, deren Kühlkanäle sich zwischen den Strömungskanälen der Seitenteile erstrecken, und wobei die Seitenteile auf ihrer der Verbin- dungseinrichtung zugewandten Seite mehrere seitliche Öffnungen aufweisen, die eine Fluidverbindung zwischen den Strömungskanälen der Seitenteile und den Kühlkanälen der Verbindungseinrichtung ermöglichen. To achieve this object, a first floor element is provided according to claim 1, ie a floor element for a composite of several floor elements cooling module, in particular a cooling module of a multi-cell rechargeable battery, such as a lithium ion battery, each floor element a first and a second side part which are formed at their lower and upper ends to be connected to side parts of further floor elements, wherein each side part of the floor element has at least one flow channel, wherein the floor element comprises a cooling ducts having connecting means, preferably a connecting plate, whose cooling channels between extend the flow channels of the side parts, and wherein the side parts have on their side facing the connecting device a plurality of lateral openings, the allow fluid communication between the flow channels of the side parts and the cooling channels of the connecting device.
Mit einer derartigen Konstruktion weicht man von der bisherigen Lösung ab, bei der einfache wärmeableitende Kühlbleche oder Kühlflügel sich zwischen Kühlplatten erstrecken, die sich um drei Seiten des Kühlmoduls erstrecken und Kühlflüssigkeit um diese drei Seiten des Kühlmoduls in mehreren zueinander parallelen Pfade führen. Stattdessen wendet man erfindungsgemäß eine Konstruktion an, bei der, bevorzugt starre, Verbindungseinrichtungen zwischen den Seitenteilen vorgesehen werden, die Kühlkanäle aufweisen und aktiv gekühlt werden, wobei diese Verbindungseinrichtungen zeitgleich die Kühlflüssigkeit von dem einen Seitenteil des Etagenelements zum anderen führen, und es nicht mehr erforderlich ist, stranggepresste Hohlprofile zu biegen, um Kühlplatten zu bilden, die sich um drei Seiten des Kühlmoduls erstrecken. With such a construction, one deviates from the previous solution in which simple heat-dissipating cooling plates or cooling wings extend between cooling plates which extend around three sides of the cooling module and guide cooling liquid around these three sides of the cooling module in a plurality of mutually parallel paths. Instead, according to the invention applies a construction in which, preferably rigid, connecting means are provided between the side parts having cooling channels and are actively cooled, said connecting means at the same time lead the cooling liquid from one side part of the floor element to the other, and no longer necessary is to bend extruded hollow sections to form cooling plates that extend around three sides of the cooling module.
Zwar lässt auch die bekannte Konstruktion gemäß der WO2012/028298 ebenfalls einen etagenweisen Zusammenbau zu, die zusätzliche Biegeoperation ist jedoch relativ aufwändig und die Kühlung der Zellen durch Wärmeabfuhr über die Verbindungseinrichtungen ist nicht so gleichmäßig wie bei der vorliegenden Lösung. Diese mangelnde Gleichmäßigkeit kann zu einem Problem werden, wenn höhere thermische Anforderungen an ein Batteriemodul gestellt werden, da die entsprechenden Maßnahmen eher zu einer Verschlechterung des Abtransports der Wärme führen. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird nicht nur eine extrem rationelle Herstellung bei geringerem Materialaufwand ermöglicht, sondern auch eine ausgezeichnete Wärmeableitung und eine erhöhte Stabilität des fertiggestellten Kühlmoduls bzw. des fertiggestellten Batteriemoduls. Although the known construction according to WO2012 / 028298 also allows assembly by the floor, the additional bending operation is relatively complex and the cooling of the cells by heat removal via the connection means is not as uniform as in the present solution. This lack of uniformity can be a problem when higher thermal requirements are placed on a battery module, since the corresponding measures rather lead to a deterioration of the removal of the heat. In the solution according to the invention not only an extremely efficient production is made possible with less material expenditure, but also an excellent heat dissipation and increased stability of the finished cooling module or the finished battery module.
Bevorzugt weisen die unteren und oberen Enden eines Seitenteils Verbindungselemente auf, die dazu ausgebildet sind mit den Verbindungselementen von Sei- tenteilen von weiteren Etagenelementen verbunden zu werden. Besonders bevor- zugt umfassen die Verbindungselemente eine Nut und Federverbindung. Hierbei können die einzelnen Seitenteilte mittels einer Rastverbindung, bevorzugt lösbar, miteinander verbunden werden. Um die Seitenteile und die Verbindungseinrichtung miteinander zu verbinden, werden diese mittels Heißgas- oder Ultraschallschweißen, Löten, Schweißen oder Kleben aneinander befestigt. The lower and upper ends of a side part preferably have connecting elements which are designed to be connected to the connecting elements of side parts of further floor elements. Especially zugt the connecting elements comprise a tongue and groove connection. Here, the individual side panels by means of a latching connection, preferably releasably connected to each other. In order to connect the side parts and the connecting device with each other, they are attached to each other by means of hot gas or ultrasonic welding, soldering, welding or gluing.
Bevorzugt wird die Verbindungseinrichtung in etwa in der Mitte jedes Seitenteils angesetzt. Hierdurch wird je ein Freiraum oberhalb und unterhalb der Verbindungseinrichtung und zwischen den Seitenteilen gebildet, der so bemessen ist, dass die jeweils verwendeten vorzugsweise quaderförmigen Batteriezellen, auch Flachzellen oder Pouchzellen genannt, in jedem Freiraum Platz haben, d.h. der verfügbare Platz in jedem Freiraum wird zumindest im Wesentlichen vollständig durch die entsprechende Flachzelle und etwaige weitere notwendige Konstruktionselemente ausgefüllt. Der Freiraum, der zwischen zwei Verbindungseinrichtungen von zwei benachbarten Etagenelementen geschaffen wird, kann auch so gewählt werden, dass zumindest eine Batteriezelle, bevorzugt zwei Batteriezellen diesen im Wesentlichen ausfüllen. Preferably, the connecting device is attached approximately in the middle of each side part. As a result, a free space above and below the connecting device and between the side parts is formed, which is dimensioned so that the respectively used preferably cuboid battery cells, also called flat cells or Pouchzellen, have space in any free space, i. the available space in each free space is at least substantially completely filled by the corresponding flat cell and any other necessary design elements. The free space that is created between two connecting devices of two adjacent floor elements can also be chosen so that at least one battery cell, preferably two battery cells substantially fill it.
Es ist ebenfalls möglich, dass die Verbindungseinrichtung außer mittig angeordnet wird, sofern der Abstand zwischen zwei benachbarten Verbindungseinrichtungen von verschiedenen Etagenelementen so gewählt ist, dass zumindest eine Batteriezelle in dem geschaffenen Freiraum angeordnet werden kann. Hierbei kann dann bspw. ein Freiraum nur oberhalb bzw. unterhalb der Verbindungseinrichtung geschaffen werden, solche Etagenelemente dienen dann in der Regel dem oberen bzw. unteren Abschluss eines Kühlmoduls. It is also possible that the connecting device is arranged out of the center, provided that the distance between two adjacent connecting devices of different floor elements is selected so that at least one battery cell can be arranged in the created free space. In this case, for example, a free space can be created only above or below the connecting device, such floor elements then serve as a rule the upper or lower end of a cooling module.
Das Etagenelement ist üblicherweise in Draufsicht quadratisch oder rechteckig, dies stellt aber keine Beschränkung der konkreten Form des Etagenelements dar. Man kann genauso an trapezförmige oder polygonale Ausführungen oder gar an kreisförmige oder elliptische Formen denken, wenn die zwei gegenüberliegenden Seitenteile gekrümmt ausgeführt werden. Dies ist zwar nicht unbedingt als optimal angesehen, aber durchaus möglich. The floor element is usually square or rectangular in plan view, but this is not a limitation of the concrete shape of the floor element. It is equally possible to think of trapezoidal or polygonal designs or even of circular or elliptical shapes when the two opposite side parts are made curved. Although this is not necessarily considered optimal, but quite possible.
Bevorzugt weisen die seitlichen Öffnungen eines Seitenteils verschiedene Querschnittsgrößen auf, die bevorzugt an eine Querschnittsgröße der Kühlkanäle der Verbindungseinrichtung zumindest im Wesentlichen angepasst sind. Durch eine Veränderung der verschiedenen Querschnittsgrößen der Öffnungen eines Seiten- teils kann der Fluss eines Kühlmittels in den Kühlkanälen der Verbindungseinrichtung bzw. der Verbindungsplatte derart verändert werden, dass sich ein gleichartiger Fluss in den einzelnen Kühlkanälen einstellt. Dadurch können die einzelnen Batteriezellen über ihre gesamte Fläche kontrolliert gekühlt werden. Insbesondere vergrößern sich die Querschnittsgrößen der seitlichen Öffnungen von einer Seite des Seitenteils zur anderen Seite des Seitenteils. Besonders bevorzugt vergrößern sich die Querschnittsgrößen kontinuierlich. Preferably, the lateral openings of a side part have different cross-sectional sizes, which are preferably at least substantially adapted to a cross-sectional size of the cooling channels of the connecting device. By changing the different cross-sectional sizes of the openings of a side part, the flow of a coolant in the cooling channels of the connection device or the connection plate can be changed such that a similar flow occurs in the individual cooling channels. As a result, the individual battery cells can be cooled controlled over their entire surface. In particular, the cross-sectional sizes of the lateral openings increase from one side of the side part to the other side of the side part. Particularly preferably, the cross-sectional sizes increase continuously.
Man hat bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Etagenelemente mehrere Möglichkeiten, dabei kommen folgende Konstruktionen in Betracht: a) Eine Konstruktion in Kunststoff, wie zum Beispiel aus einem Thermoplast oder Polyamid, mit ersten und zweiten extrudierten oder spritzgegossenen Seitenteilen in der Form von Kunststoffprofilen sowie einer extrudierten o- der spritzgegossenen, dünnwandigen Verbindungseinrichtung mit mehreren im Vergleich zum Querschnitt der Strömungskanäle kleinere Querschnitte aufweisenden Kühlkanälen, wobei die Seitenteile und die Verbindungseinrichtung durch z.B. Heißgas- oder Ultraschallschweißen aneinander befestigt werden. Eine solche Konstruktion kann nicht nur sehr kostengünstig realisiert werden, sie ist darüber hinaus relativ leicht an Gewicht. Ferner kann man sich einer Strangpresslösung bedienen mit ersten und zweiten als Strangpressprofile ausgebildeten Seitenteilen aus Metall mit einer dünnwandigen, hartgelöteten Verbindungseinrichtung mit mehreren im Vergleich zum Querschnitt der Strömungskanäle kleineren Querschnitten aufweisenden Kühlkanälen, wobei die Seitenteile und die Verbindungsplatte z.B. durch Löten, Schweißen oder Kleben aneinander befestigt werden. Bisherige Erfahrungen haben gezeigt, dass auch eine solche Konstruktion durchaus strangpresstechnisch zu realisieren ist. Dabei ist es nicht zwangsläufig erforderlich, die Verbindungseinrichtungen auch als Strangpressteile zu realisieren, sie können beispielsweise auch durch eine Blechkonstruktion mit Abstandselementen zwischen einem oberen Deckelblech und einem unteren Bodenblech gebildet werden, um die Kühlkanäle zu realisieren, wobei die Abstandselemente auch durch Blechfaltungen realisierbar sind, die in einem oder in beiden der Blechteile vorgenommen werden können. Auch können die verschiedenen Komponenten mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt werden. c) Auch käme eine Druckgussvariante in Frage, bei der die Strömungskanäle der Seitenteile und die Kühlkanäle der Verbindungseinrichtung mittels beweglicher Schieber der Druckgussform realisiert werden können. There are several possibilities in the manufacture of the floor elements according to the invention, the following constructions are possible: a) A construction in plastic, such as a thermoplastic or polyamide, with first and second extruded or injection-molded side parts in the form of plastic profiles and an extruded o- the injection-molded, thin-walled connection device with a plurality of compared to the cross-section of the flow channels smaller cross-sections having cooling channels, wherein the side parts and the connecting means are fixed by eg hot gas or ultrasonic welding to each other. Such a construction can not only be realized very cheaply, it is also relatively light in weight. Furthermore, one can use an extrusion solution with first and second formed as extruded metal side parts with a thin-walled, brazed connection device with a plurality of compared to the cross section of the flow channels smaller cross-sections having cooling channels, the side panels and the connection plate, for example, by soldering, welding or gluing together be attached. Previous experience has shown that even such a construction can be realized in terms of extrusion technology. It is not necessarily necessary to realize the connecting means as extruded parts, they can for example also be formed by a sheet metal construction with spacer elements between an upper cover plate and a lower floor panel to realize the cooling channels, wherein the spacer elements are also realized by sheet folds, which can be made in one or both of the sheet metal parts. Also, the various components can be made by means of a deep-drawing process. c) A diecast variant would also be possible in which the flow channels of the side parts and the cooling channels of the connection device can be realized by means of movable slides of the die casting mold.
Auch ist eine Kombination der verschiedenen Herstellungsverfahren denkbar, um ein Etagenelement bzw. ein Kühlmodul bestehend aus zumindest einem Etagen- element herzustellen. A combination of the various production methods is also conceivable in order to produce a floor element or a cooling module consisting of at least one floor element.
Die Etagenelemente gemäß der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise in Kombination mit je zwei Isolierschalen verwendet, die auf die beiden Seiten der Verbindungseinrichtung geklebt sind. Diese Isolierschalen können auch dazu verwendet werden, offene Kühlkanäle der Verbindungseinrichtungen abzudichten, so dass diese Kühlkanäle absichtlich an einer oder an beiden Seiten der Verbindungseinrichtungen offen hergestellt werden können, was beispielsweise bei einer Druckgusskonstruktion (aber nicht nur bei einer solchen Konstruktion) vorteilhaft sein kann. Durch die Verklebung der Isolierschalen (die z.B. aus PET bestehen) mit der Verbindungseinrichtung wird der Wärmeübergang begünstigt, insbesondere, wenn ein gut Wärme leitender Klebstoff angewendet wird. Die Isolierschale ist z.B. als Tiefziehteil realisiert, da hierdurch eine relativ dünne Isolierschale mit wenig Material und hoher Gleichmä- ßigkeit (in der Dicke) hergestellt werden kann und eine gute Wärmeableitung sichergestellt wird. The floor elements according to the present invention are preferably used in combination with two insulating shells, which are glued to the two sides of the connecting device. These insulating shells may also be used to seal open cooling channels of the connectors so that these cooling channels may be intentionally made open on one or both sides of the connectors, which may be advantageous in a die cast construction (but not only in such a construction). By bonding the insulating shells (which consist for example of PET) with the connecting device of the heat transfer is favored, especially if a good heat conductive adhesive is applied. The insulating shell is realized, for example, as a deep-drawn part, since in this way a relatively thin insulating shell with little material and high uniformity (in thickness) can be produced and good heat dissipation is ensured.
Um die Batteriezellen elektrisch zu isolieren, könnten diese auch vor dem Einsetzen in den jeweiligen Freiraum der Etagenelemente separat elektrische isoliert werden, dies ist z.B. mittels eines Klebebands möglich. In order to electrically insulate the battery cells, they could also be isolated separately prior to insertion into the respective free space of the floor elements, this being e.g. possible by means of an adhesive tape.
Ferner wird vorzugsweise je eine Batteriezelle auf jede Kunststoffschale aufgeklebt. Auch dies fördert die Wärmeableitung aus der Zelle in die Kühlflüssigkeit. Besonders günstig ist es, wenn eine Isolierschale aus Kunststoff in Form einerFurthermore, preferably one battery cell is adhered to each plastic shell. This also promotes heat dissipation from the cell into the coolant. It is particularly favorable if an insulating plastic in the form of a
Tiefziehschale zur Aufnahme einer Batteriezelle mit Aussparungen für die Zelltabs bzw. Zellklemmen zur Anwendung gelangt. Die Isolierschale kann auch so dünn gemacht werden, dass die Wärmeableitung von den Zellen in die Kühlflüssigkeit kaum gestört wird. Thermoforming tray for receiving a battery cell with recesses for the cell tabs or cell terminals is used. The insulating shell can also be made so thin that the heat dissipation from the cells in the coolant is hardly disturbed.
