WO2019162439A1 - Vehicle battery module - Google Patents

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WO2019162439A1
WO2019162439A1 PCT/EP2019/054443 EP2019054443W WO2019162439A1 WO 2019162439 A1 WO2019162439 A1 WO 2019162439A1 EP 2019054443 W EP2019054443 W EP 2019054443W WO 2019162439 A1 WO2019162439 A1 WO 2019162439A1
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WO
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vehicle battery
battery module
temperature
fluid
vehicle
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Application number
PCT/EP2019/054443
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Inventor
Alexander Klose
Oliver Oechsle
Original Assignee
Klose & Oechsle Gmbh
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    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/613Cooling or keeping cold
    • HELECTRICITY
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    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the invention relates to a vehicle battery module for a vehicle battery of an electric vehicle, in particular a ElektroStra tomens, an electric rail vehicle, egg nes electric aircraft or an electric watercraft).
  • Electric vehicles have electric motors that derive their energy from vehicle batteries.
  • the vehicle batteries thereby include rechargeable battery cells which are interconnected pa rallel and / or connected in series.
  • the charged battery cells are discharged and can be recharged at an electrical charging station.
  • the battery cells of a vehicle battery can be exposed to special energetic loads that can influence the performance of the vehicle battery decisively depending on the cell chemistry of the battery cell used. With a strong acceleration of the
  • the battery cells of the vehicle battery are discharged relatively quickly, so that relatively high currents flow and the battery cells are heated or heated. Likewise, rapid charging of the vehicle battery can lead to heating or heating of the battery cells contained therein.
  • the Tempe temperature of the battery cells affects the mecanicwider stood the battery cells, and thus the per unit time taken or delivered charge amount as the key parameters of the battery cells of a vehicle battery. If the battery cells are operated outside permissible temperature limits, the durability of the vehicle battery is additionally reduced.
  • the invention accordingly provides a vehicle battery module for a vehicle battery of an electric vehicle, comprising:
  • the lateral surfaces are homogeneously flowed around by a flowing through the Temper michsraum Flu id for uniform temperature of the battery cells,
  • Temperianssraum is connected via connection openings with egg ner inlet chamber of the vehicle battery module, which spatially distributed via an inlet opening of the Anlagenbatteriemo module fluid before it passes through the connection openings in the temperature control chamber of the vehicle battery module.
  • the temperature control chamber of the vehicle Battery module via connection openings with a lasshunt of the vehicle battery module connected, which brings together the austre from the temperature control chamber of the vehicle battery module tend fluid and emits an outlet opening of the vehicle battery module.
  • the vehicle battery module has both an inlet chamber and an outlet chamber.
  • this has at least one of an electrically insulating material existing on receiving grid having a plurality of uniformly spaced receiving openings, which are provided for receiving and fixing of rechargeable battery cells inserted therein.
  • no receiving grid is provided and the battery cells are fixed resin composition by means of a cured art.
  • the Kunststoffsöffnun conditions between the Temper einshunt theieremo module and the inlet chamber and / or the outlet chamber of the vehicle battery module several evenly spaced
  • the battery cells inserted into the temperature control chamber are connected to their fixing and to the sealing tion of the Temper michsraumes with a hardened resin potting compound.
  • the cured resin composition is preferably thermally conductive and electrically insulating.
  • the cured synthetic resin composition is formed by glass fiber epoxy resin.
  • the battery used Riezellen each have two opposite electrical poles, which are embedded in the cured resin composition and protrude therefrom, wherein first poles of the battery cells in groups with a first conductive plate, in particular a copper sheet, and second Pole of the battery cells group by group with a second electrical plate, in particular a copper sheet, are connected.
  • the vehicle battery module has a flow control valve that regulates a mass flow of the fluid flowing through the vehicle battery module.
  • the vehicle battery module has a flow measuring unit which measures a mass flow of the fluid flowing through the vehicle battery module.
  • the vehicle battery module has temperature sensors which are suitable for measuring a fluid temperature flowing into the vehicle battery module and / or a discharge temperature of the fluid flowing out of the vehicle battery module.
  • the temperature sensors of the vehicle battery module and the flow measuring unit of the vehicle battery module are connected to a control unit.
  • control unit calculates a current heat output of the vehicle battery module based on the sensor-detected inflow temperature and the sensed discharge temperature and based on the detected mass flow of the fluid flowing through the vehicle battery module.
  • the vehicle battery module is connected via a connected to the inlet opening of the vehicle battery module fluid supply line and a connected to the outlet opening of the vehicle battery module fluid discharge to a mixing valve of a circuit in which circulates the fluid.
  • the mixing valve is controllable by the control unit as a function of the calculated heat output of the vehicle battery module for temperature control of the battery cells of the vehicle battery module.
  • the vehicle battery module is provided in parallel with further identically constructed vehicle battery modules in a circuit having a common fluid tank with a predetermined volume for receiving a certain amount of fluid, which by the pa rallel arranged vehicle battery modules in the cycle circulated.
  • the fluid tank is exchangeable for various applications or electric vehicles.
  • At least one temperature sensor is provided on the fluid tank which signals the temperature of the fluid in the fluid tank to the control unit.
  • the fluid has a liquid, in particular water, on.
  • the fluid has a gas, in particular air.
  • the temperature control chamber of the vehicle battery module has a ventilation device for venting.
  • a sensor for measuring an electrical potential of the fluid located in the temperature control chamber is provided in the vehicle battery module with respect to the electrical pole of the battery cells.
  • control unit sets the battery cells located in the temperature control chamber of the vehicle battery module for a current and / or expected future operating state of an electric vehicle to a suitable temperature.
  • a control unit sets the battery cells in the temperature control chamber of the vehicle battery module to a suitable charging temperature for prompt charging of the battery cells within a given short charging period of preferably less than ten minutes.
  • the charging temperature can be optimally adapted to the respective state of charge over the charging time.
  • a control unit sets the battery cells located in the temperature control chamber of the vehicle battery module to a suitable discharge temperature for the rapid discharge of the battery cells within a short discharge period.
  • the control unit sets the appropriate charging temperature for rapid charging of the battery cells and / or the appropriate discharge temperature for rapid discharge of the battery cells within a short discharge period by controlling the mixing valve and / or a pump of the circuit and adapts them accordingly Cell chemistry and Ladezu stood the battery cells optimally.
  • the vehicle battery module has an electric heater attached to the fluid supply line, which is controllable by a control unit for controlling the temperature of the battery cells located in the temperature control chamber.
  • the control unit tempered in the temperature control chamber of the vehicle battery module sensitive battery cells by driving the mixing valve, a pump and / or on the vehicle battery module before seen electric heating or cooling such that one by the control unit monitored operating temperature of the vehicle battery module when reaching a charging station corresponds to a predetermined desired charging start temperature.
  • the lateral surfaces of the battery cells are each coated with an insulating resist for electrical insulation against the fluid flowing around and / or to protect against corrosion.
  • the invention provides according to another aspect of a driving convincing battery for an electric vehicle with the features specified in patent claim 21.
  • the invention thus provides a vehicle battery for an electric vehicle with a plurality of integrated vehicle battery modules according to the first aspect of the invention which are flowed through in parallel in a common circuit by a fluid circulating therein.
  • the invention provides, according to a further third aspect, a temperature management system for vehicle battery modules having the features specified in claim 22.
  • the invention accordingly provides a temperature management system, which is provided for vehicle battery modules according to the first aspect of the invention, with a control unit, which keeps the operating temperature of the battery cells within the vehicle battery modules in an opti for the respective state of charge temperature range and temperature gradient between tween the battery cells minimized.
  • the optimum temperature range can be constantly redetermined by the connection to a battery management system and can typically depend on the state of charge, the load parameters (from given power, absorbed power, voltage) as well as the cell chemistry used.
  • Figure 1 is a perspective view of an example Auspar tion of a driving invention battery module with a receiving grid for receiving battery cells.
  • FIG. 2 shows a further perspective view of the vehicle battery module shown in FIG. 1 with battery cells inserted therein;
  • Fig. Figure 3 is a top view of that in the figures
  • dul which illustrates the modular packing of the vehicle battery module in various submodules
  • FIG. 4 is a detailed view of a group of befindli in the vehicle battery module befindli chen battery cells to explain the operation of the flow of fluid in the vehicle battery module according to the invention.
  • FIGS. 5, 7 temperature distributions to explain the
  • Fig. 8 is a schematic representation of a tempera turmanagementsystems according to another Aspect of the invention for a vehicle battery consisting of several vehicle battery battery;
  • FIG. 9 is an illustration of a built within a driving frame of an electric vehicle vehicle battery according to the invention.
  • Figures 10, 11 are views of an exemplary Ausch
  • a vehicle battery module 1 for a vehicle battery FB of an electric vehicle via a temperature control chamber 2 and at least one inlet chamber 3.
  • the temperature control chamber 2 of the vehicle battery module 1 is for the acquisition and fixation of rechargeable battery inserted therein provided riezellen 6, as shown in Fig. 2.
  • the lateral surfaces of the battery cells 6 are thereby homogeneously flows around by a flowing through the temperature control chamber 2 fluid F for uniform temperature of the battery cells 6.
  • the temperature control chamber 2 is connected via connection openings 5, in particular connecting slots, to the inlet chamber 3 of the vehicle battery module 1.
  • the inlet chamber 3 of the vehicle battery module 1 spatially distributes the fluid F passing through an inlet opening 4 of the vehicle battery module 1 before the fluid F passes through the connection openings 5 in the temperature control chamber 2 of the vehicle battery module 1.
  • the connection openings 5 are formed for example by slots, as in Fig. 2 recognizable bar. 2, the inlet chamber 3, the front side of the temperature control chamber 2 of the vehicle battery Riemoduls 1 is provided, graphically removed so that the connection openings 5 between the temperature control chamber 2 and the inlet chamber 3 can be seen.
  • five connecting openings 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5 are provided, through which the fluid F flows from the inlet chamber 3 in the temperature control chamber 2.
  • connection openings 5-i can vary depending on the application. In the embodiment shown in Fig. 2, five connection openings 5-i see pre, each of which is slot-shaped.
  • the fluid F flowing into the inlet opening 4 is distributed laterally or laterally within the inlet chamber 3 and passes through the connecting slots 5-i, as shown in FIG. 2, into the temperature control chamber 2.
  • FIG. 2 used battery cells 6 shown.
  • the battery cells 6 are cylindrical.
  • the lateral surfaces of the zylin derförmigen battery cells 6 are surrounded by a flowing through the Tem per réellesraum 2 fluid F for uniform temperature of the battery cells 6 flows around homogeneously.
  • a laminar flow through the entire Temper istsraumes 2 can be achieved.
  • the fluid flow in this case has no turbulence and ruptures at any point within the temperature control chamber 2 from.
  • 3 shows a view of a vehicle battery module 1 with battery cells 6 inserted therein from above.
  • the vehicle battery module 1 has, within its tempering space 2, four groups of battery cells 6, each group comprising thirty-eight battery cells.
  • the battery cells 6 are thereby laterally or transversely offset within the tempering space 2 in the flow direction to each other, so that a laminar longitudinal flow between the battery cells 6 is forced meandering in the longitudinal direction of the vehicle battery module 1.
  • Narrow Strö flow channels are provided between the battery cells 6 used, so that the lateral surfaces of all Batte riezellen 6 are laminar flow around all sides, without Ver swirling arise.
  • the distance between the various battery cells 6 in one possible embodiment is slightly more than 0.4 mm.
  • the laterally outward battery cells 6 are flowed around on both sides of the fluid F.
  • the first row of battery cells 6 within the Temper einsraumes 2 of the vehicle battery module 1 five juxtaposed Bat teriezellen 6.
  • the number of battery in the first row of the driving battery module 1 provided battery cells 6 corresponds in a possible embodiment of the number of connec tion openings 5 between the inlet chamber 3 and the Tempe r michsraum 2 of the vehicle battery module 1.
  • the second row of battery cells 6 within the vehicle battery module 1 six battery cells 6, wherein the battery cells 6 of the two th row are laterally offset from the battery cells 6 of the Ers th row are arranged.
  • Each row of battery cells 6 is offset to the next row of battery cells 6 is arranged, as shown in Fig. 3.
  • the offset is half the diameter of a cylindrically shaped battery cell 6.
  • the side walls of the vehicle battery module are shaped such that also laterally mounted battery cells are optimally flowed around, but at the same time the necessary amount of fluid is minimized.
  • the side walls are not only flat, but adapted to the shape of the outer battery cells.
  • Fig. 4 shows schematically how the lateral surface of a Batte riezelle 6 by a fluid F within the Temper michsrau mes 2 flows around or is flowed around, so that a suitable lami nare and homogeneous flow of the fluid F is achieved. A turbulence of the fluid F within the temperature control chamber 2 or even a tearing off of the fluid flow is avoided. Also on the back of the lateral surface of a battery cell 6 ent is a laminar fluid flow, so that the battery cell 6 is uniformly tempered from all sides.
  • the fluid F has a liquid, in particular water.
  • the fluid F has a relatively high heat capacity.
  • the fluid F may also comprise deionized water, oils or other dielectric liquids.
  • the fluid F can be both conductive and nonconductive.
  • the fluid F may also be a gas, in particular air.
  • the temperature control chamber 2 of the vehicle battery module 1 is connected via further connection openings. 5 connected to an outlet chamber of the vehicle battery module 1, which brings together the fuel battery module 1 emerging from the temperature control chamber 2 of the driving fluid F and emits an outlet opening of the vehicle battery module 1.
  • the outlet chamber is preferably formed geometrically like the inlet chamber 3.
  • the connection openings 5 between the temperature control chamber 2 and the outlet chamber are also preferentially formed by evenly spaced slots ge, as shown in Fig. 2 can be seen.
  • the battery cells 6 are fixed in the temperature control chamber 2 by means of a receiving grid 7.
  • the shape used in the receiving grid 7 Batte riezellen 6 to their fixation and to seal the Tempe r michsraumes 2 with a cured resin molding poured ver.
  • This synthetic resin composition is preferably thermally conductive and electrically insulating.
  • Auss tion form of the vehicle battery module 1 according to the invention can on the receiving grid 7, as shown in Fig. 1, are dispensed with and the battery cells 6 are shed to ih rer fixation and sealing of Temper Sammlungsraumes 2 directly with a synthetic resin composition, which blazelei is tend and electrically insulating.
  • the located in the temperature control chamber 2 battery cells 6 each have two opposite electrical poles, which are embedded in the cured resin composition and protrude therefrom, wherein first poles of the battery cells 6 in groups with a first conductive plate and second Po le of the battery cells 6 in groups with a second electrical plate are connected.
  • the electrical plates are formed, for example, by copper sheets.
  • the battery cells 6 are formed in a possible embodiment form by cylindrical battery cells 6 having the lateral surfaces.
  • the lateral surfaces of the battery cells 6 are coated in one possible embodiment with an isolie-generating protective lacquer for electrical insulation against the fluid flowing around them F and / or to protect against corrosion.
  • the shape of the battery cells 6 may vary in various embodiments.
  • the battery cells 6 may also have a so-called pouch shape.
  • the vehicle battery module 1 illustrated in FIGS. 1 to 4 comprises a multiplicity of battery cells 6, for example lithium-ion battery cells.
  • the vehicle battery module 1 is characterized by a high energy density and low weight.
  • the various battery cells 6 are packed tightly within the vehicle battery module 1 and occupy a very small space. By embedding in a synthetic resin mass, the insulation is also improved and the vehicle battery module 1 according to the invention can withstand even extreme vibration conditions without affecting its functional ability.
  • the vehicle battery module 1 includes in the illustrated embodiment, four groups, each with thirty-eight battery cells 6, which can be connected in full or proportionately parallel or serial.
  • the fixation, sealing and insulation of termedo battery module 1 is preferably carried out by means of a hardening material, in particular a thermosetting resin.
  • the temperature control chamber 2 of the vehicle battery module 1 at least one device Entlwestungseinrich for venting the Temper effetsraumes 2 on.
  • a sensor for measuring an electrical potential of the fluid F in the temperature control chamber 2 with respect to one of the electrical poles of the battery cells 6 is provided in the vehicle battery module 1.
  • the venting device is ge in a possible Ausry tion by this measured electrical potential controls. It is possible that leakage currents, the fluid F, for example, water, decompose, so that, for example, the Ge driving an unwanted explosive gas reaction. Such gases are reliably removed by means of the venting device from the driving battery module 1.
  • FIG. 5 shows an operating state in which the temperature within the vehicle battery module 1 gradually increases in the longitudinal direction (X). For example, at ho hen outside temperatures and a high load of the vehicle battery module 1 or when charging the vehicle battery module 1 with cooling, the temperature increases in the longitudinal direction of the vehicle battery module 1 gradually.
