WO2018065172A1 - Elektrischer energiespeicher mit energiespeicherzellen deren seitenflächen mit einem muster versehen sind - Google Patents

Elektrischer energiespeicher mit energiespeicherzellen deren seitenflächen mit einem muster versehen sind Download PDF

Info

Publication number
WO2018065172A1
WO2018065172A1 PCT/EP2017/072710 EP2017072710W WO2018065172A1 WO 2018065172 A1 WO2018065172 A1 WO 2018065172A1 EP 2017072710 W EP2017072710 W EP 2017072710W WO 2018065172 A1 WO2018065172 A1 WO 2018065172A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
energy storage
pattern
storage cells
energy
cell
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/072710
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Hildinger
Sebastian Scharner
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft filed Critical Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority to CN201780061125.7A priority Critical patent/CN109792015A/zh
Publication of WO2018065172A1 publication Critical patent/WO2018065172A1/de
Priority to US16/374,843 priority patent/US20190229383A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6554—Rods or plates
    • H01M10/6555—Rods or plates arranged between the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Electric energy storage with energy storage cells whose side surfaces are provided with a pattern
  • the invention relates to an energy store of energy storage cells between which intermediate spaces are formed, which serve to cool the energy storage cell.
  • lithium-ion storage In such energy storage or high-voltage storage mainly lithium-ion storage are used, the design of which there are different possibilities. In the technical environment, there is a tendency to lithium-ion cells with ever higher energy density
  • thermal stability of many lithium-ion cells behaves inversely proportional to the amount of stored energy per unit volume (energy density).
  • energy density the amount of stored energy per unit volume
  • thermal event an energy storage cell that experiences a cell-internal short-circuit can exponentially release heat (so-called thermal event).
  • the amount of heat is insufficient to also excite a thermal event in the neighboring cell, so long as the energy density does not exceed 130-150 Wh / kg and the thermal stability limit is sufficiently high, a thermal event will be confined to the cell with internal cell short and will not spread continue in memory. In future storage, the energy density of energy storage cells is to be increased to 200 Wh / kg and more.
  • An object of the invention is to provide an energy storage device which meets higher security requirements. This object is achieved with an energy store according to claim 1 and a motor vehicle according to claim 1 0.
  • the invention can be used in energy storage modules with emergency cooling function, in which an energy storage module is cooled only in a thermal event. Likewise, the invention can be used in a cooling of the energy storage module or an energy storage cell in normal operation.
  • an energy store is provided, with a plurality of electrical energy storage cells that are electrically connected in series or in parallel and to a
  • Energy storage cells formed spaces in the cooling or refrigerant can be introduced, each of the space defining the gap side surfaces of the energy storage cells are provided with a regular pattern, which is in the form of a survey or depression with respect to the remaining surface of the respective side surface.
  • these side surfaces are completely and continuously provided with the pattern.
  • only these side surfaces (and not the remaining surfaces of the energy storage cell) are provided with the pattern.
  • the invention relieves the tension anchor of energy storage modules and can lead to weight savings there. Further, by using the pattern, the heat exchange area of the cell can be increased, thereby improving the efficiency of the emergency cooling device.
  • the invention includes future viability for existing energy storage cell formats by Improved heat dissipation can be used to control future cell chemistries with even higher energy density.
  • the spaces each have a support frame, the adjacent
  • the elevation or depression of the pattern is between 0.1 and 3 mm. That is, the extension perpendicular to the other surface on which the pattern is formed. This dimension has proven to be advantageous in the ratio of compactness and stability.
  • the pattern is formed by embossing.
  • the pattern is formed by laser ablation.
  • the pattern is a honeycomb pattern.
  • the pattern consists of parallel wavy lines.
  • the pattern is a checker pattern.
  • the pattern is a brick pattern.
  • the invention provides a motor vehicle with such energy storage.
  • Figure 1 shows a schematic structure of a
  • Figure 2 shows schematically a support frame between
  • Figure 3 shows an energy storage cell to be applied with
  • Figures 4a to 4f shows further patterns for application to the
  • FIG. 1 shows a schematic structure of an electrical energy store 1 according to the invention. This includes several electrical
  • Energy storage cells 2 which are preferably lithium-ion cells.
  • the energy storage cells 2 are preferably so-called hard-case cells. These are prismatic cells with a, in particular torsion-resistant, metal housing, for example made of aluminum. This metal housing is not a composite material but only metal. The metal housing is closed by a laser welding process.
  • the plurality of energy storage cells 2 is summarized as an energy storage module, wherein the individual energy storage cells 2 via Cell connectors 3 are electrically connected in series or in parallel, preferably in series, as shown in Fig. 1.
  • the cell connectors 3 are designed as plate-shaped connecting busbars which connect the poles of the individual energy storage cells 2 in accordance with each other. Between each two adjacent energy storage cells 2, a gap 6 is formed in each case, which is opposite