Das erfindungsgemäße Kühlmodul kann dann einfach dadurch zusammengestellt werden, dass mehrere erfindungsgemäße und gleichartige Etagenelemente aufeinander gestapelt werden. Dabei wird zwischen den benachbarten Verbindungseinrichtungen benachbarter Etagenelemente einen innerer Raum gebildet und die Räume sind zur Aufnahme von Batteriezellen, insbesondere von flachen, rechteckigen oder quadratischen Batteriezellen ausgelegt. Ferner kann jedes Etagenelement vorzugsweise mit zwei Isolierschalen und zwei Zellen (je eine oberhalb und unterhalb der Verbindungseinrichtung) vormontiert werden, was aufgrund der verklebten Konstruktion besonders einfach zu realisieren ist, da ein leicht anwendbares "Etagenmodul" entsteht. Alternativ hierzu können die Etagenelemente ohne vormontierte Flachzellen zu einem Kühlmodul aufgestapelt werden und jeweils zwei Flachzellen mit den zugeordneten Isolierschalen nachträglich in die entsprechenden Räume eingesetzt werden. Besonders günstig ist es, wenn Haltefedern vorgesehen sind, die die Seitenteile von mindestens zwei übereinander gestapelten Etagenelementen aneinander halten, wobei die Haltefedern hakenförmige Enden haben, die in formangepassten Nischen der Seitenteilen der Etagenelementen eingreifen. Dies stellt eine einfache, aber dennoch sichere Konstruktion dar, die darüber hinaus kompakt und leicht zusammenzustellen ist. The cooling module according to the invention can then be assembled simply by stacking a plurality of inventive and similar floor elements on top of each other. In this case, an inner space is formed between the adjacent connection means of adjacent floor elements and the spaces are designed to receive battery cells, in particular flat, rectangular or square battery cells. Furthermore, each floor element can preferably be preassembled with two insulating shells and two cells (one each above and below the connection device), which is particularly easy to realize due to the glued construction, since an easily applicable "floor module" is created. Alternatively, the floor elements can be stacked without preassembled flat cells to a cooling module and two flat cells are used with the associated insulating subsequently in the appropriate rooms. It is particularly advantageous if retaining springs are provided which hold the side parts of at least two stacked floor elements together, wherein the retaining springs have hook-shaped ends which engage in form-adapted niches of the side parts of the floor elements. This is a simple yet safe construction that is also compact and easy to assemble.
Das erfindungsgemäße Kühlmodul wird vorzugsweise so komplementiert, dass die Strömungskanäle jedes Seitenteils auf der Eingangsseite des Kühlmoduls mit einem Kühlflüssigkeit führenden Verteiler und die Strömungskanäle jedes Seiten- teils auf der Ausgangsseite des Kühlmoduls mit einem Kühlflüssigkeit führenden Sammler in Fluidverbindung steht. The cooling module according to the invention is preferably complemented in such a way that the flow channels of each side part on the input side of the cooling module are in fluid communication with a coolant-carrying distributor and the flow channels of each side part on the output side of the cooling module are in fluid communication with a collector carrying coolant.
Ferner kann es erfindungsgemäß günstig sein, wenn jedes Etagenelement bzw. ein aus mehreren Etagenelementen bestehendes Kühlmodul mit mindestens ei- nem Turbulator in jedem Strömungskanal auf der Eingangsseite und/oder auf der Ausgangsseite versehen wird. Eine derartige Lösung, die nicht nur bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Konstruktion, sondern auch bei anderen Konstruktionen, wie beispielsweise bei der Konstruktion gemäß der oben genannten- WO2102/028298 in den dort beschriebenen Hohlräumen bzw. Strömungspassa- gen verwendet werden kann, führt zwar zu der Notwendigkeit einer erhöhten Förderleistung für die Kühlflüssigkeit, steigert aber auch die Wärmeableitung was aber wiederum nicht nur für den Wärmehaushalt gut ist, sondern auch die Kühlung effizienter gestaltet. Dabei kann der Turbulator so gestaltet sein, dass es eine ständige Wiederholung zwischen verringertem und vergrößertem Querschnitt gibt. Furthermore, it may be advantageous according to the invention if each floor element or a cooling module consisting of several floor elements with at least one turbulator in each flow channel on the input side and / or on the Output side is provided. Such a solution, which can be used not only in the present inventive construction, but also in other constructions, such as in the construction according to the above-mentioned WO2102 / 028298 in the cavities or flow passages described therein, leads to the The need for an increased flow rate for the coolant, but also increases the heat dissipation, which in turn is not only good for the heat balance, but also makes the cooling more efficient. In this case, the turbulator can be designed so that there is a constant repetition between reduced and enlarged cross-section.
Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Seitenteil zur Anwendung in einem Etagenelement eines Kühlmoduls, insbesondere jedoch nicht ausschließlich in einem Etagenelement der oben beschriebenen Art, wobei das Seitenteil als Hohlprofil realisiert ist, das folgende Merkmale aufweist: a) an einer Längsseite eine U-förmige Nut, The present invention also includes a side part for use in a floor element of a cooling module, but not exclusively in a floor element of the type described above, wherein the side part is realized as a hollow profile, comprising the following features: a) on one longitudinal side of a U-shaped groove .
b) an der anderen Längsseite einen Steg, der in die U-förmige Nut eines benach- barten Seitenteils einpasst, b) on the other longitudinal side a web which fits into the U-shaped groove of a neighboring side part,
c) einen hohlen Bereich, der einen Strömungskanal definiert mit einer seitlichen Öffnung oder mehreren seitlichen Öffnungen, die eine Fluidverbindung zu einem weiteren Fluid führenden Element wie eine Kühlkanäle aufweisende Verbindungseinrichtung ermöglicht bzw. ermöglichen, c) a hollow region defining a flow channel having a lateral opening or a plurality of lateral openings enabling a fluid connection to a further fluid-carrying element such as a connecting device comprising cooling channels,
d) eine weitere sich in Längsrichtung des Seitenteils erstreckende Bohrung oder Passage zur Aufnahme eines Befestigungselements wie eine Schraube, e) mindestens eine und vorzugsweise zwei seitlich abstehende Nasen auf der der seitlichen Öffnung bzw. den seitlichen Öffnungen entgegengesetzten Seite des Hohlprofils, d.h. auf der äußeren Seite des Seitenteils, wobei die Nase bzw. Nasen Nischen zur Aufnahme der Haken von Halterungsfedern bilden, die benachbarte Seitenteile aneinander halten, beispielsweise derart, dass der Steg des einen Seitenteils in die Nut des oder eines benachbarten Seitenteils hineingedrückt ist. d) another extending in the longitudinal direction of the side part bore or passage for receiving a fastener such as a screw, e) at least one and preferably two laterally projecting lugs on the side opening or the side openings opposite side of the hollow profile, ie on the outer Side of the side part, wherein the nose or nests form niches for receiving the hooks of retaining springs, the adjacent Hold side panels together, for example, such that the web of the one side part is pressed into the groove of the or an adjacent side part.
Eine derartige Konstruktion kann relativ einfach als stranggepresstes Element realisiert werden und durch relativ einfache Federklammern mit unteren oder oberen Seitenteilen befestigt werden. Such a construction can be relatively easily realized as an extruded element and fastened by relatively simple spring clips with lower or upper side parts.
Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung auch Verfahren zur Herstellung eines Kühlmoduls eines aus wiederaufladbaren Zellen bestehenden Batteriemo- duls. Gemäß einer ersten Variante umfasst das Verfahren folgende Schritte a) Herstellung mehrerer gleichartiger Etagenelemente, wobei jedes Etagenelement aus einem ersten und einem zweiten, je mindestens einen Strömungskanal aufweisenden Seitenteil sowie aus einer Kühlkanäle aufweisenden Verbindungs- einrichtung besteht, deren Kühlkanäle sich zwischen den Strömungskanälen der zwei Seitenteile erstrecken, b) Bildung eines Stapels aus den Etagenelementen, c) Einführung der Zellen in Räume, die von den Verbindungseinrichtungen definiert sind, d) Anbringung eines Strömungsverteilers auf der Eingangsseite des Stapels an den dortigen Seitenteilen und Anbringung eines Sammlers auf der Ausgangsseite des Stapels an den dortigen Seitenteilen, e) Verschließen der Strömungskanäle der Seitenteile auf den dem Strömungsverteiler bzw. dem Sammler abgewandten Enden der Strömungskanäle der Seitenteile und f) Verbindung der Etagenelemente mittels Anbringung von Halteklammern bzw. Haltefedern und/oder eines Klebstoffs und/oder mittels Schweissen oder Ultra- schallschweissens, um die Etagenelemente aneinander zu halten. Bei einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise jeweils eine Zelle auf jeder Seite jeder Verbindungseinrichtung angebracht, und die Etagenelemente werden anschließend zu einem Stapel zusammengesetzt Diese zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist besonders leicht handzuhaben, und insbesondere dann gut anzuwenden, wenn das Verfahren den weiteren Schritt der Anbringung von Isolierschalen an den beiden Seiten der Verbindungseinrichtungen und an den Flachseiten der Batteriezellen umfasst. In diesem Fall werden die Isolierschalen vorzugsweise vor dem Zusammensetzen der Etagenelemente zu einem Stapel auf diesen aufgebracht und die entsprechenden Batteriezellen werden erst dann auf die freiliegende Seite der Isolierschalen auf- gebracht. Alternativ hierzu können die Isolierschalen jeweils auf einer Seite einer Zelle aufgebracht werden und anschließend die freie Seite jeder Isolierschale auf eine Verbindungseinrichtung eines einzelnen Etagenelements. Auch ist eine Isolation der Batteriezellen in Form eines Klebebands möglich. Besonders günstig ist es, wenn ein aus Kunststoff bestehender Schaumstoff zwischen den Zellen von benachbarten Zellenpaaren und auf den obersten und untersten Zellen des Batteriemoduls angebracht ist. Eine solche Auslegung presst - wenn die einzelnen Etagenmodule in ein Gehäuse eingebracht sind - die einzelnen Elemente des Stapels zusammen. Hierdurch wird das gesamte Batteriemodul auch bei thermischen Dehnungen einerseits gleichmäßig mechanisch belastet und andererseits gegen Erschütterung geschützt. Finally, the present invention also encompasses methods for producing a cooling module of a rechargeable cell battery module. According to a first variant, the method comprises the following steps a) producing a plurality of similar floor elements, wherein each floor element consists of a first and a second, each having at least one flow channel side part as well as from a cooling channels having connecting device, the cooling channels located between the flow channels of the two Extending side panels, b) forming a stack of the floor elements, c) introducing the cells into spaces defined by the connection means, d) mounting a flow distributor on the input side of the stack to the side panels thereon and mounting a header on the exit side of the stack at the local side parts, e) closing the flow channels of the side parts on the flow distributor or the collector facing away from the ends of the flow channels of the side parts and f) connection of the floor elements by means of attachment of retaining clips and / or retaining springs and / or an adhesive and / or by means of welding or ultrasonic welding, in order to hold the floor elements together. In a second variant of the method according to the invention, in each case one cell is preferably attached to each side of each connecting device, and the tier elements are subsequently assembled into a stack. This second variant of the method according to the invention is particularly easy to handle and, in particular, good to use if the method further Step of attaching insulating shells on the two sides of the connecting means and on the flat sides of the battery cells comprises. In this case, the insulating shells are preferably applied to a stack before assembling the floor elements to this and the corresponding battery cells are only then applied to the exposed side of the insulating shells. Alternatively, the insulating shells can each be applied to one side of a cell and then the free side of each insulating shell to a connecting device of a single floor element. Also, an insulation of the battery cells in the form of an adhesive tape is possible. It is particularly expedient if a plastic foam is arranged between the cells of adjacent cell pairs and on the uppermost and lowermost cells of the battery module. Such a design presses - when the individual floor modules are placed in a housing - the individual elements of the stack together. As a result, the entire battery module is on the one hand uniformly mechanically stressed even with thermal strains and on the other hand protected against vibration.
Ferner kann zu Brandschutzzwecken ein schichtartiges Brandschutzmaterial zur Verhinderung der Ausbreitung eines Zellenbrands zwischen den Verbindungsein- richtungen und den Zellen vorgesehen werden. Besonders günstig ist es, wenn das aus den Etagenelementen zusammengesetzte Kühlmodul in einem aus Kunststoff bestehenden, das Kühlmodul an mindestens drei Seiten begrenzenden Gehäuse angeordnet wird, das mit mindestens einem Berstbereich ausgestattet ist. Wenn also ein erhöhter Druck im Batteriemodul aus welchem Grund auch immer entstehen sollte, wird das Gehäuse gezielt im Berstbereich nachgeben und den Druck abbauen, ohne gleich zu explodieren. Further, for fire prevention purposes, a layered fire protection material may be provided to prevent the spread of cell fire between the connection means and the cells. It is particularly advantageous if the cooling module composed of the floor elements is arranged in a housing made of plastic and delimiting the cooling module on at least three sides, which is equipped with at least one bursting area. So if an increased pressure in the battery module should arise for whatever reason, the housing will give way deliberately in the bursting area and reduce the pressure without exploding immediately.
Ferner kann das aus den Etagenelementen zusammengesetzte Kühlmodul in einem aus Kunststoff bestehenden, das Kühlmodul an mindestens zwei einander gegenüber liegenden Seiten begrenzenden Gehäuse angeordnet werden, welche Seiten parallel zu den Ebenen der Etagenelemente stehen, und die entsprechenden Seiten des Gehäuses mit einer konkaven Wölbung ausgeführt werden. Hierdurch wirken die mit Schaumstoff vorgespannten Zellen dieser Wölbung entgegen, und zwar vorzugsweise derart, dass die Wölbung der entsprechenden Seiten des Gehäuses wieder aufgehoben wird. Hierdurch wird nicht nur eine erwünschte Presskraft auf die einzelnen Zellen ausgeübt, die für eine gleichmäßige Wärmeübertragung sowie eine mechanische Fixierung sorgt, sondern das Batteriemodul erhält eine recht gleichmäßige Gestaltung in der Form eines Quaders, welche die Unterbringung von mehreren gleichartigen Modulen in einem engen Behälter ermöglicht. Furthermore, the cooling module composed of the floor elements can be arranged in a housing made of plastic, the cooling module on at least two opposing sides limiting housing, which sides are parallel to the planes of the floor elements, and the corresponding sides of the housing are executed with a concave curvature , As a result, the foam-biased cells counteract this curvature, preferably in such a way that the curvature of the corresponding sides of the housing is canceled. This not only exerts a desired pressing force on the individual cells, which ensures a uniform heat transfer and a mechanical fixation, but the battery module is given a fairly uniform shape in the form of a cuboid, which allows the accommodation of several similar modules in a narrow container ,
Ferner gelten für diese erfindungsgemäße Auslegung auch viele der für die frühere Auslegung gemäß der WO2012/028298 geltenden Vorteile. Zum Beispiel las- sen sich die Seitenteile in Form von Hohlprofilen reproduzierbar in einer Produktionsanlage kostengünstig herstellen, und zwar mit sehr wenig Materialabfall, da nun einfache Hohlprofile verwendet werden können, die eine Kühlpassage aufweisen und die in einem unabhängigen vorherigen Arbeitsschritt auf eine gewünschte Länge vorgefertigt werden können bzw. in der Massenproduktion von Kühlmodu- len in der gewünschten Länge angefertigt werden, wodurch eine Serienfertigung von Kuhlmodulen in größeren Stückzahlen möglich ist. Furthermore, many of the advantages that apply to the earlier design according to WO2012 / 028298 also apply to this design according to the invention. For example, the side parts in the form of hollow profiles can be reproducibly produced in a production plant in a cost-effective manner, with very little material waste, since simple hollow profiles can now be used which have a cooling passage and which are prefabricated to a desired length in an independent previous working step or in the mass production of cooling mod- be made in the desired length, whereby a series production of Kuhlmodulen in larger quantities is possible.
Die Herstellung der Hohlprofile als Strangpressteile ist aber bei der vorliegenden Erfindung nicht nur durch die Verwendung von z.B. Aluminium oder einer AI- Legierung als Ausgangsmaterial, sondern auch aus Kunststoff möglich und es kann mit relativ dünnen Wanddicken der Hohlprofile von etwa 0,5 bis 5 mm ein steifes Gebilde erzeugt werden, da die Wände der Hohlprofile nicht nur der Führung von Kühlmittel, sondern auch der Versteifung des Kühlmoduls dienen. Ferner führt die dünnwandige Konstruktion zu einem leichtgewichtigen Kühlmodul. However, in the present invention, the production of the hollow sections as extruded parts is not limited to the use of e.g. Aluminum or an Al alloy as a starting material, but also made of plastic and it can be produced with relatively thin wall thicknesses of the hollow sections of about 0.5 to 5 mm, a rigid structure, since the walls of the hollow sections not only the leadership of coolant, but also serve to stiffen the cooling module. Furthermore, the thin-walled construction leads to a lightweight cooling module.
