WO2022189295A1 - Direktgekühltes batteriemodul und batterie mit einem direktgekühlten batteriemodul - Google Patents

Direktgekühltes batteriemodul und batterie mit einem direktgekühlten batteriemodul Download PDF

Info

Publication number
WO2022189295A1
WO2022189295A1 PCT/EP2022/055573 EP2022055573W WO2022189295A1 WO 2022189295 A1 WO2022189295 A1 WO 2022189295A1 EP 2022055573 W EP2022055573 W EP 2022055573W WO 2022189295 A1 WO2022189295 A1 WO 2022189295A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
cooling liquid
module
battery module
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2022/055573
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arnold Lamm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
E Technologies GmbH
Original Assignee
E Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by E Technologies GmbH filed Critical E Technologies GmbH
Priority to SE2351094A priority Critical patent/SE547985C2/en
Priority to DE112022001407.5T priority patent/DE112022001407B4/de
Priority to CN202280019517.8A priority patent/CN116964830A/zh
Priority to US18/280,993 priority patent/US20240170754A1/en
Priority to GB2315464.4A priority patent/GB2637678A/en
Publication of WO2022189295A1 publication Critical patent/WO2022189295A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H01M10/625—Vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556—Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/60—Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609—Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Directly cooled battery module and battery with a directly cooled battery module are Directly cooled battery module and battery with a directly cooled battery module
  • the invention relates to a directly cooled battery module and a battery with at least one directly cooled battery module, in particular for an electrically driven vehicle.
  • High-voltage batteries for electrically powered vehicles such as hybrid, plug-in or electric vehicles, or for stationary applications, such as power suppliers or power storage, consist of many individual cells electrically connected in series and/or in parallel.
  • the individual cells are usually combined in so-called battery modules, each of which contains a certain number of battery cells as a cell pack, including the devices for mechanically fixing them, for electrical contacting and for temperature control (cooling, heating).
  • the battery modules typically 8 to 36 battery modules per battery, are in turn housed in a stable battery housing, which also includes the necessary equipment for electrical control and protection of the battery, such as battery management system (BMS), fuses, contactors for switching the current on and off, cell voltage monitoring electronics ( cell supervision electronics CSE), ammeter and the connections to the outside (current supply and current discharge, coolant supply and coolant discharge, battery control connection and the like).
  • BMS battery management system
  • fuses fuse
  • contactors for switching the current on and off
  • cell voltage monitoring electronics cell supervision electronics CSE
  • ammeter ammeter and the connections to the outside (current supply and current discharge, coolant supply and coolant discharge, battery control connection and the like).
  • each battery module is usually designed as a module casing with a module housing that is tight on all sides and is provided with a coolant supply line and coolant discharge line as well as tight bushings through the module casing, in particular for the power supply line and current discharge line, the signal lines for the cell voltages, which go to the CSE or to a device for measuring the cell voltage and for the equalization of the state of charge, the so-called balancing, and for sensor lines, for example for temperature monitoring within the battery module.
  • the object of the invention is to create an improved structure for a directly cooled battery module.
  • a further object is to create a battery with at least one directly cooled battery module which has an improved structure of the battery module.
  • a directly cooled battery module with at least one module enclosure and a plurality of within the
  • Battery cells arranged in a module casing are proposed, with the module casing enclosing the majority of the battery cells at least in regions, the battery cells having a vertical axis and first and second end faces spaced apart from one another in the direction of the vertical axis and being arranged one after the other as a cell stack in a stacking direction transverse to the vertical axis.
  • the battery module has a fluid supply device with at least one inlet opening, which directs a cooling liquid to the battery cells during normal operation.
  • the battery module also has at least one outlet opening for the free outlet of the cooling liquid from the module casing and/or the
  • the battery module according to the invention has the advantage that a hermetically sealed module casing can be dispensed with. This facilitates the construction of battery modules.
  • safety devices of the battery modules and possibly also of the batteries can be simplified by such a configuration.
  • the tightness of the battery modules which can only be achieved with great technical effort, and which is particularly complex with direct cooling with HFCs, since these can diffuse through any type of plastic casing or plastic seal and therefore have to be constantly supplemented, can thus be dispensed with.
  • the module encapsulation can be designed to be simpler and less stable.
  • the positive pressure comes from the necessary to maintain the coolant flow
  • a necessary low overpressure of at most 100 mbar can be assumed. If, in another exemplary embodiment, the cooling liquid has to flow back below the cell pack on the bottom of the battery module and via a channel structure into an expansion tank, it can be assumed that a low excess pressure of at most 500 mbar is required.
  • the coolant no longer has to be routed between the inlet and outlet connections through complex distribution, collector and guide devices in order to achieve uniform cooling of all the individual cells of a battery module.
  • venting gas The gas that is produced, among other things, by the evaporation of the electrolyte.
  • the module casing of the battery module according to the invention no longer has to be provided with overpressure devices such as valves, membranes or flaps, the so-called venting device, in order to prevent the destruction of a sealed module housing when the cells blow off. As a result, further costs and installation space requirements of the battery module can be saved.