  • Fig. 6 shows an operating situation with a relatively niedri gen outside temperature and a relatively low load on the vehicle battery FB, in which the outflow temperature T of the flowing fluid F below the inlet temperature to T the inflowing fluid F is located.
  • a similar Temperaturver running results when charging the vehicle battery module 1 un ter heating, as shown in Fig. 6.
  • the temperature difference DT between the inlet temperature T increases and the discharge temperature T always within a PRE-surrounded maximum temperature range AT max remains, as shown in Figures 5, 6
  • the temperature gradient within the vehicle battery module 1 in the longitudinal direction is almost li near, as shown in Figures 5, 6.
  • the ab solute temperature gradient due to the laminar Fluidströ tion within the Temperianssraumes 2 is relatively low, so that the operating temperature of the battery cells 6 remains turmal within the vehicle battery module 1 in a predetermined tempera.
  • the 7 shows a temperature profile in the transverse direction (Y) of the vehicle battery module 1.
  • the vehicle battery module 1 has a width B, wherein the temperature within the Tempe r michsraumes 2 in the transverse direction is almost constant, ie, the battery cells 6 on the sides of the temperature control chamber 2 have almost the same temperature as the Batteriezel sources 6 in the middle of Temper mecanicsraumes second
  • Fig. 8 shows schematically a temperature management system TMS according to another aspect of the invention for temperature control of vehicle battery modules 1.
  • the temperature management system TMS according to the invention has in the illustrated embodiment a central
  • the control unit 8 keeps the operating temperature T of the battery cells 6 within the various vehicle battery modules 1 in an optimally adapted to the respective load condition temperature range and simultaneously minimizes the temperature gradient between the battery cells 6 of the various fauxbat teriemodule 1.
  • the two vehicle battery modules 1-1, 1-2 are each seated a controllable flow control valve 9-1, 9-
  • the two flow control valves 9-1, 9-2 are controlled by the control computer 8 via a control line.
  • the two vehicle battery module modules 1-1, 1-2 each have a flow measuring unit 10 - 1, 10 - 2, which measures a mass flow m F 'of the fluid flow through the vehicle battery module 1.
  • each vehicle battery module 1-1, 1-2 in the dargestell th embodiment via an associated temperature sensor 11-1, 11-2.
  • the temperature sensors 11-1, 11-2 measure an outflow temperature T ab of the fluid F flowing out of the vehicle battery modules 1-1, 1-2.
  • the temperature management system TMS in the exemplary embodiment illustrated uses a further temperature sensor 11.
  • the various vehicle battery modules 1-1, 1-2 have a common fluid supply line 12 and a common fluid discharge line 13, as shown in Fig. 8.
  • the flow control valves 9-1, 9-2 the output side to the Anlagenbatteriemodu len 1-1, 1-2 provided, ie on the side of the fluid discharge line 13.
  • the flow control valves 9-1, 9-2 also on the input side, ie on the side of the fluid supply line 12, be provided.
  • the temperature sensors 11-1, 11-2, 11-3 of the vehicle battery modules 1-1, 1-2 and the flow measuring units 10-1, 10-2 are connected in the illustrated embodiment, for example, with the control unit 8 of the Temperaturmanagementsys tems TMS.
  • the control unit 8 calculates based on the sensor-detected flow temperature T increases and the senso driven detected outflow temperature T, and based on the detected mass flow m F 'of the flowing through the vehicle battery module 1-i fluid F is a current of heat Q of the relevant vehicle battery module 1-i.
  • Ti n is the temperature at the outlet of the nth module
  • n n
  • Each vehicle battery module 1-i is connected via a connected to an inlet opening of the vehicle battery module 1 fluid supply line 12 via a connected to the outlet opening of the vehicle battery module 1 fluid discharge line 13 with a mixing valve 14 of a circuit in which the fluid F, for example water , circulates.
  • the mixing valve 14 is controlled by the control unit 8 of the temperature management system TMS depending on the calculated heat output of Vietnamesebat teriemoduls 1-i and the respective operating state ent speaking optimal temperature for temperature control of the Batte riezellen 6 of the respective vehicle battery module 1-i ge.
  • the flow control valve 9 of the Anlagenbatteriemo module 1 and / or an associated pump 15 of the Kreislau fes is to compensate for temperature differences between the vehicle battery module 1 and other parallel arrange th vehicle battery modules by the control unit 8 in Ab-. dependence of measured by the flow measuring unit 10 of the driving convincing battery module 1 mass flow of flowing through the vehicle battery module 1 fluid F control bar.
  • the vehicle battery module 1 is provided with other similar constructedharibatteriemo modules in parallel in a circuit.
  • This circuit comprises a fluid tank 16 with a predetermined Volu men for receiving a certain amount of the fluid F, which circulates through the parallel arranged vehicle battery modules 1 of the vehicle battery FB in the cycle.
  • the fluid tank 16 is used for example for receiving a certain amount of a liquid, in particular water.
  • the discharged from the various vehicle battery modules 1-i fluid F passes through the mixing valve 14 to an input 17 of the Flu idtanks 16.
  • the fluid tank 16 has an output 18 through which the fluid F via the mixing valve 14 to the fluid supply line 12 of the circuit arrives.
  • the pump 15 of the circuit run ensures that the fluid F circulates within the Kreislau fes and the various vehicle battery modules 1-i of the vehicle battery FB flows through.
  • the fluid tank 16 be sitting in the embodiment shown in Fig. 8 egg nen own temperature sensor 11-4, which reports the temperature of the fluid in the fluid tank 16 fluid F to the Steuerein unit 8 of the temperature management system TMS.
  • the control unit 8 of the temperature management system TMS in one possible embodiment, the cells located in the temperature control room 2 of a vehicle battery module 1 cells 6 set for a current and / or for an expected future operating condition of an electric vehicle to a suitable temperature.
  • the control unit 8 located in the Tempe r istsraum 2 of a vehicle battery module 1 Battery cells 6 to a suitable charging temperature for zügi conditions charging the battery cells 6 within a given nen short charging period and varies this temperature during the charging process to achieve a maximum uptake of electrical charge over time. This loading period is for example less than ten minutes.
  • control unit 8 can be located in the tempering chamber 2 of the vehicle battery module 1 Batteriezel len 6 to a suitable discharge temperature for rapid Entla the battery cells 6 set within a short discharge time space.
  • the control computer 8 controls the mixing valve 14 and / or the pump 15 of the fluid circuit.
  • the fluid F flowing out via the fluid outlet 13 can either be introduced into the fluid tank 16 or at least partially returned directly to the fluid supply line 12. This can be achieved in example that the inflow temperature T to the len through the fluid supply line 12 to the Anlagenbatteriemodu len 1-1, 1-2 reaching fluid F is set to a certain ge desired temperature.
  • an electric heater is provided on the fluid supply line 12, which len in addition to Temperie located in the temperature control chamber 2 Batteriezel 6 is controlled by the control unit 8.
  • the control unit 8 of the temperature management system TMS of the vehicle battery FB can pre-heat the battery cells located in the Temper einsraum 2 of the vehicle battery module 1 6 by controlling the Mischven tils 14, the pump 15 and / or provided on the respective driving tool battery module 1 electric heating in such a possible execution space in that an operating temperature of the vehicle battery module 1 monitored by the control unit 8 is reached in the event of chen a charging station of a predetermined nominal charging start temperature T 0 corresponds.
  • the temperature management system TMS in particular its control computer 8, is connected to a navigation unit of the electric vehicle and receives data or information as to when a charging station for charging the vehicle battery modules 1 of the vehicle battery FB is expected to be reached by the electric vehicle.
  • the vehicle battery modules 1 are preheated by controlling the mixing valve 14, the pump 15 and possibly existing heating elements in ge suitable manner, so that the Anlagenbatteriemo module 1 of the vehicle battery FB already have an optimal La destarttemperatur as soon as the electric vehicle arrives at the charging station. It is thus made in advance in this embodiment, a pre-conditioning of the battery cells 6 within the vehicle battery modules 1, so that they have an optimal or ideal charging start temperature when it is started with the electrical charging at the charging station. As a result, the charging time for charging the vehicle battery modules 1-i within the vehicle battery FB can be significantly reduced. In one possible embodiment, a short charging period of less than ten minutes is achieved for charging the vehicle battery modules 1-i. In one possible embodiment, the charging time for charging a vehicle battery module 1 is less than eight minutes.
  • the vehicle battery FB according to the invention for an electric vehicle has several integrated vehicle battery modules 1-i, which are flowed through in parallel in a common circuit by a circulating fluid F.
  • the number of parallel arranged vehicle battery modules 1-i inner half of the circuit may vary depending on the application.
  • the operating temperature of the battery cells 6 within the vehicle battery modules 1-i is kept within a predetermined optimum temperature range by a vehicle battery temperature management system TMS, preferably at the same time the temperature gradients between the battery cells 6 and / or the vehicle battery modules 1-i are kept minimal by the control computer 8 of the temperature management system TMS.
  • the control computer 8 of the temperature management system TMS can be connected, for example via a vehicle bus with other units of the electric vehicle, in particular a navigation unit of the electric vehicle.
  • the control unit 8 of the temperature management system TMS is additionally connected to a battery management system BMS of the vehicle battery FB via an interface.
  • the battery management system BMS of the electric vehicle monitors charging and discharging operations of the vehicle battery modules 1-i.
  • the battery management system BMS protects the various vehicle battery modules 1-i of the vehicle battery FB against over-charging or discharging.
  • the battery management system BMS of the vehicle battery FB is connected to the control computer 8 of the temperature management system TMS of the vehicle battery FB via a data interface so that the battery management system BMS and the temperature management system TMS of the vehicle battery FB can communicate with each other or exchange data.
  • the data exchange serves to reduce the charging time by an optimum choice of temperature and charging voltage, or to optimally design the energy yield in the discharge trap over the entire discharge time.
  • the fluid tank 16 in one possible embodiment additionally has optional ports 19, 20 which permit external cooling or heating of the fluid F in the fluid tank 16.
  • the charging station for electrically charging the vehicle battery modules 1-i can additionally be equipped with an aggregate which supplies a cooled or heated fluid F to the fluid tank 16 after connection to the unit in order to increase the temperature of the fluid F within the fluid tank 16 change.
  • the temperature of the fluid F contained in the fluid tank 16 is above a threshold value, the temperature of the fluid F within the fluid tank 16 can be reduced within a relatively short period of time after the external cooling by means of the external cooling unit, to provide a suitable operating temperature for to reach the battery cells 6.
  • FIG. 9 schematically shows a vehicle battery FB which is installed in a vehicle frame 21 of a vehicle and which comprises a plurality of vehicle battery modules 1-i.
  • Each vehicle battery module 1 preferably has four groups of 38 battery cells 6, ie 152 battery cells 6.
  • the vehicle battery FB as shown in Fig. 9, thus contains a total of 4,484 battery cells 6.
  • These battery cells 6 are, for example, lithium-ion battery cells.
  • the vehicle battery FB of the electric vehicle shown in FIG. 9 can preferably be charged to a load of less than ten minutes due to the special design of the vehicle battery modules 1-i contained therein, up to the selected optimum state of charge.
  • Fig. 10 shows a view of an embodiment of a vehicle battery module 1 from above with five electrical circuit boards for Maisie tion of the battery cells contained therein 6.
  • Fig. 11 shows a bottom view of an embodiment of a vehicle battery module 1 with four separate copper sheets for contacting the therein or interconnected Batte riezellen 6.
  • the temperature management system according to the invention TMS allows temperature control of the battery cells 6 in a wide appli cation spectrum, especially at high operating requirements, in particular fast charging, or at a pass of the electric vehicle.
  • the vehicle battery FB is modular and has a plurality of vehicle battery modules 1-i. This allows an exchange of individual vehicle battery modules 1-i, if they are defective.
  • the vehicle battery modules 1-i are configured such that electric vehicles can be offered for different applications using the vehicle-mounted battery modules 1-i similarly constructed. Alternatively, the same electric vehicles may be equipped with different vehicle battery modules and easily adapted to different requirements due to the modular structure.
  • the vehicle battery temperature management system TMS according to the invention can be coupled to an existing battery management system BMS.
  • the temperature management system TMS can be additionally connected to further control units of the electric vehicle via a vehicle bus, in particular with egg ner navigation unit of the electric vehicle.
  • the various vehicle battery modules 1-i by means of a hose to a fluid supply line 12 and be connected to a fluid discharge line 13.
  • a temperature sensor measures the temperature T ab of the outflowing fluid F per vehicle battery module 1.
  • the temperature of the inflowing fluid F can be measured centrally by a temperature sensor or temperature sensor 11-3.
  • the temperature in the fluid or storage tank 16 is measured by means of a temperature sensor or temperature sensor 11-4.
  • Each vehicle battery module 1 in one possible embodiment has a flow control valve 9 and a flow meter 10.
  • the control unit 8 calculates the current heat output of each vehicle battery module 1 from the inflow and outflow temperature and the mass flow of the fluid F and regulates the appropriate valve via the mixing valve 14 Inflow temperature T to , in order to decrease or supply the amount of heat of the vehicle battery modules 1 in the range of permissible Fens age of the operating temperature. Dif ferenzen between the vehicle battery modules 1-i are controlled by a reduction or increase in the mass flow per vehicle battery module 1 by the control unit 8. For this purpose, the mass flowing through can be determined and adjusted by means of a throttle or a controllable pump can be activated. When using a throttle, the pump power can be prepared by the centrally controllable pump 15 seeminglyge.
  • the fluid tank 16 can be connected via the external con nection 19, 20 to an external or alternatively in the driving convincing itself located cooling and heating circuit.
  • the fluid tank 16 is preferably self-exchangeable.
  • the vehicle battery module 1 according to the invention and the vehicle battery FB according to the invention and the temperature management system TMS according to the invention are suitable for different electric vehicles, in particular electric road vehicles, in particular cars and trucks.
  • Vehicle battery modules 1 according to the invention and the vehicle battery FB according to the invention and the temperature management system TMS according to the invention are also used for other applications in which vehicle batteries are used, for example electrically powered watercraft or aircraft.

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Abstract

The invention relates to a vehicle battery module (1) for a vehicle battery (FB) of an electric vehicle, having a temperature-control space (2) for receiving and fixing chargeable battery cells (6) inserted therein, a fluid (F) which flows through the temperature-control space (2) flowing homogeneously around the lateral surfaces of said battery cells for uniform temperature control of the battery cells (6). The temperature-control space (2) is connected via connection openings (5) to an inlet chamber (3) of the vehicle battery module (1), said chamber spatially distributing the fluid (F) entering via an inlet opening (4) of the vehicle battery module (1) before said fluid passes through the connection openings (5) into the temperature-control space (2) of the vehicle battery module (1).

Description

Fahrzeugbatteriemodul Vehicle battery module
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeugbatteriemodul für eine Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeuges, insbesondere eines ElektroStraßenfahrzeugs , eines Elektro-Schienenfahrzeugs , ei nes Elektro-Luftfahrzeugs oder eines Elektro- Wasserfahrzeugs ) . The invention relates to a vehicle battery module for a vehicle battery of an electric vehicle, in particular a ElektroStraßenfahrzeugs, an electric rail vehicle, egg nes electric aircraft or an electric watercraft).
Elektrofahrzeuge verfügen über Elektromotoren, die ihre Ener gie aus Fahrzeugbatterien beziehen. Die Fahrzeugbatterien um fassen dabei aufladbare Batteriezellen, die miteinander pa rallel und/oder seriell verschaltet sind. Während des Betrie bes des Elektrofahrzeuges werden die aufgeladenen Batterie zellen entladen und können an einer elektrischen Ladestation wieder aufgeladen werden. Die Batteriezellen einer Fahrzeug batterie können besonderen energetischen Belastungen ausge setzt sein, die je nach Zellchemie der verwendeten Batterie zelle die Performance der Fahrzeugbatterie entscheidend be einflussen können. Bei einer starken Beschleunigung des Electric vehicles have electric motors that derive their energy from vehicle batteries. The vehicle batteries thereby include rechargeable battery cells which are interconnected pa rallel and / or connected in series. During operation of the electric vehicle, the charged battery cells are discharged and can be recharged at an electrical charging station. The battery cells of a vehicle battery can be exposed to special energetic loads that can influence the performance of the vehicle battery decisively depending on the cell chemistry of the battery cell used. With a strong acceleration of the
Elektrofahrzeuges durch den Elektromotor werden die Batterie zellen der Fahrzeugbatterie relativ schnell entladen, sodass relativ hohe Ströme fließen und die Batteriezellen sich auf- wärmen bzw. erhitzt werden. Ebenso kann es durch schnelle Aufladung der Fahrzeugbatterie zu einer Erwärmung bzw. Erhit zung der darin enthaltenen Batteriezellen kommen. Die Tempe ratur der Batteriezellen beeinflusst dabei den Innenwider stand der Batteriezellen, und damit die pro Zeiteinheit auf genommene oder abgegebene Ladungsmenge als Schlüsselparamter der Batteriezellen einer Fahrzeugbatterie. Werden die Batte riezellen außerhalb zulässiger Temperaturgrenzen betrieben, verringert sich zusätzlich dazu die Haltbarkeit der Fahrzeug batterie . Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugbatteriemodul für eine Fahrzeugbatterie eines Elekt rofahrzeuges zu schaffen, mit dem die darin enthaltenen Bat teriezellen in einem vorgegebenen Betriebstemperaturbereich betrieben werden, der die Ladezeit und Energiekapazität der Batterie optimiert. Electric vehicle by the electric motor, the battery cells of the vehicle battery are discharged relatively quickly, so that relatively high currents flow and the battery cells are heated or heated. Likewise, rapid charging of the vehicle battery can lead to heating or heating of the battery cells contained therein. The Tempe temperature of the battery cells affects the Innenwider stood the battery cells, and thus the per unit time taken or delivered charge amount as the key parameters of the battery cells of a vehicle battery. If the battery cells are operated outside permissible temperature limits, the durability of the vehicle battery is additionally reduced. It is therefore an object of the present invention to provide a vehicle battery module for a vehicle battery of a Elekt rofahrzeuges, with which the battery contained therein teriezellen be operated in a predetermined operating temperature range, which optimizes the charging time and energy capacity of the battery.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrzeugbatte riemodul mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst . This object is achieved by a vehicle battery riemodul with the features specified in claim 1.