Bei der Erfindung können aber auch die Verbindungseinrichtungen als Strangpressteile erfolgen, da die Vielzahl von Kühlkanälen auch bei einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit die Wärme abfuhr begünstigt. Die Verwendung von Kunststoff fördert außerdem die Reduzierung des Gewichts. Allerdings könne auch leichte Metalle, wie z.B. Aluminium oder Magnesium bzw. deren Legierungen, als Ausgangsmaterial für die Hohlprofile verwendet. In the invention, but also the connecting means can be made as extruded parts, since the plurality of cooling channels favors the heat dissipation even in a material with low thermal conductivity. The use of plastic also promotes the reduction of weight. However, light metals such as e.g. Aluminum or magnesium or their alloys, used as starting material for the hollow sections.
Hohlprofile können in größeren Längen von mehreren Metern hergestellt werden und das fertige Profil kann z.B. durch eine Säge („fliegende Säge") auf eine gewünschte Länge unterteilt werden, sobald ein Strangabschnitt ausreichend erstarrt ist. Hollow profiles can be made in longer lengths of several meters and the finished profile can e.g. be divided by a saw ("flying saw") to a desired length as soon as a strand section is sufficiently solidified.
Dadurch, dass die einzelnen Etagenelemente gestapelt werden können, kann ein modularer Aufbau des Kühlmoduls bewerkstelligt werden, da eine gewünschte Höhe des Kühlmoduls einfach durch die Auswahl einer vorgebaren Zahl an Etagenelementen erzielt werden kann. Dies bedeutet, dass verschiedene Größen von Kühlmodulen in einer Produktionsanlage einfach hergestellt werden können, da für die einzelnen Batteriemodule immer das gleiche Ausgangsmaterial benützt wer- den kann, was je nach Bedarf auf eine gewünschte Länge zugeschnitten und in seiner Höhe durch die erforderliche Anzahl an Hohlprofilen einfach variiert werden kann. The fact that the individual floor elements can be stacked, a modular design of the cooling module can be accomplished, since a desired height of the cooling module can be achieved simply by selecting a vorgebaren number of floor elements. This means that different sizes of cooling modules can be easily produced in a production plant, since the same starting material can always be used for the individual battery modules, which can be cut to a desired length as required and stored in a desired length Its height can be easily varied by the required number of hollow profiles.
Der Verteiler und der Sammler können bei der vorliegenden Erfindung genauso ausgelegt werden wie in der oben genannten WO-Schrift beschrieben und können auch als Strangpressteile hergestellt werden. The distributor and the collector can be designed in the present invention as described in the above-mentioned WO document and can also be prepared as extruded parts.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren beschrieben. Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims, the description and the figures.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher zeigen: The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing, in which:
1A bis 1 G Darstellungen eines ersten Kühlmoduls, wobei die Fig. 1A eine perspektivische Darstellung des Kühlmoduls; die Fig. 1 B eine perspektivische Darstellung eines Etagenelements des Kühlmoduls, Fig. 1 C eine vordere Ansicht des Etagenelements der Fig., 1A; die Fig.l D ein vergrößerter Schnitt entsprechend der Schnittlinie C-C der Fig. 1 C; die Fig. 1 E eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Endes des Hohlprofils des Seitenteils des Etagenelements der Fig. 1 C; Fig. 1 F eine mögliche Ausgestaltung eines Turbulators, und die Fig. 1 G eine Befestigungsmöglichkeit von zwei Seitenteilen aneinander, 1A to 1 G representations of a first cooling module, wherein Fig. 1A is a perspective view of the cooling module; FIG. 1 B is a perspective view of a floor element of the cooling module, FIG. 1 C is a front view of the floor element of FIG. 1A; FIG. 1D is an enlarged section corresponding to section line C-C of FIG. 1C; FIG. Fig. 1 E is an enlarged perspective view of one end of the hollow profile of the side part of the floor element of FIG. 1 C; 1 F a possible embodiment of a turbulator, and FIG. 1 G an attachment possibility of two side parts together,
2A bis 2C Darstellungen entsprechend den Fig. 1 B bis 1 D von einer weiteren Form eines Etagenelements, 2A to 2C representations corresponding to FIGS. 1B to 1D of a further form of a floor element,
Fig. 3A bis 3C, Darstellungen entsprechend den Fig. 1 B bis 1 D von einer weiteren Form eines Etagenelements, Fig. 4A bis 4C Darstellungen entsprechend den Fig. 1 B bis 1 D von einer weiteren Form eines Etagenelements, 3A to 3C, representations corresponding to FIGS. 1 B to 1 D of a further form of a floor element, 4A to 4C representations corresponding to FIGS. 1 B to 1 D of a further form of a floor element,
Fig. 5A & 5B Darstellungen weiterer Kühlmodule, wobei die Fig. 5A ein FIGS. 5A and 5B show further cooling modules, with FIGS. 5A a
Kühlmodul mit installierten Kühlblechen und Fig. 5B ein ähnliches Kühlmodul mit integrierten Kühlflügeln zeigen,  Cooling module with installed cooling plates and Fig. 5B show a similar cooling module with integrated cooling blades,
Fig. 6A & 6B Explosionszeichnungen der in den Fig. 5A & 5B verwendeten Etagenelemente mit zwei einzusetzenden Batteriezellen, 6A & 6B exploded views of the floor elements used in FIGS. 5A & 5B with two battery cells to be inserted,
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Isolierschale, eine perspektivische Darstellung eines Etagenelements mit zwei eingesetzten Batteriezellen und zwei eingesetzten Isolierschalen, eine perspektivische Darstellung eines Kühlmoduls mit eingesetzten Batteriezellen, eine perspektivische Darstellung eines Etagenelements mit eingesetztem Brandschutzelement, eine perspektivische Darstellung eines Etagenelements mit einer Schaumstoffauflage, 7 is a perspective view of an insulating shell, a perspective view of a floor element with two inserted battery cells and two insulating used, a perspective view of a cooling module with inserted battery cells, a perspective view of a floor element with inserted fire protection element, a perspective view of a floor element with a foam pad,
Fig. 12A bis 12C eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses mit einem 12A to 12C is a perspective view of a housing with a
Gehäusedeckel mit konkaver Wölbung,  Housing cover with concave curvature,
Fig. 13A & 13B eine perspektivische Darstellung einer Seite des Gehäuses der Fig. 12A von der Innenseite gesehen bzw. eine vergrö- ßerte Schnittzeichnung dieser Seite im eingekreisten Bereich, 13A and 13B is a perspective view of a side of the housing of FIG. 12A seen from the inside or an enlarged Secured sectional drawing of this page in the circled area,
Fig. 14A & 14B Fig. 14A zeigt eine Darstellung eines Batteriemoduls mit einer installierten Platine eines Batteriemanagementsystems und die Fig. 14B zeigt eine schematische Darstellung der Anbringung einer Platine eines Batteriemanagementsystems an Batteriezellen eines Kühlmoduls, Fig. 15A & 15B schematische Darstellungen eines Temperatur- bzw. Wachstumsfühlers zwischen benachbarten Batteriezellen eines Batteriemoduls. 14A & 14B shows a representation of a battery module with an installed board of a battery management system and FIG. 14B shows a schematic representation of the attachment of a board of a battery management system to battery cells of a cooling module, Figs. 15A & 15B are schematic representations of a temperature resp Growth sensor between adjacent battery cells of a battery module.
Merkmale, die die gleiche oder eine ähnliche Funktion haben, werden nachfolgend mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und es versteht sich von selbst, dass die Beschreibung, die für Bauteile oder Bauteilfunktionen im Zusammenhang mit einer Ausführungsform gegeben werden, auch für andere Ausführungsformen gelten, bei denen die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, es sei denn, dass etwas Gegenteiliges erwähnt wird. Features having the same or a similar function will be denoted by the same reference numerals below, and it goes without saying that the description given for components or component functions in connection with an embodiment also apply to other embodiments the same reference numbers are used unless otherwise stated.
Die Fig. 1A zeigt eine perspektivische Darstellung eines Batteriemoduls 1 mit einem erfindungsgemäßen Kühlmodul 10. Das in normalem Betrieb zur Kühlung der Batteriezellen 1 1 des Batteriemoduls 1 verwendet wird, das aber bei niedrigen Außentemperaturen auch dazu verwendet werden kann, die Batteriezellen 1 1 zu erwärmen. 1A shows a perspective view of a battery module 1 with a cooling module 10 according to the invention that is used in normal operation for cooling the battery cells 1 1 of the battery module 1, but which can also be used at low outside temperatures to heat the battery cells 1 1 ,
Das Kühlmodul 10 hat eine im Wesentlichen quaderförmige Form und weist in seinem Eingangsbereich einen Verteiler 12 und in seinem Ausgangsbereich einen Sammler 14 auf. Der Verteiler 12 und der Sammler 14 weisen jeweils einen An- schluss bzw. Tülle 16, 18 auf, durch den das Kühlmittel zu- bzw. abgeführt werden kann. The cooling module 10 has a substantially cuboidal shape and has a distributor 12 in its input region and a collector 14 in its output region. The distributor 12 and the collector 14 each have a conclusion or spout 16, 18, through which the coolant can be added or removed.
Das Kühlmodul 10 setzt sich aus mehreren Etagenelementen 20 zusammen, wobei im Beispiel der Fig. 1 A sechs Etagenelemente 20 aufeinander gesetzt bzw. aufgestapelt werden, um das Kühlmodul 10 zu bilden. Das Kühlmodul 10 ist insbesondere ein Kühlmodul einer aus mehreren Zellen bestehenden wiederauflad- baren Batterie, wie z.B. einer Lithiumionenbatterie, wobei die Zellen in Fig. 1 nicht ersichtlich sind. Konkret besteht wie aus den Fig. 1 B bis 1 E ersichtlich jedes Eta- genelements 20 aus einem ersten und einem zweiten, je mindestens einen Strömungskanal 21 bzw. 21 ' aufweisenden Seitenteil 22, 24 sowie aus einer Kühlkanäle 26 aufweisenden Verbindungseinrichtung 28, deren Kühlkanäle 26 sich zwischen den Strömungskanälen 21 , 21 ' der Seitenteile 22, 24 erstrecken. Die Seitenteile 22 und 24, die im Querschnitt gleich sind und aus einem Strangpressteil geschnitten werden können, sind im Querschnitt in Fig. 1 E gezeigt. The cooling module 10 is composed of a plurality of floor elements 20, wherein in the example of Fig. 1 A six floor elements 20 are placed on each other or stacked to form the cooling module 10. In particular, the cooling module 10 is a cooling module of a multi-cell rechargeable battery, such as a rechargeable battery. a lithium-ion battery, wherein the cells in Fig. 1 are not apparent. Specifically, as is apparent from FIGS. 1 B to 1 E, each level element 20 comprises a first and a second side part 22, 24 having at least one flow channel 21 or 21 'and connecting means 28 having cooling channels 26, the cooling channels thereof 26 extend between the flow channels 21, 21 'of the side parts 22, 24. The side members 22 and 24, which are the same in cross-section and can be cut from an extrusion, are shown in cross-section in Fig. 1E.
Die oben erwähnten Verteiler 12 und Sammler 14 werden stirnseitig an die entsprechenden Seitenteile 22 bzw. 24 angebracht, und zwar durch Schrauben 27, die durch geeignete Stellungen des Verteilers und des Sammlers in die Passagen 29, 29' der Seitenteile 22 und 24 eingreifen (siehe Fig. 9), wobei Dichtungen 25 zwischen dem Verteiler 12 und dem Seitenteil 22 und zwischen dem Sammler 14 und dem Seitenteil 24 vorgesehen sind und der Verteiler 12 und der Sammler 14 Öffnungen aufweisen, die mit den Strömungskanälen 21 bzw. 21 ' kommunizieren. Die Strömungskanäle 21 , 21 ' und die Schraubpassagen 29, 29' der Fig. 1 E sind durch jeweilige längliche Hohlpassagen des Strangpressteils der Fig. 1 E gebildet. The above-mentioned manifolds 12 and collectors 14 are mounted end-to-end on the respective side members 22 and 24, respectively, by screws 27 which engage through suitable positions of the manifold and collector in the passages 29, 29 'of the side members 22 and 24 (see Fig. 9), with seals 25 between the manifold 12 and the side member 22 and between the collector 14 and the side member 24 are provided and the manifold 12 and the collector 14 have openings communicating with the flow channels 21 and 21 '. The flow channels 21, 21 'and the screw passages 29, 29' of Fig. 1 E are formed by respective elongated hollow passages of the extrusion of Fig. 1 E.
Wie aus Fig. 1 A ersichtlich wird an der dem Verteiler bzw. dem Sammler gegenüberliegenden Rückseiten 30, 30' der Seitenteile eine durchgehende Platte 31 mittels weiterer Schrauben (nicht gezeigt) abdichtend befestigt, die ebenfalls in die Schraubpassagen 29, 29' eingreifen. Die Platte 31 versteift ein so zusammenge- fügtes Kühlmodul 10 und dichtet die Rückseiten der Strömungskanäle 21 , 21 ' der Seitenteile 22, 24 ab. As can be seen in FIG. 1A, at the rear side 30, 30 'of the side parts opposite the distributor or the collector, a continuous plate 31 is sealingly fastened by means of further screws (not shown), which also engage in the screw passages 29, 29'. The plate 31 stiffens such a composite adds cooling module 10 and seals the backs of the flow channels 21, 21 'of the side parts 22, 24 from.
Denkbar ist auch eine Auslegung in der ein jeweiliges Seitenteil 22, 24 einen eige- nen Sannnnler 12 und einen eigenen Verteiler 14 an einem jeweiligen Ende des Seitenteils 22, 24 aufweist (nicht gezeigt). D.h. dass die Kühlflüssigkeit jeweils nur durch einen Strömungskanal 21 , 21 ' eines jeden Seitenteils 22, 24 zwischen einem eigenen Sammler 14 und einem eigenen Verteiler 12 fließt. Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass ein Seitenteil 22 an einem Ende mit dem Verteiler 12 verbunden wird und der Sammler 14 am zweiten Seitenteil 24 am dem Verteiler 12 gegenüberliegenden Ende des zweiten Seitenteils 24 angebracht wird (auch nicht gezeigt). Die Auslegung des Verteilers 12 und des Sammlers 14 kann genauso erfolgen, wie in der WO2012/028298 im Detail beschrieben und hier in der Fig. 9 gezeigt ist. Der diesbezügliche Inhalt der WO2012/028298 wird hierdurch zum Teil der vorliegenden Anmeldung gemacht. Die Strömungskanäle 20, 20' der Seitenteile 22 bzw. 24 sind in diesem Beispiel an den Rückseiten 30, 30' der Seitenteile 22 bzw. 24 durch (nicht gezeigten) angeschraubte abgedichtete Leisten oder angeklebte oder angeschweißte Leisten oder einzelne Stopfen, die in die Strömungskanäle 21 , 21 ' an den Rückseiten 30, 30' eingesetzt werden oder anderweitig fluiddicht verschlossen. Also conceivable is a design in which a respective side part 22, 24 has its own sander 12 and its own distributor 14 at a respective end of the side part 22, 24 (not shown). That that the cooling liquid flows only through a flow channel 21, 21 'of each side part 22, 24 between a separate collector 14 and a separate manifold 12. Further, there is also the possibility that a side member 22 is connected at one end to the manifold 12 and the collector 14 is attached to the second side member 24 at the opposite end of the manifold 12 of the second side member 24 (also not shown). The design of the distributor 12 and of the collector 14 can be carried out exactly as described in detail in WO2012 / 028298 and shown here in FIG. 9. The relevant content of WO2012 / 028298 is hereby made part of the present application. The flow channels 20, 20 'of the side parts 22 and 24 are in this example on the backs 30, 30' of the side parts 22 and 24 by (not shown) screwed sealed strips or glued or welded strips or individual plugs in the flow channels 21, 21 'on the backs 30, 30' are used or otherwise closed fluid-tight.