  • coolant can preferably be supplied directly to one or more coolant strands 8 only in the case of an emergency cooling requirement (thermal event).
  • a coolant supply in normal operation is also conceivable.
  • a coolant for example, water, CO2, a fluorinated ketone, a fluorinated ether and / or a
  • Hydrofluoroether be used.
  • a certain coolant line 8 leads the coolant into the intermediate space 6 assigned to this coolant line 8, as a result of which the energy storage cell 2 assigned to the coolant line 8 is cooled.
  • Energy storage cell 2 are cooled down, which heats exponentially.
  • An emergency cooling device recognizes automatically whether and which cell has to be cooled, whereby no power supply is required.
  • the coolant strands 8 are provided with valves or emergency closures, not shown, which only above a certain
  • Limit temperature in particular 100 to 130 ° C, allow a flow of coolant and consequently block a flow of coolant up to this temperature.
  • Per energy storage cell 2 is in each case a single (s / r) valve or
  • Limit temperature of the associated energy storage cell 2 allows a flow of coolant.
  • the coolant strands 8 are connected in parallel to each other with the coolant supply line 5.
  • the coolant strands 8 lead into one or two intermediate spaces 6, which abut against the energy storage cell 2 assigned to the coolant strand 8. More precisely, the two outer energy storage cells 2 of the energy storage module are only on their sides facing the center of the energy storage module with a
  • Energy storage cells 2 divide the intervening gap 6 or this gap 6 is assigned to two energy storage cells 2.
  • the coolant strands 8 of these internal energy storage cells 2 branch, each one branch leads to one of the two interspaces 6, which rests against the energy storage cell 2, which the
  • the coolant supply is ideally dimensioned for the cooling of an energy storage cell 2.
  • each energy storage cell 2 can be addressed in the energy storage 1 of the cooling. It would also be possible to incorporate the emergency cooling described in a refrigeration cycle, for the air conditioning of a vehicle passenger compartment or for cooling of vehicle components (eg, the regular cooling of the
  • the emergency cooling can therefore be integrated into an existing storage cooling, i. in addition to this, and use the cooling medium (e.g., refrigerant) of the existing storage cooling in an emergency.
  • the cooling medium e.g., refrigerant
  • Figure 2 shows schematically a support frame 4.
  • This is preferably a rectangular frame, which is carried out either in one piece and thus has a closed rectangular frame shape or the multipart this
  • a cavity 9 is formed, in which the refrigerant or refrigerant via an input 10 from the coolant line 8 can be introduced and from which the cooling or refrigerant via an output 1 1 can be discharged.
  • the cooling or refrigerant can be distributed over the opposite side surfaces 7 of the energy storage cells 2, which are provided for the sake of better heat transfer and rigidity with a pattern, as described below.
  • FIG. 3 schematically shows an energy storage cell 2 according to the invention.
  • the energy storage cell 2 comprises a so-called cell cup which has two side surfaces 7 (the two sides with the largest surface), two end surfaces 12 and one bottom surface 13.
  • This cell cup is preferably formed in one piece, in particular monolithic.
  • Such a cell cup is made by deep drawing or extrusion of aluminum.
  • Cell cover 14 with the plus and minus poles arranged therein is fastened on the cell cup, in particular by laser welding.
  • the side surfaces 7, at least those side surfaces 7, which a
  • Limit gap 6 are provided with a pattern.
  • these side surfaces 7 are provided with a pattern which in the form of a survey or depression (eg positive or negative
  • the pattern preferably has the geometry of a honeycomb structure as shown on the right side of FIG.
  • Figures 4a to 4f show further patterns, as they can be provided on the side surfaces 7. These structures may additionally serve to control the flow direction and velocity of the refrigerant.
  • the depth of the patterns ( Figures 3 - 4f) is between 0.1 mm and 3 mm.
  • the diameter of the structural units e.g., honeycombs
  • the pattern or the surface structure for example, by embossing during the manufacturing process or
  • the housing can be painted to make it electrically insulating.
  • Fig. 4a shows a pattern 16, which consists of parallel wavy lines. These run parallel to a longitudinal direction of the energy storage cell 2, the longitudinal direction extending along the longest edge of the energy storage cell 2.
  • Fig. 4b shows a pattern 17 in the form of a check pattern, which consists of a plurality of parallel to the longitudinal direction extending straight lines and a plurality of perpendicular thereto lines. Preferably, the distances between the lines are the same.
  • Fig. 4c shows a pattern 18 in the form of a check pattern, which consists of a plurality of parallel rectilinear lines, which are offset by 45 ° to the longitudinal direction, and a plurality of perpendicular thereto extending lines exists. Preferably, the distances between the lines are the same.
  • Fig. 4d shows a pattern 19 in the form of a brick pattern, which consists of a plurality of longitudinal lines parallel to the rectilinear lines and perpendicular thereto lines which extend between two adjacent lines, thereby forming a row of bricks consists.
  • the perpendicular lines are arranged at regular intervals to each other. Two adjacent rows of tiles are around half of the
  • Fig. 4e shows a pattern 20 in the form of a regular dot pattern.
  • Fig. 4f shows a brick pattern as in connection with Fig. 4d