  • the electrically non-conductive cooling liquid can be fed to the battery module via lines, distributed within the battery module and then via at least one outlet opening in the module casing for defined exit of the cooling liquid to escape freely to the outside.
  • the coolant that escapes from the battery modules into the battery housing during normal operation is then collected or sucked off there and can be returned to the coolant circuit.
  • the battery module only the battery housing itself has to be sealed, which is usually already done to shield the battery modules from environmental influences, but not the large number of module housings of the battery modules arranged in the battery housing, which reduces the costs, the weight and the space requirement .
  • the lines for supplying and discharging current, as well as the signal and measuring lines can be routed through simple openings or openings in the module casing, with the complex sealing being eliminated. Since the interior of the module is practically pressureless, the enclosure can be made significantly lighter. Additional venting devices in the module housing, which only open when there is internal overpressure, such as overpressure valves, overpressure membranes or overpressure flaps, are not required. Furthermore, with this solution, the usual
  • a transverse axis can advantageously be formed between the connection elements of the battery cells, in particular transverse to the vertical axis and transverse to the stacking direction.
  • the connection elements are in a longitudinal extension of the battery cell on the first end face
  • At least one fluid channel can be arranged in an end plate between the first end face and the second end face of the battery cells within the module casing.
  • Existing installation space can advantageously be used to guide the coolant, so that the battery module can be built relatively small. There is no need for additional piping for conducting the cooling liquid.
  • the at least one inlet opening can be arranged in one of the end plates, in particular in the vicinity of the underside of the module casing.
  • the battery module is favorably arranged between two end plates and clamped between them.
  • the coolant can rise in the end plate to the end face with the electrical connections, flow there over the connections and flow in the opposite end plate to the opposite end face.
  • Battery cells are created, overflowed and cooled particularly effectively.
  • the entry opening into the end plate is arranged from the underside of the end plate and/or from the underside of the module casing.
  • the at least one outlet opening can be arranged on the underside of the module casing. There, the coolant can freely into the environment
  • the at least one outlet opening can advantageously be arranged close to the end plate with the at least one inlet opening, so that the cooling liquid can flow between the module casing and the battery cells and can continue to dissipate heat. Additional piping may be required to conduct the
  • coolant are dispensed with.
  • the coolant flows over the battery cells on the first end face in the area of the electrical connection elements and the coolant flows under them on the second end face at the bottom of the battery cells.
  • the fluid supply device can have a distribution line with a plurality of
  • the fluid supply device can have at least one inlet opening per battery cell, in particular per electrical connection element of the battery cells.
  • the cooling liquid can advantageously be distributed over a large area within the battery module in order to achieve particularly effective cooling of the battery cells.
  • At least one inlet opening per electrical connection element of the battery cells can be provided for the coolant from the distribution line into the interior of the battery module.
  • the inlet opening can expediently be in the immediate vicinity of a connection element, for example directly opposite one
  • Connection element may be provided. Alternatively or additionally, a plurality of outlet openings can be present.
  • Outlet openings are in the form of unsealed openings, openings, gaps, for example for cables and sensor lines and the like, in the casing, through which another small part of the cooling liquid can escape in an undefined manner.
  • the fluid supply device can be designed for a targeted distribution of the coolant over at least one of the two end faces of the battery cells in the cell stack.
  • the fluid supply device for a targeted distribution of the coolant over the electric
  • Connection elements of the battery cells can be formed in the cell pack.
  • the cooling liquid can thus advantageously be distributed over a large area within the battery module over an end face of the battery cells, preferably the end face with the electrical connection elements, in order to achieve particularly effective cooling of the connection elements. Efficient dissipation of the heat can advantageously be achieved, since the heat in a battery cell usually arises in the area of the connection elements.
  • the fluid supply device can have a nozzle arrangement which sprays the coolant onto the cell stack. In this way, the coolant can be distributed over a large area, for example on the end face of the battery cells, in particular that with the connection elements, in order to achieve the most effective possible cooling of the battery cells at the point where the heat is generated, namely the connection elements.
  • At least one fluid channel can be arranged within the module casing between the first end face and the second end face of the battery cells in the cell stack.
  • the cooling liquid flowing or standing in the at least one fluid channel can be used for areal cooling on the longitudinal sides or peripheral sides of the battery cells.
  • a further favorable heat dissipation can take place by flat flow over the electrical connection elements on the first end face without an explicitly formed fluid channel.
  • a filling element for example in the form of a blister, can advantageously be arranged in the area between the electrical connection elements along the cell stack, so that the coolant flows on both sides of the filling element essentially over the electrical connection elements.
  • venting openings are arranged in the cell housings between the connection elements, a packing can nevertheless be arranged above them.
  • the filling body can expediently have suitable cutouts at the location of the venting openings, through which escaping gas can flow out.
  • the filling body promotes a suitable flow of the coolant over the electrical connection elements for the greatest possible heat dissipation at the point of origin, since the heat loss occurs to a large extent in the area of the connection elements.
  • the packing also reduces the free volume in the battery module, so that a smaller volume of coolant is required.