Die Verbindungseinrichtung 28 ist in etwa in der Mitte jedes Seitenteils 22 bzw. 24 angesetzt und bildet, wie aus der Fig. 1 B ersichtlich, je einen Freiraum 32, 32' oberhalb und unterhalb der Verbindungseinrichtung 28 und zwischen den Seitenteilen 22 und 24. Um die Kühlkanäle 26 der Verbindungseinrichtung 28 strö- mungsmäßig mit den Strömungskanälen 21 , 21 ' der Seitenteile 22 bzw. 24 zu verbinden, werden entweder die Wandbereiche der Seitenteile 22 bzw. 24, die die Strömungskanäle definieren, mit einem durchgehenden Schlitz versehen, in den die entsprechende Seite der Verbindungseinrichtung 28 eingesetzt wird, oder die Strömungskanäle 21 , 21 ' werden als allseitig geschlossene Hohlräume angefertigt und die Seitenwand ausgefräst, um einen Schlitz zu bilden, der die entsprechende Seite der Verbindungseinrichtung 28 aufnimmt. Letztere ist die bevorzugte Lösung, da man dann eher sichergehen kann, dass eine fluiddichte Verbindung an den formangepassten Enden der Schlitze erfolgt. Bei der fertigen Konstruktion, wie in der Fig. 1 A dargestellt, wird somit ein Pfad für die Kühlflüssigkeit geschaffen, der wie folgt verläuft: The connecting device 28 is attached approximately in the middle of each side part 22 and 24 and forms, as shown in FIG. 1 B, each have a free space 32, 32 'above and below the connecting device 28 and between the side parts 22 and 24. Um the cooling channels 26 of the connecting device 28 in terms of flow with the flow channels 21, 21 'of the side parts 22 and 24 to connect, either the wall portions of the side parts 22 and 24, which define the flow channels, provided with a continuous slot into which the corresponding side of the connecting device 28 is inserted, or the flow channels 21, 21 'are made as closed on all sides cavities and the Side wall milled out to form a slot which receives the corresponding side of the connecting device 28. The latter is the preferred solution since it can then be more certain that a fluid-tight connection will be made at the conforming ends of the slots. In the finished construction, as shown in FIG. 1A, a path for the cooling liquid is thus created, which proceeds as follows:
Die Kühlflüssigkeit wird mittels einer Pumpe (nicht gezeigt) einem Vorrat (ebenfalls nicht gezeigt) entnommen und über eine nicht dargestellte Leitung in die Ein- gangstülle 16 des Verteilers 12 eingespeist. Der innere Hohlraum des Verteilers 12 kommuniziert mit den sechs aufeinander gestapelten Seitenteilen 22, so dass eine gleichmäßige Strömung in jeden Strömungskanal 21 der sechs Seitenteile 22 erfolgt. Von den Strömungskanälen 21 geht die Kühlflüssigkeit ebenfalls gleichmäßig in die einzelnen Kühlkanäle 26 der Verbindungseinrichtungen 28 über und durchströmt diese. An den Enden der Kühlkanäle 26 benachbart zum Seitenteil 24 strömt die Kühlflüssigkeit in die Strömungskanäle 21 ' der Seitenteile 24 und von dort in den inneren Hohlraum des Sammlers 14. Von dort verlässt die Kühlflüssigkeit den Sammler 14 über die Ausgangstülle 18 und fließt über eine nicht dargestellte Leitung und mindestens einen nicht gezeigten Wärmetauscher in den Vor- ratsbehälter zurück. The cooling liquid is taken from a supply (also not shown) by means of a pump (not shown) and fed via a line (not shown) into the inlet nozzle 16 of the distributor 12. The internal cavity of the manifold 12 communicates with the six stacked side members 22 so that a uniform flow into each flow channel 21 of the six side members 22 takes place. Of the flow channels 21, the cooling liquid is also uniform in the individual cooling channels 26 of the connecting means 28 and flows through them. At the ends of the cooling channels 26 adjacent to the side part 24, the cooling liquid flows into the flow channels 21 'of the side parts 24 and from there into the inner cavity of the collector 14. From there, the cooling liquid leaves the collector 14 via the outlet nozzle 18 and flows through an unillustrated Return line and at least one heat exchanger, not shown, back into the storage tank.
Mit anderen Worten ist das Kühlmodul 10 so konzipiert, dass die Strömungskanäle jedes Seitenteils auf der Eingangsseite des Kühlmoduls mit einem Kühlflüssigkeit führenden Verteiler 12 und die Strömungskanäle jedes Seitenteils auf der Aus- gangsseite des Kühlmoduls 10 mit einem Kühlflüssigkeit führenden Sammler 14 in Fluidverbindung steht. In other words, the cooling module 10 is designed in such a way that the flow channels of each side part on the input side of the cooling module are provided with a coolant-carrying distributor 12 and the flow channels of each side part on the outlet. the cooling side of the cooling module 10 with a coolant leading collector 14 is in fluid communication.
Wie ersichtlich sind die Etagenelemente 20 in Draufsicht vorzugsweise quadra- tisch oder rechteckig, sie könnten aber stattdessen eine andere Form wie eine dreieckige Form in Draufsicht aufweisen. As can be seen, the floor elements 20 in plan view are preferably square or rectangular, but they could instead have a different shape such as a triangular shape in plan view.
Die Konstruktion gemäß den Fig. 1A bis 1 E kann aus ersten und zweiten extru- dierten oder spritzgegossenen Seitenteilen 22, 24 in Form von Kunststoffprofilen, sowie einer extrudierten oder spritzgegossenen, dünnwandigen Verbindungseinrichtung 28, mit mehreren im Vergleich zu dem Querschnitt der Strömungskanäle 21 , 21 ' kleineren Querschnitten aufweisenden Kühlkanälen 26, wobei die Seitenteile 22, 24 und die Verbindungseinrichtung 28 durch Heißgas- oder Ultraschallschweißen aneinander befestigt werden. Der Kunststoff, der hier für die Seitenteile und die Verbindungseinrichtung verwendet wird, ist bspw. Polyamid. The construction according to FIGS. 1A to 1 E can consist of first and second extruded or injection-molded side parts 22, 24 in the form of plastic profiles, as well as an extruded or injection-molded, thin-walled connecting device 28, with several compared to the cross section of the flow channels 21, 21 'smaller cross-sectional cooling channels 26, wherein the side parts 22, 24 and the connecting means 28 are secured by hot gas or ultrasonic welding together. The plastic that is used here for the side parts and the connecting device is, for example, polyamide.
Die Fig. 2A bis 2C zeigen eine alternativ Lösung, die von der Form betrachtet der Lösung gemäß Fig.1 A bis 1 E ganz ähnlich ist. Der Unterschied liegt darin, dass hier die ersten und zweiten als Strangpressprofile ausgebildeten Seitenteile 22 und 24 aus Metall, z.B. AI, Cu, oder Mg oder eine Legierung mit AI, Cu oder Mg, mit einer dünnwandigen, hartgelöteten bzw. geklebten oder geschweißten Verbindungseinrichtung 28, ebenfalls aus Metall, vorzugsweise aus dem gleichen Metall, mit mehreren in Vergleich zu dem Querschnitt der Strömungskanälen 21 , 21 ' kleineren Querschnitten aufweisenden Kühlkanälen 28, wobei die Seitenteile und die Verbindungseinrichtung durch Löten, Schweißen oder Kleben aneinander befestigt werden. Denkbar wäre es auch eine spritzgegegossene Verbindungseinrichtung 28, bspw. gemäß Fig. 1 B, mit Seitenteilen aus Metall gemäß Fig. 2A zu verwenden oder auch umgekehrt, um ein Etagenelement 20 zu realisieren. Die Verbindungseinrichtung 28 könnte auch aus mehreren vorzugsweise nebeneinander und parallel zueinander angeordneten kleineren Strangpressprofilen bestehen, die Mikrokanäle aufweisen. Man kann die Konstruktion gemäß den Fig. 2A bis 2C wie folgt zusammenfassen: FIGS. 2A to 2C show an alternative solution which, viewed in the form, is very similar to the solution according to FIGS. 1A to 1E. The difference lies in the fact that here the first and second extruded sections 22 and 24 made of metal, eg Al, Cu or Mg or an alloy with Al, Cu or Mg, with a thin-walled, brazed or welded or welded connection device 28th also made of metal, preferably of the same metal, with a plurality of cooling passages 28 having smaller cross sections compared to the cross section of the flow channels 21, 21 ', the side parts and the connecting device being fixed to one another by soldering, welding or gluing. It would also be conceivable to use an injection-molded connection device 28, for example according to FIG. 1B, with side parts made of metal according to FIG. 2A or vice versa in order to realize a floor element 20. The connecting device 28 could also consist of a plurality of preferably adjacent and parallel to each other arranged smaller extruded profiles having microchannels. The construction according to FIGS. 2A to 2C can be summarized as follows:
Es liegen seitliche Strangpressprofile 22, 24 aus Metall wie z.B. Aluminium vor, die mit einer dünnwandigen, hartgelöteten Kühlplatte 28 mit Mikrokanälen 26 aneinander verbunden werden. Die Verbindung der drei Teile 22, 24 und 28 erfolgt durch Löten, Schweißen oder Kleben. There are lateral extruded profiles 22, 24 made of metal such. Aluminum, which are connected to a thin-walled, brazed cooling plate 28 with microchannels 26 to each other. The connection of the three parts 22, 24 and 28 by soldering, welding or gluing.
Auch hier erfolgt die Verteilung im fertigen Modul 10 über Manifolds 12, 14 auf der einen Seite des Moduls 10, während der Abschluss der Profile 22, 24 mittels einer Platte 31 (hier nicht gezeigt) auf den Rückseiten 30, 30' der Seitenteile 22, 24 bzw. des Kühlmoduls 10 bewerkstelligt wird. Again, the distribution in the finished module 10 via manifolds 12, 14 on one side of the module 10, while the completion of the profiles 22, 24 by means of a plate 31 (not shown here) on the backs 30, 30 'of the side parts 22, 24 and the cooling module 10 is accomplished.
In einer weiteren Variante kann das Etagenelement 20, wie in den Fig. 3A bis 3C gezeigt, als Druckgussteil realisiert werden, üblicherweise aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung wie LM 40 oder aus Magnesium oder einer Magnesium- legierung wie AlMg. In a further variant, the floor element 20 can, as shown in FIGS. 3A to 3C, be realized as a die-cast part, usually made of aluminum, of an aluminum alloy such as LM 40 or of magnesium or of a magnesium alloy such as AlMg.
Man kann die Druckgussausführung gemäß den Fig. 3A bis 3C wie folgt zusammenfassen: Es liegt ein Kühlkörper 22, 24, 28 in Druckgussausführung vor, wobei die Hauptströmungskanäle 21 bzw. 21 ' über Schieber realisiert werden. Auch die offenen Querkanäle 26 werden mittels Schiebern hergestellt. Als Schieber werden bewegliche Einsätze einer Druckgussform verstanden, die bei der Fertigung des Druckgussteils in der Form hineingefügt und zur Freigabe des Teils aus der Druckguss- form herausgezogen werden. Die offenen Querkanäle 26 werden auf der Oberseite und der Unterseite in Fig. 3A bis 3C mittels plattenförmigen Elementen verschlossen, um geschlossene Kühlka- nale zu formen. Eine mögliche Ausgestaltung der plattenförmigen Elemente wird in der Form von Isolierschalen 40 in der Fig. 7 näher beschrieben. The die casting embodiment according to FIGS. 3A to 3C can be summarized as follows: There is a heat sink 22, 24, 28 in die-cast design, the main flow passages 21 and 21 'being realized via slides. The open transverse channels 26 are made by means of sliders. The slider is understood to be movable inserts of a die casting mold which are inserted into the mold during the production of the diecast part and are pulled out of the diecast mold to release the part. The open transverse channels 26 are closed on the upper side and the lower side in FIGS. 3A to 3C by means of plate-shaped elements in order to form closed cooling channels. A possible embodiment of the plate-shaped elements is described in detail in the form of insulating shells 40 in FIG. 7.
Auch hier erfolgt die Verteilung der Kühlflüssigkeit im Kühlmodul 10 über Ma- nifolds 12, 14 auf der vorderen Seite, und es erfolgt der Abschluss der Profile 22, 24 mit einer Platte 31 auf der Rückseite, wie oben beschrieben. Again, the distribution of the cooling liquid in the cooling module 10 via nifolds 12, 14 on the front side, and there is the completion of the profiles 22, 24 with a plate 31 on the back, as described above.
Die Fig. 4A bis 4C zeigen eine Konstruktion ähnlich den Fig. 3A bis 3C bei der geöffnete Bereiche 23 in der Verbindungseinrichtung 28 vorgesehen sind (Fig. 4 C). Die geöffneten Bereiche 23 der Verbindungseinrichtung 28 bilden offene Kühlkanäle der Verbindungseinrichtung 28. Um die offenen Kühlkanäle nach oben bzw. nach unten abzudichten wird z.B. eine Isolierschale 40 (siehe Fig. 7) jeweils von oben bzw. von unten auf die Verbindungseinrichtung 28 mittels eines geeigneten Klebstoffs geklebt (siehe Fig. 4B und Fig. 4C für eine mit Isolierschalen 40 versehene Verbindungseinrichtung), auch ist eine andersartige Verbindung der Isolierschalen 40 mit der Verbindungseinrichtung denkbar. Die Isolierschale 40 ist vorzugsweise eine aus PET hergestellte Schale und die Verbindungseinrichtung 28 wird z.B. als ein Aluminiumdruckgussteil hergestellt. Figs. 4A to 4C show a construction similar to Figs. 3A to 3C in which open portions 23 are provided in the connector 28 (Fig. 4C). The open areas 23 of the connection means 28 form open cooling channels of the connection means 28. In order to seal the open cooling channels upwards or downwards, e.g. an insulating shell 40 (see Fig. 7) is respectively adhesively bonded to the connecting means 28 from above and below by means of a suitable adhesive (see Figs. 4B and 4C for a coupling means provided with insulating shells 40), also a different connection of the insulating shells 40 conceivable with the connecting device. The insulating shell 40 is preferably a shell made of PET and the connector 28 is used e.g. manufactured as an aluminum die-cast part.
In der Fig. 4C ist ferner ein optionales, insbesondere aus GFK gefertigtes Rohr 68 (siehe auch die Fig. 10) zu sehen, welches zur Erzielung einer höheren Druckbe- lastbarkeit des Kühlelements (mechanischer Druck) verwendet werden kann. FIG. 4C also shows an optional tube 68 (see also FIG. 10), in particular made of fiberglass, which can be used to achieve a higher pressure loadability of the cooling element (mechanical pressure).
Zurückgehend auf die Fig. 1 E ist ersichtlich, dass das Hohlprofil an einer Längsseite eine Nut 42 und auf der andere Längsseite eine Feder 44 aufweist, wobei bei der Bildung eines Stapels 45 der Hohlprofile die Feder 44 des einen Seitenteils 22 bzw. 24 des einen Etagenelements 20 in die Nut 42 des benachbarten Seitenteils 22 bzw. 24 eingefügt wird. Returning to FIG. 1E, it can be seen that the hollow profile has a groove 42 on one longitudinal side and a spring 44 on the other longitudinal side, with the spring 44 of the one side part 22 forming a stack 45 of the hollow profiles or 24 of the one floor element 20 is inserted into the groove 42 of the adjacent side part 22 and 24, respectively.
Ferner sieht man aus den Fig. 1 E und 1 G, dass das die Seitenteile 22 und 24 bildende Hohlprofil zwei seitliche Nasen 46 und 48 aufweist, die jeweils eine Nische 50, 52 bilden, in die die hakenförmigen Enden 54, 56 der im allgemeinen C- förmigen Federklammern 58 eingreifen, um den Stapel 45 zusammenzuhalten. Die Federklammern, ihre bevorzugte räumliche Anordnung und ihre Haltefunktion sind außerdem aus der Fig. 1A ersichtlich. Furthermore, it can be seen from FIGS. 1 E and 1 G that the hollow profile forming the side parts 22 and 24 has two lateral lugs 46 and 48, which each form a niche 50, 52 into which the hook-shaped ends 54, 56 of the generally C-shaped spring clips 58 engage to hold the stack 45 together. The spring clips, their preferred spatial arrangement and their holding function are also apparent from Fig. 1A.