Die Erfindung schafft demnach ein Fahrzeugbatteriemodul für eine Fahrzeugbatterie eines Elektrofahrzeuges, mit: The invention accordingly provides a vehicle battery module for a vehicle battery of an electric vehicle, comprising:
einem Temperierungsraum zur Aufnahme und Fixierung von darin eingesetzten aufladbaren Batteriezellen, deren Mantelflächen von einem durch den Temperierungsraum hindurchfließenden Flu id zur gleichmäßigen Temperierung der Batteriezellen homogen umströmt werden, a Temperierungsraum for receiving and fixing of rechargeable battery cells used therein, the lateral surfaces are homogeneously flowed around by a flowing through the Temperierungsraum Flu id for uniform temperature of the battery cells,
wobei der Temperierungsraum über Verbindungsöffnungen mit ei ner Einlasskammer des Fahrzeugbatteriemoduls verbunden ist, welche das über eine Einlassöffnung des Fahrzeugbatteriemo duls eintretende Fluid räumlich verteilt, bevor es durch die Verbindungsöffnungen in den Temperierungsraum des Fahrzeug batteriemoduls gelangt. wherein the Temperierungsraum is connected via connection openings with egg ner inlet chamber of the vehicle battery module, which spatially distributed via an inlet opening of the Fahrzeugbatteriemo module fluid before it passes through the connection openings in the temperature control chamber of the vehicle battery module.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemodul werden die Mantelflächen der in dem Temperierungsraum eingesetzten Bat teriezellen homogen laminar umströmt, sodass mehrere Batte riezellen des Fahrzeugbatteriemoduls möglichst gleichmäßig temperiert werden bzw. Temperaturgradienten minimiert werden. In the vehicle battery module according to the invention, the lateral surfaces of the batteries used in the Temperierungsraum teriezellen homogeneous laminar flow around, so that several battery cells riezellen the vehicle battery module are evenly tempered as possible or temperature gradients are minimized.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist der Temperierungsraum des Fahr- zeugbatteriemoduls über Verbindungsöffnungen mit einer Aus lasskammer des Fahrzeugbatteriemoduls verbunden, welche das aus dem Temperierungsraum des Fahrzeugbatteriemoduls austre tende Fluid zusammenführt und über eine Auslassöffnung des Fahrzeugbatteriemoduls abgibt. In one possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the temperature control chamber of the vehicle Battery module via connection openings with a lasskammer of the vehicle battery module connected, which brings together the austre from the temperature control chamber of the vehicle battery module tend fluid and emits an outlet opening of the vehicle battery module.
Bei dieser Ausführungsform verfügt das Fahrzeugbatteriemodul sowohl über eine Einlasskammer als auch über eine Auslasskam mer . In this embodiment, the vehicle battery module has both an inlet chamber and an outlet chamber.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls besitzt dieses mindestens ein aus einem elektrisch isolierenden Material bestehendes Auf nahmegitter, das eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Aufnahmeöffnungen aufweist, die zur Aufnahme und Fixierung von darin eingesetzten aufladbaren Batteriezellen vorgesehen sind . In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention this has at least one of an electrically insulating material existing on receiving grid having a plurality of uniformly spaced receiving openings, which are provided for receiving and fixing of rechargeable battery cells inserted therein.
Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist kein Aufnahmegitter vorgesehen und die Batteriezellen werden mittels einer ausgehärteten Kunst harzmasse fixiert. In an alternative embodiment of the vehicle battery module according to the invention no receiving grid is provided and the battery cells are fixed resin composition by means of a cured art.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weisen die Verbindungsöffnun gen zwischen der Temperierungskammer des Fahrzeugbatteriemo duls und der Einlasskammer und/oder der Auslasskammer des Fahrzeugbatteriemoduls mehrere gleichmäßig beabstandete In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the Verbindungsöffnun conditions between the Temperierungskammer the Fahrzeugbatteriemo module and the inlet chamber and / or the outlet chamber of the vehicle battery module several evenly spaced
Schlitze auf. Slits open.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemoduls sind die in den Temperierungsraum ein gesetzten Batteriezellen zu ihrer Fixierung und zur Abdich- tung des Temperierungsraumes mit einer ausgehärteten Kunst harzmasse vergossen. In one possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the battery cells inserted into the temperature control chamber are connected to their fixing and to the sealing tion of the Temperierungsraumes with a hardened resin potting compound.
Die ausgehärtete Kunstharzmasse ist vorzugsweise wärmeleitend und elektrisch isolierend. The cured resin composition is preferably thermally conductive and electrically insulating.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemoduls wird die ausgehärtete Kunstharzmasse durch Glasfaserepoxidharz gebildet. In one possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the cured synthetic resin composition is formed by glass fiber epoxy resin.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weisen die eingesetzten Batte riezellen jeweils zwei gegenüberliegende elektrische Pole auf, die in die ausgehärtete Kunstharzmasse eingebettet sind und daraus hervorragen, wobei erste Pole der Batteriezellen gruppenweise mit einer ersten leitenden Platte, insbesondere einem Kupferblech, und zweite Pole der Batteriezellen grup penweise mit einer zweiten elektrischen Platte, insbesondere einem Kupferblech, verbunden sind. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the battery used Riezellen each have two opposite electrical poles, which are embedded in the cured resin composition and protrude therefrom, wherein first poles of the battery cells in groups with a first conductive plate, in particular a copper sheet, and second Pole of the battery cells group by group with a second electrical plate, in particular a copper sheet, are connected.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weist das Fahrzeugbatteriemo dul ein Durchflussregelventil auf, das einen Massefluss des durch das Fahrzeugbatteriemodul hindurchfließenden Fluids re gelt . In another possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the vehicle battery module has a flow control valve that regulates a mass flow of the fluid flowing through the vehicle battery module.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weist das Fahrzeugbatteriemo dul eine Durchflussmesseinheit auf, die einen Massefluss des durch das Fahrzeugbatteriemodul hindurchströmenden Fluids misst . Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weist das Fahrzeugbatteriemo dul Temperatursensoren auf, welche geeignet sind, eine Zu flusstemperatur des in das Fahrzeugbatteriemodul hineinflie ßenden Fluids und/oder eine Abflusstemperatur des aus dem Fahrzeugbatteriemodul herausfließenden zu Fluids messen. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the vehicle battery module has a flow measuring unit which measures a mass flow of the fluid flowing through the vehicle battery module. In another possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the vehicle battery module has temperature sensors which are suitable for measuring a fluid temperature flowing into the vehicle battery module and / or a discharge temperature of the fluid flowing out of the vehicle battery module.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls sind die Temperatursensoren des Fahrzeugbatteriemoduls und die Durchflussmesseinheit des Fahrzeugbatteriemoduls mit einer Steuereinheit verbunden. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the temperature sensors of the vehicle battery module and the flow measuring unit of the vehicle battery module are connected to a control unit.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls berechnet die Steuereinheit basierend auf der sensorisch erfassten Zuflusstemperatur und der sensorisch erfassten Abflusstemperatur sowie basierend auf dem erfassten Massefluss des durch das Fahrzeugbatte riemodul hindurchfließenden Fluids eine aktuelle Wärmeabgabe des Fahrzeugbatteriemoduls. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the control unit calculates a current heat output of the vehicle battery module based on the sensor-detected inflow temperature and the sensed discharge temperature and based on the detected mass flow of the fluid flowing through the vehicle battery module.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist das Fahrzeugbatteriemodul über eine mit der Einlassöffnung des Fahrzeugbatteriemoduls verbundene Fluid-Zufuhrleitung und über eine mit der Auslass öffnung des Fahrzeugbatteriemoduls verbundene Fluid-Ableitung mit einem Mischventil eines Kreislaufes verbunden ist, in dem das Fluid zirkuliert. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the vehicle battery module is connected via a connected to the inlet opening of the vehicle battery module fluid supply line and a connected to the outlet opening of the vehicle battery module fluid discharge to a mixing valve of a circuit in which circulates the fluid.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist das Mischventil durch die Steuereinheit in Abhängigkeit der berechneten Wärmeabgabe des Fahrzeugbatteriemoduls zur Temperierung der Batteriezellen des Fahrzeugbatteriemoduls steuerbar. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist das Durchflussregelventil des Fahrzeugbatteriemoduls und/oder eine damit verbundene Pumpe zum Ausgleich von Temperaturdifferenzen zwischen dem Fahrzeugbatteriemodul und anderen parallel dazu angeordneten Fahrzeugbatteriemodulen durch die Steuereinheit in Abhängig keit des durch die Durchflussmesseinheit des Fahrzeugbatte riemoduls gemessenen Masseflusses des durch das Fahrzeugbat teriemodul hindurchfließenden Fluids steuerbar. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the mixing valve is controllable by the control unit as a function of the calculated heat output of the vehicle battery module for temperature control of the battery cells of the vehicle battery module. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the flow control valve of the vehicle battery module and / or an associated pump to compensate for temperature differences between the vehicle battery module and other vehicle battery modules arranged in parallel by the control unit as a function of mass flow of the measured by the flow measuring unit of the vehicle battery Ratte module controllable by the Fahrzeugbat teriemodul flowing through fluid.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist das Fahrzeugbatteriemodul mit weiteren gleichartig aufgebauten Fahrzeugbatteriemodulen parallel in einem Kreislauf vorgesehen, der einen gemeinsamen Fluidtank mit einem vorgegebenen Volumen zur Aufnahme einer bestimmten Menge des Fluids aufweist, welches durch die pa rallel angeordneten Fahrzeugbatteriemodule in dem Kreislauf zirkuliert . In a further possible embodiment of the inventive vehicle battery module, the vehicle battery module is provided in parallel with further identically constructed vehicle battery modules in a circuit having a common fluid tank with a predetermined volume for receiving a certain amount of fluid, which by the pa rallel arranged vehicle battery modules in the cycle circulated.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist der Fluidtank für ver schiedene Anwendungen oder Elektrofahrzeuge austauschbar. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the fluid tank is exchangeable for various applications or electric vehicles.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist an dem Fluidtank mindes tens ein Temperatursensor vorgesehen, welcher die Temperatur des in dem Fluidtank befindlichen Fluids an die Steuereinheit meldet . In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, at least one temperature sensor is provided on the fluid tank which signals the temperature of the fluid in the fluid tank to the control unit.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weist das Fluid eine Flüssig keit, insbesondere Wasser, auf. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weist das Fluid ein Gas, ins besondere Luft, auf. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the fluid has a liquid, in particular water, on. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the fluid has a gas, in particular air.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weist der Temperierungsraum des Fahrzeugbatteriemoduls eine Entlüftungseinrichtung zur Entlüftung auf. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the temperature control chamber of the vehicle battery module has a ventilation device for venting.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls ist in dem Fahrzeugbatteriemo dul ein Sensor zur Messung eines elektrischen Potentials des in dem Temperierungsraum befindlichen Fluids in Bezug auf ei nen der elektrischen Pole der Batteriezellen vorgesehen. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, a sensor for measuring an electrical potential of the fluid located in the temperature control chamber is provided in the vehicle battery module with respect to the electrical pole of the battery cells.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls stellt die Steuereinheit die in dem Temperierungsraum des Fahrzeugbatteriemoduls befindli chen Batteriezellen für einen momentan und/oder für einen zu erwartenden zukünftigen Betriebszustand eines Elektrofahrzeu ges auf eine dafür geeignete Temperatur ein. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the control unit sets the battery cells located in the temperature control chamber of the vehicle battery module for a current and / or expected future operating state of an electric vehicle to a suitable temperature.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls stellt eine Steuereinheit die in dem Temperierungsraum des Fahrzeugbatteriemoduls befindli chen Batteriezellen auf eine geeignete Ladetemperatur zum zü gigen Aufladen der Batteriezellen innerhalb eines vorgegebe nen kurzen Ladezeitraumes von vorzugsweise weniger als zehn Minuten ein. Die Ladetemperatur kann dabei über den Ladezeit raum an den jeweiligen Ladezustand optimal angepaßt werden. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls stellt eine Steuereinheit die in dem Temperierungsraum des Fahrzeugbatteriemoduls befindli chen Batteriezellen auf eine geeignete Entladetemperatur zum zügigen Entladen der Batteriezellen innerhalb eines kurzen Entladezeitraumes ein. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, a control unit sets the battery cells in the temperature control chamber of the vehicle battery module to a suitable charging temperature for prompt charging of the battery cells within a given short charging period of preferably less than ten minutes. The charging temperature can be optimally adapted to the respective state of charge over the charging time. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, a control unit sets the battery cells located in the temperature control chamber of the vehicle battery module to a suitable discharge temperature for the rapid discharge of the battery cells within a short discharge period.
Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemoduls stellt die Steuereinheit die geeignete Ladetemperatur zum zügigen Aufladen der Batteriezellen und/oder die geeignete Entladetemperatur zum zügigen Entladen der Batteriezellen innerhalb eines kurzen Entladezeitraumes durch Ansteuerung des Mischventils und/oder einer Pumpe des Kreislaufes ein und paßt diese je nach Zellchemie und Ladezu stand der Batteriezellen jeweils optimal an. In a possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the control unit sets the appropriate charging temperature for rapid charging of the battery cells and / or the appropriate discharge temperature for rapid discharge of the battery cells within a short discharge period by controlling the mixing valve and / or a pump of the circuit and adapts them accordingly Cell chemistry and Ladezu stood the battery cells optimally.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls weist das Fahrzeugbatteriemo dul eine an der Fluid-Zufuhrleitung angebrachte elektrische Heizung auf, die zur Temperierung der in dem Temperierungs raum befindlichen Batteriezellen durch eine Steuereinheit an steuerbar ist. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the vehicle battery module has an electric heater attached to the fluid supply line, which is controllable by a control unit for controlling the temperature of the battery cells located in the temperature control chamber.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls temperiert die Steuereinheit die in dem Temperierungsraum des Fahrzeugbatteriemoduls be findlichen Batteriezellen durch Ansteuerung des Mischventils, einer Pumpe und/oder einer an dem Fahrzeugbatteriemodul vor gesehenen elektrischen Heizung bzw. Kühlung derart vor, dass eine durch die Steuereinheit überwachte Betriebstemperatur des Fahrzeugbatteriemoduls bei Erreichen einer Ladestation einer vorgegebenen Soll-Ladestarttemperatur entspricht. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls sind die Mantelflächen der Batteriezellen jeweils mit einem isolierenden Schutzlack zur elektrischen Isolierung gegenüber dem sie umströmenden Fluid und/oder zum Schutz vor Korrosion beschichtet. In a further possible embodiment of the vehicle battery module according to the invention, the control unit tempered in the temperature control chamber of the vehicle battery module sensitive battery cells by driving the mixing valve, a pump and / or on the vehicle battery module before seen electric heating or cooling such that one by the control unit monitored operating temperature of the vehicle battery module when reaching a charging station corresponds to a predetermined desired charging start temperature. In a further possible embodiment of the fiction, contemporary vehicle battery module, the lateral surfaces of the battery cells are each coated with an insulating resist for electrical insulation against the fluid flowing around and / or to protect against corrosion.
Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt eine Fahr zeugbatterie für ein Elektrofahrzeug mit den in Patentan spruch 21 angegebenen Merkmalen. The invention provides according to another aspect of a driving convincing battery for an electric vehicle with the features specified in patent claim 21.