  • the cooling liquid can prevent or at least reduce thermal propagation due to the heat, especially in the event of increased heat development in a battery cell, for example in the event of overcharging or an internal short circuit, since the heat can be dissipated particularly effectively via flow or convection.
  • a liquid-permeable layer in particular a porous adhesive mat
  • a channel structure can be arranged with channels running from one end face to the other end face of the battery cells in the cell stack, which can run parallel or at an angle to the vertical axis, the channels being at least partially continuous or at least partially designed as blind channels.
  • the cooling liquid can be present in the liquid-permeable layer or the channel structure between the battery cells or can even flow through the channels. The coolant can thus be used for areal cooling on the longitudinal sides or peripheral sides of the battery cells.
  • the cooling liquid can prevent or at least reduce thermal propagation due to the heat, especially in the event of increased heat development in a battery cell, for example in the event of overcharging or an internal short circuit, since the heat can be dissipated particularly effectively via flow or convection.
  • a porous foam mat or a rubber-like press mat with channels can advantageously be arranged as a liquid-permeable layer between the battery cells, which fills with cooling liquid when the battery is put into operation.
  • This has an additional advantage in the event of thermal propagation of the battery. After an exothermic reaction in a battery cell in the battery module with a venting (blow-off) of the resulting gas on the first end face directly into the coolant, so-called capacitive cooling occurs, in which the thermal energy is not dissipated, but absorbed and stored by the surrounding material and, in the extreme case, to evaporative cooling between the defective battery cell and the two neighboring cells and the first or second end face to which coolant is applied or possibly longitudinal sides of the defective battery cell to which coolant is applied.
  • venting gas can combine with part of the vaporized cooling liquid and be safely discharged into the battery via a venting mechanism outside the battery module.
  • a gas mixture created by combining electrolyte gas and coolant is usually much less flammable than pure electrolyte gas. Direct ignition above the battery cells by the coolant can also be prevented in this way. Sparking, which causes the electrolytic gas to ignite, can be prevented. The coolant can extinguish the defective, ignited battery cell. The malicious process may come to a halt.
  • the inlet openings for the cooling liquid can be arranged directed towards the first end faces in such a way that the cooling liquid emerges from the inlet openings onto the first end faces.
  • the outlet openings can be arranged on the opposite side of the cell stack with respect to the vertical axis. With upright battery cells with the first end face with the connection elements on top, the coolant can enter at the top and flow down between the battery cells due to gravity and thus freely exit from the battery module on the bottom. This allows them
  • Battery cells are cooled particularly effectively.
  • the inlet openings can be arranged directed at the second end faces so that the cooling liquid from the inlet openings on the second
  • the outlet openings can be arranged on the opposite side of the cell stack with respect to the vertical axis.
  • the coolant can also be fed in at the bottom of the battery module, rise along the longitudinal sides of the battery cells and emerge from the battery module at the top.
  • the fluid supply device can be arranged with respect to the vertical axis on the side of the cell stack with the first end faces or on the side of the cell stack with the second end faces.
  • the fluid supply device can expediently be arranged on the side of the cell stack where the heat is generated, in order to be able to dissipate the heat particularly effectively.
  • the outlet openings can be arranged laterally in the module casing at a height of the vertical axis between the first and second end faces of the battery cells in the cell stack. In this way, a lower part of the battery module can be flooded with the cooling liquid and through
  • the module casing can be designed as a wall running around the vertical axis of the cell stack, in particular as a band or frame.
  • the module casing can thus serve as a module frame, for example, which can apply a pressure required for operating the battery cells due to cell thickness growth due to cyclic charging and discharging and/or due to cell aging.
  • a module frame does not have to be hermetically sealed in the battery module according to the invention, which allows an advantageous and inexpensive design.
  • the module casing can have a wall surrounding the vertical axis of the cell stack and at least one at least largely closed upper side on the
  • the fluid supply device can be arranged on the side of the cell stack with the second end faces and the outlet openings can be arranged on the upper side.
  • the coolant can be fed into the battery module from the bottom and can exit through the outlet openings on the top. In this way, even if a battery cell is vented, venting gas escaping can connect directly to the coolant and exit through the nearby outlet openings on the top of the battery module, which ensures increased safety during operation of the battery module.
  • the outlet openings can have a cross section such that a higher pressure loss for the cooling liquid occurs at the outlet openings than at the inlet openings, and in a further course of a flow of the cooling liquid between the inlet openings and the outlet openings.
  • a channel with a generous cross-section can be formed in the battery module as an extension of a short connecting piece of the fluid supply device, through which the coolant can flow over the entire surface without significant throttling, with the even distribution in the battery module then without additional guide devices by the throttles with small cross-section running and appropriately arranged outlet openings takes place.
  • filling bodies can be arranged inside the module casing, in particular in the area of the fluid supply device and/or a fluid discharge.
  • the quantity of coolant inside the battery module can thus be reduced by filling bodies introduced into the cavities, for example in the form of closed-pore foams, hollow plastic bodies and the like.