Die Strangpressteile, die in Fig. 1 E und 1 G gezeigt sind und Seitenteile 22 bzw. 24 bilden, weisen insgesamt folgende Merkmale auf: a) an einer Längsseite eine U-förmige Nut 42, The extrusions, which are shown in Fig. 1 E and 1 G and side parts 22 and 24 form, have the following overall features: a) on one longitudinal side of a U-shaped groove 42,
b) an der anderen Längsseite eine Feder (bzw. einen Steg) 44, der in die U- förmige Nut eines benachbarten Seitenteils 22 bzw. 24 einpasst, b) on the other longitudinal side a spring (or a web) 44, which fits into the U-shaped groove of an adjacent side part 22 and 24,
c) einen hohlen Bereich, der einen Strömungskanal 21 , 21 ' definiert mit einer seitlichen Öffnung oder mehreren seitlichen Öffnungen, die eine Fluidverbindung zu einem weiteren Fluid führenden Element in Form der Kühlkanäle 26 aufweisende Verbindungseinrichtung 28 ermöglicht bzw. ermöglichen, c) a hollow region which defines a flow channel 21, 21 'having a lateral opening or a plurality of lateral openings, which enable a fluid connection to a further fluid-carrying element in the form of connecting means 28 having cooling channels 26,
d) eine weitere sich in Längsrichtung des Seitenteils erstreckende Bohrung 29, 29' oder Passage zur Aufnahme eines Befestigungselements wie eine Schraube, e) mindestens eine und vorzugsweise zwei seitlich abstehende Nasen 46, 48 auf der der seitlichen Öffnung bzw. den seitlichen Öffnungen entgegengesetzten Seite des Hohlprofils, d.h. auf der äußeren Seite des Seitenteils, wobei die Nase bzw. Nasen 46, 48 Nischen 50, 52 bilden, die zur Aufnahme der Haken 54, 56 von Halterungsfedern 58 ausgelegt sind, wobei die, vorzugsweise blattfederartige, Halterungsfedern 58 benachbarte Seitenteile 22 bzw. 24 aneinander halten, beispielsweise derart, dass die Feder 44 des einen Seitenteils in die Nut 42 des oder eines benachbarten Seitenteils hineingedrückt ist. Anders ausgedrückt sind die Federklammern bzw. Haltefedern 58 deshalb vorgesehen, um die Seitenteile 22, 24 mindestens zweier übereinander gestapelter Etagenelemente 20 aneinander zu halten, wobei die Haltefedern 58 hakenförmige Enden 54, 56 haben, die in formangepassten Nischen 50, 52 der Seitenteile 22, 24 der Etagenelemente 20 eingreifen. d) a further extending in the longitudinal direction of the side part bore 29, 29 'or passage for receiving a fastener such as a screw, e) at least one and preferably two laterally projecting lugs 46, 48 on the side opening or the side openings opposite side the hollow profile, ie on the outer side of the side part, wherein the nose or tabs 46, 48 form niches 50, 52 which are adapted to receive the hooks 54, 56 of support springs 58, wherein the, preferably leaf spring-like, support springs 58 adjacent side parts 22 and 24 hold together, for example, such that the spring 44 of the one side part is pressed into the groove 42 of the or an adjacent side part. In other words, the spring clips or retaining springs 58 are therefore provided in order to hold the side parts 22, 24 of at least two stacked floor elements 20 together, wherein the retaining springs 58 hook-shaped ends 54, 56 which in form-fitting niches 50, 52 of the side parts 22, 24 of the floor elements 20 engage.
Ferner sieht man sogenannte Turbulatoren 60 in dem Strömungskanal 21 , 21 ' der Fig. 1 E. Es handelt sich um zusätzliche Teile, die in den Kanälen der Kühlprofile zur Reduzierung des Querschnittes eingesetzt werden. Ziel ist es, von einer laminaren Strömung zu einer turbulenten Strömung zu kommen und damit die Kühlperformance zu steigern. Mindestens einTurbulator kann in jedem Strömungskanal auf der Eingangsseite und/oder auf der Ausgangsseite vorgesehen werden. Der durch den bzw. die Turbulatoren ansteigende Druckabfall muss bei der Ausle- gung beachtet werden. Furthermore, so-called turbulators 60 are seen in the flow channel 21, 21 'of FIG. 1 E. These are additional parts which are used in the channels of the cooling profiles to reduce the cross-section. The goal is to get from a laminar flow to a turbulent flow and thus to increase the cooling performance. At least one turbulator may be provided in each flow channel on the input side and / or on the output side. The increase in pressure due to the turbulator (s) must be taken into account during the design.
Fig. 1 F zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines Turbulators 60, mit abwechselnd angeordneten kugelartigten Bereichen größeren Durchmessers und zylindrischen Abschnitten kleineren Durchmessers. Insbesondere sind die Turbulatoren so ge- staltet, dass diese eine ständige Wiederholung zwischen verringertem und vergrößertem Querschnitt aufweisen. Fig. 1F shows a possible embodiment of a turbulator 60, with alternately arranged spheroidal regions of larger diameter and cylindrical portions of smaller diameter. In particular, the turbulators are designed so that they have a constant repetition between reduced and enlarged cross section.
Die Fig. 5A & 5B zeigen Darstellungen weiterer Kühlmodule 10. Die Fig. 5A zeigt ein Kühlmodul 10 mit installierten Kühlblechen 62 und Fig. 5B ein ähnliches Kühl- modul 10 mit integrierten Kühlflügeln 64, deren Konstruktion gemäß der FIGS. 5A and 5B show illustrations of further cooling modules 10. FIG. 5A shows a cooling module 10 with installed cooling plates 62 and FIG. 5B shows a similar cooling module 10 with integrated cooling wings 64, the construction of which is shown in FIGS
WO2012/028298 ist. Jede Etage 20 umfasst zumindest ein erstes und ein zweites, je mindestens einen Strömungskanal 21 , 21 ' aufweisendem Seitenteil 22, 24, welche durch einen zu einem U gebogenen Strangpressprofil geformt sind, sodass ein dreiseitiges Etagenelement 20 mit einem durchgehenden Strömungskanal 21 gebildet ist, sowie aus mindestens einem im Wesentlichen flächigem Element 28 das sich zwischen den Seitenteilen 22, 24 erstreckt. Zwischen den benachbarten mindestens einem flächigem Element 28 benachbarter Etagen 20 ist ein innerer Raum 32, 32' gebildet und die Räume sind zur Aufnahme der Batteriezellen 1 1 , insbesondere von flachen, rechteckigen oder quadratischen Batteriezellen, ausge- legt. WO2012 / 028298. Each floor 20 comprises at least a first and a second, each at least one flow channel 21, 21 'exhibiting side part 22, 24, which are formed by a U-bent extruded profile, so that a three-sided floor element 20 is formed with a continuous flow channel 21, as well from at least one substantially planar element 28 which extends between the side parts 22, 24. An inner space 32, 32 'is formed between the adjacent at least one planar element 28 of adjacent levels 20 and the spaces are designed to accommodate the battery cells 11, in particular flat, rectangular or square battery cells.
Die Fig. 6A & 6B zeigen Explosionszeichnungen der in den Fig. 5A & 5B verwendeten Etagen mit zwei einzusetzenden Batteriezellen. Die in der Fig. 5A und 5B gezeigte Konstruktion ist zwar für sich bekannt, kann aber mit den hier beschriebenen mittein modifiziert werden, um ein verbessertes Kühlmodul 10 zu bilden, z. B. können die Kühlmodule 10 gemäß Fig. 5A & 5B etagenweise aufgebaut werden, unter Verwendung von Seitenteilen, die mit entsprechenden Nasen 46, 48 gemäß Fig. 1 E versehen sind, damit die einzelnen Etagen 20 mit Halteklammern 58 zusammen gehalten werden können. Figs. 6A & 6B show exploded views of the floors used in Figs. 5A & 5B with two battery cells to be inserted. While the construction shown in Figures 5A and 5B is known per se, it may be modified with the ones described herein to form an improved cooling module 10, e.g. For example, the cooling modules 10 of FIGS. 5A & 5B may be constructed in tiers, using side panels provided with corresponding tabs 46, 48 of FIG. 1E to allow the individual tiers 20 to be held together with retaining clips 58.
Ein Beispiel für die oben erwähnten Isolierschalen 40 ist in der Fig. 7 gezeigt. Die Isolierschalen können einerseits mit dem Kühlmodul 10 gemäß einer der Figuren 1A bis 1 G, 2A bis 2C, 3A bis 3C 4A bis 4C, bei denen Kühlkanäle 26 aufweisende Verbindungsplatten 28 zum Einsatz gelangen, andererseits auch mit Kühlmodulen 10 gemäß Fig. 5A oder 5B verwendet werden. An example of the above-mentioned insulating shells 40 is shown in FIG. The insulating shells can on the one hand with the cooling module 10 according to one of Figures 1A to 1 G, 2A to 2C, 3A to 3C 4A to 4C, in which cooling channels 26 having connecting plates 28 are used, on the other hand with cooling modules 10 as shown in FIG. 5A or 5B be used.
Die Isolierschalen 40 dienen verschiedenen Zwecken. Zum Beispiel bei einem Kühlmodul 10 gemäß Fig. 3A bis 3C bzw. 4A bis 4C werden sie an der Verbin- dungseinrichtung 28 befestigt, z. B. mittels eines Klebstoffs, und dienen somit als eine Wandung der Kühlkanäle 26 der Verbindungseinrichtung 28. The insulating shells 40 serve various purposes. For example, in a cooling module 10 shown in FIGS. 3A to 3C and 4A to 4C, respectively, they are attached to the connector 28, e.g. Example by means of an adhesive, and thus serve as a wall of the cooling channels 26 of the connecting device 28th
Wenn die Isolierschalen 40 mit Etagenelementen gemäß Fig. 3A bis 3C bzw. 4A bis 4C verwendet werden, werden die Isolierschalen 40 auf die Oberseite und die Unterseite der mit den Seitenteilen 22, 24 integralen Verbindungseinrichtung 28 geklebt, wodurch die Öffnungen für die Schieber abgedichtet werden. When the insulating shells 40 are used with floor elements as shown in Figs. 3A to 3C and 4A to 4C, respectively, the insulating shells 40 are placed on the upper side and the Bottom of the integral with the side members 22, 24 connecting device 28, whereby the openings for the slide are sealed.
Bei diesen Kühlmodulen 10 und bei den weiteren bisher beschriebenen Kühlmo- dulen 10 der Fig. 1A bis 1 G, 2A bis 2C, 5A und 5B bilden sie zumindest eine zusätzliche elektrische Isolation zwischen den Batteriezellen 1 1 und dem Kühlmodul 10. In these cooling modules 10 and in the other previously described cooling modules 10 of FIGS. 1A to 1 G, 2A to 2C, 5A and 5B, they form at least one additional electrical insulation between the battery cells 1 1 and the cooling module 10.
Ferner können sie bei allen Kühlmodulen 10 eine zusätzliche Schutzfunktion für die Batteriezellen 1 1 übernehmen. Furthermore, they can assume an additional protective function for the battery cells 1 1 in all cooling modules 10.
Die Isolierschalen 40 werden vorzugsweise in einem Tiefzieh prozess aus PET- Folie hergestellt und werden sowohl gegen die Zelle als auch gegen die Kühlung, d.h. z.B. die Verbindungseinrichtung 28, bzw. die Kühlflügel oder Kühlbleche ver- klebt. Sie sollten eine möglichst geringe Wandstärke aufweisen, um ihren Einfluss auf die Kühlperformance zu minimieren. Sie haben einen geschlossenen Boden mit einem umlaufenden Rand, an dessen Vorderseite Aussparungen für die Zell- tabs durch z.B. einen Stanzprozess eingebracht werden. Die Verwendung von Isolierschalen 40, die oben in Zusammenhang mit den Ausführungen gemäß den Fig. 3A bis 3C und 4A bis 4C beschrieben wird, ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, sondern käme bei jeder Ausführungsform in Frage, bei der ein Aufnahmeraum 32, 32' oberhalb und unterhalb einer Verbindungseinrichtung 28 gebildet wird und bei allen anderen denkbaren Konstruktio- nen, die Aufnahmeräume für die Batteriezellen aufweisen. The insulating shells 40 are preferably made in a thermoforming process from PET film and are used against both the cell and against the cooling, i. e.g. the connecting device 28, or the cooling vanes or cooling plates glued. They should have the smallest possible wall thickness to minimize their influence on the cooling performance. They have a closed bottom with a peripheral edge, at the front side recesses for the cell tabs by e.g. a punching process are introduced. The use of insulating shells 40, which is described above in connection with the embodiments according to FIGS. 3A to 3C and 4A to 4C, is not limited to this embodiment, but would be suitable in any embodiment in which a receiving space 32, 32 ' is formed above and below a connecting device 28 and in all other conceivable constructions nen, which have receiving spaces for the battery cells.
Die Fig. 8 zeigt beispielsweise eine Zeichnung ähnlich der Fig. 12 der For example, FIG. 8 shows a drawing similar to FIG. 12 of FIG
WO2012/028298, bei der je eine Batteriezelle auf jeder Kunststoffschale eines Etagenelements aufgeklebt ist. Die aufgestapelten Etagenelemente mit Isolier- schalen und Batteriezellen sind dann entsprechend der Fig. 9 zu verstehen. Wie solche Battenezellen zu einem Battehemodul zusammengeschaltet werden, ist ausführlich in der Schrift WO 2010/121831 beschrieben, deren diesbezüglicher Inhalt zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht und hier nicht weiter erläutert wird. WO2012 / 028298, in each of which a battery cell is glued on each plastic shell of a floor element. The stacked floor elements with insulation shells and battery cells are then to be understood in accordance with FIG. 9. As such Battenezellen are interconnected to form a Battehemodul is described in detail in the publication WO 2010/121831, the relevant content of which is the content of the present description and will not be further explained here.
Anstatt die Batteriezellen in die einzelnen Etagenelemente (in deren Aufnahmeräume 32 und 32') aufzunehmen und die Etagenelemente dann zu einem Stapel 45 zusammenzusetzen, ist es auch möglich, den Stapel 45 erst auszubilden und die Batteriezellen 22 nach dem Fertigstellen des Stapels 45 in dessen Fächer einzusetzen, die jeweils durch zwei Aufnahmeräume 32 und 32' zweier benachbarter Etagenelemente gebildet werden. Dabei können auch weitere Batteriezellen in den verbleibenden obersten Aufnahmeraum 32 des obersten Etagenelements und in den untersten Aufnahmeraum 32' des untersten Etagenelements eingesetzt werden. Instead of accommodating the battery cells in the individual floor elements (in their receiving spaces 32 and 32 ') and then assembling the floor elements into a stack 45, it is also possible to first form the stack 45 and the battery cells 22 after the completion of the stack 45 in its compartments to be used, which are each formed by two receiving spaces 32 and 32 'of two adjacent floor elements. In this case, further battery cells in the remaining uppermost receiving space 32 of the uppermost floor element and in the lowest receiving space 32 'of the lowermost floor element can be used.
Egal welche Vorgehensweise gewählt wird, werden die Aufnahmeräume 32 und 32' durch die Aufnahme von insbesondere flachen rechteckigen oder quadratischen Batteriezellen gefüllt. Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung einesNo matter which procedure is chosen, the receiving spaces 32 and 32 'are filled by the inclusion of particular flat rectangular or square battery cells. The present invention also includes a method for producing a
Kühlmoduls 10 eines aus wiederaufladbaren Zellen bestehenden Batteriemoduls mit den Schritten: a) Herstellung mehrerer gleichartiger Etagenelemente 20, wobei jedes Etagen- element aus einem ersten und einem zweiten, je mindestens einen Strömungskanal 21 , 21 ' aufweisenden Seitenteil 22, 24 sowie aus einer Kühlkanäle 26 aufweisenden Verbindungseinrichtung 28, deren Kühlkanäle 26 sich zwischen den Strömungskanälen 21 , 21 ' der Seitenteile 22, 24 erstrecken, Cooling module 10 of a rechargeable cell battery module comprising the steps of: a) producing a plurality of similar floor elements 20, wherein each floor element of a first and a second, at least one flow channel 21, 21 'having side part 22, 24 and a cooling channels 26th having connecting means 28, the cooling channels 26 extend between the flow channels 21, 21 'of the side parts 22, 24,
b) Bildung eines Stapels 45 aus den Etagenelementen 20, c) Einführung der Zellen in Räume 32, 32', die von den Verbindungseinrichtungen 28 und den Seitenteilen 22, 24 definiert sind, b) forming a stack 45 of the floor elements 20, c) introduction of the cells into spaces 32, 32 'defined by the connection means 28 and the side parts 22, 24,
d) Anbringung eines Strömungsverteilers 12 auf der Eingangsseite des Stapels an den dortigen Seitenteilen 22 und Anbringung eines Sammlers 14 auf der Aus- gangsseite des Stapels 45 an den dortigen Seitenteilen 24, d) attachment of a flow distributor 12 on the input side of the stack to the local side parts 22 and attachment of a collector 14 on the output side of the stack 45 at the local side parts 24,
e) Verschließen der Strömungskanäle 21 , 21 'der Seitenteile 22, 24 auf den dem Strömungsverteiler 12 bzw. dem Sammler 14 abgewandten Enden der Strömungskanäle 21 , 21 ' der Seitenteile 22, 24 und e) closing the flow channels 21, 21 'of the side parts 22, 24 on the flow distributor 12 and the collector 14 opposite ends of the flow channels 21, 21' of the side parts 22, 24 and
f) Anbringung von Halteklammern 58 bzw. Haltefedern, um die Etagenelemente 20 aneinander zu halten. f) attachment of retaining clips 58 and retaining springs to hold the floor elements 20 together.