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher (1) mit einer Vielzahl an elektrischen Energiespeicherzellen (2), die elektrisch seriell oder parallel verbunden sind und zu einem Energiespeichermodul zusammengefasst sind, und zwischen den Energiespeicherzellen (2) ausgebildete Zwischenräume (6), in die Kühl- oder Kältemittel einleitbar ist, wobei jeweils die den Zwischenraum (6) begrenzenden Seitenflächen (7) der Energiespeicherzellen (2) mit einem regelmäßigen Muster (15 - 21) versehen sind, welches in Form einer Erhebung oder Vertiefung bezüglich der übrigen Oberfläche der betreffenden Seitenfläche (7) ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit solch einem Energiespeicher (1).

Description

Elektrischer Energiespeicher mit Energiespeicherzellen deren Seitenflächen mit einem Muster versehen sind
Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher aus Energiespeicherzellen zwischen denen Zwischenräume ausgebildet sind, die zur Kühlung der Energiespeicherzelle dienen.
Für die Elektromobilität werden nach derzeitigem Stand überwiegend elektrische Traktionsenergiespeicher mit hohem Spannungsniveau
eingesetzt. Bei derartigen Energiespeichern bzw. Hochvoltspeichern werden überwiegend Lithium-Ionen-Speicher verwendet, zu deren Gestaltung unterschiedliche Möglichkeiten bestehen. Im technischen Umfeld herrscht die Tendenz Lithium-Ionen-Zellen mit immer höherer Energiedichte zu
entwickeln. Die thermische Stabilität von vielen Lithium-Ionen-Zellen verhält sich jedoch umgekehrt proportional zur gespeicherten Energiemenge pro Volumeneinheit (Energiedichte). In solchen Hochvoltspeichern kann eine Energiespeicherzelle, die einen zellinternen Kurzschluss erfährt, exponentiell Wärme freisetzen (sog. thermisches Ereignis). Die dabei entstehende
Wärmemenge reicht jedoch nicht aus, um in der Nachbarzelle ebenfalls ein thermisches Ereignis anzuregen, solange die Energiedichte nicht 130-150 Wh/kg überschreitet und die thermische Stabilitätsgrenze ausreichend hoch ist, bleibt ein thermisches Ereignis auf die Zelle mit zellinternem Kurzschluss beschränkt und breitet sich nicht weiter im Speicher aus. In zukünftigen Speichern soll die Energiedichte von Energiespeicherzellen auf 200 Wh/kg und mehr gesteigert werden. Die Wärmemenge eines thermischen
Ereignisses in solch einer Energiespeicherzelle könnte dann ausreichen, um auf benachbarte Zellen überzuspringen. Um dies zu verhindern, müssen zusätzliche Maßnahmen im Energiespeicher vorgesehen werden, um dessen Sicherheit auch in dieser kritischen Situation zu gewährleisten. Es besteht daher Bedarf an Sicherheitsvorkehrungen für zukünftige
Hochvoltspeicher, die eine höhere Energiedichte aufweisen werden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Energiespeicher zu schaffen, welcher höhere Sicherheitsanforderungen erfüllt. Diese Aufgabe wird mit einem Energiespeicher gemäß Anspruch 1 und einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1 0 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung kann bei Energiespeichermodulen mit Notkühlfunktion eingesetzt werden, bei denen ein Energiespeichermodul nur bei einem thermischen Ereignis gekühlt wird. Ebenso kann die Erfindung bei einer Kühlung des Energiespeichermoduls bzw. einer Energiespeicherzelle im Normalbetrieb eingesetzt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Energiespeicher bereitgestellt, mit einer Vielzahl an elektrischen Energiespeicherzellen, die elektrisch seriell oder parallel verbunden sind und zu einem
Energiespeichermodul zusammengefasst sind, und zwischen den
Energiespeicherzellen ausgebildete Zwischenräume, in die Kühl- oder Kältemittel einleitbar ist, wobei jeweils die den Zwischenraum begrenzenden Seitenflächen der Energiespeicherzellen mit einem regelmäßigen Muster versehen sind, welches in Form einer Erhebung oder Vertiefung bezüglich der übrigen Oberfläche der betreffenden Seitenfläche ausgebildet ist.
Insbesondere sind diese Seitenflächen vollständig und durchgehend mit dem Muster versehen. Vorzugsweise sind nur diese Seitenflächen (und nicht die übrigen Flächen der Energiespeicherzelle) mit dem Muster versehen. Die Erfindung entlastet den Zuganker von Energiespeichermodulen und kann dort zu Gewichtseinsparungen führen. Ferner kann durch den Einsatz des Musters die Wärmeaustauschfläche der Zelle vergrößert werden, wodurch sich die Effizienz der Notkühleinrichtung verbessert. Die Erfindung beinhaltet eine Zukunftsfähigkeit für bestehende Energiespeicherzellenformate, indem sich durch eine verbesserte Wärmeabfuhr zukünftige Zellchemien mit noch höherer Energiedichte beherrschen lassen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Zwischenräume jeweils einen Stützrahmen auf, der benachbarte