  • a cell connector unit and/or a cover can be arranged on the side of the cell pack with the first end faces of the battery cells, it being possible for the fluid supply device to be integrated into the cell connector unit and/or the cover. In this way, a cell connector unit which is generally present anyway and which combines the metal cell connectors in one component can be used for distributing the coolant.
  • plastic foils of a top layer and a bottom layer of the cell connector unit can be glued or welded together.
  • the two layers, which enclose the cell connectors from above and below, can be provided in the middle part with half-shells designed as semicircular embossings, which form the distribution line, which in turn can be provided with inlet openings on the underside for the coolant to enter the battery module.
  • the insulation cover which is usually already present and is made from stamped and formed plastic films using so-called blister technology and placed directly on the cells, the short-circuits between the voltage-carrying cell housings and the
  • a distribution line can be formed by means of a semi-circular blister part closed on the back as the upper part, which is applied to the flat lower part of the insulating cover by thermal welding, into the open end of which a
  • connection piece can be introduced for supplying the cooling liquid.
  • the coolant is then discharged through inlet openings made in the underside of the insulating cover in the area of the distributor line.
  • the fluid supply device can be arranged on one of the end faces between opposing electrical connection elements of a battery cell, in particular in the middle between them.
  • the fluid supply device can also include the distribution line
  • inlet openings wherein the inlet openings are arranged distributed in the stacking direction over the battery cells.
  • connecting elements lying opposite one another can be supplied with cooling liquid by the distribution line lying between them, so that particularly effective cooling is ensured.
  • the fluid supply device can be arranged on the module casing near one of the end faces.
  • the fluid supply device can have the distribution line with inlet openings, the inlet openings being distributed over the number of battery cells in the stacking direction. It is also advantageous to spray the connection elements of the battery cells, which are subject to high thermal loads, with cooling liquid from the side through distribution lines integrated into connecting plates as side parts of the module casing drains downwards.
  • the fluid supply device can be arranged on the module casing on the first end faces at the level of the electrical connection elements.
  • the fluid supply device can have the distribution line with inlet openings, the inlet openings being distributed in the stacking direction of the battery cells.
  • the connection elements can serve as an impact element when the cooling liquid is supplied.
  • the cooling liquid can in particular be directed onto the connection elements from the side. In this way, the connection elements of the battery cells can be supplied with coolant and cooled particularly effectively.
  • a battery is proposed with at least one directly cooled battery module and with a battery housing with a fluid-tight lower housing part, the battery housing having a fluid inlet and at least one
  • the fluid inlet is fluidically connected to a fluid supply device of the at least one battery module.
  • the battery housing has at least one collection chamber for collecting the cooling liquid that has escaped freely from the at least one battery module.
  • Coolant circuit are supplied again.
  • a battery module only the battery housing itself has to be designed to be sealed, which is usually already done to shield the battery modules from environmental influences.
  • the large number of battery modules does not have to be sealed, which reduces the costs, the weight and the installation space required for the battery according to the invention.
  • the lower housing part can have integrated fluid ducts, in particular suction ducts, for removing the cooling liquid
  • Openings are fluidly connected to the collection space.
  • a particularly effective and space-saving recirculation of the coolant can be provided by channels integrated in the lower housing part, for example made of extruded parts, into which the cooling liquid enters via openings distributed over the entire surface of the lower housing part.
  • the battery housing can have fluid guide elements arranged in a flat axis.
  • Fluid guiding elements can be used to direct the cooling liquid to the collection openings or suction openings in a targeted manner and to prevent the cooling liquid from sloshing when the vehicle accelerates or is in an inclined position.
  • filling bodies can be arranged in the interior of the battery housing between adjacent battery modules.
  • the amount of cooling liquid located inside the battery housing lower part can be reduced by filling bodies introduced into the cavities, for example in the form of closed-pore foams, hollow plastic bodies and the like.
  • the filling bodies can be formed from parts of the battery housing or the battery modules.
  • the fluid inlet and the fluid outlet can be connected via a closed fluid circuit, which has at least one of a cooling device, a heat exchanger, and an air separator.
  • a cooling device e.g., a heat exchanger
  • an air separator can be arranged in the cooling liquid circuit in front of the pump, which works e.g. according to the centrifugal principle, air pot principle or labyrinth principle.
  • a battery electronics unit in particular at least one
  • the battery housing can have a module casing for the at least one battery module.
  • the lower housing part can be designed as a collection space for the cooling liquid that has escaped freely from the battery module, with a housing bottom of the
  • Lower housing part has openings for the entry of the cooling liquid into the collecting space.
  • the battery cells can also be installed directly in the battery housing as a cell pack according to the so-called "cell-to-batt" design.
  • the battery housing can thus have the module encapsulation or itself be designed as a module encapsulation.
  • the coolant can be distributed in the cell stack by suitable devices, for example by spraying the top of the battery cells from the distribution line. After flowing around the battery cells, the coolant escapes from the cell pack into the lower part of the battery housing and is sucked off there as described above and fed back into the cooling circuit.