Bei diesem Verfahren wird/werden entweder This procedure will / will be either
g) jeweils eine Zelle auf jeder Seite jeder Verbindungseinrichtung 28 angebracht und die Etagenelemente 20 anschließend zu einem Stapel zusammengesetzt, oder g) each have a cell mounted on each side of each connecting device 28 and the floor elements 20 then assembled into a stack, or
h) die Etagenelemente 20 zu einem Stapel 45 zusammengesetzt und die Zellen erst nachträglich in von jeweils zwei benachbart angeordneten Etagenelementen 20 gebildete Räume 32, 32' eingeführt, grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit eine oder mehrere Batteriezelle(n) in jeden Raum einzuführen, bevorzugt werden zwei Batteriezellen pro Raum 32, 32' eingeführt. h) the floor elements 20 are assembled into a stack 45 and the cells are subsequently introduced into spaces 32, 32 'formed by two adjacently arranged floor elements 20, in principle it is also possible to introduce one or more battery cells into each room two battery cells per room 32, 32 'introduced.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren auch den weiteren Schritt: Preferably, the method also comprises the further step:
j) der Anbringung von Isolierschalen 40 an den beiden Seiten der Verbindungseinrichtungen 28 und an den Flachseiten der Batteriezellen, wobei die Isolierschalen 40 vorzugsweise vor dem Zusammensetzen der Etagenelemente 20 zu einem Stapel 45 auf diese aufgebracht werden und die entsprechenden Batteriezellen erst dann auf die freiliegende Seite der Isolierschalen 40 aufgebracht werden oder die Isolierschalen 40 je eine auf einer Seite einer Zelle aufgebracht werden und anschließend die freie Seite der Isolierschale 40 auf eine Verbindungseinrichtung 28 eines einzelnen Etagenelements 20 oder zwei aneinander gelegten Zellen mit ihrer Isolierschalen 40 nach außen in einen zwischen zwei benachbarten Verbindungseinrichtungen 28 zweier benachbarter Etagenelemente 20 gebildeten Raum 32, 32' eingeführt werden. Fig. 10 zeigt ein Etagenelement 20 mit Kühlflügeln 64 gemäß des Kühlmoduls 20 nach Fig. 5B. In dem Raum, der zwischen den Kühlflügeln 64 in der Ebene der Kühlflügel 64 gebildet wird, ist eine Brandschutzelement 66 angeordnet. Es handelt sich um ein nicht brennbares, thermisch isolierendes Material, dass zwischen den Batteriezellen 1 1 einer doppelten Zellenanordnung bestehend aus dem Eta- genelement 20 mit jeweils einer Batteriezelle 1 1 oberhalb und unterhalb der Kühlflügel 64 (hier ist nur die obere Batteriezelle 1 1 schematisch mit gestrichelten Linien angedeutet) angeordnet wird. j) the attachment of insulating shells 40 on the two sides of the connecting means 28 and on the flat sides of the battery cells, wherein the insulating shells 40 preferably before the assembly of the floor elements 20 are applied to a stack 45 on this and the corresponding battery cells only on the exposed side the insulating shells 40 are applied or the insulating shells 40 are each applied to one side of a cell and then with the free side of the insulating shell 40 on a connecting device 28 of a single floor element 20 or two juxtaposed cells their insulating shells 40 to the outside in a space formed between two adjacent connecting means 28 of two adjacent floor elements 20 space 32, 32 'are introduced. 10 shows a floor element 20 with cooling wings 64 according to the cooling module 20 according to FIG. 5B. In the space formed between the cooling vanes 64 in the plane of the cooling vanes 64, a fire protection element 66 is arranged. It is a non-combustible, thermally insulating material that between the battery cells 1 1 a double cell assembly consisting of the eta- genelement 20 each with a battery cell 1 1 above and below the cooling vanes 64 (here, only the upper battery cell 1 1 is schematic indicated by dashed lines) is arranged.
In diesem Zusammenhang kann auch ein schwer entflammbares Material oder ein Material welches sich unter Wärmeinfluss aufbläht, um die Zellen thermisch besser voneinander zu isolieren, zwischen den Batteriezellen 1 1 einer doppelten Zellenanordnung angeordnet werden. In this context, a flame-retardant material or a material which inflates under the influence of heat to thermally better isolate the cells from each other, can be arranged between the battery cells 1 1 of a double cell arrangement.
Gegebenenfalls können bei einem solchen Etagenelement 20 zwei Isolierschalen (wie 40 - nicht gezeigt) zwischen den Batteriezellen 1 1 und den Kühlfügeln 64, bzw. den Brandschutzelement 66 angeordnet werden. Das Brandschutzelement 66 sollte beim Brand einer Zelle die Brandausbreitung zwischen benachbarten Batteriezellen 1 1 verhindern und kann darüber hinaus einer zusätzlichen mechanischen Fixierung der Batteriezellen 1 1 dienen. Optionally, in such a floor element 20, two insulating shells (such as 40 - not shown) between the battery cells 1 1 and the Kühlfügeln 64, and the fire protection element 66 are arranged. The fire protection element 66 should prevent the fire propagation between adjacent battery cells 1 1 when a cell fires and can also serve an additional mechanical fixation of the battery cells 1 1.
Als Brandschutzelement 66 kann z. B. eine Silikat Faserplatte, eine Platte aus einem Blähschaum der sich bei Temperatureinwirkung aufbläht, eine Mineralfaserplatte, eine Stahlplatte oder eine Aluminiumplatte verwendet werden. Solche Brandschutzelemente 66 können auch zwischen benachbarten Batteriezellen 1 1 , und/oder zwischen der obersten Batteriezelle und einem Deckel des Kühlmoduls 10 (siehe Fig. 12B), und/oder zwischen der untersten Batteriezelle und einem Boden des Kühlmoduls 10 (nicht gezeigt), und/oder an der Frontseite des Kühlmoduls 10 zwischen den elektrischen Anschlussreihen bestehend aus den elektrischen Anschlüssen der Batteriezellen 1 1 und den Abstandselementen, sowie außerhalb dieser Anschlussreihen auf der den Batteriezellen 1 1 zugewandten Seite der das Batteriemanagementsystem tragende Platine. Ferner zeigt die Fig. 10 ein Stabilisierungselement 68, das zwischen den gegenüberliegenden Seitenteilen 22, 24 eines Etagenelements 20 angeordnet ist. Solch ein Stabilisierungselement 68 verhindert ein Auseinanderspreizen der Seitenteile 22, 24. Auch wird die (mechanische) Druckfestigkeit eines Kühlmoduls durch die Verwendung eines Stabilisierungselements 68 erhöht. As a fire protection element 66 z. As a silicate fiber board, a plate of a foaming foam inflates when exposed to temperature, a mineral fiber plate, a steel plate or an aluminum plate can be used. Such fire protection elements 66 can also between adjacent battery cells 1 1, and / or between the uppermost battery cell and a cover of the cooling module 10 (see Fig. 12B), and / or between the lowermost battery cell and a bottom of the cooling module 10 (not shown), and / or on the front side of the cooling module 10 between the electrical connection rows consisting of the electrical connections of the battery cells 1 1 and the spacer elements, as well as outside of these terminal rows on the battery cells 1 1 side facing the battery management system supporting board. Furthermore, FIG. 10 shows a stabilizing element 68, which is arranged between the opposite side parts 22, 24 of a floor element 20. Such a stabilizing element 68 prevents the side parts 22, 24 from spreading apart. The (mechanical) compressive strength of a cooling module is also increased by the use of a stabilizing element 68.
Besonders günstig ist es, wenn, wie in der Fig. 1 1 gezeigt, eine aus Kunststoff oder Silikon bestehende Schaumstofflage 70 zwischen zwei Zellen, die in einem Aufnahmeraum angeordnet sind, eingesetzt, wobei aus Gründen der Übersicht nur die Hälfte eines Aufnahmeraums gezeigt und die obere bzw. unter Zelle nicht eingezeichnet ist. It is particularly advantageous if, as shown in FIG. 1 1, a plastic or silicone existing foam layer 70 between two cells, which are arranged in a receiving space, used, for reasons of clarity, only half of a receiving space shown and the upper or lower cell is not shown.
Gegebenenfalls kann ein solche Schaumstofflage auf den obersten und untersten Zellen des Batteriemoduls angebracht werden (nicht gezeigt). Die Schaumstoffla- ge, die auch durch eine andere Art von Dämpfungselement ersetzt werden kann, die eine Dämpfung der Konstruktion erreicht, dient zur zusätzlichen mechanischen Fixierung der Zellen 1 1 , auch bei einem möglichen Vakuumverlust der Batteriezellen 1 1 . Hierzu wird z.B. ein Silikonschaum mit einer definierten Kompressionsfestigkeit in einer definierten Anordnung und Größe (Fläche und Dicke des Materials) auf die Zellen 1 1 aufgebracht, um diese mit einer definierten Kraft vorzuspannen. Hierbei ist zu beachten, dass die Kompressionsfestigkeit des Schaummaterials so gewählt werden muss, dass die Batteriezellen beim Zusammenbau nicht beschädigt werden, jedoch durch den Silikonschaum so aneinander gehalten werden, dass keine Freiräume entstehen können, und um die Batteriezellen vor äußeren Einwirkungen wie z.B. Stößen zu Schützen. Optionally, such a foam sheet may be applied to the top and bottom cells of the battery module (not shown). The Schaumstoffla- ge, which can also be replaced by another type of damping element, which achieves a damping of the construction, is used for additional mechanical fixation of the cells 1 1, even with a possible loss of vacuum of the battery cells 1 1. For this purpose, for example, a silicone foam with a defined compression strength in a defined arrangement and size (area and thickness of the material) is applied to the cells 1 1, to bias them with a defined force. It should be noted that the compression strength of the foam material so it must be chosen so that the battery cells are not damaged during assembly, but held together by the silicone foam so that no free space can arise, and to protect the battery cells from external influences such as shocks.
Der spezifische Schaumstoff wird in einer definierten Anordnung und Größe (Fläche sowie Dicke des Materials) auf die Zellen aufgebracht, um diese mit einer definierten Kraft vorzuspannen. Dabei befindet sich der Schaumstoff zwischen jedem doppeltem Pack sowie auf der obersten und untersten Zelle. The specific foam is applied in a defined arrangement and size (area and thickness of the material) on the cells to bias them with a defined force. The foam is between each double pack and on the top and bottom cell.
Als Schaumstoff kann auch ein Material verwendet werden, das auch eine Brandschutzfunktion aufweist, so dass es sich bei dem Brandschutzmaterial 66 und dem Dämpfungselement 70, um das gleiche Material handeln kann. Bei der Verwendung eines Brandschutzmaterial 66 und/oder eines Dämpfungselement 70, wird der Bauraum eines Batteriemodules im Idealfall nicht vergrößert. As a foam, a material may be used which also has a fire protection function, so that it can be in the fire protection material 66 and the damping element 70, the same material. When using a fire protection material 66 and / or a damping element 70, the space of a battery module is ideally not increased.
Der Schaumstoff 70 steigert auch die Fähigkeit der Batterie, Druckkräfte aufzunehmen. The foam 70 also increases the ability of the battery to absorb compressive forces.
Wie in den Fig. 12A, 12B und 12C gezeigt wird ferner ein Gehäuse 80, ein dreiteiliges Gehäuse mit einer Vorderseite 84 (siehe z.B. Fig. 13A), einem nach innen vorgewölbten Deckel 82 (siehe Fig. 12B und 12C) oberhalb des Stapels 45 und einem gegebenenfalls nach innen vorgewölbtem Boden (nicht gezeigt) unterhalb des Stapels 45 verwendet. Hierdurch wird eine Durchbiegung der Gehäuseplatten bei Kraftaufbringung von Innen ausgeglichen, sodass im eingebauten Zustand der Deckel 82 und der Boden, d.h. die Gehäuseplatten, nach Aufnahme der von den Dämpfungselementen ausgehenden Kräfte nicht mehr konkav gewölbt sondern Flach sind. Ziel ist, dass keine Durchbiegung nach außen entsteht. Bei idealer Auslegung entsteht eine glatte, nicht gewölbte Außenfläche. Further, as shown in FIGS. 12A, 12B and 12C, a housing 80, a three-piece housing having a front side 84 (see, eg, FIG. 13A), an inwardly bulging cover 82 (see FIGS. 12B and 12C) above the stack 45 and an optionally inwardly bulging floor (not shown) below the stack 45. As a result, a deflection of the housing plates is balanced when force application from the inside, so that in the installed state, the lid 82 and the bottom, ie the housing plates after receiving the outgoing of the damping elements forces are no longer concave but flat. The aim is that no deflection to the outside arises. Ideal design creates a smooth, non-curved outer surface.
Ferner kann, wie in den Fig. 13A und 13B gezeigt, in mindestens einem Teil des Gehäuses, hier in der Vorderseite 84 des Gehäuses 80, mindestens ein definiert geschwächter Bereich 90 im Gehäuse 80, d.h. eine Sollbruchstelle, vorgesehen werden. Dieser Bereich öffnet sich durch Materialbruch bei im Batteriemodul 10 herrschenden Überdruck. Dieser geschwächte Bereich ermöglicht ein Ausgasen in einem vorgegebenen Bereich. Further, as shown in Figures 13A and 13B, in at least a portion of the housing, here in the front face 84 of the housing 80, at least one defined weakened area 90 in the housing 80, i. a predetermined breaking point, are provided. This area opens due to material breakage in the battery module 10 prevailing overpressure. This weakened area allows outgassing in a given area.
Fig. 13A zeigt eine Rückansicht der Vorderseite 84 des Gehäuses 80, mit von einer planaren Außenseite in Richtung der Innenseite des Kühlmoduls 10 erstreckenden, waagrechten und senkrechten Versteifungsrippen 86. Die Versteifungsrippen sind in einer gekreuzten Anordnung vorgesehen. 13A shows a rear view of the front side 84 of the housing 80, with horizontal and vertical stiffening ribs 86 extending from a planar outer side towards the inside of the cooling module 10. The stiffening ribs are provided in a crossed arrangement.
Fig. 13B zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie III - III der Fig. 13A. In dieser Schnittzeichnung ist ersichtlich, dass manche Versteifungsrippen 86 mit Kerben 88 versehen sind, um die Sollbruchstellen auszubilden. Fig. 14A zeigt eine Darstellung eines Batteriemoduls 1 mit einer installierten Platine 92 eines Batteriemanagementsystems. Um die Platine 92 mit den Batteriezellen 1 1 elektrisch leitend zu verbinden wird die Platine direkt mit den Anschlüssen der Batteriezellen 1 1 in Kontakt gebracht und mittels Schrauben 94 mit diesen verschraubt. Fig. 13B shows a section along the section line III - III of Fig. 13A. In this sectional drawing, it can be seen that some stiffening ribs 86 are provided with notches 88 to form the predetermined breaking points. 14A shows an illustration of a battery module 1 with an installed board 92 of a battery management system. In order to electrically connect the circuit board 92 with the battery cells 1 1, the board is brought directly into contact with the terminals of the battery cells 1 1 and screwed by screws 94 with these.
Fig. 14B zeigt einen Teilschnitt durch eine Schraube 94 entlang der Schnittebene IV - IV gemäß Fig. 14A. Die Schrauben 94 befestigen die Platine 92 an den Abstandselementen 96 der aus Abstandselementen 96 und den Batteriezellenanschlüssen bestehenden Anschlussreihen, die durch senkrecht verlaufende 14B shows a partial section through a screw 94 along the section plane IV-IV of FIG. 14A. The screws 94 secure the circuit board 92 to the spacers 96 of the terminal rows 96 and the battery cell terminals which are connected by vertical
Spannbolzen 98 zu einem Spannverbund zusammengepresst werden. Ein solches Batteriemanagementsystenn und dessen Verbindung zu den Batteriezellen 1 1 werden in der WO 2010/121829 im Detail beschrieben. Clamping pins 98 are pressed together to form a clamping system. Such Battery management system and its connection to the battery cells 11 are described in detail in WO 2010/121829.
Zwischen der Platine 92 und den Abstandselementen sind mehrere Federkontakte 100 vorgesehen. Diese sind haben im Wesentlichen die Form von Haarnadelfedern 100 mit einer Nase 102 an einem Schenkel 104, die Nase 102, die in entsprechende Nuten 106 der Abstandselemente eingreifen und einen sicheren Kontakt zwischen den Abstandselementen und der Platine bewerkstelligen. Bevorzugt liegen die Federkontakte mit ihrem zweiten Schenkel 108 an leitenden Bereichen der Platine 92 an. Diese zusätzlichen Federkontakte 100 bilden zusätzlich, zu den durch die Schrauben 94 und den leitenden Abstandselementen gebildeten Messpfaden, redundante Messpfade des Batteriemanagementsystems. Ziel der redundanten Messpfade ist der Funktionserhalt der Messpfade auch bei Ausfall einer Schraubverbindung (erster Messpfad) als Hauptmesspfad. Beim Herstellen der Platine der Batteriemodule 1 können die Federkontakte 100 in einem Bestückungsautomaten aufgebracht werden Die Nuten 106 der Abstandselemente 96 stellen sicher, dass das Batteriemanagementsystem planar auf dem Spannverbund sauber aufliegen kann. Between the board 92 and the spacer elements a plurality of spring contacts 100 are provided. These are essentially in the form of hairpin springs 100 with a nose 102 on one leg 104, the nose 102 which engage corresponding grooves 106 of the spacers and provide secure contact between the spacers and the board. The spring contacts are preferably in contact with conductive regions of the circuit board 92 with their second limb 108. These additional spring contacts 100 additionally form, in addition to the measuring paths formed by the screws 94 and the conductive spacer elements, redundant measuring paths of the battery management system. The aim of the redundant measuring paths is to preserve the function of the measuring paths even if one screw connection (first measuring path) fails as the main measuring path. When manufacturing the circuit board of the battery modules 1, the spring contacts 100 can be applied in a placement machine. The grooves 106 of the spacer elements 96 ensure that the battery management system can rest on the clamping system in a planar manner.