Energiespeicherzellen beabstandet. Diese Stützrahmen sorgen für eine stabile Stapelung und Ausrichtung der Energiespeichermodule.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Erhebung oder Vertiefung des Musters zwischen 0,1 und 3 mm. Das heißt die Ausdehnung senkrecht zur übrigen Oberfläche auf der das Muster ausgebildet ist. Diese Abmessung hat sich als vorteilhaft im Verhältnis von Kompaktheit und Stabilität herausgestellt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Muster durch Prägung ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Muster durch Laserablation ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Muster ein Bienenwabenmuster.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Muster aus parallel verlaufenden Wellenlinien.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Muster ein Karomuster.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Muster ein Ziegelmuster. Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Energiespeicher bereit.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines
erfindungsgemäßen Energiespeichers;
Figur 2 zeigt schematisch einen Stützrahmen zwischen
benachbarten Energiespeicherzellen des
Energiespeichers aus Fig. 1 ;
Figur 3 zeigt eine Energiespeicherzelle mit aufzubringendem
Muster, und
Figuren 4a bis 4f zeigt weitere Muster zum Aufbringen auf die
Energiespeicherzellen.
Figur 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeichers 1 . Dieser umfasst mehrere elektrische
Energiespeicherzellen 2, die vorzugsweise Lithium-Ionen-Zellen sind.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Energiespeicherzellen 2 um sog. Hard-Case-Zellen. Diese sind prismatische Zellen mit einem, insbesondere verwindungssteifen, Metallgehäuse, beispielsweise aus Aluminium. Bei diesem Metallgehäuse handelt es sich nicht um ein Verbundmaterial, sondern ausschließlich um Metall. Geschlossen wird das Metallgehäuse durch ein Laserschweißverfahren.
Die Vielzahl an Energiespeicherzellen 2 ist als ein Energiespeichermodul zusammengefasst, wobei die einzelnen Energiespeicherzellen 2 über Zellverbinder 3 elektrisch seriell oder parallel miteinander verbunden sind, vorzugsweise seriell, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Zellverbinder 3 sind als plattenförmige Verbindungsstromschienen ausgeführt, welche die Pole der einzelnen Energiespeicherzellen 2 entsprechend miteinander verbinden. Zwischen je zwei benachbarten Energiespeicherzellen 2 wird jeweils ein Zwischenraum 6 ausgebildet, der von sich gegenüberliegenden
Seitenflächen 7 der Energiespeicherzellen 2 ausgebildet wird, zwischen denen der Zwischenraum 6 ausgebildet wird. In jedem der Zwischenräume 6 ist ein Stützrahmen 4 angeordnet, welcher zwei benachbarte
Energiespeicherzellen 2 voneinander beabstandet.
Über eine Kühlmittelzuleitung 5 kann Kühlmittel vorzugsweise nur im Falle eines Notkühlerfordernisses (thermisches Ereignis) direkt an einen oder mehrere Kühlmittelstränge 8 zugeführt werden. Eine Kühlmittelzufuhr im Normalbetrieb ist auch denkbar. Als Kühlmittel können beispielsweise Wasser, CO2, ein fluoriertes Keton, ein fluorierter Ether und/oder ein
Hydrofluorether eingesetzt werden. Ein bestimmter Kühlmittelstrang 8 führt das Kühlmittel in den diesem Kühlmittelstrang 8 zugeordneten Zwischenraum 6, wodurch die dem Kühlmittelstrang 8 zugeordnete Energiespeicherzelle 2 gekühlt wird. Somit kann mit dem nicht-brennbaren Kühlmittel eine
Energiespeicherzelle 2 heruntergekühlt werden, welche sich exponentiell erwärmt. Eine Notkühleinrichtung erkennt dabei von selbst, ob und welche Zelle gekühlt werden muss, wobei keine Stromversorgung erforderlich ist. Dazu sind die Kühlmittelstränge 8 mit nicht dargestellten Ventilen oder Notverschlüssen versehen, die nur oberhalb einer bestimmten
Grenztemperatur, insbesondere 100 bis 130 °C, einen Durchfluss von Kühlmittel erlauben und folglich bis zu dieser Temperatur einen Durchfluss von Kühlmittel sperren.
Pro Energiespeicherzelle 2 ist jeweils ein einzige(s/r) Ventil oder
Notverschluss vorgesehen, das/der im Normalbetrieb der
Energiespeicherzellen 2 einen Durchfluss von Kühlmittel durch den zugeordneten Kühlmittelstrang 8 blockiert und bei Überschreiten der
Grenztemperatur der zugeordneten Energiespeicherzelle 2 einen Durchfluss von Kühlmittel zulässt. Die Kühlmittelstränge 8 sind parallel zueinander mit der Kühlmittelzuleitung 5 verbunden. Die Kühlmittelstränge 8 führen in eine oder zwei Zwischenräume 6, welche an die dem Kühlmittelstrang 8 zugeordnete Energiespeicherzelle 2 anliegen. Genauer, sind die beiden äußeren Energiespeicherzellen 2 des Energiespeichermoduls nur auf ihren zur Mitte des Energiespeichermoduls gewandten Seiten mit einem
Zwischenraum 6 versehen. Daher führen die Kühlmittelstränge 8 der beiden äußeren Energiespeicherzellen 2 direkt zu diesen Zwischenräumen 6. Die zwischen zwei Energiespeicherzellen 2 angeordneten Energiespeicherzellen 2 (die innen liegenden Energiespeicherzellen) sind jeweils beidseitig mit Zwischenräumen 6 versehen, wobei sich zwei benachbarte
Energiespeicherzellen 2 den dazwischen befindlichen Zwischenraum 6 teilen bzw. dieser Zwischenraum 6 beiden Energiespeicherzellen 2 zugeordnet ist. Die Kühlmittelstränge 8 dieser innen liegenden Energiespeicherzellen 2 verzweigen sich, wobei je ein Zweig zu einer der beiden Zwischenräume 6 führt, welche an die Energiespeicherzelle 2 anliegt, welcher dem
betreffenden Kühlmittelstrang 8 zugeordnet ist.
Überschreitet nun die Temperatur einer betreffenden Energiespeicherzelle 2 die Grenztemperatur, dann öffnet der dieser Energiespeicherzelle 2 zugeordnete Kühlmittelstrang 8 mittels des Ventils bzw. des