  • the proposed solution can be used in batteries with known types of battery cells, such as pouch cells, prismatic hard case cells or
  • the lower housing part can have fluid channels for discharging the coolant. After flowing around the battery cells, the cooling liquid can escape from the cell pack into the lower part of the battery housing and be sucked off there through the fluid channels and fed back into the cooling circuit. drawing
  • Fig. 1 is an isometric view of a side member of a
  • FIG. 3 shows a cross section through the battery module according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the battery module according to FIG. 2;
  • FIG. 5 shows an enlarged detail of the longitudinal section according to FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through a battery module according to another
  • Embodiment of the invention with fluid channels in end plates on both sides of the battery cells of the battery module with cells overflowing and underflowing from cooling liquid;
  • FIG. 7 is an isometric plan view of the battery module in its module enclosure of FIG. 6;
  • FIG. 8 shows an isometric view from below of the module casing according to FIG.
  • Fig. 9 is a schematic representation of a battery module according to an embodiment of the invention with a fluid supply device on a first end face of the
  • Fig. 10 is a schematic representation of a battery module according to a further embodiment of the invention with a fluid supply device on a second end face of the
  • Fig. 11 is a schematic representation of a battery module according to a further embodiment of the invention with a fluid supply device on a second end face of the
  • FIG. 12 shows a side view of the battery module according to FIG. 11;
  • Fig. 13 is a schematic representation of a battery module according to a further embodiment of the invention with a fluid supply device on a first end face of the
  • FIG. 14 is a schematic representation of a battery module according to a further embodiment of the invention with a
  • Fluid supply device on a second end face of the battery cells and outlet openings in the region of openings for electrical lines to be routed laterally in the module casing with the side element of the module casing removed;
  • FIG. 15 shows a schematic representation of a battery module according to a further exemplary embodiment of the invention with a
  • Fluid supply device on an underside of the battery module and outlet openings for the cooling liquid on an upper side of the module casing with the side element of the module casing removed;
  • FIG. 16 shows a schematic representation of a battery module according to a further exemplary embodiment of the invention with a
  • Fluid supply device on a second end face of the battery cells and outlet openings for the cooling liquid on an upper side of the module casing, filling bodies being arranged in the region of the fluid discharge with the side element of the module casing removed;
  • FIG. 17 shows the battery module according to FIG. 10 with a schematic indication of venting gas escaping through the outlet openings of a deflated battery cell;
  • FIG. 18 shows a schematic representation of a battery according to an exemplary embodiment of the invention with four battery modules with outlet openings for cooling liquid which is collected in a battery housing lower part and discharged through a fluid outlet with the side wall of the battery housing removed;
  • FIG. 19 shows the battery according to FIG. 18 with two fluid outlets with the side wall of the battery housing removed;
  • FIG. 20 shows a schematic representation of a battery according to a further exemplary embodiment of the invention with battery modules with outlet openings for cooling liquid, which enters the fluid channels integrated in the lower housing part via openings distributed in the surface of the lower housing part and is discharged therethrough with the side wall of the battery housing removed;
  • FIG. 21 shows a schematic representation of a battery according to a further exemplary embodiment of the invention, with additionally introduced fluid guiding elements guiding the cooling liquid to the openings of the fluid channels integrated in the lower housing part and preventing sloshing of the cooling liquid with the side wall of the battery housing removed;
  • FIG. 22 shows a schematic representation of a battery according to a further exemplary embodiment of the invention, in which case additional filler bodies reduce the amount of cooling liquid in the lower part of the housing with the side wall of the battery housing removed;
  • FIG. 23 shows a schematic illustration of a battery according to a further exemplary embodiment of the invention with a closed fluid circuit and with the side wall of the battery housing removed;
  • 24 shows a schematic illustration of a battery according to a further exemplary embodiment of the invention with an integrated battery electronics unit with the side wall of the battery housing removed;
  • 25 shows a schematic representation of a battery according to a further exemplary embodiment of the invention with battery cells of a cell pack installed directly in the battery housing and with the side wall of the battery housing removed;
  • 26 shows an exploded view of a battery module according to an exemplary embodiment of the invention with a channel structure arranged between the battery cells;
  • FIG. 27 shows an exploded view of a battery module according to a further exemplary embodiment of the invention with an adhesive mat arranged between the battery cells;
  • FIG. 28 shows an exploded view of a battery module according to a further exemplary embodiment of the invention with a channel structure with blind channels arranged between the battery cells;
  • 29 shows an isometric view of a battery module according to a further exemplary embodiment of the invention when a cooling liquid distribution line is fitted;
  • FIG. 30 shows the battery module according to FIG. 29 with a distribution line attached
  • FIG. 31 shows a longitudinal section through the battery module according to FIG. 30;
  • FIG. 32 shows an enlarged detail of the longitudinal section according to FIG. 31;
  • FIG. 33 shows a cross section through the battery module according to FIG. 30 in the region of the channel structure
  • FIG. 35 shows an isometric view of a battery module according to a further exemplary embodiment of the invention when the cover with distribution line according to FIG. 34 is put on;
  • FIG. 36 shows the battery module according to FIG. 35 with the cover and distributor line in place;
  • FIG. 37 shows a longitudinal section through the battery module according to FIG. 36;
  • FIG. 38 shows a cross section through the battery module according to FIG. 36 in the area of the channel structure
  • 39 is an isometric view of a cell connector unit with manifold in an exploded view
  • FIG. 40 shows an isometric view of a battery module according to a further exemplary embodiment of the invention when the cell connector unit with distribution line according to FIG. 39 is placed on it;
  • FIG. 41 shows the battery module according to FIG. 40 with a cell connector unit fitted with a distribution line
  • FIG. 42 shows a longitudinal section through the battery module according to FIG. 41.