Die Fig. 15A & 15B zeigen schematische Darstellungen der Anbringung eines Temperatur- und/oder Wachstumsfühlers 1 10, 1 12 zwischen benachbarten Batte- riezellen 1 1 eines Batteriemoduls 1 . FIGS. 15A and 15B show schematic representations of the attachment of a temperature and / or growth sensor 110, 112 between adjacent battery cells 11 of a battery module 1.
Diese ermöglichen eine Temperaturmessung und/oder Wachstumsmessung (Dickenzunahme) direkt an den Batteriezellen 1 1 . Zum Zweck der Temperaturmessung werden Temperatursensoren 1 10 an sogenannten Flexleitern 1 14 zwischen den Batteriezellen 1 1 eingesetzt. Die Flexleiter(n) 1 14 wird bzw. werden an geeig- neten Stellen der Platine 92 des Battenemanagennentsystenns für die Temperatur- und/oder Wachstumsmessung angeschlossen. These allow a temperature measurement and / or growth measurement (increase in thickness) directly to the battery cells 1 1. For the purpose of temperature measurement, temperature sensors 110 are used on so-called flex conductors 14 between the battery cells 11. The flexible conductor (s) 1 14 is or will be Neten bodies of the board 92 of Battenemanagennentsystenns for the temperature and / or growth measurement connected.
Beispielsweise können die Temperatursensoren 1 10 durch sogenannte NTC- Widerstände (im englischen: negative temperature coefficient thermistors) gebildet werden. Die Temperatursensoren 1 10 können an jeder Batteriezelle 1 1 vorgesehen werden. Werden aber mittels eines Isolationsschaums thermische voneinander getrennt. Zur Wachstumsmessung werden Kontaktflächen mit Abstandshalter aus Kompressionsschaum versehen. Bei Zellwachstum kommt es zur Komprimierung des Schaums und damit zu einer Verbindung der beiden Kontaktflächen, die dem Batteriemangamentsystem mitgeteilt wird. Als Wachstumssensoren 1 12 können als Alternative Drucksensoren verwendet werden. Auch die Wachstumssensoren 1 12 werden mit entsprechenden Flexlei- tern 1 14 an geeigneten Stellen der Platine 92 des Batteriemanagemenstystems angeschlossen. Die Temperatursensoren sowie die Drucksensoren können auch gemeinsam auf einer Flexleiter bestückt werden. For example, the temperature sensors 110 can be formed by so-called NTC resistors (negative temperature coefficient thermistors). The temperature sensors 1 10 can be provided on each battery cell 1 1. But are separated by means of an insulating foam thermal. For growth measurement contact surfaces are provided with spacers made of compression foam. When cell growth occurs, the foam is compressed and thus the two contact surfaces are joined, which is communicated to the battery management system. As growth sensors 1 12 can be used as an alternative pressure sensors. The growth sensors 12 are also connected to corresponding flex conductors 14 at suitable points on the board 92 of the battery management system. The temperature sensors as well as the pressure sensors can also be fitted together on a flexible conductor.
Geometrische Ausdrücke, wie z.B. oben oder unten, werden stets in Bezug auf eine hier gezeigte Ausführungsform und deren Anordnung in der jeweiligen Figur verwendet. Es versteht sich von selbst, dass die Ausführungsformen in ihrer geometrischen Lage verändert werden können. Bezugszeichenliste: Geometric terms, such as top or bottom, are always used with respect to an embodiment shown herein and the arrangement thereof in the respective figure. It goes without saying that the embodiments can be changed in their geometric position. LIST OF REFERENCE NUMBERS
I Battehemodul I Battehemodul
10 Kühlmodul 10 cooling module
I I Zellen, Batteriezellen 12 Verteiler  I I cells, battery cells 12 distributors
14 Sammler  14 collectors
16 Anschluss, Eingangstülle 18 Anschluss, Ausgangstülle 16 connector, inlet 18 connector, outlet
20 Etagenelement 20 storey element
21 , 21 ' Strömungskanal 21, 21 'flow channel
22 Seitenwand 22 side wall
23 offene Bereiche  23 open areas
24 Seitenwand 24 side wall
25 Dichtungen  25 seals
26 Kühlkanäle  26 cooling channels
27 Schrauben  27 screws
28 Verbindungseinrichtung 29, 29' Bohrung, Loch  28 connecting device 29, 29 'hole, hole
30 Rückseite  30 back side
31 Platte  31 plate
32, 32' Freiraum 32, 32 'free space
40 Isolierschalen  40 insulating dishes
42 Nut 42 groove
44 Feder, Schenkel, Steg 44 spring, leg, bridge
45 Stapel 45 piles
46 Nase  46 nose
48 Nase 48 nose
49 Löcher 50 Nische 49 holes 50 niche
52 Nische  52 niche
54 hakenförmiges Ende  54 hooked end
56 hakenförmiges Ende  56 hooked end
58 Halteklammer 58 retaining clip
60 Turbulator  60 turbulator
62 Kühlblech  62 cooling plate
64 Kühlflügel  64 cooling wings
66 Brandschutzelemente  66 fire protection elements
68 Stabilisierungselement 68 stabilizing element
70 Schaumstoff  70 foam
80 Gehäuse  80 housing
82 Deckel  82 Lid
84 Vorderseite  84 front side
86 Versteifungsrippen 86 stiffening ribs
88 Kerben  88 notches
90 geschwächter Bereich, Berstbereich 90 weakened area, bursting area
92 Platine 92 board
94 Schrauben  94 screws
96 Abstandelemente 96 spacers
98 Spannbolzen  98 clamping bolts
100 Federkontakte  100 spring contacts
102 Nase  102 nose
104 Schenkel  104 thighs
106 Nut 106 groove
108 Schenkel  108 thighs
0 Temperatursensor  0 temperature sensor
1 12 Wachstumssensor  1 12 growth sensor
1 14 Flexleiter  1 14 Flex conductor

Claims

Akasol GmbH A10817PWO - R/Sh/To  Akasol GmbH A10817PWO - R / Sh / To
Patentansprüche claims
1 . Etagenelement (20) für ein aus mehreren Etagenelementen (20) zusammengesetztes Kühlmodul (10), insbesondere eines Kühlmoduls einer aus mehreren Zellen (1 1 ) bestehenden wiederaufladbaren Batterie, wie z.B. einer Lithiumionenbatterie, wobei jedes Etagenelement (20) ein erstes und ein zweites Seitenteil (22, 24) aufweist, welche an ihren unteren und oberen Enden dazu ausgebildet sind, mit Seitenteilen von weiteren Etagenelementen verbunden zu werden, wobei jedes Seitenteil (22, 24) des Etagenelements (20) mindestens einen Strömungskanal (21 , 21 ') aufweist, wobei das Etagenelement (20) eine Kühlkanäle (26) aufweisenden Verbindungseinrichtung (28) umfasst, deren Kühlkanäle (28) sich zwischen den Strömungskanälen (21 , 21 ') der Seitenteile (22, 24) erstrecken, und wobei die Seitenteile (22, 24) auf ihrer der Verbindungseinrichtung (28) zugewandten Seite mehrere seitliche Öffnungen aufweisen, die eine Fluidverbindung zwischen den Strömungskanälen (21 , 21 ') der Seitenteile (22, 24) und den Kühlkanälen (26) der Verbindungseinrichtung (28) ermöglichen. 1 . Floor element (20) for a composed of a plurality of floor elements (20) cooling module (10), in particular a cooling module consisting of a plurality of cells (1 1) rechargeable battery, such. a lithium-ion battery, wherein each floor element (20) has a first and a second side part (22, 24) which are formed at their lower and upper ends to be connected to side parts of further floor elements, each side part (22, 24) the floor element (20) has at least one flow channel (21, 21 '), wherein the floor element (20) comprises connecting means (28) having cooling channels (26), the cooling channels (28) of which are located between the flow channels (21, 21') Side parts (22, 24) extend, and wherein the side parts (22, 24) on their side facing the connecting device (28) have a plurality of side openings, which provide fluid communication between the flow channels (21, 21 ') of the side parts (22, 24). and allow the cooling channels (26) of the connecting device (28).
2. Etagenelement nach Anspruch 1 , wobei die seitlichen Öffnungen eines Seitenteils (22, 24) verschiedene Querschnittsgrößen aufweisen, die bevorzugt an eine Querschnittsgröße der Kühlkanäle (26) der Verbindungseinrichtung (28) zumindest im Wesentlichen angepasst sind. Second floor element according to claim 1, wherein the lateral openings of a side part (22, 24) have different cross-sectional sizes, which are preferably at least substantially adapted to a cross-sectional size of the cooling channels (26) of the connecting device (28).
3. Etagenelement nach Anspruch 2, wobei sich die Querschnittsgrößen der seitlichen Öffnungen (26) von einer Seite des Seitenteils (22, 24) zur ande- ren Seite des Seitenteils (22, 24) in Längsrichtung des Seitenteils, insbesondere kontinuierlich, vergrößern. 3. Floor element according to claim 2, wherein the cross-sectional sizes of the lateral openings (26) from one side of the side part (22, 24) to the other. ren side of the side part (22, 24) in the longitudinal direction of the side part, in particular continuously, enlarge.
Etagenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es aus zumindest einem der nachfolgenden Konstruktionen besteht: Floor element according to one of the preceding claims, characterized in that it consists of at least one of the following constructions:
ersten und zweiten extrudierten oder spritzgegossenen Seitenteilen (22, 24) in Form von Kunststoffprofilen sowie einer extrudierten oder spritzgegossenen, dünnwandigen Verbindungseinrichtung (28), vorzugsweise eine Verbindungsplatte (28), mit mehreren in Vergleich zu dem Querschnitt der Strömungskanälen kleineren Querschnitten aufweisenden Kühlkanälen (26), wobei die Seitenteile (22, 24) und die Verbindungseinrichtung (28) durch z.B. Heißgas- oder Ultraschallschweißen aneinander befestigt werden, oder ersten und zweiten als Strangpressprofile ausgebildeten Seitenteilen (22, 24) aus Metall mit einer dünnwandigen, an diese hartgelöteten Verbindungseinrichtung (28), vorzugsweise eine Verbindungsplatte (28), mit mehreren im Vergleich zu dem Querschnitt der Strömungskanäle (21 , 21 ') kleineren Querschnitten aufweisenden Kühlkanälen, wobei die Seitenteile (22, 24) und die Verbindungseinrichtung (28) durch Löten, Schweißen oder Kleben aneinander befestigt werden, oder eines Kühlkörpers (22, 24, 28) in Druckgussausführung first and second extruded or injection-molded side parts (22, 24) in the form of plastic profiles and an extruded or injection-molded, thin-walled connection device (28), preferably a connecting plate (28), with a plurality of cooling channels (26) having smaller cross sections compared to the cross section of the flow channels ), wherein the side parts (22, 24) and the connecting means (28) by eg Hot gas or ultrasonic welding are attached to each other, or first and second formed as extruded side parts (22, 24) made of metal with a thin-walled, brazed to this connection means (28), preferably a connecting plate (28), with a plurality of compared to the cross section of Flow channels (21, 21 ') of smaller cross-sectional cooling channels, the side parts (22, 24) and the connecting means (28) are fixed by soldering, welding or gluing together, or a heat sink (22, 24, 28) in die-cast design
Etagenelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit je zwei Isolierschalen (40), die auf zumindest eine, bevorzugt auf beide Seite(n) der Verbindungseinrichtung (28) geklebt sind. Floor element according to one of the preceding claims in combination with two insulating shells (40) which are glued on at least one, preferably on both sides (n) of the connecting device (28).
6. Etagenelement nach Anspruch 5, wobei die Kühlkanäle (26) an mindestens einer Seite offen sind und von einer angeklebten Isolierschale (40) abgedichtet sind. 7. Etagenelement nach Anspruch 6, wobei je eine Batteriezelle auf jeder Isolierschale aufgeklebt ist. 6. Floor element according to claim 5, wherein the cooling channels (26) are open on at least one side and are sealed by a glued insulating shell (40). 7. Floor element according to claim 6, wherein each a battery cell is glued to each insulating shell.
8. Kühlmodul bestehend aus mehreren aufeinandergestapelten Etagenelementen (20) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche. 8. cooling module consisting of a plurality of stacked floor elements (20) according to at least one of the preceding claims.
9. Kühlmodul nach Anspruch 8, wobei zwischen den benachbarten Verbindungseinrichtungen (28) benachbarter Etagenelemente (20) ein innerer Raum (32, 32') gebildet ist und die Räume zur Aufnahme von Batteriezellen (1 1 ) insbesondere von flachen, rechteckigen oder quadratischen Batterie- zellen ausgelegt sind. 9. Cooling module according to claim 8, wherein between the adjacent connection means (28) of adjacent floor elements (20) an inner space (32, 32 ') is formed and the spaces for receiving battery cells (1 1) in particular of flat, rectangular or square battery - cells are designed.
10. Kühlmodul nach Anspruch 8 oder 9, wobei Haltefedern (58) vorgesehen sind, die die Seitenteile (22, 24) von mindestens zwei übereinander gestapelten Etagenelementen (20) aneinander halten, wobei die Haltefedern (58) hakenförmige Enden (54, 56) haben, die in formangepassten Nischen (50,10. Cooling module according to claim 8 or 9, wherein retaining springs (58) are provided which hold the side parts (22, 24) of at least two stacked floor elements (20) together, wherein the retaining springs (58) hook-shaped ends (54, 56). that exist in shape-adapted niches (50,
52) der Seitenteile (22, 24) der Etagenelemente (20) eingreifen. 52) of the side parts (22, 24) of the floor elements (20) engage.
1 1 . Kühlmodul nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Strömungskanäle (21 ) jedes Seitenteils (22) auf der Eingangsseite des Kühlmoduls (10) mit einem Kühlflüssigkeit führenden Verteiler (12) und die Strömungskanäle jedes Seitenteils (24) auf der Ausgangsseite des Kühlmoduls (10) mit einem Kühlflüssigkeit führenden Sammler (14) in Fluidverbindung stehen. 1 1. Cooling module according to one of claims 8 to 10, wherein the flow channels (21) of each side part (22) on the input side of the cooling module (10) with a cooling liquid leading distributor (12) and the flow channels of each side part (24) on the output side of the cooling module ( 10) with a coolant leading collector (14) are in fluid communication.
12. Kühlmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei zwei Batteriezellen in dem inneren Raum vorgesehen sind und wobei die Isolierschalen zwischen den Batteriezellen und den Verbindungseinrichtungen (28) vorgesehen sind. 12. cooling module (10) according to any one of the preceding claims 8 to 1 1, wherein two battery cells are provided in the inner space and wherein the Insulating shells between the battery cells and the connecting means (28) are provided.
Kühlmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 12, wobei das Kühlmodul an der oberen Seite mit einem nach innen vorgewölbten Deckel (82) und/oder an der unteren Seite mit einem nach innen vorgewölbtem Boden versehen ist. Cooling module (10) according to one of the preceding claims 8 to 12, wherein the cooling module is provided on the upper side with an inwardly bulging cover (82) and / or on the lower side with a convex inwardly bulge floor.
Kühlmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 13, wobei das Kühlmodul an mindestens drei Seiten von einem Gehäuse umgeben ist, das mit mindestens einem Berstbereich (90) ausgestattet ist. Cooling module (10) according to one of the preceding claims 8 to 13, wherein the cooling module is surrounded on at least three sides by a housing which is equipped with at least one bursting region (90).
Kühlmodul (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 8 bis 14, wobei ein Turbulator in mindestens einem Strömungskanal auf der Eingangsseite und/oder auf der Ausgangsseite vorgesehen ist. Cooling module (10) according to one of the preceding claims 8 to 14, wherein a turbulator is provided in at least one flow channel on the input side and / or on the output side.