Die Erfindung schafft demnach eine Fahrzeugbatterie für ein Elektrofahrzeug mit mehreren integrierten Fahrzeugbatteriemo dulen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, die in einem ge meinsamen Kreislauf parallel von einem darin zirkulierenden Fluid durchströmt werden. The invention thus provides a vehicle battery for an electric vehicle with a plurality of integrated vehicle battery modules according to the first aspect of the invention which are flowed through in parallel in a common circuit by a fluid circulating therein.
Die Erfindung schafft gemäß einem weiteren dritten Aspekt ein Temperaturmanagementsystem für Fahrzeugbatteriemodule mit den in Patentanspruch 22 angegebenen Merkmalen. The invention provides, according to a further third aspect, a temperature management system for vehicle battery modules having the features specified in claim 22.
Die Erfindung schafft demnach ein Temperaturmanagementsystem, das für Fahrzeugbatteriemodule gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen ist, mit einer Steuereinheit, welche die Betriebstemperatur der Batteriezellen innerhalb der Fahrzeug batteriemodule in einem für den jeweiligen Ladezustand opti malen Temperaturbereich hält und Temperaturgradienten zwi schen den Batteriezellen minimiert. Der optimale Temperatur bereich kann dabei durch die Verbindung zu einem Batteriema nagementsystem ständig neu ermittelt werden und kann typi scherweise vom Ladezustand, von den Belastungsparametern (ab gegebene Leistung, aufgenommene Leistung, Spannung) sowie von der verwendeten Zellchemie abhängen . Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen der verschiede- nen Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefüg- ten Figuren näher erläutert . The invention accordingly provides a temperature management system, which is provided for vehicle battery modules according to the first aspect of the invention, with a control unit, which keeps the operating temperature of the battery cells within the vehicle battery modules in an opti for the respective state of charge temperature range and temperature gradient between tween the battery cells minimized. The optimum temperature range can be constantly redetermined by the connection to a battery management system and can typically depend on the state of charge, the load parameters (from given power, absorbed power, voltage) as well as the cell chemistry used. In the following, possible embodiments of the various aspects of the invention will be explained in more detail with reference to the attached figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Sicht auf ein Ausfüh rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahr zeugbatteriemoduls mit einem Aufnahmegitter zur Aufnahme von Batteriezellen; Figure 1 is a perspective view of an example Ausfüh tion of a driving invention battery module with a receiving grid for receiving battery cells.
Fig . 2 eine weitere perspektivische Ansicht auf das in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugbatteriemodul mit darin eingesetzten Batteriezellen; Fig. FIG. 2 shows a further perspective view of the vehicle battery module shown in FIG. 1 with battery cells inserted therein; FIG.
Fig . 3 eine Ansicht von oben auf das in den Figuren Fig. Figure 3 is a top view of that in the figures
1, 2 dargestellte Fahrzeugbatteriemo  1, 2 illustrated Fahrzeugbatteriemo
dul; welche die modulare Packung des Fahr zeugbatteriemoduls in verschiedene Submodu- le verdeutlicht  dul; which illustrates the modular packing of the vehicle battery module in various submodules
Fig. 4 eine Detailansicht auf eine Gruppe von in nerhalb des Fahrzeugbatteriemoduls befindli chen Batteriezellen zur Erläuterung der Funktionsweise des Flusses des Fluids in dem erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemodul ; 4 is a detailed view of a group of befindli in the vehicle battery module befindli chen battery cells to explain the operation of the flow of fluid in the vehicle battery module according to the invention.
Figuren 5,
Figure imgf000012_0001
7 Temperaturverteilungen zur Erläuterung der
FIGS. 5,
Figure imgf000012_0001
7 temperature distributions to explain the
Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Fahr zeugbatteriemoduls;  Method of operation of a driving battery module according to the invention;
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Tempera turmanagementsystems gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung für eine aus mehreren Fahrzeugbatteriemodulen bestehende Fahrzeug batterie ; Fig. 8 is a schematic representation of a tempera turmanagementsystems according to another Aspect of the invention for a vehicle battery consisting of several vehicle battery battery;
Fig. 9 eine Darstellung einer innerhalb eines Fahr gestells eines Elektrofahrzeugs eingebauten Fahrzeugbatterie gemäß der Erfindung; 9 is an illustration of a built within a driving frame of an electric vehicle vehicle battery according to the invention.
Figuren 10, 11 Ansichten auf ein exemplarisches Ausfüh Figures 10, 11 are views of an exemplary Ausfüh
rungsbeispiel eines Fahrzeugbatteriemoduls von oben und unten.  Example of a vehicle battery module from above and below.
Wie man bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 erkennen kann, verfügt ein Fahrzeugbatteriemodul 1 für eine Fahrzeugbatterie FB eines Elektrofahrzeugs über einen Temperierungsraum 2 und mindestens eine Einlasskammer 3. Der Temperierungsraum 2 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 ist zur Auf nahme und Fixierung von darin eingesetzten aufladbaren Batte riezellen 6 vorgesehen, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind. Die Mantelflächen der Batteriezellen 6 werden dabei von einem durch den Temperierungsraum 2 hindurchfließenden Fluid F zur gleichmäßigen Temperierung der Batteriezellen 6 homogen um strömt. Der Temperierungsraum 2 ist über Verbindungsöffnungen 5, insbesondere Verbindungsschlitze, mit der Einlasskammer 3 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 verbunden. Die Einlasskammer 3 des erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemoduls 1 verteilt das über eine Einlassöffnung 4 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 ein tretende Fluid F räumlich, bevor das Fluid F durch die Ver bindungsöffnungen 5 in den Temperierungsraum 2 des Fahrzeug batteriemoduls 1 gelangt. Die Verbindungsöffnungen 5 sind beispielsweise durch Schlitze gebildet, wie in Fig. 2 erkenn bar. In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist die Einlasskammer 3, die stirnseitig an dem Temperierungsraum 2 des Fahrzeugbatte- riemoduls 1 vorgesehen ist, grafisch entfernt, sodass die Verbindungsöffnungen 5 zwischen dem Temperierungsraum 2 und der Einlasskammer 3 erkennbar sind. Bei dem in Fig. 2 darge stellten Ausführungsbeispiel sind fünf Verbindungsöffnungen 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5 vorgesehen, durch welche das Fluid F aus der Einlasskammer 3 in den Temperierungsraum 2 einströmt. Die Anzahl und Form der Verbindungsöffnungen 5-i kann je nach Anwendungsfall variieren. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf Verbindungsöffnungen 5-i vorge sehen, die jeweils schlitzförmig sind. Das in die Einlassöff nung 4 einströmende Fluid F wird innerhalb der Einlasskammer 3 lateral bzw. seitlich verteilt und gelangt über die Verbin dungsschlitze 5-i, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, in den Temperierungsraum 2. In Fig. 2 sind die in den Temperierungs raum 2 eingesetzten Batteriezellen 6 dargestellt. As can be seen in the exemplary embodiment of FIG. 1, a vehicle battery module 1 for a vehicle battery FB of an electric vehicle via a temperature control chamber 2 and at least one inlet chamber 3. The temperature control chamber 2 of the vehicle battery module 1 is for the acquisition and fixation of rechargeable battery inserted therein provided riezellen 6, as shown in Fig. 2. The lateral surfaces of the battery cells 6 are thereby homogeneously flows around by a flowing through the temperature control chamber 2 fluid F for uniform temperature of the battery cells 6. The temperature control chamber 2 is connected via connection openings 5, in particular connecting slots, to the inlet chamber 3 of the vehicle battery module 1. The inlet chamber 3 of the vehicle battery module 1 according to the invention spatially distributes the fluid F passing through an inlet opening 4 of the vehicle battery module 1 before the fluid F passes through the connection openings 5 in the temperature control chamber 2 of the vehicle battery module 1. The connection openings 5 are formed for example by slots, as in Fig. 2 recognizable bar. 2, the inlet chamber 3, the front side of the temperature control chamber 2 of the vehicle battery Riemoduls 1 is provided, graphically removed so that the connection openings 5 between the temperature control chamber 2 and the inlet chamber 3 can be seen. In the presented in Fig. 2 Darge embodiment, five connecting openings 5-1, 5-2, 5-3, 5-4, 5-5 are provided, through which the fluid F flows from the inlet chamber 3 in the temperature control chamber 2. The number and shape of the connection openings 5-i can vary depending on the application. In the embodiment shown in Fig. 2, five connection openings 5-i see pre, each of which is slot-shaped. The fluid F flowing into the inlet opening 4 is distributed laterally or laterally within the inlet chamber 3 and passes through the connecting slots 5-i, as shown in FIG. 2, into the temperature control chamber 2. In FIG the temperature control room 2 used battery cells 6 shown.
Bei dem in Fig. 1, 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ver fügt der Temperierungsraum 2 über ein aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden Aufnahmegitter 7, das eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten Aufnahmeöffnungen auf weist. Diese Aufnahmeöffnungen dienen zur Aufnahme und Fixie rung von darin eingesetzten aufladbaren Batteriezellen 6. Bei dem in Fig. 1, 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Batteriezellen 6 zylinderförmig. Die Mantelflächen der zylin derförmigen Batteriezellen 6 werden von einem durch den Tem perierungsraum 2 hindurchfließenden Fluid F zur gleichmäßigen Temperierung der Batteriezellen 6 homogen umströmt. Durch die seitliche bzw. laterale Verteilung des Fluids F in der Ein lasskammer 3 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 kann eine laminare Durchströmung des gesamten Temperierungsraumes 2 erreicht werden. Der Fluidstrom weist dabei keine Verwirbelungen auf und reißt an keiner Stelle innerhalb des Temperierungsraumes 2 ab . Fig. 3 zeigt eine Ansicht auf ein Fahrzeugbatteriemodul 1 mit darin eingesetzten Batteriezellen 6 von oben. In the embodiment shown in Fig. 1, 2, ver the temperature control chamber 2 via an existing of an electrically insulating material receiving grid 7, which has a plurality of uniformly spaced receiving openings. These receiving openings are used for receiving and Fixie tion of rechargeable battery cells used therein 6. In the embodiment shown in Fig. 1, 2, the battery cells 6 are cylindrical. The lateral surfaces of the zylin derförmigen battery cells 6 are surrounded by a flowing through the Tem perierungsraum 2 fluid F for uniform temperature of the battery cells 6 flows around homogeneously. By the lateral or lateral distribution of the fluid F in the A lasskammer 3 of the vehicle battery module 1, a laminar flow through the entire Temperierungsraumes 2 can be achieved. The fluid flow in this case has no turbulence and ruptures at any point within the temperature control chamber 2 from. 3 shows a view of a vehicle battery module 1 with battery cells 6 inserted therein from above.
Wie man in Fig. 3 erkennen kann, verfügt das Fahrzeugbatte riemodul 1 innerhalb seines Temperierungsraumes 2 über vier Gruppen von Batteriezellen 6, wobei jede Gruppe achtunddrei ßig Batteriezellen umfasst. Die Batteriezellen 6 sind dabei innerhalb des Temperierungsraumes 2 in Strömungsrichtung zu einander lateral bzw. quer versetzt, sodass eine laminare Längsströmung zwischen den Batteriezellen 6 mäanderförmig in Längsrichtung des Fahrzeugbatteriemoduls 1 erzwungen wird. Zwischen den eingesetzten Batteriezellen 6 sind schmale Strö mungskanäle vorgesehen, sodass die Mantelflächen aller Batte riezellen 6 allseitig laminar umströmt werden, ohne dass Ver wirbelungen entstehen. Der Abstand zwischen den verschiedenen Batteriezellen 6 liegt bei einer möglichen Ausführungsform bei etwas mehr als 0,4 mm. Wie aus der Ansicht gemäß Fig. 3 erkennbar, werden auch die seitlich außen gelegenen Batterie zellen 6 beidseitig von dem Fluid F umströmt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die erste Reihe von Batteriezellen 6 innerhalb des Temperierungsraumes 2 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 fünf nebeneinander angeordnete Bat teriezellen 6. Die Anzahl der in der ersten Reihe des Fahr zeugbatteriemoduls 1 vorgesehenen Batteriezellen 6 entspricht bei einer möglichen Ausführungsform der Anzahl von Verbin dungsöffnungen 5 zwischen der Einlasskammer 3 und dem Tempe rierungsraum 2 des Fahrzeugbatteriemoduls 1. Bei dem in Fig.As can be seen in FIG. 3, the vehicle battery module 1 has, within its tempering space 2, four groups of battery cells 6, each group comprising thirty-eight battery cells. The battery cells 6 are thereby laterally or transversely offset within the tempering space 2 in the flow direction to each other, so that a laminar longitudinal flow between the battery cells 6 is forced meandering in the longitudinal direction of the vehicle battery module 1. Narrow Strö flow channels are provided between the battery cells 6 used, so that the lateral surfaces of all Batte riezellen 6 are laminar flow around all sides, without Ver swirling arise. The distance between the various battery cells 6 in one possible embodiment is slightly more than 0.4 mm. As can be seen from the view of FIG. 3, the laterally outward battery cells 6 are flowed around on both sides of the fluid F. In the embodiment shown in FIG. 3, the first row of battery cells 6 within the Temperierungsraumes 2 of the vehicle battery module 1 five juxtaposed Bat teriezellen 6. The number of battery in the first row of the driving battery module 1 provided battery cells 6 corresponds in a possible embodiment of the number of connec tion openings 5 between the inlet chamber 3 and the Tempe rierungsraum 2 of the vehicle battery module 1. In the in Fig. In fig.
3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Reihe von Batteriezellen 6 innerhalb des Fahrzeugbatteriemoduls 1 sechs Batteriezellen 6, wobei die Batteriezellen 6 der zwei ten Reihe seitlich versetzt zu den Batteriezellen 6 der ers ten Reihe angeordnet sind. Jede Reihe von Batteriezellen 6 ist zu der nächsten Reihe von Batteriezellen 6 versetzt ange ordnet, wie in Fig. 3 dargestellt. Vorzugsweise beträgt die Versetzung den halben Durchmesser einer zylindrisch geformten Batteriezelle 6. Die Seitenwände des Fahrzeugbatteriemoduls sind dabei derart geformt, dass auch seitlich angebrachte Batteriezellen optimal umströmt werden, aber gleichzeitig die notwendige Fluidmenge minimiert wird. Insbesondere sind die Seitenwände nicht nur plan, sondern an die Form der äußeren Batteriezellen angepaßt. 3 illustrated embodiment, the second row of battery cells 6 within the vehicle battery module 1 six battery cells 6, wherein the battery cells 6 of the two th row are laterally offset from the battery cells 6 of the Ers th row are arranged. Each row of battery cells 6 is offset to the next row of battery cells 6 is arranged, as shown in Fig. 3. Preferably, the offset is half the diameter of a cylindrically shaped battery cell 6. The side walls of the vehicle battery module are shaped such that also laterally mounted battery cells are optimally flowed around, but at the same time the necessary amount of fluid is minimized. In particular, the side walls are not only flat, but adapted to the shape of the outer battery cells.
Fig. 4 zeigt schematisch, wie die Mantelfläche einer Batte riezelle 6 von einem Fluid F innerhalb des Temperierungsrau mes 2 umspült bzw. umströmt wird, sodass eine geeignete lami nare und homogene Strömung des Fluids F erreicht wird. Eine Verwirbelung des Fluids F innerhalb des Temperierungsraumes 2 oder gar ein Abreißen der Fluidströmung wird vermieden. Auch auf der Rückseite der Mantelfläche einer Batteriezelle 6 ent steht eine laminare Fluidströmung, sodass die Batteriezelle 6 von allen Seiten gleichmäßig temperiert wird. Fig. 4 shows schematically how the lateral surface of a Batte riezelle 6 by a fluid F within the Temperierungsrau mes 2 flows around or is flowed around, so that a suitable lami nare and homogeneous flow of the fluid F is achieved. A turbulence of the fluid F within the temperature control chamber 2 or even a tearing off of the fluid flow is avoided. Also on the back of the lateral surface of a battery cell 6 ent is a laminar fluid flow, so that the battery cell 6 is uniformly tempered from all sides.
Bei einer möglichen Ausführungsform weist das Fluid F eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, auf. Das Fluid F besitzt eine relativ hohe Wärmekapazität. Bei einer weiteren mögli chen Ausführungsform kann das Fluid F auch entionisiertes Wasser, Öle oder sonstige dielektrische Flüssigkeiten umfas sen. Das Fluid F kann sowohl leitfähig als auch nicht leitfä- hig sein. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform kann es sich bei dem Fluid F auch um ein Gas, insbesondere Luft, handeln . In one possible embodiment, the fluid F has a liquid, in particular water. The fluid F has a relatively high heat capacity. In a further possible embodiment, the fluid F may also comprise deionized water, oils or other dielectric liquids. The fluid F can be both conductive and nonconductive. In a further possible embodiment, the fluid F may also be a gas, in particular air.
Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Fahrzeugbatteriemoduls 1 ist der Temperierungsraum 2 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 über weitere Verbindungsöffnun- gen 5 mit einer Auslasskammer des Fahrzeugbatteriemoduls 1 verbunden, welche das aus dem Temperierungsraum 2 des Fahr zeugbatteriemoduls 1 austretende Fluid F zusammenführt und über eine Auslassöffnung des Fahrzeugbatteriemoduls 1 abgibt. Die Auslasskammer ist vorzugsweise wie die Einlasskammer 3 geometrisch ausgebildet. Die Verbindungsöffnungen 5 zwischen dem Temperierungsraum 2 und der Auslasskammer werden vorzugs weise ebenfalls durch gleichmäßig beabstandete Schlitze ge bildet, wie in Fig. 2 erkennbar. In a further possible embodiment of the vehicle battery module 1 according to the invention, the temperature control chamber 2 of the vehicle battery module 1 is connected via further connection openings. 5 connected to an outlet chamber of the vehicle battery module 1, which brings together the fuel battery module 1 emerging from the temperature control chamber 2 of the driving fluid F and emits an outlet opening of the vehicle battery module 1. The outlet chamber is preferably formed geometrically like the inlet chamber 3. The connection openings 5 between the temperature control chamber 2 and the outlet chamber are also preferentially formed by evenly spaced slots ge, as shown in Fig. 2 can be seen.
In dem in Figuren 1, 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Batteriezellen 6 mithilfe eines Aufnahmegitters 7 in dem Temperierungsraum 2 fixiert. Bei einer möglichen Ausführungs form werden die in das Aufnahmegitter 7 eingesetzten Batte riezellen 6 zu ihrer Fixierung und zur Abdichtung des Tempe rierungsraumes 2 mit einer ausgehärteten Kunstharzmasse ver gossen. Diese Kunstharzmasse ist vorzugsweise wärmeleitend und elektrisch isolierend. Bei einer alternativen Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemoduls 1 kann auf das Aufnahmegitter 7, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist, verzichtet werden und die Batteriezellen 6 werden zu ih rer Fixierung und zur Abdichtung des Temperierungsraumes 2 direkt mit einer Kunstharzmasse vergossen, welche wärmelei tend und elektrisch isolierend ist. In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1, 2, the battery cells 6 are fixed in the temperature control chamber 2 by means of a receiving grid 7. In one possible embodiment, the shape used in the receiving grid 7 Batte riezellen 6 to their fixation and to seal the Tempe rierungsraumes 2 with a cured resin molding poured ver. This synthetic resin composition is preferably thermally conductive and electrically insulating. In an alternative Ausfüh tion form of the vehicle battery module 1 according to the invention can on the receiving grid 7, as shown in Fig. 1, are dispensed with and the battery cells 6 are shed to ih rer fixation and sealing of Temperierungsraumes 2 directly with a synthetic resin composition, which wärmelei is tend and electrically insulating.
Die in dem Temperierungsraum 2 befindlichen Batteriezellen 6 weisen jeweils zwei gegenüberliegende elektrische Pole auf, die in die ausgehärtete Kunstharzmasse eingebettet sind und daraus hervorragen, wobei erste Pole der Batteriezellen 6 gruppenweise mit einer ersten leitenden Platte und zweite Po le der Batteriezellen 6 gruppenweise mit einer zweiten elektrischen Platte verbunden sind. Die elektrischen Platten werden beispielsweise durch Kupferbleche gebildet. Die Batteriezellen 6 werden bei einer möglichen Ausführungs form durch zylinderförmige Batteriezellen 6 gebildet, die Mantelflächen aufweisen. Die Mantelflächen der Batteriezellen 6 sind bei einer möglichen Ausführungsform mit einem isolie renden Schutzlack zur elektrischen Isolierung gegenüber dem sie umströmenden Fluid F und/oder zum Schutz vor Korrosion beschichtet. Die Form der Batteriezellen 6 kann bei verschie denen Ausführungsformen variieren. Beispielsweise können die Batteriezellen 6 auch eine sogenannte Pouch-Form besitzen.The located in the temperature control chamber 2 battery cells 6 each have two opposite electrical poles, which are embedded in the cured resin composition and protrude therefrom, wherein first poles of the battery cells 6 in groups with a first conductive plate and second Po le of the battery cells 6 in groups with a second electrical plate are connected. The electrical plates are formed, for example, by copper sheets. The battery cells 6 are formed in a possible embodiment form by cylindrical battery cells 6 having the lateral surfaces. The lateral surfaces of the battery cells 6 are coated in one possible embodiment with an isolie-generating protective lacquer for electrical insulation against the fluid flowing around them F and / or to protect against corrosion. The shape of the battery cells 6 may vary in various embodiments. For example, the battery cells 6 may also have a so-called pouch shape.
Das in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Fahrzeugbatteriemodul 1 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 6, beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen . Das Fahrzeugbatteriemodul 1 zeichnet sich durch eine hohe Energiedichte bei gleichzeitig geringem Gewicht aus. Die verschiedenen Batteriezellen 6 sind innerhalb des Fahrzeugbatteriemoduls 1 eng gepackt und nehmen einen sehr geringen Raum ein. Durch die Einbettung in eine Kunstharzmasse wird zudem die Isolierung verbessert und das erfindungsgemäße Fahrzeugbatteriemodul 1 kann selbst extreme Vibrationsbedingungen ohne Beeinträchtigung seiner Funktions fähigkeit aushalten. The vehicle battery module 1 illustrated in FIGS. 1 to 4 comprises a multiplicity of battery cells 6, for example lithium-ion battery cells. The vehicle battery module 1 is characterized by a high energy density and low weight. The various battery cells 6 are packed tightly within the vehicle battery module 1 and occupy a very small space. By embedding in a synthetic resin mass, the insulation is also improved and the vehicle battery module 1 according to the invention can withstand even extreme vibration conditions without affecting its functional ability.
Durch Vergießen mit Kunstharz wird eine beständige Abdichtung des Fahrzeugbatteriemoduls 1 sowie eine Fixierung der Batte riezellen 6 erreicht. Das Fahrzeugbatteriemodul 1 enthält in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Gruppen mit je weils achtunddreißig Batteriezellen 6, die vollständig oder anteilig parallel oder seriell verschaltet werden können. Die Fixierung, Abdichtung und Isolation des Fahrzeugbatteriemo duls 1 erfolgt vorzugsweise mittels einer aushärtenden Masse, insbesondere eines aushärtenden Kunstharzes. Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugbatteriemoduls 1 weist der Temperierungsraum 2 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 mindestens eine Entlüftungseinrich tung zur Entlüftung des Temperierungsraumes 2 auf. Bei einer möglichen Ausführungsform ist in dem Fahrzeugbatteriemodul 1 ein Sensor zur Messung eines elektrischen Potentials des in dem Temperierungsraum 2 befindlichen Fluids F in Bezug auf einen der elektrischen Pole der Batteriezellen 6 vorgesehen. Die Entlüftungseinrichtung wird bei einer möglichen Ausfüh rungsform durch dieses gemessene elektrische Potential ge steuert. Es ist möglich, dass Kriechströme das Fluid F, bei spielsweise Wasser, zersetzen, sodass beispielsweise die Ge fahr einer ungewollten Knallgasreaktion besteht. Derartige Gase werden mithilfe der Entlüftungseinrichtung aus dem Fahr zeugbatteriemodul 1 zuverlässig entfernt. By casting with resin, a stable seal of the vehicle battery module 1 and a fixation of the battery batten cells 6 is achieved. The vehicle battery module 1 includes in the illustrated embodiment, four groups, each with thirty-eight battery cells 6, which can be connected in full or proportionately parallel or serial. The fixation, sealing and insulation of Fahrzeugbatteriemo module 1 is preferably carried out by means of a hardening material, in particular a thermosetting resin. In a possible embodiment of the vehicle battery module 1 according to the invention, the temperature control chamber 2 of the vehicle battery module 1 at least one device Entlüftungseinrich for venting the Temperierungsraumes 2 on. In one possible embodiment, a sensor for measuring an electrical potential of the fluid F in the temperature control chamber 2 with respect to one of the electrical poles of the battery cells 6 is provided in the vehicle battery module 1. The venting device is ge in a possible Ausfüh tion by this measured electrical potential controls. It is possible that leakage currents, the fluid F, for example, water, decompose, so that, for example, the Ge driving an unwanted explosive gas reaction. Such gases are reliably removed by means of the venting device from the driving battery module 1.
Die Figuren 5, 6, 7 zeigen Temperaturprofile zur Erläuterung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Fahrzeugbatte riemoduls 1. Das in das Fahrzeugbatteriemodul 1 einströmende Fluid F besitzt eine Zuflusstemperatur Tzu und das aus dem Fahrzeugbatteriemodul 1 herausströmende Fluid F besitzt eine Abflusstemperatur Tab. Fig. 5 zeigt einen Betriebszustand, bei dem die Temperatur innerhalb des Fahrzeugbatteriemoduls 1 in Längsrichtung (X) graduell zunimmt. Beispielsweise bei ho hen Außentemperaturen und einer hohen Belastung des Fahrzeug batteriemoduls 1 oder beim Laden des Fahrzeugbatteriemoduls 1 unter Kühlung steigt die Temperatur in Längsrichtung des Fahrzeugbatteriemoduls 1 graduell an. Figures 5, 6, 7 show temperature profiles for explaining the operation of a vehicle battery module 1 according to the invention. The fluid F flowing into the vehicle battery module 1 has an inflow temperature T to and the fluid F flowing out of the vehicle battery module 1 has a discharge temperature T ab . FIG. 5 shows an operating state in which the temperature within the vehicle battery module 1 gradually increases in the longitudinal direction (X). For example, at ho hen outside temperatures and a high load of the vehicle battery module 1 or when charging the vehicle battery module 1 with cooling, the temperature increases in the longitudinal direction of the vehicle battery module 1 gradually.
Fig. 6 zeigt eine Betriebssituation mit einer relativ niedri gen Außentemperatur und einer relativ geringen Belastung der Fahrzeugbatterie FB, bei der die Abflusstemperatur Tab des ausströmenden Fluids F unterhalb der Zuflusstemperatur Tzu des einströmenden Fluids F liegt. Ein ähnlicher Temperaturver lauf ergibt sich beim Laden des Fahrzeugbatteriemoduls 1 un ter Heizung, wie in Fig. 6 dargestellt. Bei dem erfindungsge mäßen Fahrzeugbatteriemodul 1 wird aufgrund des strukturellen Aufbaus innerhalb des Fahrzeugbatteriemoduls 1 erreicht, dass die Temperaturdifferenz DT zwischen der Zuflusstemperatur Tzu und der Abflusstemperatur Tab stets innerhalb eines vorgege benen maximalen Temperaturbereichs ATmax verbleibt, wie in den Figuren 5, 6 dargestellt. Der Temperaturgradient innerhalb des Fahrzeugbatteriemoduls 1 in Längsrichtung ist nahezu li near, wie in den Figuren 5, 6 gezeigt. Weiterhin ist der ab solute Temperaturgradient aufgrund der laminaren Fluidströ mung innerhalb des Temperierungsraumes 2 relativ gering, so- dass die Betriebstemperatur der Batteriezellen 6 innerhalb des Fahrzeugbatteriemoduls 1 in einem vorgegebenen Tempera turfenster bleibt . Fig. 6 shows an operating situation with a relatively niedri gen outside temperature and a relatively low load on the vehicle battery FB, in which the outflow temperature T of the flowing fluid F below the inlet temperature to T the inflowing fluid F is located. A similar Temperaturver running results when charging the vehicle battery module 1 un ter heating, as shown in Fig. 6. In the erfindungsge MAESSEN vehicle battery module 1 due to the structural design, is achieved within the vehicle battery module 1 that the temperature difference DT between the inlet temperature T increases and the discharge temperature T always within a PRE-surrounded maximum temperature range AT max remains, as shown in Figures 5, 6 , The temperature gradient within the vehicle battery module 1 in the longitudinal direction is almost li near, as shown in Figures 5, 6. Furthermore, the ab solute temperature gradient due to the laminar Fluidströ tion within the Temperierungsraumes 2 is relatively low, so that the operating temperature of the battery cells 6 remains turfenster within the vehicle battery module 1 in a predetermined tempera.
Fig. 7 zeigt ein Temperaturprofil in Querrichtung (Y) des Fahrzeugbatteriemoduls 1. Das Fahrzeugbatteriemodul 1 weist eine Breite B auf, wobei die Temperatur innerhalb des Tempe rierungsraumes 2 in Querrichtung nahezu konstant ist, d.h., die Batteriezellen 6 an den Seiten des Temperierungsraumes 2 weisen nahezu die gleiche Temperatur auf wie die Batteriezel len 6 in der Mitte des Temperierungsraumes 2. 7 shows a temperature profile in the transverse direction (Y) of the vehicle battery module 1. The vehicle battery module 1 has a width B, wherein the temperature within the Tempe rierungsraumes 2 in the transverse direction is almost constant, ie, the battery cells 6 on the sides of the temperature control chamber 2 have almost the same temperature as the Batteriezel sources 6 in the middle of Temperierungsraumes second
Fig. 8 zeigt schematisch ein Temperaturmanagementsystem TMS gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zur Temperierung von Fahrzeugbatteriemodulen 1. Bei dem in Fig. 8 dargestell ten Ausführungsbeispiel sind zwei Fahrzeugbatteriemodule 1-1, 1-2 dargestellt, die jeweils einen erfindungsgemäßen Aufbau besitzen, der beispielhaft in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist. Das Temperaturmanagementsystem TMS gemäß der Erfindung besitzt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine zentra- le Steuereinheit bzw. Steuerrechner 8. Die Steuereinheit 8 hält die Betriebstemperatur T der Batteriezellen 6 innerhalb der verschiedenen Fahrzeugbatteriemodule 1 in einem an die jeweiligen Belastungszustand optimal angepassten Temperatur bereich und minimiert gleichzeitig die Temperaturgradienten zwischen den Batteriezellen 6 der verschiedenen Fahrzeugbat teriemodule 1. Die beiden Fahrzeugbatteriemodule 1-1, 1-2 be sitzen jeweils ein steuerbares Durchflussregelventil 9-1, 9-Fig. 8 shows schematically a temperature management system TMS according to another aspect of the invention for temperature control of vehicle battery modules 1. In the dargestell th in Fig. 8 embodiment, two vehicle battery modules 1-1, 1-2 are shown, each having a structure according to the invention, by way of example is shown in Figures 1 to 4. The temperature management system TMS according to the invention has in the illustrated embodiment a central The control unit 8 keeps the operating temperature T of the battery cells 6 within the various vehicle battery modules 1 in an optimally adapted to the respective load condition temperature range and simultaneously minimizes the temperature gradient between the battery cells 6 of the various Fahrzeugbat teriemodule 1. The two vehicle battery modules 1-1, 1-2 are each seated a controllable flow control valve 9-1, 9-
2, das einen Massefluss mF' des durch das Fahrzeugbatteriemo dul 1 hindurchfließenden Fluids F regelt. Die beiden Durch flussregelventile 9-1, 9-2, wie sie in Fig. 8 dargestellt sind, werden über eine Steuerleitung durch den Steuerrechner 8 angesteuert. Weiterhin besitzen die beiden Fahrzeugbatte riemodule 1-1, 1-2 jeweils eine Durchflussmesseinheit 10-1, 10-2, die einen Massefluss mF' des durch das Fahrzeugbatte riemodul 1 hindurchfließenden Fluids F misst. Weiterhin ver fügt jedes Fahrzeugbatteriemodul 1-1, 1-2 bei dem dargestell ten Ausführungsbeispiel über einen zugehörigen Temperatur sensor 11-1, 11-2. Die Temperatursensoren 11-1, 11-2 messen eine Abflusstemperatur Tab des aus den Fahrzeugbatteriemodu len 1-1, 1-2 hinausfließenden Fluids F. Darüber hinaus ver fügt das Temperaturmanagementsystem TMS bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel über einen weiteren Temperatursensor 11-2 which regulates a mass flow m F 'of the fuel F flowing through the vehicle battery 1. The two flow control valves 9-1, 9-2, as shown in FIG. 8, are controlled by the control computer 8 via a control line. Furthermore, the two vehicle battery module modules 1-1, 1-2 each have a flow measuring unit 10 - 1, 10 - 2, which measures a mass flow m F 'of the fluid flow through the vehicle battery module 1. Furthermore ver adds each vehicle battery module 1-1, 1-2 in the dargestell th embodiment via an associated temperature sensor 11-1, 11-2. The temperature sensors 11-1, 11-2 measure an outflow temperature T ab of the fluid F flowing out of the vehicle battery modules 1-1, 1-2. In addition, the temperature management system TMS in the exemplary embodiment illustrated uses a further temperature sensor 11.