  • FIG. 43 shows a cross section through the battery module according to FIG. 41 in the
  • FIGs 1 to 5 show a first embodiment of a battery module 100 according to the invention.
  • the battery modules 100 are shown with so-called prismatic hard case cells 10 .
  • Figure 1 shows an isometric view of a side element 43 of a module casing 40 with a distributor line 28 designed as an attachment 98 with connecting pieces 84 in an exploded view according to an exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 shows an isometric view of a battery module 100 with the side elements 43 of the module casing 40 with the distributor lines 28 according to FIG. 1 with end plates 39, 41 of the module casing 40 arranged on both sides of the cell stack 38.
  • FIG. 3 shows a cross section through the battery module 100 according to FIG. 2
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through the battery module 100.
  • Figure 5 shows an enlarged detail of the longitudinal section according to Figure 4.
  • the battery module 100 has a plurality of battery cells 10 arranged within the module casing 40, the module casing 40 enclosing the plurality of battery cells 10 at least in regions.
  • the battery cells 10 have a vertical axis 20 and first and second end faces 16 , 18 spaced apart from one another in the direction of the vertical axis 20 .
  • the battery cells 10 are arranged one after the other as a cell stack 38 in a stacking direction 26 transversely to the vertical axis 20 .
  • the battery cells 10 each have two electrical connection elements 12 , 14 on the first end face 16 , which each form a positive pole or negative pole and which are connected in series via cell connectors 30 .
  • the cell connectors 30 are not shown for reasons of clarity. However, cell connectors 30 are shown in the further exemplary embodiment in FIG. 7 and would also be installed in a similar way in the exemplary embodiment shown in FIGS.
  • Power supply lines (not shown) to the free connection elements 12 , 14 of the edge cells are led out of the module casing 40 at the ends of the cell stack 38 .
  • the cell voltages are each tapped off at the connection elements 12 , 14 via separate electrical lines (not shown) and led out separately from the module casing 40 .
  • the directly cooled battery module 100 has a fluid supply device 50 with two distributor lines 28 with a plurality of inlet openings 54, which, during normal operation, directs a cooling liquid 60 onto the battery cells 10, in particular onto the connection elements 12, 14 of the battery cells 10, and thus sprays the heat locally of arising in the battery cell 10 can advantageously dissipate. Furthermore, the battery module 100 has one or more outlet openings 56 for the free outlet of the cooling liquid 60 from the module casing 40 and the cell stack 38 into the area surrounding the module casing 40 . The coolant 60 emerging from the battery modules 100 into a battery housing (not shown) can subsequently be collected there or sucked off and fed back to a coolant circuit.
  • the bushings to the electrical lines therefore do not have to be sealed.
  • the module casing 40 no longer needs to be sealed on all sides. Only the battery case needs to be sealed to collect the cooling liquid 60 .
  • a level or storage container for the coolant 60 can be omitted.
  • the lower part of the battery housing assumes this function.
  • the flow of the cooling liquid 60 through the battery modules 100 as well as through the batteries 200 constructed therewith is indicated in each case with arrows in the figures.
  • the module casing 40 is in the form of a wall running around the vertical axis 20 of the cell stack 38 and can in particular be in the form of a band or frame.
  • the module enclosure 40 has a top 42 (not shown) and a bottom 44 .
  • the outlet openings 56 are arranged on the underside 44 in the exemplary embodiment in FIGS.
  • a fluid drain 52 is thus arranged on the underside 44 of the module casing 40 in this exemplary embodiment.
  • the inlet openings 54 for the cooling liquid 60 are arranged facing the first end faces 16 in such a way that the cooling liquid 60 emerges from the inlet openings 54 onto the first end faces 16 and can thus preferably cool the first end faces 16 and the connection elements 12, 14 arranged there.
  • the outlet openings 56 for discharging the cooling liquid 60 are arranged on the opposite side of the cell stack 38 with respect to the vertical axis 20 .
  • the fluid supply device 50 preferably has at least one inlet opening 54 per electrical connection element 12, 14 of the battery cells 10 and is in this way advantageously designed for a targeted distribution of the cooling liquid 60 over the first end face 16 of the battery cells 10 in the cell stack 38.
  • the coolant 60 which is sprayed onto the battery cells 10 from above, runs down the end plates 39, 41 and emerges on the underside 44 of the module casing 40 without collecting inside the module.