Notverschlusses, so dass Kühlmittel aus der Kühlmittelzuleitung 5 über den nun geöffneten Kühlmittelstrang 8 in die Zwischenräume 6, genauer in das jeweils Innere des Stützrahmens 4, strömen kann, welche an der
betreffenden Energiespeicherzelle 2 anliegen. Um Gewicht und Bauraum zu sparen wird der Kühlmittelvorrat idealerweise auf die Kühlung von einer Energiespeicherzelle 2 bemessen. Dabei kann jede Energiespeicherzelle 2 im Energiespeicher 1 von der Kühlung angesprochen werden. Es wäre auch möglich, die beschriebene Notkühlung in einen Kältekreislauf einzubinden, der zur Klimatisierung eines Fahrzeuginsassenraumes oder zur Kühlung von Fahrzeugkomponenten (z.B. der regulären Kühlung des
Energiespeichers) vorgesehen ist. Die Notkühlung kann demnach in eine bestehende Speicherkühlung integriert werden, d.h. zusätzlich zu dieser vorgesehen sein und das Kühlmedium (z.B. Kältemittel) der bestehenden Speicherkühlung im Notfall verwenden.
Figur 2 zeigt schematisch einen Stützrahmen 4. Dieser ist vorzugsweise ein rechteckiger Rahmen, der entweder einteilig ausgeführt ist und somit eine geschlossene rechteckige Rahmenform hat oder der mehrteilig diese
Rahmenform ausbildet und beispielsweise aus zwei Hälften aufgebaut ist. Innerhalb des Stützrahmens 4 wird ein Hohlraum 9 ausgebildet, in den das Kühl- oder Kältemittel über einen Eingang 10 aus dem Kühlmittelstrang 8 einleitbar ist und aus dem das Kühl- oder Kältemittel über einen Ausgang 1 1 abführbar ist. Mittels des Hohlraums 9 kann das Kühl- oder Kältemittel über die sich gegenüberliegenden Seitenflächen 7 der Energiespeicherzellen 2 verteilt werden, welche aus Gründen der besseren Wärmeübertragung und Steifigkeit mit einem Muster versehen sind, wie nachfolgend beschrieben.
Figur 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Energiespeicherzelle 2. Die Energiespeicherzelle 2 umfasst einen sog. Zellbecher, welcher zwei Seitenflächen 7 (die beiden Seiten mit der größten Fläche), zwei Stirnflächen 12 und eine Bodenfläche 13 aufweist. Dieser Zellbecher ist vorzugsweise einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet. Hergestellt wird solch ein Zellbecher mittels Tiefziehen oder Strangpressen von Aluminium. Ein
Zelldeckel 14 mit den darin angeordneten Plus- und Minuspol wird, insbesondere per Laserschweißen, auf dem Zellbecher befestigt.
Die Seitenflächen 7, zumindest jene Seitenflächen 7, welche einen
Zwischenraum 6 begrenzen, sind mit einem Muster versehen. Um die Steifigkeit der beiden Seitenflächen 7 zu erhöhen und gleichzeitig die für die Notkühlung benötigte Wärmeaustauschfläche der Energiespeicherzelle 2 zu vergrößern, sind diese Seitenflächen 7 mit einem Muster versehen, welches in Form einer Erhebung oder Vertiefung (z.B. positive bzw. negative
Prägung) ausgebildet ist. Das Muster weist vorzugsweise die Geometrie einer Bienenwabenstruktur auf, wie auf der rechten Seite der Figur 3 dargestellt.
Die Figuren 4a bis 4f zeigen weitere Muster, wie sie auf den Seitenflächen 7 vorgesehen sein können. Diese Strukturen können zusätzlich dazu dienen, die Strömungsrichtung und -geschwindigkeit des Kühl- oder Kältemittels zu kontrollieren. Die Tiefe der Muster (Fig. 3 - 4f) beträgt zwischen 0,1 mm und 3 mm. Der Durchmesser der Struktureinheiten (z.B. Waben) beträgt zwischen 0,1 mm und 1 cm. Die Muster bzw. die Oberflächenstruktur kann zum Beispiel durch Prägung während des Herstellprozesses oder
nachträglich durch Ätzen bzw. Laserablation in die Oberfläche des
Zellgehäuses eingebracht werden. Im Anschluss daran kann das Gehäuse lackiert werden, um es elektrisch isolierend zu machen.
Im Detail zeigt Fig. 4a ein Muster 16, welches aus parallel verlaufenden Wellenlinien besteht. Diese verlaufen parallel zu einer Längsrichtung der Energiespeicherzelle 2, wobei sich die Längsrichtung entlang der längsten Kante der Energiespeicherzelle 2 erstreckt.
Fig. 4b zeigt ein Muster 17 in Form eines Karomusters, welches aus einer Vielzahl an parallel zur Längsrichtung verlaufenden geradlinigen Linien sowie einer Vielzahl an dazu senkrecht verlaufenden Linien besteht. Vorzugsweise sind die Abstände zwischen den Linien gleich.
Fig. 4c zeigt ein Muster 18 in Form eines Karomusters, welches aus einer Vielzahl an parallel verlaufenden geradlinigen Linien, welche um 45° zur Längsrichtung versetzt sind, sowie einer Vielzahl an dazu senkrecht verlaufenden Linien besteht. Vorzugsweise sind die Abstände zwischen den Linien gleich.
Fig. 4d zeigt ein Muster 19 in Form eines Ziegelmusters, welches aus einer Vielzahl an zur Längsrichtung parallel verlaufenden geradlinigen Linien sowie senkrecht dazu verlaufen Linien, welche sich zwischen zwei benachbarten Linien erstrecken und dabei eine Ziegelreihe ausbilden, besteht. Dabei sind die senkrecht verlaufenden Linien in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Zwei benachbarte Ziegelreihen sind um die Hälfte des
Abstandes versetzt.
Fig. 4e zeigt ein Muster 20 in Form eines regelmäßigen Punktemusters.
Fig. 4f zeigt ein Ziegelmuster, wie im Zusammenhang mit Fig. 4d
beschreiben, wobei das Ziegelmuster aus Fig. 4f um 45° gegenüber der Längsrichtung gedreht ist.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der
vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in
verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims

Ansprüche
1 . Energiespeicher (1 ) mit
einer Vielzahl an elektrischen Energiespeicherzellen (2), die elektrisch seriell oder parallel verbunden sind und zu einem Energiespeichermodul zusammengefasst sind, und
zwischen den Energiespeicherzellen (2) ausgebildete Zwischenräume (6), in die Kühl- oder Kältemittel einleitbar ist, wobei jeweils die den
Zwischenraum (6) begrenzenden Seitenflächen (7) der
Energiespeicherzellen (2) mit einem regelmäßigen Muster (15 - 21 ) versehen sind, welches in Form einer Erhebung oder Vertiefung bezüglich der übrigen Oberfläche der betreffenden Seitenfläche (7) ausgebildet ist.
2. Energiespeicher (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei die Zwischenräume (6) jeweils einen Stützrahmen (4) aufweisen, der benachbarte
Energiespeicherzellen (2) beabstandet.
3. Energiespeicher (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erhebung oder Vertiefung des Musters (15 - 21 ) zwischen 0,1 und 3 mm beträgt.
4. Energiespeicher (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Muster (15 - 21 ) durch Prägung ausgebildet wird.
5. Energiespeicher (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Muster (15 - 21 ) durch Laserablation ausgebildet wird.
6. Energiespeicher (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Muster ein Bienenwabenmuster (15) ist.
7. Energiespeicher (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Muster (1 6) aus parallel verlaufenden Wellenlinien besteht.
8. Energiespeicher (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Muster (17; 18) ein Karomuster ist.
9. Energiespeicher (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Muster (19; 21 ) ein Ziegelmuster ist.
10. Kraftfahrzeug mit einem Energiespeicher (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.
PCT/EP2017/072710 2016-10-05 2017-09-11 Elektrischer energiespeicher mit energiespeicherzellen deren seitenflächen mit einem muster versehen sind WO2018065172A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780061125.7A CN109792015A (zh) 2016-10-05 2017-09-11 具有侧表面带图案的蓄能器单体的电的蓄能器
US16/374,843 US20190229383A1 (en) 2016-10-05 2019-04-04 Electric Energy Store Comprising Energy Storage Cells, the Side Surfaces of Which Are Provided with a Pattern