3, welcher eine Zuflusstemperatur Tzu des in die Fahrzeugbat teriemodule 1-1, 1-2 hineinfließenden Fluids F misst. Die verschiedenen Fahrzeugbatteriemodule 1-1, 1-2 besitzen eine gemeinsame Fluid-Zuleitung 12 und eine gemeinsame Fluid- Ableitung 13, wie in Fig. 8 dargestellt. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Durchflussregel ventile 9-1, 9-2 ausgangsseitig an den Fahrzeugbatteriemodu len 1-1, 1-2 vorgesehen, d.h. auf Seiten der Fluid-Ableitung 13. Alternativ können die Durchflussregelventile 9-1, 9-2 auch eingangsseitig, d.h. auf Seiten der Fluid-Zuleitung 12, vorgesehen werden. Die Temperatursensoren 11-1, 11-2, 11-3 der Fahrzeugbatteriemodule 1-1, 1-2 sowie die Durchflussmess einheiten 10-1, 10-2 sind bei dem dargestellten Ausführungs beispiel mit der Steuereinheit 8 des Temperaturmanagementsys tems TMS verbunden. Die Steuereinheit 8 rechnet basierend auf der sensorisch erfassten Zuflusstemperatur Tzu und der senso risch erfassten Abflusstemperatur Tab sowie basierend auf dem erfassten Massefluss mF' des durch das Fahrzeugbatteriemodul 1-i hindurchfließenden Fluids F eine aktuelle Wärmeabgabe Q des betreffenden Fahrzeugbatteriemoduls 1-i. 3 which measures an inflow temperature T to of the fluid F flowing into the vehicle battery modules 1-1, 1-2. The various vehicle battery modules 1-1, 1-2 have a common fluid supply line 12 and a common fluid discharge line 13, as shown in Fig. 8. In the embodiment shown in Fig. 8, the flow control valves 9-1, 9-2 the output side to the Fahrzeugbatteriemodu len 1-1, 1-2 provided, ie on the side of the fluid discharge line 13. Alternatively, the flow control valves 9-1, 9-2 also on the input side, ie on the side of the fluid supply line 12, be provided. The temperature sensors 11-1, 11-2, 11-3 of the vehicle battery modules 1-1, 1-2 and the flow measuring units 10-1, 10-2 are connected in the illustrated embodiment, for example, with the control unit 8 of the Temperaturmanagementsys tems TMS. The control unit 8 calculates based on the sensor-detected flow temperature T increases and the senso driven detected outflow temperature T, and based on the detected mass flow m F 'of the flowing through the vehicle battery module 1-i fluid F is a current of heat Q of the relevant vehicle battery module 1-i.
Qn ~ Tin X min wobei Qn die abgegebene Wärmemenge des Moduls, Q n ~ T in X mi n where Q n is the heat released from the module,
Tin die Temperatur am Auslass des n-ten Moduls und Ti n is the temperature at the outlet of the nth module and
min der Massefluss des Moduls n ist, und m in the mass flow of the module is n, and
wobei Tin konstant im optimalen Bereich ist. where Ti n is constantly in the optimum range.
Jedes Fahrzeugbatteriemodul 1-i ist über eine mit einer Ein lassöffnung des Fahrzeugbatteriemoduls 1 verbundene Fluid- Zuleitung 12 über eine mit der Auslassöffnung des Fahrzeug batteriemoduls 1 verbundene Fluid-Ableitung 13 mit einem Mischventil 14 eines Kreislaufes verbunden, in dem das Fluid F, beispielsweise Wasser, zirkuliert. Das Mischventil 14 wird durch die Steuereinheit 8 des Temperaturmanagementsystems TMS in Abhängigkeit der berechneten Wärmeabgabe des Fahrzeugbat teriemoduls 1-i und der dem jeweiligen Betriebszustand ent sprechenden optimalen Temperatur zur Temperierung der Batte riezellen 6 des betreffenden Fahrzeugbatteriemoduls 1-i ge steuert. Das Durchflussregelventil 9 des Fahrzeugbatteriemo duls 1 und/oder eine damit verbundene Pumpe 15 des Kreislau fes ist zum Ausgleich von Temperaturdifferenzen zwischen dem Fahrzeugbatteriemodul 1 und anderen parallel dazu angeordne ten Fahrzeugbatteriemodulen durch die Steuereinheit 8 in Ab- hängigkeit des durch die Durchflussmesseinheit 10 des Fahr zeugbatteriemoduls 1 gemessenen Masseflusses des durch das Fahrzeugbatteriemodul 1 hindurchströmenden Fluids F steuer bar. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist das Fahrzeugbatteriemodul 1 mit weiteren gleichartigen aufgebauten Fahrzeugbatteriemo dulen parallel in einem Kreislauf vorgesehen. Dieser Kreis lauf umfasst einen Fluidtank 16 mit einem vorgegebenen Volu men zur Aufnahme einer bestimmten Menge des Fluids F, welches durch die parallel angeordneten Fahrzeugbatteriemodule 1 der Fahrzeugbatterie FB in dem Kreislauf zirkuliert. Der Fluid tank 16 dient beispielsweise zur Aufnahme einer bestimmten Menge einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser. Das von den verschiedenen Fahrzeugbatteriemodulen 1-i abgegebene Fluid F gelangt über das Mischventil 14 zu einem Eingang 17 des Flu idtanks 16. Der Fluidtank 16 besitzt einen Ausgang 18, über den das Fluid F über das Mischventil 14 zu der Fluid- Zuleitung 12 des Kreislaufes gelangt. Die Pumpe 15 des Kreis laufes sorgt dafür, dass das Fluid F innerhalb des Kreislau fes zirkuliert und die verschiedenen Fahrzeugbatteriemodule 1-i der Fahrzeugbatterie FB durchströmt. Der Fluidtank 16 be sitzt bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ei nen eigenen Temperatursensor 11-4, welcher die Temperatur des in dem Fluidtank 16 befindlichen Fluids F an die Steuerein heit 8 des Temperaturmanagementsystems TMS meldet. Each vehicle battery module 1-i is connected via a connected to an inlet opening of the vehicle battery module 1 fluid supply line 12 via a connected to the outlet opening of the vehicle battery module 1 fluid discharge line 13 with a mixing valve 14 of a circuit in which the fluid F, for example water , circulates. The mixing valve 14 is controlled by the control unit 8 of the temperature management system TMS depending on the calculated heat output of Fahrzeugbat teriemoduls 1-i and the respective operating state ent speaking optimal temperature for temperature control of the Batte riezellen 6 of the respective vehicle battery module 1-i ge. The flow control valve 9 of the Fahrzeugbatteriemo module 1 and / or an associated pump 15 of the Kreislau fes is to compensate for temperature differences between the vehicle battery module 1 and other parallel arrange th vehicle battery modules by the control unit 8 in Ab-. dependence of measured by the flow measuring unit 10 of the driving convincing battery module 1 mass flow of flowing through the vehicle battery module 1 fluid F control bar. As shown in Fig. 8, the vehicle battery module 1 is provided with other similar constructed Fahrzeugbatteriemo modules in parallel in a circuit. This circuit comprises a fluid tank 16 with a predetermined Volu men for receiving a certain amount of the fluid F, which circulates through the parallel arranged vehicle battery modules 1 of the vehicle battery FB in the cycle. The fluid tank 16 is used for example for receiving a certain amount of a liquid, in particular water. The discharged from the various vehicle battery modules 1-i fluid F passes through the mixing valve 14 to an input 17 of the Flu idtanks 16. The fluid tank 16 has an output 18 through which the fluid F via the mixing valve 14 to the fluid supply line 12 of the circuit arrives. The pump 15 of the circuit run ensures that the fluid F circulates within the Kreislau fes and the various vehicle battery modules 1-i of the vehicle battery FB flows through. The fluid tank 16 be sitting in the embodiment shown in Fig. 8 egg nen own temperature sensor 11-4, which reports the temperature of the fluid in the fluid tank 16 fluid F to the Steuerein unit 8 of the temperature management system TMS.
Die Steuereinheit 8 des Temperaturmanagementsystems TMS kann bei einer möglichen Ausführungsform die in dem Temperierungs raum 2 eines Fahrzeugbatteriemoduls 1 befindlichen Batterie zellen 6 für einen momentan und/oder für einen zu erwartenden zukünftigen Betriebszustand eines Elektrofahrzeuges auf eine dafür geeignete Temperatur einstellen. Bei einer möglichen Ausführungsform stellt die Steuereinheit 8 die in dem Tempe rierungsraum 2 eines Fahrzeugbatteriemoduls 1 befindlichen Batteriezellen 6 auf eine geeignete Ladetemperatur zum zügi gen Aufladen der Batteriezellen 6 innerhalb eines vorgegebe nen kurzen Ladezeitraumes ein und variiert diese Temperatur während des Ladevorgangs um eine maximale Aufnahme von elektrischer Ladung über die Zeit zu erreichen. Dieser Lade zeitraum beträgt beispielsweise weniger als zehn Minuten. Weiterhin kann die Steuereinheit 8 die in dem Temperierungs raum 2 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 befindlichen Batteriezel len 6 auf eine geeignete Entladetemperatur zum zügigen Entla den der Batteriezellen 6 innerhalb eines kurzen Entladezeit raumes einstellen. Hierzu steuert der Steuerrechner 8 das Mischventil 14 und/oder die Pumpe 15 des Fluid-Kreislaufes an. Mithilfe des Mischventils 14 kann das über die Fluid- Ableitung 13 abfließende Fluid F entweder in den Fluidtank 16 eingeleitet werden oder zumindest teilweise direkt auf die Fluid-Zuleitung 12 zurückgeführt werden. Hierdurch kann bei spielsweise erreicht werden, dass die Zuflusstemperatur Tzu des durch die Fluid-Zuleitung 12 zu den Fahrzeugbatteriemodu len 1-1, 1-2 gelangenden Fluids F auf eine bestimmte ge wünschte Temperatur eingestellt wird. Bei einer weiteren mög lichen Ausführungsform ist an der Fluid-Zufuhrleitung 12 eine elektrische Heizung vorgesehen, die zusätzlich zur Temperie rung der in dem Temperierungsraum 2 befindlichen Batteriezel len 6 durch die Steuereinheit 8 angesteuert wird. The control unit 8 of the temperature management system TMS, in one possible embodiment, the cells located in the temperature control room 2 of a vehicle battery module 1 cells 6 set for a current and / or for an expected future operating condition of an electric vehicle to a suitable temperature. In one possible embodiment, the control unit 8 located in the Tempe rierungsraum 2 of a vehicle battery module 1 Battery cells 6 to a suitable charging temperature for zügi conditions charging the battery cells 6 within a given nen short charging period and varies this temperature during the charging process to achieve a maximum uptake of electrical charge over time. This loading period is for example less than ten minutes. Furthermore, the control unit 8 can be located in the tempering chamber 2 of the vehicle battery module 1 Batteriezel len 6 to a suitable discharge temperature for rapid Entla the battery cells 6 set within a short discharge time space. For this purpose, the control computer 8 controls the mixing valve 14 and / or the pump 15 of the fluid circuit. With the aid of the mixing valve 14, the fluid F flowing out via the fluid outlet 13 can either be introduced into the fluid tank 16 or at least partially returned directly to the fluid supply line 12. This can be achieved in example that the inflow temperature T to the len through the fluid supply line 12 to the Fahrzeugbatteriemodu len 1-1, 1-2 reaching fluid F is set to a certain ge desired temperature. In another possible union embodiment, an electric heater is provided on the fluid supply line 12, which len in addition to Temperie located in the temperature control chamber 2 Batteriezel 6 is controlled by the control unit 8.
Die Steuereinheit 8 des Temperaturmanagementsystems TMS der Fahrzeugbatterie FB kann bei einer möglichen Ausführungsraum die in dem Temperierungsraum 2 des Fahrzeugbatteriemoduls 1 befindlichen Batteriezellen 6 durch Ansteuerung des Mischven tils 14, der Pumpe 15 und/oder einer an dem jeweiligen Fahr zeugbatteriemodul 1 vorgesehenen elektrischen Heizung derart vortemperieren, dass eine durch die Steuereinheit 8 überwach te Betriebstemperatur des Fahrzeugbatteriemoduls 1 bei Errei- chen einer Ladestation einer vorgegebenen Soll- Ladestarttemperatur T0 entspricht. Bei einer möglichen Aus führungsform ist das Temperaturmanagementsystem TMS, insbe sondere dessen Steuerrechner 8, mit einer Navigationseinheit des Elektrofahrzeuges verbunden und erhält Daten bzw. Infor mationen, wann eine Ladestation zum Aufladen der Fahrzeugbat- teriemodule 1 der Fahrzeugbatterie FB voraussichtlich durch das Elektrofahrzeug erreicht wird. In diesem Falle werden die Fahrzeugbatteriemodule 1 durch Ansteuerung des Mischventils 14, der Pumpe 15 sowie ggf. vorhandener Heizelemente in ge eigneter Weise vortemperiert, sodass die Fahrzeugbatteriemo dule 1 der Fahrzeugbatterie FB bereits eine optimale La destarttemperatur aufweisen, sobald das Elektrofahrzeug bei der Ladestation ankommt. Es wird bei dieser Ausführungsform somit vorausschauend eine Vortemperierung der Batteriezellen 6 innerhalb der Fahrzeugbatteriemodule 1 vorgenommen, sodass diese eine optimale bzw. ideale Ladestarttemperatur besitzen, wenn mit dem elektrischen Ladevorgang an der Ladestation be gonnen wird. Hierdurch kann die Ladezeit zum Aufladen der Fahrzeugbatteriemodule 1-i innerhalb der Fahrzeugbatterie FB deutlich reduziert werden. Bei einer möglichen Ausführungs form wird ein kurzer Ladezeitraum von weniger als zehn Minu ten zum Aufladen der Fahrzeugbatteriemodule 1-i erreicht. Bei einer möglichen Ausführungsform beträgt die Ladezeit zum Auf laden eines Fahrzeugbatteriemoduls 1 weniger als acht Minu ten . The control unit 8 of the temperature management system TMS of the vehicle battery FB can pre-heat the battery cells located in the Temperierungsraum 2 of the vehicle battery module 1 6 by controlling the Mischven tils 14, the pump 15 and / or provided on the respective driving tool battery module 1 electric heating in such a possible execution space in that an operating temperature of the vehicle battery module 1 monitored by the control unit 8 is reached in the event of chen a charging station of a predetermined nominal charging start temperature T 0 corresponds. In one possible embodiment, the temperature management system TMS, in particular its control computer 8, is connected to a navigation unit of the electric vehicle and receives data or information as to when a charging station for charging the vehicle battery modules 1 of the vehicle battery FB is expected to be reached by the electric vehicle. In this case, the vehicle battery modules 1 are preheated by controlling the mixing valve 14, the pump 15 and possibly existing heating elements in ge suitable manner, so that the Fahrzeugbatteriemo module 1 of the vehicle battery FB already have an optimal La destarttemperatur as soon as the electric vehicle arrives at the charging station. It is thus made in advance in this embodiment, a pre-conditioning of the battery cells 6 within the vehicle battery modules 1, so that they have an optimal or ideal charging start temperature when it is started with the electrical charging at the charging station. As a result, the charging time for charging the vehicle battery modules 1-i within the vehicle battery FB can be significantly reduced. In one possible embodiment, a short charging period of less than ten minutes is achieved for charging the vehicle battery modules 1-i. In one possible embodiment, the charging time for charging a vehicle battery module 1 is less than eight minutes.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugbatterie FB für ein Elektrofahr zeug verfügt über mehrere integrierte Fahrzeugbatteriemodule 1-i, die in einem gemeinsamen Kreislauf parallel von einem darin zirkulierenden Fluid F durchströmt werden. Die Anzahl der parallel angeordneten Fahrzeugbatteriemodule 1-i inner halb des Kreislaufes kann je nach Anwendungsfall variieren. Bei dem in Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Betriebstemperatur der Batteriezellen 6 innerhalb der Fahr- zeugbatteriemodule 1-i durch ein Fahrzeugbatterie- Temperaturmanagementsystem TMS innerhalb eines vorgegebenen optimalen Temperaturbereichs gehalten, wobei vorzugsweise gleichzeitig die Temperaturgradienten zwischen den Batterie zellen 6 und/oder den Fahrzeugbatteriemodulen 1-i durch den Steuerrechner 8 des Temperaturmanagementsystems TMS minimal gehalten werden. Der Steuerrechner 8 des Temperaturmanage mentsystems TMS kann beispielsweise über einen Fahrzeugbus mit weiteren Einheiten des Elektrofahrzeuges verbunden sein, insbesondere eine Navigationseinheit des Elektrofahrzeuges. Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform ist die Steuer einheit 8 des Temperaturmanagementsystems TMS zusätzlich mit einem Batteriemanagementsystem BMS der Fahrzeugbatterie FB über eine Schnittstelle verbunden. Das Batteriemanagementsys tem BMS des Elektrofahrzeuges überwacht Auflade- und Entlade vorgänge der Fahrzeugbatteriemodule 1-i. Beispielsweise schützt das Batteriemanagementsystem BMS die verschiedenen Fahrzeugbatteriemodule 1-i der Fahrzeugbatterie FB vor einem zu schnellen Auf- oder Entladen. Bei einer möglichen Ausfüh rungsform ist das Batteriemanagementsystem BMS der Fahrzeug batterie FB über eine Datenschnittstelle mit dem Steuerrech ner 8 des Temperaturmanagementsystems TMS der Fahrzeugbatte rie FB verbunden, sodass das Batteriemanagementsystem BMS und das Temperaturmanagementsystem TMS der Fahrzeugbatterie FB miteinander kommunizieren bzw. Daten austauschen können. Der Datenaustausch dient dazu, die Ladezeit durch eine optimale Wahl von Temperatur und Ladespannung zu verringern, oder die Energieausbeute im Entladefalle über die gesamte Entladezeit optimal zu gestalten. Wie in Fig. 8 dargestellt, verfügt der Fluidtank 16 bei einer möglichen Ausführungsform zusätzlich über optionale Anschlüs se 19, 20, die eine externe Kühlung oder Erwärmung des in dem Fluidtank 16 befindlichen Fluids F erlauben. Beispielsweise kann die Ladestation zum elektrischen Laden der Fahrzeugbat- teriemodule 1-i zusätzlich mit einem Aggregat ausgerüstet sein, welches dem Fluidtank 16 nach Anschluss an das Aggregat ein gekühltes oder erwärmtes Fluid F zuführt, um die Tempera tur des Fluids F innerhalb des Fluidtanks 16 zu verändern. Liegt beispielsweise die Temperatur des in dem Fluidtank 16 enthaltenen Fluids F über einem Schwellenwert kann nach An schluss einer externen Kühlung mithilfe des externen Kühlag gregats die Temperatur des Fluids F innerhalb des Fluidtanks 16 in einem relativ kurzen Zeitraum vermindert werden, um ei ne geeignete Betriebstemperatur für die Batteriezellen 6 zu erreichen . The vehicle battery FB according to the invention for an electric vehicle has several integrated vehicle battery modules 1-i, which are flowed through in parallel in a common circuit by a circulating fluid F. The number of parallel arranged vehicle battery modules 1-i inner half of the circuit may vary depending on the application. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 8, the operating temperature of the battery cells 6 within the vehicle battery modules 1-i is kept within a predetermined optimum temperature range by a vehicle battery temperature management system TMS, preferably at the same time the temperature gradients between the battery cells 6 and / or the vehicle battery modules 1-i are kept minimal by the control computer 8 of the temperature management system TMS. The control computer 8 of the temperature management system TMS can be connected, for example via a vehicle bus with other units of the electric vehicle, in particular a navigation unit of the electric vehicle. In a further possible embodiment, the control unit 8 of the temperature management system TMS is additionally connected to a battery management system BMS of the vehicle battery FB via an interface. The battery management system BMS of the electric vehicle monitors charging and discharging operations of the vehicle battery modules 1-i. For example, the battery management system BMS protects the various vehicle battery modules 1-i of the vehicle battery FB against over-charging or discharging. In one possible embodiment, the battery management system BMS of the vehicle battery FB is connected to the control computer 8 of the temperature management system TMS of the vehicle battery FB via a data interface so that the battery management system BMS and the temperature management system TMS of the vehicle battery FB can communicate with each other or exchange data. The data exchange serves to reduce the charging time by an optimum choice of temperature and charging voltage, or to optimally design the energy yield in the discharge trap over the entire discharge time. As shown in FIG. 8, the fluid tank 16 in one possible embodiment additionally has optional ports 19, 20 which permit external cooling or heating of the fluid F in the fluid tank 16. For example, the charging station for electrically charging the vehicle battery modules 1-i can additionally be equipped with an aggregate which supplies a cooled or heated fluid F to the fluid tank 16 after connection to the unit in order to increase the temperature of the fluid F within the fluid tank 16 change. For example, if the temperature of the fluid F contained in the fluid tank 16 is above a threshold value, the temperature of the fluid F within the fluid tank 16 can be reduced within a relatively short period of time after the external cooling by means of the external cooling unit, to provide a suitable operating temperature for to reach the battery cells 6.