  • no additional piping is required in the battery module 100 for conducting the cooling liquid 60 .
  • the fluid supply device 50 preferably has at least one inlet opening 54 per electrical connection element 12, 14 of the battery cells 10 and is in this way advantageously designed for a targeted distribution of the cooling liquid 60 over the first end face 16 of the battery cells 10 in the cell stack 38.
  • the coolant 60 which is sprayed onto the battery cells 10 from above, runs down the end plates 39, 41 and emerges on the underside 44 of the module casing 40 without collecting inside the module.
  • no additional piping is required in the battery module 100 for conducting
  • Fluid supply device 50 so distribute the cooling liquid 60 via the electrical connection elements 12, 14 of the battery cells 10 in the cell pack 38 in a targeted manner.
  • the distribution line 28 is formed in the side element 43 in that the side element 43 has inlet openings 54 distributed in the stacking direction 26 of the cell stack 38 and a semicircular attachment 98 is arranged on the side element 43 from an outside of the module casing 40 over the inlet openings 54, which has a channel of the distribution line 28 forms.
  • the cooling liquid 60 is supplied to the distribution line via a connecting piece 84 .
  • the inlet for the cooling liquid 60 through the inlet openings 54 can take place via bores in the side elements 43 (in the case of spraying) as well as oblong holes (in the case of an inflow).
  • turbulence occurs in the inlet around the connection elements 12, 14, as a result of which an ideal heat transfer on the first end face 16 of the battery cell 10 is achieved.
  • the flow in the exemplary embodiment takes place from both sides, the stagnation point is in the middle and the outflow takes place via an integrated outflow channel 58 in the two end plates 39,
  • the temperature difference over the height of the battery cell 10 can thus be significantly lower compared to the current state of the art, for example with a value of less than 15 K instead of the previous greater than 20 K.
  • the fluid supply device 50 is arranged on the module casing 40 on the first end faces 16 at the level of the electrical connection elements 12, 14.
  • the connection elements 12, 14 can be sprayed or flowed on from the side and serve as an impact element for the cooling liquid and thus contribute to an even distribution of the cooling liquid 60 around the connection elements 12, 14 and on the first end face 16 of the cell stack 38.
  • the cross section in FIG. 3 shows particularly well how the connection elements 12, 14 of the battery cells 10 are sprayed or flowed against by the cooling liquid 60.
  • the cooling liquid 60 can be distributed over the first end face 16 of the cell stack 38 and can flow off via channels 58, which in this exemplary embodiment are formed in the end plates 39, 41. At the lower end of the fluid channels 58, on the underside 44 of the module casing 40, the cooling liquid 60 can escape freely through the outlet openings 56.
  • the channel structure 66 of the liquid-permeable layer 62 between the battery cells 10 is formed with blind channels 70 in this exemplary embodiment.
  • the cooling liquid 60 is essentially stationary in the blind passages 70 and is distributed at most by convection.
  • FIG. 1 to 5 can be further simplified by only having a lateral fluid supply device 50 and the outflow of the cooling liquid 60, again integrated as a fluid channel 58 in the end plates 39, 41, at the end of the overflow of the battery cells 100 from the battery module 100 takes place out into a lower housing part 212 designed as a floor pan.
  • Figures 6 to 8 show another embodiment of the invention.
  • the battery modules 100 are shown with so-called prismatic hard case cells 10 .
  • the cooling liquid 60 occurs in one
  • the coolant is distributed on the first end face 16 60 on the first end face 16 with the electrical
  • connection elements 12 and cell connectors not shown.
  • heat can be dissipated particularly favorably by flat overflowing of the electrical connection elements 12 on the first end face 16 without a fluid channel specifically designed for this purpose, since the heat loss occurs to a large extent in the area of the connection elements and through
  • a filling element for example in the form of a blister, can advantageously be arranged in the area between the electrical connection elements along the cell stack, so that the cooling liquid essentially flows over the electrical connection elements on both sides of the filling element.
  • a packing can nevertheless be arranged above them.
  • the filling body can expediently have suitable cutouts at the location of the venting openings, through which escaping gas can flow out. The filling body promotes a suitable flow of the coolant over the electrical connection elements for the greatest possible heat dissipation at the point of origin.
  • the packing reduces the free volume in the battery module, so that a smaller
  • cooling liquid 60 then flows off via the fluid channel 58 in the opposite end plate 41 to the underside 44 of the module casing 40 .
  • the cooling liquid 60 passes through one or more outlet openings 56, in this example through one
  • Outlet opening 56 freely in the environment of the battery module 100 from. It can be advantageous here if the outlet opening 56 is arranged close to the end plate 41 with the at least one inlet opening 54 .
  • the entry openings 54 in the end plate 39 can optionally be arranged from the underside of the end plate 39 and/or from the underside 44 of the module casing 40 . As a result, the supply and discharge of the cooling liquid 60 to the battery module 100 can be designed in a particularly favorable manner.