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016219286.8 2016-10-05
DE102016219286.8A DE102016219286A1 (de) 2016-10-05 2016-10-05 Elektrischer Energiespeicher mit Energiespeicherzellen deren Seitenflächen mit einem Muster versehen sind

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/374,843 Continuation US20190229383A1 (en) 2016-10-05 2019-04-04 Electric Energy Store Comprising Energy Storage Cells, the Side Surfaces of Which Are Provided with a Pattern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018065172A1 true WO2018065172A1 (de) 2018-04-12

Family

ID=59829397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/072710 WO2018065172A1 (de) 2016-10-05 2017-09-11 Elektrischer energiespeicher mit energiespeicherzellen deren seitenflächen mit einem muster versehen sind

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190229383A1 (de)
CN (1) CN109792015A (de)
DE (1) DE102016219286A1 (de)
WO (1) WO2018065172A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018216834A1 (de) * 2018-10-01 2020-04-02 Audi Ag Batteriezellenanordnung für eine Kraftfahrzeugbatterie, Batterie, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Herstellen eines Gehäuseteils
DE102020115396A1 (de) * 2020-06-10 2021-12-16 Carl Freudenberg Kg Energiespeichersystem
KR20220000673A (ko) * 2020-06-26 2022-01-04 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
DE102021108986B3 (de) 2021-04-12 2022-07-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrischer Energiespeicher für ein Kraftfahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0892450A2 (de) * 1997-03-24 1999-01-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Stromversorgungseinheitsbatterie
DE102012200591A1 (de) * 2012-01-17 2013-07-18 Robert Bosch Gmbh Energiemodul für einen elektrischen Energiespeicher für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung des Energiemoduls
DE102015202149B3 (de) * 2015-02-06 2016-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer Energiespeicher mit effizienter Wärmeabfuhr
WO2016128180A1 (de) * 2015-02-13 2016-08-18 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer energiespeicher