Kühlmodul nach Anspruch 15, wobei der Turbulator (60) so gestaltet ist, dass dieser eine ständige Wiederholung zwischen verringertem und vergrößertem Querschnitt aufweist. Cooling module according to claim 15, wherein the turbulator (60) is designed so that it has a constant repetition between reduced and enlarged cross-section.
Seitenteil zur Anwendung in einem Etagenelement eines Kühlmoduls, insbesondere jedoch nicht ausschließlich in einem Etagenelement (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Seitenteil (22, 24) als Hohlprofil realisiert ist, das folgende Merkmale aufweist: a) an einer Längsseite eine U-förmige Nut (42), Side part for use in a floor element of a cooling module, but in particular not exclusively in a floor element (20) according to one of the preceding claims, wherein the side part (22, 24) is realized as a hollow profile, comprising the following features: a) on one longitudinal side a U -shaped groove (42),
b) an der anderen Längsseite einen Steg (44), der in die U-förmige Nut (42) eines benachbarten Seitenteils (22, 24) einpasst, b) on the other longitudinal side a web (44) which fits into the U-shaped groove (42) of an adjacent side part (22, 24),
c) einen hohlen Bereich der einen Strömungskanal (21 , 21 ') definiert mit einer seitlichen Öffnung oder mehreren seitlichen Öffnungen, die eine Fluid- Verbindung zu einem weiteren Fluid führenden Element, d.h. eine Kühlkanäle (26) aufweisende Verbindungseinrichtung (28) ermöglicht bzw. ermöglichen, c) a hollow region of a flow channel (21, 21 ') defined with a lateral opening or a plurality of lateral openings which form a fluid channel Connection to a further fluid-conducting element, ie, a connecting device (28) having cooling channels (26), or
d) eine weitere sich in Längsrichtung des Seitenteils (22, 24) erstreckende Bohrung (29, 29)' oder Passage zur Aufnahme eines Befestigungselements wie eine Schraube,  d) a further bore (29, 29) 'extending in the longitudinal direction of the side part (22, 24) or passage for receiving a fastening element such as a screw,
e) mindestens eine und vorzugsweise zwei seitlich abstehende Nasen (46, 48) auf der der seitlichen Öffnung bzw. den seitlichen Öffnungen entgegengesetzten Seite des Hohlprofils, d.h. auf der äußeren Seite des Seitenteils (22, 24), wobei die Nase bzw. Nasen (46, 48) Nischen (50, 52) zur Aufnahme der Haken (54, 56) von Halterungsfedern (58) bilden, die benachbarte Seitenteile (22, 24) aneinander halten, beispielsweise derart, dass der Steg (42) des einen Seitenteils (22, 24) in die Nut (44) des oder eines benachbarten Seitenteils (22), (24) hineingedrückt ist.  e) at least one and preferably two laterally projecting lugs (46, 48) on the side of the hollow profile opposite the lateral opening (s), i. on the outer side of the side part (22, 24), wherein the lugs (46, 48) form recesses (50, 52) for receiving the hooks (54, 56) of support springs (58), the adjacent side parts (22 , 24), for example, such that the web (42) of the one side part (22, 24) in the groove (44) of the or an adjacent side part (22), (24) is pressed.
18. Seitenteil nach Anspruch 17, wobei mindestens ein Turbulator (60) im 18. The side part according to claim 17, wherein at least one turbulator (60) in
Hohlprofil vorgesehen ist und vorzugsweise so gestaltet ist, dass es eine ständige Wiederholung zwischen verringertem und vergrößertem Querschnitt gibt.  Hollow profile is provided and is preferably designed so that there is a constant repetition between reduced and enlarged cross-section.
19. Verfahren zur Herstellung eines Kühlmoduls einer aus wiederaufladbaren Zellen bestehenden Batteriemoduls mit den Schritten a) Herstellung mehrerer gleichartiger stapelbarer Etagenelemente (20), wobei jedes Etagenelement aus einem ersten und einem zweiten, je mindestens einen Strömungskanal (21 , 21 ') aufweisenden Seitenteil (22, 24) besteht sowie aus einer Kühlkanäle (26) aufweisenden Verbindungseinrichtung (28), deren Kühlkanäle (26) sich zwischen den Strömungskanälen (21 ,21 )' der Seitenteile (22, 24) erstrecken, wobei die Seitenteile (22, 24) an ihren unteren und oberen Enden dazu ausgebildet sind, mit den Seitenteilen der weiteren Etagenelemente verbunden zu werden, b) Bildung eines Stapels (45) aus den Etagenelementen (20), c) Einführung der Zellen (1 1 ) in Räume (32, 32'), die von den Verbindungseinrichtungen definiert sind, d) Anbringung von einem Strömungsverteiler (12) auf der Eingangsseite des Stapels (45) an den dortigen Seitenteilen (22) und Anbringung eines Sammlers (14) auf der Ausgangsseite des Stapels (45) an den dortigen Seitenteilen (24), e) Verschließen der Strömungskanäle (21 , 21 )' der Seitenteile (22, 24) auf den dem Strömungsverteiler (12) bzw. dem Sammler (14) abgewandten Enden der Strömungskanälen (21 , 21 ') der Seitenteile (22, 24) und f) Verbindung der Etagenelement (20) mittels Anbringung von Halteklammern (58) bzw. Haltefedern und/oder eines Klebstoffs und/oder mittels Schweissen bzw. Ultraschallschweissen, um die Etagenelemente (20) aneinander zu halten. 19. A method for producing a cooling module of a rechargeable cell battery module comprising the steps of a) producing a plurality of similar stackable floor elements (20), wherein each floor element of a first and a second, at least one flow channel (21, 21 ') having side part ( 22, 24) and from a cooling channels (26) having connecting means (28), the cooling channels (26) extending between the flow channels (21, 21) 'of the side parts (22, 24), wherein the side parts (22, 24) at their lower and upper ends are designed to be connected to the side parts of the further floor elements, b) forming a stack (45) of the floor elements (20), c) introducing the cells (1 1) into spaces (32, 32 ') d) attachment of a flow distributor (12) on the input side of the stack (45) to the side members (22) thereon and attachment of a collector (14) on the exit side of the stack (45) to the e) closing the flow channels (21, 21) 'of the side parts (22, 24) on the flow distributor (12) and the collector (14) facing away from the flow channels (21, 21') of the side parts (22, 24) and f) connection of the floor element (20) by means of attachment of retaining clips (58) or retaining springs and / or an adhesive and / or by welding or ultrasonic welding to hold the floor elements (20) to each other.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei The method of claim 19, wherein
g) entweder jeweils eine Zelle (1 1 ) auf jeder Seite jeder Verbindungseinrichtung (28) angebracht wird und die Etagenelemente (20) anschließend zu einem Stapel (45) zusammengesetzt werden oder g) either a respective cell (1 1) on each side of each connecting device (28) is mounted and the floor elements (20) are then assembled into a stack (45) or
h) die Etagenelemente (20) zu einem Stapel (45) zusammengesetzt werden und die Zellen (1 1 ) erst nachträglich in von jeweils zwei benachbart angeordneten Etagenelementen (20) gebildeten Räume (32, 32') eingeführt werden. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, mit dem weiteren Schritt: h) the floor elements (20) to a stack (45) are assembled and the cells (1 1) only later in each of two adjacently arranged floor elements (20) formed spaces (32, 32 ') are introduced. Method according to claim 19 or 20, with the further step:
j) der Anbringung von Isolierschalen (40) an zumindest eine, bevorzugt auf beiden Seite(n) der Verbindungseinrichtungen (28) und an den Flachseiten der Batteriezellen (1 1 ), wobei die Isolierschalen (40) vorzugsweise vor dem Zusammensetzen der Etagenelementen (20) zu einem Stapel (45) auf diesen aufgebracht werden und die entsprechenden Batteriezellen (1 1 ) erst dann auf die freiliegende Seite der Isolierschalen (40) aufgebracht werden oder die Isolierschalen je eine auf einer Seite einer Zelle aufgebracht werden und anschließend die freie Seite der Isolierschale (40) auf eine Verbindungseinrichtung (28) eines einzelnen Etagenelements (20) oder zwei aneinander gelegte Zellen (1 1 ) mit ihrer Isolierschalen (40) nach außen in einen sich zwischen zwei benachbarten Verbindungseinrichtungen (28) zweier benachbarter Etagenelemente (20) gebildeten Raum (32, 32') eingeführt wird. j) the attachment of insulating shells (40) to at least one, preferably on both sides (n) of the connecting means (28) and on the flat sides of the battery cells (1 1), wherein the insulating shells (40) preferably before assembling the floor elements (20 ) are applied to a stack (45) on these and the corresponding battery cells (1 1) are then applied to the exposed side of the insulating shells (40) or the insulating shells are each applied to one side of a cell and then the free side of the Insulating shell (40) on a connecting device (28) of a single floor element (20) or two juxtaposed cells (1 1) with their insulating shells (40) to the outside in between two adjacent connection means (28) of two adjacent floor elements (20) formed Space (32, 32 ') is introduced.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , wobei beim Schritt a) mehrere Öffnungen in den Seitenteilen (22, 24) der Etagenelemente (20), z.B. durch Fräsen, hergestellt werden und die Seitenteile (22, 24) mit der Kühlkanäle (26) aufweisenden Verbindungseinrichtung (28) durch Heißgas- o- der Ultraschallschweißen, Löten, Schweißen oder Kleben verbunden werden. A method according to any one of claims 19 to 21, wherein in step a) a plurality of openings in the side parts (22, 24) of the floor elements (20), e.g. by milling, and the side parts (22, 24) with the cooling channels (26) having connecting means (28) by hot gas or ultrasonic welding, soldering, welding or gluing are connected.
PCT/EP2014/077192 2013-12-10 2014-12-10 Tier element, lateral part and a cooling module as well as a method for producing a cooling module WO2015086669A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013113797.0A DE102013113797A1 (en) 2013-12-10 2013-12-10 Floor element, side part and cooling module and method for producing a cooling module
DE102013113797.0 2013-12-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015086669A2 true WO2015086669A2 (en) 2015-06-18
WO2015086669A3 WO2015086669A3 (en) 2015-08-27

Family

ID=52144653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/077192 WO2015086669A2 (en) 2013-12-10 2014-12-10 Tier element, lateral part and a cooling module as well as a method for producing a cooling module

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013113797A1 (en)
WO (1) WO2015086669A2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3291358A1 (en) 2016-08-31 2018-03-07 Akasol GmbH Battery module assembly and cooling plate for use in a battery module assembly
CN111312944A (en) * 2018-12-07 2020-06-19 本特勒尔汽车技术有限公司 Modular battery carrier
CN113169409A (en) * 2018-12-14 2021-07-23 3M创新有限公司 Battery cold plate assembly of electric vehicle
US20210376416A1 (en) * 2020-05-28 2021-12-02 Benteler Automobiltechnik Gmbh Method for producing a battery carrier and battery carrier
CN114388945A (en) * 2020-10-20 2022-04-22 大众汽车股份公司 Battery pack, in particular battery pack or battery module, for a high-voltage battery

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201705513D0 (en) 2017-04-05 2017-05-17 Siemens Ag Cooling system and method
DE102018201491B4 (en) * 2018-01-31 2020-10-01 Siemens Mobility GmbH Energy storage arrangement
DE102018117059B4 (en) * 2018-07-13 2023-06-22 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Battery module for a traction battery of an electrically driven motor vehicle
DE102019109812B3 (en) * 2019-04-12 2020-06-10 Airbus Defence and Space GmbH Cooling element, device and method for cooling battery cells, in particular for pouch cells, and battery pack
DE102020114187A1 (en) 2020-05-27 2021-12-02 Audi Aktiengesellschaft Battery module for battery and motor vehicle with battery and operating procedures
DE102020117673A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-05 Witzenmann Gmbh Temperature control device for a battery cell arrangement, battery cell arrangement and method for temperature control of such
DE102021207423A1 (en) 2021-07-13 2023-01-19 Mahle International Gmbh battery
AT526139B1 (en) * 2022-03-21 2024-03-15 Avl List Gmbh Temperature control system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010121829A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Akasol Engineering Gmbh Battery management system
WO2012028298A2 (en) 2010-09-02 2012-03-08 Akasol Engineering Gmbh Cooling module and method for producing a cooling module

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578324A (en) * 1984-10-05 1986-03-25 Ford Aerospace & Communications Corporation Active cooling system for electrochemical cells
JP4118014B2 (en) * 2000-10-31 2008-07-16 三洋電機株式会社 Power supply
JP4570888B2 (en) * 2004-03-18 2010-10-27 富士重工業株式会社 Power storage device
KR100658715B1 (en) * 2004-10-28 2006-12-15 삼성에스디아이 주식회사 Secondary battery module
DE102006015568B3 (en) * 2006-04-04 2007-05-31 Daimlerchrysler Ag Production of a heat exchanger module for heat exchangers for electrochemical storage comprises preparing deep-drawn material strips, deep drawing heat exchanger channels and a profile in the material strips and further processing
DE102008014155A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg Modular battery system with cooling system
DE102009058861B4 (en) * 2009-12-18 2020-10-22 Samsung Sdi Co., Ltd. accumulator
US8877366B2 (en) * 2010-01-04 2014-11-04 GM Global Technology Operations LLC Cooling plate for lithium-ion battery pack

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010121829A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Akasol Engineering Gmbh Battery management system
WO2010121831A1 (en) 2009-04-24 2010-10-28 Akasol Engineering Gmbh Battery module
WO2012028298A2 (en) 2010-09-02 2012-03-08 Akasol Engineering Gmbh Cooling module and method for producing a cooling module

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3291358A1 (en) 2016-08-31 2018-03-07 Akasol GmbH Battery module assembly and cooling plate for use in a battery module assembly
US10355330B2 (en) 2016-08-31 2019-07-16 Akasol Gmbh Battery module assembly and cooling plate for use in a battery module assembly
CN111312944A (en) * 2018-12-07 2020-06-19 本特勒尔汽车技术有限公司 Modular battery carrier
CN113169409A (en) * 2018-12-14 2021-07-23 3M创新有限公司 Battery cold plate assembly of electric vehicle
US20210376416A1 (en) * 2020-05-28 2021-12-02 Benteler Automobiltechnik Gmbh Method for producing a battery carrier and battery carrier
US11942648B2 (en) * 2020-05-28 2024-03-26 Benteler Automobiltechnik Gmbh Method for producing a battery carrier and battery carrier
CN114388945A (en) * 2020-10-20 2022-04-22 大众汽车股份公司 Battery pack, in particular battery pack or battery module, for a high-voltage battery

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015086669A3 (en) 2015-08-27
DE102013113797A1 (en) 2015-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015086669A2 (en) Tier element, lateral part and a cooling module as well as a method for producing a cooling module
EP3080863B1 (en) Battery module
EP2601705B1 (en) Battery cell cooling module and method for producing a battery cellcooling module
EP2497145B1 (en) Energy store device
EP2514002B1 (en) Cooling or heating element for an accumulator
EP3386001B1 (en) Traction accumulator elongated construction with secondary electrochemical cells arranged adjacent to one another and method for controlling the heat management
DE102011015152A1 (en) Energy storage device, energy storage cell and Wärmeleitelement with elastic means
DE102011013618A1 (en) Energy storage device
DE102011013617A1 (en) Energy storage device, energy storage cell and heat conduction
WO2014086991A1 (en) Battery
EP2297814A1 (en) Device for cooling a vehicle battery
DE102012217870A1 (en) Heat exchanger
EP2502291A1 (en) Battery cell, and battery having a plurality of battery cells
WO2021233778A1 (en) Energy storage device having a battery cell module and a cooling device, preferably for an at least partially electrically driven vehicle, and method for producing the energy storage device
WO2010115490A1 (en) Electrical energy storage device having flat cells and heat sinks
DE102012217868A1 (en) Heat exchanger
DE102010038781A1 (en) Combi heat exchanger and method for producing a combi heat exchanger
WO2011073425A1 (en) Cooling/heating element for a rechargeable battery
AT513166B1 (en) battery
DE102012200400A1 (en) Electrical energy storage e.g. lithium ion battery, and cooling device combined arrangement for commercial vehicle, has cooling bags attached to cells, where cooling bags are connected with coolant supply of cooling device
WO2011073426A1 (en) Accumulator
DE102017104709A1 (en) Battery module for use with a high-voltage energy storage
DE102009058958A1 (en) Cool-/heat element for package battery for electric motor vehicle, has limitations body-contacting to two solitary cells of battery, respectively, and channel cooled with cooling medium for removing hot burnable gas form one of cells
DE102009058861A1 (en) Individual cell for battery in e.g. electric vehicle, has terminal lug cranked such that terminal lug lies on connecting lug while stacking with another cell, and another connection lug for connecting temperature and/or voltage sensor
DE102012108767A1 (en) battery module

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14816173

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14816173

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2