Fig. 9 zeigt schematisch eine in ein Fahrzeuggestell 21 eines Fahrzeuges eingebaute Fahrzeugbatterie FB, die mehrere Fahr- zeugbatteriemodule 1-i umfasst. Bei dem in Fig. 9 dargestell ten Beispiel umfasst die Fahrzeugbatterie FB 4 x 8 = 32 Fahr- zeugbatteriemodule 1-i. Jedes Fahrzeugbatteriemodul 1 besitzt dabei vorzugsweise vier Gruppen von jeweils 38 Batteriezellen 6, d.h. 152 Batteriezellen 6. Die Fahrzeugbatterie FB, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, enthält somit insgesamt 4.484 Batteriezellen 6. Diese Batteriezellen 6 sind beispielsweise Lithium-Ionen-Batteriezellen . Die in Fig. 9 dargestellte Fahrzeugbatterie FB des Elektrofahrzeuges kann aufgrund des speziellen Aufbaus der darin enthaltenen Fahrzeugbatteriemo- dule 1-i vorzugsweise mit einer Ladezeit von weniger als zehn Minuten bis zum gewählten optimalen Ladezustand aufgeladen werden . Figuren 10, 11 zeigen Ausführungsbeispiele für Fahrzeugbatte- riemodule 1-i von oben und unten. Fig. 10 zeigt eine Ansicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugbatteriemoduls 1 von oben mit fünf elektrischen Leiterplatten zur Kontaktie rung der darin enthaltenen Batteriezellen 6. Fig. 11 zeigt eine Ansicht von unten auf ein Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugbatteriemoduls 1 mit vier eigenen Kupferblechen zur Kontaktierung der darin enthaltenen bzw. verschalteten Batte riezellen 6. FIG. 9 schematically shows a vehicle battery FB which is installed in a vehicle frame 21 of a vehicle and which comprises a plurality of vehicle battery modules 1-i. 9, the vehicle battery FB comprises 4 × 8 = 32 vehicle battery modules 1-i. Each vehicle battery module 1 preferably has four groups of 38 battery cells 6, ie 152 battery cells 6. The vehicle battery FB, as shown in Fig. 9, thus contains a total of 4,484 battery cells 6. These battery cells 6 are, for example, lithium-ion battery cells. The vehicle battery FB of the electric vehicle shown in FIG. 9 can preferably be charged to a load of less than ten minutes due to the special design of the vehicle battery modules 1-i contained therein, up to the selected optimum state of charge. FIGS. 10, 11 show exemplary embodiments of vehicle battery modules 1-i from above and below. Fig. 10 shows a view of an embodiment of a vehicle battery module 1 from above with five electrical circuit boards for Kontaktie tion of the battery cells contained therein 6. Fig. 11 shows a bottom view of an embodiment of a vehicle battery module 1 with four separate copper sheets for contacting the therein or interconnected Batte riezellen 6.
Das erfindungsgemäße Temperaturmanagementsystem TMS erlaubt eine Temperierung der Batteriezellen 6 in einem weiten Anwen dungsspektrum, insbesondere auch bei hohen Betriebsanforde rungen, insbesondere Schnellladen, oder bei einer Passfahrt des Elektrofahrzeuges. Die Fahrzeugbatterie FB ist modular aufgebaut und besitzt mehrere Fahrzeugbatteriemodule 1-i. Dies erlaubt einen Austausch einzelner Fahrzeugbatteriemodule 1-i, falls diese defekt sind. Die Fahrzeugbatteriemodule 1-i sind derart ausgestaltet, dass Elektrofahrzeuge für unter schiedliche Anwendungen unter Verwendung der gleichartig auf gebauten Fahrzeugbatteriemodule 1-i angeboten werden können. Alternativ können dieselben Elektrofahrzeuge mit unterschied lichen Fahrzeugbatteriemodulen ausgestattet und an unter schiedliche Anforderungen aufgrund des modularen Aufbaus in leichter Weise angepasst werden. Das erfindungsgemäße Fahr zeugbatterie-Temperaturmanagementsystem TMS kann mit einem bestehenden Batteriemanagementsystem BMS gekoppelt werden. Darüber hinaus kann das Temperaturmanagementsystem TMS zu sätzlich mit weiteren Steuereinheiten des Elektrofahrzeuges über einen Fahrzeugbus verbunden werden, insbesondere mit ei ner Navigationseinheit des Elektrofahrzeuges. Wie in Fig. 8 dargestellt, können die verschiedenen Fahrzeugbatteriemodule 1-i mittels eines Schlauches an eine Fluid-Zuleitung 12 und eine Fluid-Ableitung 13 angeschlossen sein. Ein Temperatur fühler misst die Temperatur Tab des abfließenden Fluids F je Fahrzeugbatteriemodul 1. Die Temperatur des zufließenden Flu ids F kann zentral von einem Temperaturfühler bzw. Tempera tursensor 11-3 gemessen werden. Die Temperatur im Fluid- bzw. Vorratstank 16 wird mithilfe eines Temperaturfühlers bzw. Temperatursensors 11-4 gemessen. Jedes Fahrzeugbatteriemodul 1 verfügt bei einer möglichen Ausführungsform über ein Durch flussregelventil 9 und ein Durchflussmessgerät 10. Die Steu ereinheit 8 berechnet aus der Zufluss- und Abflusstemperatur sowie dem Masseflusses des Fluids F die aktuelle Wärmeabgabe jedes Fahrzeugbatteriemoduls 1 und regelt über das Mischven til 14 die geeignete Zuflusstemperatur Tzu, um die Wärmemenge der Fahrzeugbatteriemodule 1 im Bereich des zulässigen Fens ters der Betriebstemperatur ab- oder zuführen zu können. Dif ferenzen zwischen den Fahrzeugbatteriemodulen 1-i werden durch eine Reduzierung oder Erhöhung des Masseflusses je Fahrzeugbatteriemodul 1 durch die Steuereinheit 8 geregelt . Hierzu können die durchfließende Masse ermittelt und mittels einer Drossel eingestellt werden oder eine regelbare Pumpe angesteuert werden. Bei Einsatz einer Drossel kann die Pumpleistung durch die zentral regelbare Pumpe 15 bereitge stellt werden. Der Fluidtank 16 kann über den externen An schluss 19, 20 an einen externen oder alternativ in dem Fahr zeug selbst befindlichen Kühl- und Heizkreislauf angeschlos sen werden. Der Fluidtank 16 ist vorzugsweise selbst aus tauschbar . The temperature management system according to the invention TMS allows temperature control of the battery cells 6 in a wide appli cation spectrum, especially at high operating requirements, in particular fast charging, or at a pass of the electric vehicle. The vehicle battery FB is modular and has a plurality of vehicle battery modules 1-i. This allows an exchange of individual vehicle battery modules 1-i, if they are defective. The vehicle battery modules 1-i are configured such that electric vehicles can be offered for different applications using the vehicle-mounted battery modules 1-i similarly constructed. Alternatively, the same electric vehicles may be equipped with different vehicle battery modules and easily adapted to different requirements due to the modular structure. The vehicle battery temperature management system TMS according to the invention can be coupled to an existing battery management system BMS. In addition, the temperature management system TMS can be additionally connected to further control units of the electric vehicle via a vehicle bus, in particular with egg ner navigation unit of the electric vehicle. As shown in Fig. 8, the various vehicle battery modules 1-i by means of a hose to a fluid supply line 12 and be connected to a fluid discharge line 13. A temperature sensor measures the temperature T ab of the outflowing fluid F per vehicle battery module 1. The temperature of the inflowing fluid F can be measured centrally by a temperature sensor or temperature sensor 11-3. The temperature in the fluid or storage tank 16 is measured by means of a temperature sensor or temperature sensor 11-4. Each vehicle battery module 1 in one possible embodiment has a flow control valve 9 and a flow meter 10. The control unit 8 calculates the current heat output of each vehicle battery module 1 from the inflow and outflow temperature and the mass flow of the fluid F and regulates the appropriate valve via the mixing valve 14 Inflow temperature T to , in order to decrease or supply the amount of heat of the vehicle battery modules 1 in the range of permissible Fens age of the operating temperature. Dif ferenzen between the vehicle battery modules 1-i are controlled by a reduction or increase in the mass flow per vehicle battery module 1 by the control unit 8. For this purpose, the mass flowing through can be determined and adjusted by means of a throttle or a controllable pump can be activated. When using a throttle, the pump power can be prepared by the centrally controllable pump 15 bereitge. The fluid tank 16 can be connected via the external con nection 19, 20 to an external or alternatively in the driving convincing itself located cooling and heating circuit. The fluid tank 16 is preferably self-exchangeable.
Das erfindungsgemäße Fahrzeugbatteriemodul 1 und die erfin dungsgemäße Fahrzeugbatterie FB sowie das erfindungsgemäße Temperaturmanagementsystem TMS eignen sich für unterschiedli che Elektrofahrzeuge, insbesondere Elektrostraßenfahrzeuge, insbesondere Pkw und Lkw. Weiterhin eignen sich die erfin- dungsgemäßen Fahrzeugbatteriemodule 1 und die erfindungsgemä ße Fahrzeugbatterie FB und das erfindungsgemäße Temperaturma nagementsystem TMS auch für sonstige Anwendungen, bei denen Fahrzeugbatterien eingesetzt werden, beispielsweise elektrisch angetriebene Wasserfahrzeuge oder Fluggeräte. The vehicle battery module 1 according to the invention and the vehicle battery FB according to the invention and the temperature management system TMS according to the invention are suitable for different electric vehicles, in particular electric road vehicles, in particular cars and trucks. Vehicle battery modules 1 according to the invention and the vehicle battery FB according to the invention and the temperature management system TMS according to the invention are also used for other applications in which vehicle batteries are used, for example electrically powered watercraft or aircraft.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Fahrzeugbatteriemodul (1) für eine Fahrzeugbatterie (FB) eines Elektrofahrzeuges, mit einem Temperierungsraum (2) zur Aufnahme und Fixierung von darin eingesetzten auflad baren Batteriezellen (6), deren Mantelflächen von einem durch den Temperierungsraum (2) hindurchfließenden Fluid (F) zur gleichmäßigen Temperierung der Batteriezellen (6) homogen umströmt werden, 1. Vehicle battery module (1) for a vehicle battery (FB) of an electric vehicle, with a Temperierungsraum (2) for receiving and fixing therein inserted rechargeable ble battery cells (6) whose lateral surfaces of a through the Temperierungsraum (2) flowing through fluid (F) for homogeneous temperature control of the battery cells (6) are flowed around homogeneously,
wobei der Temperierungsraum (2) über Verbindungsöffnungen (5) mit einer Einlasskammer (3) des Fahrzeugbatteriemo duls (1) verbunden ist, welche das über eine Einlassöff nung (4) des Fahrzeugbatteriemoduls (1) eintretende Fluid (F) räumlich verteilt, bevor es durch die Verbindungsöff nungen (5) in den Temperierungsraum (2) des Fahrzeugbat teriemoduls (1) gelangt.  wherein the Temperierungsraum (2) via connection openings (5) with an inlet chamber (3) of the Fahrzeugbatteriemo module (1) is connected, which the voltage via an inlet opening (4) of the vehicle battery module (1) spatially distributed fluid (F) spatially distributed before it through the Verbindungsöff openings (5) in the temperature control chamber (2) of the Fahrzeugbat teriemoduls (1) passes.
2. Fahrzeugbatteriemodul nach Anspruch 1, 2. Vehicle battery module according to claim 1,
wobei der Temperierungsraum (2) des Fahrzeugbatteriemo duls (1) über Verbindungsöffnungen (5) mit einer Auslass kammer des Fahrzeugbatteriemoduls (1) verbunden ist, wel che das aus dem Temperierungsraum (2) des Fahrzeugbatte riemoduls (1) austretende Fluid (F) zusammenführt und über eine Auslassöffnung des Fahrzeugbatteriemoduls (1) abgibt .  wherein the Temperierungsraum (2) of the Fahrzeugbatteriemo module (1) via connection openings (5) with an outlet chamber of the vehicle battery module (1) is connected, wel che from the Temperierungsraum (2) of the vehicle battery riemoduls (1) merging fluid (F) merges and via an outlet opening of the vehicle battery module (1) emits.
3. Fahrzeugbatteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, 3. Vehicle battery module according to claim 1 or 2,
mit mindestens einem aus einem elektrisch isolierenden Material bestehenden Aufnahmegitter (7), das eine Viel zahl von gleichmäßig beabstandeten Aufnahmeöffnungen auf weist . with at least one of an electrically insulating material receiving grid (7), which has a lot of number of uniformly spaced receiving openings.
4. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An sprüche 1 bis 3, 4. Vehicle battery module according to one of the preceding claims to 1 to 3,
wobei die Verbindungsöffnungen (5) zwischen der Temperie rungskammer (2) des Fahrzeugbatteriemoduls (1) und der Einlasskammer und/oder der Auslasskammer des Fahrzeugbat teriemoduls (1) mehrere derart beabstandete Schlitze auf weisen, dass die dahinter vorhandene Strömung alle Batte riezellen (6) gleichmäßig umströmt.  wherein the connection openings (5) between the tempering chamber (2) of the vehicle battery module (1) and the inlet chamber and / or the outlet chamber of the Fahrzeugbat teriemoduls (1) have a plurality of slots spaced such that the flow behind all Batte riezellen (6) flows around evenly.
5. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An 5. Vehicle battery module according to one of the preceding An
sprüche 1 bis 4,  Proverbs 1 to 4,
wobei die in den Temperierungsraum (2) eingesetzten Bat teriezellen (6) zu ihrer Fixierung und zur Abdichtung des Temperierungsraumes (2) mit einer aushärtenden Kunstharz masse, insbesondere Glasfaserepoxidharz, vergossen sind, die wärmeleitend und elektrisch isolierend ist.  wherein the Bat in the Temperierungsraum (2) used teriezellen (6) for their fixation and for sealing the Temperierungsraumes (2) with a thermosetting resin mass, in particular Glasfaserepoxidharz, encapsulated, which is thermally conductive and electrically insulating.
6. Fahrzeugbatteriemodul nach Anspruch 5, 6. Vehicle battery module according to claim 5,
wobei die eingesetzten Batteriezellen (6) jeweils zwei gegenüberliegende elektrische Pole aufweisen, die in die ausgehärtete Kunstharzmasse eingebettet sind und daraus hervorragen, wobei erste Pole der Batteriezellen (6) gruppenweise mit einer ersten leitenden Platte, insbeson dere einem Kupferblech, und zweite Pole der Batteriezel len (6) gruppenweise mit einer zweiten elektrischen Plat te, insbesondere einem Kupferblech, in paralleler oder serieller Schaltung verbunden sind.  wherein the inserted battery cells (6) each have two opposite electrical poles, which are embedded in the cured resin composition and protrude therefrom, wherein first poles of the battery cells (6) in groups with a first conductive plate, in particular a copper sheet, and second poles of the battery cell Groups (6) in groups with a second electrical Plat te, in particular a copper sheet, are connected in parallel or serial circuit.
7. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An 7. Vehicle battery module according to one of the preceding An
sprüche 1 bis 6, wobei das Fahrzeugbatteriemodul (1) aufweist: ein Durch flussregelventil (9), das einen Massefluss, mF', des durch das Fahrzeugbatteriemodul (1) hindurchfließenden Fluids (F) regelt, Claims 1 to 6, wherein the vehicle battery module (1) comprises: a flow control valve (9) having a mass flow, m F 'by controls the vehicle battery module (1) through flowing fluid (F),
eine Durchflussmesseinheit (10) , die einen Massefluss, mF', des durch das Fahrzeugbatteriemodul (1) hindurchströ menden Fluids (F) misst, und a flow measuring unit (10) measuring a mass flow, m F ', of the fluid (F) passing through the vehicle battery module (1), and
Temperatursensoren (11) , welche eine Zuflusstemperatur, Temperature sensors (11), which an inflow temperature,
Tzu, des in das Fahrzeugbatteriemodul (1) hineinfließen den Fluids (F) und/oder eine Abflusstemperatur, Tab, des aus dem Fahrzeugbatteriemodul (1) hinausfließenden Fluids (F) messen. T on, of the vehicle battery module (1) in flow from the fluid (F) and / or a discharge temperature, T, of the battery from the vehicle module (1) also flowing fluid (F) measured.
8. Fahrzeugbatteriemodul nach Anspruch 7, 8. Vehicle battery module according to claim 7,
wobei die Temperatursensoren (11) des Fahrzeugbatteriemo duls (1) und die Durchflussmesseinheit (10) des Fahrzeug batteriemoduls (1) mit einer Steuereinheit (8) verbunden sind, die basierend auf der sensorisch erfassten Zufluss temperatur, Tzu, und der sensorisch erfassten Abflusstem peratur, Tab, sowie basierend auf dem erfassten Masse fluss, mF', des durch das Fahrzeugbatteriemodul (1) hin durchfließenden Fluids (F) eine aktuelle Wärmeabgabe, Q', des Fahrzeugbatteriemoduls (1) berechnet. wherein the temperature sensors (11) of the Fahrzeugbatteriemo module (1) and the flow measuring unit (10) of the vehicle battery module (1) with a control unit (8) are connected, based on the sensory detected inflow temperature, T to , and the sensory detected Abflussem temperature, T down, and based on the sensed mass flow, m F ', of by the vehicle battery module (1) towards a fluid flowing through (F) an actual heat output, Q', of the vehicle battery module (1).
9. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An 9. Vehicle battery module according to one of the preceding An
sprüche 1 bis 8,  Proverbs 1 to 8,
wobei das Fahrzeugbatteriemodul (1) über eine mit der Einlassöffnung des Fahrzeugbatteriemoduls (1) verbundene Fluid-Zufuhrleitung (12) und über eine mit der Auslass öffnung des Fahrzeugbatteriemoduls (1) verbundene Fluid- Ableitung (13) mit einem Mischventil (14) eines Kreislau fes verbunden ist, in dem das Fluid zirkuliert,  wherein the vehicle battery module (1) has a fluid supply line (12) connected to the inlet opening of the vehicle battery module (1) and a fluid discharge line (13) connected to the outlet opening of the vehicle battery module (1) with a mixing valve (14) of a circuit connected in which the fluid circulates,
wobei das Mischventil (14) durch die Steuereinheit (8) in Abhängigkeit der berechneten Wärmeabgabe, Q', des Fahr- zeugbatteriemoduls (1) zur Temperierung der Batteriezel len (6) des Fahrzeugbatteriemoduls (1) steuerbar ist. wherein the mixing valve (14) is controlled by the control unit (8) as a function of the calculated heat output, Q ', of the driving battery module (1) for tempering the Batteriezel len (6) of the vehicle battery module (1) is controllable.
10. Fahrzeugbatteriemodul nach Anspruch 9, 10. Vehicle battery module according to claim 9,
wobei das Durchflussregelventil (9) des Fahrzeugbatte riemoduls (1) und/oder eine damit verbundene Pumpe (15) zum Ausgleich von Temperaturdifferenzen zwischen dem Fahrzeugbatteriemodul (1) und anderen parallel dazu ange ordneten Fahrzeugbatteriemodulen (1') durch die Steuer einheit (8) in Abhängigkeit des durch die Durchflussmess einheit (10) des Fahrzeugbatteriemoduls (1) gemessenen Masseflusses, mF', des durch das Fahrzeugbatteriemodul (1) hindurchströmenden Fluids (F) steuerbar ist. wherein the flow control valve (9) of the vehicle battery module (1) and / or an associated pump (15) to compensate for temperature differences between the vehicle battery module (1) and other parallel arranged vehicle battery modules (1 ') by the control unit (8). in dependence of the through the flow measuring unit (10) of the vehicle battery module (1) measured mass flow, m F ', by the vehicle battery module (1) flowing through the fluid (F) is controllable.
11. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An 11. Vehicle battery module according to one of the preceding An
sprüche 1 bis 10,  Proverbs 1 to 10,
wobei das Fahrzeugbatteriemodul (1) mit weiteren gleich artig aufgebauten Fahrzeugbatteriemodulen parallel in ei nem Kreislauf vorgesehen ist, der einen Fluidtank (16) mit einem vorgegebenen Volumen zur Aufnahme einer be stimmten Menge des Fluids (F) aufweist, welches durch die parallel angeordneten Fahrzeugbatteriemodule (1) in dem Kreislauf zirkuliert.  wherein the vehicle battery module (1) is provided with further identically constructed vehicle battery modules in parallel in egg nem circuit having a fluid tank (16) with a predetermined volume for receiving a certain amount of the fluid (F), which by the parallel vehicle battery modules ( 1) circulates in the circulation.
12. Fahrzeugbatteriemodul nach Anspruch 11, 12. Vehicle battery module according to claim 11,
wobei an dem Fluidtank (16) mindestens ein Temperatur sensor (11-4) vorgesehen ist, welcher die Temperatur des in dem Fluidtank (16) befindlichen Fluids (F) an die Steuereinheit (8) meldet.  wherein at the fluid tank (16) at least one temperature sensor (11-4) is provided, which reports the temperature of the in the fluid tank (16) located fluid (F) to the control unit (8).
13. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An 13. Vehicle battery module according to one of the preceding An
sprüche 1 bis 12, wobei das Fluid (F) eine Flüssigkeit, insbesondere Was ser, oder ein Gas, insbesondere Luft, aufweist. Proverbs 1 to 12, wherein the fluid (F) comprises a liquid, in particular water, or a gas, in particular air.
14. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An sprüche 1 bis 13, 14. Vehicle battery module according to one of the preceding claims to 1 to 13,
wobei der Temperierungsraum (2) des Fahrzeugbatteriemo duls (1) eine Entlüftungseinrichtung zur Entlüftung auf weist .  wherein the temperature control chamber (2) of the Fahrzeugbatteriemo module (1) has a venting device for venting.
15. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An sprüche 1 bis 14, 15. Vehicle battery module according to one of the preceding claims 1 to 14,
wobei in dem Fahrzeugbatteriemodul (1) ein Sensor zur Messung eines elektrischen Potentials des in dem Tempe rierungsraum (2) befindlichen Fluids (F) in Bezug auf ei nen der elektrischen Pole der Batteriezellen (6) vorgese hen ist.  wherein in the vehicle battery module (1) a sensor for measuring an electric potential of the space in the Tempe (2) located fluid (F) with respect to egg NEN of the electrical poles of the battery cells (6) is vorgese hen.
16. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An sprüche 1 bis 15, 16. Vehicle battery module according to one of the preceding claims 1 to 15,
wobei eine Steuereinheit (8) die in dem Temperierungsraum (2) des Fahrzeugbatteriemoduls (1) befindlichen Batterie zellen (6) für einen momentan und/oder für einen zu er wartenden zukünftigen Betriebszustand eines Elektrofahr zeuges auf eine dafür optimale Temperatur einstellt.  wherein a control unit (8) in the temperature control chamber (2) of the vehicle battery module (1) located battery cells (6) for a momentarily and / or waiting for a future operating state of an electric train tool sets to an optimal temperature.
17. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An sprüche 1 bis 16, 17. Vehicle battery module according to one of the preceding claims 1 to 16,
wobei eine Steuereinheit (8) die in dem Temperierungsraum (2) des Fahrzeugbatteriemoduls (1) befindlichen Batterie zellen (6) auf eine geeignete Ladetemperatur zum zügigen Aufladen der Batteriezellen (6) innerhalb eines vorgege benen kurzen Ladezeitraumes von vorzugsweise weniger als 10 Minuten oder auf eine geeignete Entladetemperatur zum zügigen Entladen der Batteriezellen (6) innerhalb eines kurzen Entladezeitraumes durch Ansteuerung des Mischven tils (14) und/oder einer Pumpe (15) des Kreislaufes vor temperiert bzw. einstellt und eine die Lade- oder Entla dezeit optimierende Temperatur während des gesamten Lade oder Entladevorganges nachhält. wherein a control unit (8) located in the temperature control chamber (2) of the vehicle battery module (1) battery cells (6) to a suitable charging temperature for rapid charging of the battery cells (6) within a pre-specified short charging period of preferably less than 10 minutes or to a suitable discharge temperature for rapid discharge of the battery cells (6) within a short discharge period by controlling the Mischven tils (14) and / or a pump (15) of the circuit before tempered or adjusts and one the charging or Entla dezeit optimizing temperature throughout the loading or unloading process.
18. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An 18. Vehicle battery module according to one of the preceding An
sprüche 1 bis 17,  Proverbs 1 to 17,
wobei das Fahrzeugbatteriemodul (1) eine an der Fluid- Zufuhrleitung (12) angebrachte elektrische Heizung auf weist, die zur Temperierung der in dem Temperierungsraum (2) befindlichen Batteriezellen (6) durch eine Steuerein heit (8) ansteuerbar ist.  wherein the vehicle battery module (1) has an attached to the fluid supply line (12) electrical heating, the unit for controlling the temperature in the temperature control chamber (2) battery cells (6) by a Steuerein (8) can be controlled.
19. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An 19. Vehicle battery module according to one of the preceding An
sprüche 1 bis 18,  Proverbs 1 to 18,
wobei die Steuereinheit (8) die in dem Temperierungsraum (2) des Fahrzeugbatteriemoduls (1) befindlichen Batterie zellen (6) durch Ansteuerung des Mischventils (14), einer Pumpe (15) und/oder einer an dem Fahrzeugbatteriemodul (1) vorgesehenen elektrischen Heizung derart vortempe riert, dass eine durch die Steuereinheit (8) überwachte Betriebstemperatur des Fahrzeugbatteriemoduls (1) bei Er reichen einer Ladestation einer vorgegebenen Soll- Ladestarttemperatur entspricht.  wherein the control unit (8) located in the temperature control chamber (2) of the vehicle battery module (1) battery cells (6) by controlling the mixing valve (14), a pump (15) and / or provided on the vehicle battery module (1) electric heater so vorterpe voriert that by the control unit (8) monitored operating temperature of the vehicle battery module (1) in He rich a charging station corresponds to a predetermined desired charging start temperature.
20. Fahrzeugbatteriemodul nach einem der vorangehenden An 20. Vehicle battery module according to one of the preceding An
sprüche 1 bis 19,  Proverbs 1 to 19,
wobei die Mantelflächen der Batteriezellen (6) jeweils mit einem isolierenden Schutzlack zur elektrischen Iso- lierung gegenüber dem sie umströmenden Fluid (F) und/oder zum Schutz vor Korrosion beschichtet sind. wherein the lateral surfaces of the battery cells (6) are each provided with an insulating protective lacquer for electrical insulation lierung against the fluid flowing around them (F) and / or coated to protect against corrosion.
21. Fahrzeugbatterie (FB) für ein Elektrofahrzeug mit mehre ren integrierten Fahrzeugbatteriemodulen (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 20, die in einem ge meinsamen Kreislauf parallel von einem darin zirkulieren den Fluid (F) durchströmt werden. 21. Vehicle battery (FB) for an electric vehicle with several integrated vehicle battery modules (1) according to any one of the preceding claims 1 to 20, which are flowed through in a common circuit in parallel by a circulating fluid therein (F).
22. Temperaturmanagementsystem (TMS) für Fahrzeugbatteriemo- dule (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 20 mit einer Steuereinheit (8) , welche die Betriebstempera tur der Batteriezellen (6) innerhalb der Fahrzeugbatte- riemodule (1) in einem an den jeweiligen Lade- und Belas tungsfall sowie die Zellchemie optimal angepaßten Tempe raturbereich hält und/oder Temperaturgradienten zwischen den Batteriezellen (6) minimiert. 22. Temperature management system (TMS) for vehicle battery modules (1) according to one of the preceding claims 1 to 20 with a control unit (8), the operating temperature of the battery cells (6) within the vehicle battery riemodule (1) in one of the respective Charging and loading case as well as the cell chemistry optimally adapted Tempe raturbereich holds and / or minimizes temperature gradients between the battery cells (6).
23. Temperaturmanagementsystem (TMS) nach Anspruch 22, wobei die Steuereinheit (8) einer Verbindung zu einem Batte riemanagementsystem, BMS, aufweist und die Betriebstempe ratur der Batteriezellen (6) innerhalb der Fahrzeugbatte- riemodule (1) in einem vorgegebenen und/oder an den je weiligen Lade- und Belastungsfall sowie die Zellchemie optimal angepaßten Temperaturbereich hält und den Tempe raturverlauf zusammen mit der Ladespannung zur maximal schnellen Ladung auf maximale Kapazität des Fahrzeugbat teriemoduls (1) optimiert. 23. Temperature Management System (TMS) according to claim 22, wherein the control unit (8) has a connection to a Batte Riemanagementsystem, BMS, and the Betriebstempe rature of the battery cells (6) within the vehicle battery riemodule (1) in a predetermined and / or the respective charge and load case as well as the cell chemistry optimally adapted temperature range holds and the Tempe raturverlauf together with the charging voltage to the maximum fast charge to maximum capacity of Fahrzeugbat teriemoduls (1) optimized.
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