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3774977B2 (ja) * 1997-03-24 2006-05-17 トヨタ自動車株式会社 電池電源装置とこれに用いるエンドプレート
DE102008054656A1 (de) 2008-12-15 2010-06-17 Robert Bosch Gmbh Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher mit einer Oberfläche und einem den Energiespeicher umgebendes Fluid
DE102009005124A1 (de) * 2009-01-19 2010-07-29 Li-Tec Battery Gmbh Elektrochemische Energiespeichervorrichtung
US8846232B2 (en) * 2009-11-11 2014-09-30 Atieva, Inc. Flash cooling system for increased battery safety
US8790812B2 (en) 2010-05-10 2014-07-29 Denso Corporation Battery pack
DE102013215082A1 (de) 2013-08-01 2015-02-05 Robert Bosch Gmbh Batteriezelle, Trennvorrichtung zur Trennung von Batteriezellen, Batteriemodul und Batteriesystem
US9379365B2 (en) 2013-09-12 2016-06-28 GM Global Technology Operations LLC Cell frame for EREV GEN2 battery module (liquid fin concept) with heat exchanger (HEX) insertion features
US20150221995A1 (en) 2014-02-05 2015-08-06 Ford Global Technologies, Llc Pouch-Type Battery Cell With Integrated Cooling Features
WO2015153770A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 The Regents Of The University Of Michigan Real-time battery thermal management for electric vehicles
DE102015206248A1 (de) * 2014-04-10 2015-10-15 Ford Global Technologies, Llc Batteriezellentrenner
CN104409794B (zh) * 2014-11-19 2017-02-08 奇瑞新能源汽车技术有限公司 一种电动汽车动力电池包温度管理装置及其制造方法和使用方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0892450A2 (de) * 1997-03-24 1999-01-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Stromversorgungseinheitsbatterie
DE102012200591A1 (de) * 2012-01-17 2013-07-18 Robert Bosch Gmbh Energiemodul für einen elektrischen Energiespeicher für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung des Energiemoduls
DE102015202149B3 (de) * 2015-02-06 2016-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer Energiespeicher mit effizienter Wärmeabfuhr
WO2016128180A1 (de) * 2015-02-13 2016-08-18 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer energiespeicher

Also Published As

Publication number Publication date
CN109792015A (zh) 2019-05-21
DE102016219286A1 (de) 2018-04-05
US20190229383A1 (en) 2019-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2474055B1 (de) Elektrochemischer energiespeicher für fahrzeuge und verfahren zum kühlen oder erwärmen eines solchen elektrochemischen energiespeichers
WO2018065172A1 (de) Elektrischer energiespeicher mit energiespeicherzellen deren seitenflächen mit einem muster versehen sind
DE102007063179B4 (de) Batterie als Flachzellenverbund mit einer Wärmeleitplatte und Einzelzelle
DE102016219283A1 (de) Elektrischer Energiespeicher mit zwischen den Zellen angeordneten Kühlplatten zur Notkühlung
DE102007009315A1 (de) Vorrichtung zur Kühlung elektrischer Elemente
DE102008034873A1 (de) Batterie, insbesondere Fahrzeugbatterie
WO2008104375A2 (de) Batteriezelle und zellverbund einer batterie
DE102016219284A1 (de) Elektrischer Energiespeicher mit einer Notkühleinrichtung
DE102016224318A1 (de) Speicheranordnung
DE102015206522B4 (de) Mehrfunktionaler Energiespeicherboden
WO2013023847A1 (de) Batteriemodul mit luftkühlung sowie kraftfahrzeug
DE102008059941A1 (de) Batterieeinheit mit einer Mehrzahl von zylindrischen Einzelzellen
EP3218946B1 (de) Aufnahme für ein batteriemodul und batteriemodul aufweisend eine derartige aufnahme
DE102016210884A1 (de) Batteriemodul einer Batterie, Batterie und Kraftfahrzeug
DE102019112058A1 (de) Batteriemodul einer Hochvolt-Batterie für ein Elektrofahrzeug
DE102008034878B4 (de) Batterie mit einer Wärmeleitplatte zum Temperieren der Batterie
DE102012218764A1 (de) Kühlfinne zum Kühlen einer elektrochemischen Zelle sowie Energiespeicher und Batteriemodul mit Kühlfinne und Zelle
WO2012139716A1 (de) Akkupack mit einer kühlvorrichtung
DE102020117689A1 (de) Elektrischer Energiespeicher mit Wabenstruktur sowie Fahrzeug mit einem solchen
DE102012103128A1 (de) Batteriemodul
DE102017128878A1 (de) Batteriemodul und Modulgehäuse
WO2014114544A1 (de) Batteriemodul mit einem thermischen element
DE102015121032A1 (de) Batteriekomponente und Verfahren zur Herstellung
EP2308127B1 (de) Akkumulator
DE102013018474A1 (de) Batterie

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: 17764596

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17764596

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1