  • An exemplary embodiment that is further improved compared to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 8 can have a porous foam mat or a rubber-like press mat with channels 68 as a liquid-permeable layer 62 between the battery cells 10 (as in the exemplary embodiments shown in FIGS. 26 and 27), which at
  • Electrolyte gas on the first end face 16 directly into the cooling liquid 60 there is an evaporative cooling between the defective battery cell 10 and the two neighboring cells 10 and the coolant-loaded first end face 16 of the defective battery cell.
  • An undesirably strong rise in temperature in the two adjacent cells 10 to the defective battery cell 10 can be prevented in this way.
  • a thermal propagation in the battery module 100 and the overall battery 200 can thus advantageously be prevented.
  • the electrolyte gas can combine with a part of the vaporized cooling liquid 60 and be safely discharged via a venting mechanism outside the battery module 100 in the battery 200 .
  • a gas mixture created by combining electrolyte gas and cooling liquid 60 is usually far less combustible than pure electrolyte gas.
  • a direct ignition above the battery cells 10 by the coolant 60 can also be prevented in this way. Sparking, which can ignite the electrolytic gas, can also be prevented.
  • the coolant 60 can extinguish the defective, ignited battery cell 10 . The harmful process can thus come to a standstill.
  • FIGS. 9 to 17 show different designs of battery modules 100 in a module casing 40. For the sake of visibility, the side element of the module casing 40 facing the viewer has been removed in FIGS. 9 to 11 and 13 to 17.
  • FIGS. 9 to 17 and 18 to 24 show embodiments of module casings 40 or battery modules 100 with module casings 40 which have end plates 39 , 41 , side elements 43 and a bottom 44 and a top 42 .
  • this is only intended to represent one possible embodiment of a module encapsulation 40 .
  • a battery module 100 can also be designed as a module casing 40 without a bottom 44 and/or without a top 42 only with a frame enclosing the battery cells 10 and made of end plates 39, 41 and side elements 43.
  • a tension belt can also be used as an option.
  • Figure 9 shows a schematic representation of a battery module 100 according to an exemplary embodiment of the invention with a fluid supply device 50 on a first end face 16 of the battery cells 10 and outlet openings 54 for the cooling liquid 60 on an underside 44 of a module casing 40.
  • the battery module 100 has a plurality of battery cells 10 arranged within the module casing 40, the module casing 40 enclosing the plurality of battery cells 10 at least in regions.
  • the battery cells 10 have a flat axis 20 and first and second end faces 16 , 18 spaced apart from one another in the direction of the flat axis 20 .
  • the battery cells 10 are arranged one after the other as a cell stack 38 in a stacking direction 26 transversely to the vertical axis 20 .
  • the battery cells 10 each have two electrical connection elements 12 , 14 which are labeled “+” and and which are connected in series via cell connectors 30 .
  • Two power supply lines 32, 34 to the free connection elements 12, 14 of the edge cells are led out of the module casing 40 at the ends of the cell stack 38.
  • the cell voltages are each tapped off via separate electrical lines 36 at the connection elements 12, 14 and led out separately from the module casing 40.
  • the directly cooled battery module 100 has a fluid supply device 50 with a distributor line 28 with a plurality of inlet openings 54, which in normal operation directs a cooling liquid 60 onto the battery cells 10, in particular onto the connection elements 12, 14 of the battery cells 10 and thus sprays the heat locally of arising in the battery cell 10 can advantageously dissipate. Furthermore, the battery module 100 has a plurality of outlet openings 56 for the free outlet of the cooling liquid 60 from the module casing 40 and the cell stack 38 . The coolant 60 escaping from the battery modules 100 into a battery housing can subsequently be collected there or sucked off and fed back to a coolant circuit.
  • the bushings 45 to the electrical lines 32, 34, 36 therefore do not have to be sealed.
  • the module casing 40 no longer needs to be sealed on all sides. Only the battery case needs to be sealed to collect the cooling liquid 60 .
  • a level or storage container for the coolant 60 can be omitted. The lower part of the battery housing assumes this function.
  • the module casing 40 is in the form of a wall running around the vertical axis 20 of the cell stack 38 and can in particular be in the form of a band or frame.
  • the module enclosure 40 has a top 42 and a bottom 44 .
  • the outlet openings 56 are arranged on the underside 44 in the exemplary embodiment in FIG. In this exemplary embodiment, the fluid discharge 52 is therefore arranged on the underside 44 of the module casing 40 .
  • the inlet openings 54 for the cooling liquid 60 are arranged facing the first end faces 16 in such a way that the cooling liquid 60 emerges from the inlet openings 54 onto the first end faces 16 and can thus preferably cool the first end faces 16 and the connecting elements 12, 14 arranged there.
  • Cooling liquid 60 are arranged on the opposite side of the cell stack 38 with respect to the vertical axis 20 .
  • the fluid supply device 50 preferably has at least one inlet opening 54 per electrical connection element 12, 14 of
  • Battery cells 10 and is advantageously formed in this way for a targeted distribution of the coolant 60 over the first end face 16 of the battery cells 10 in the cell stack 38 .
  • the fluid supply device 50 can thus selectively distribute the coolant 60 via the electrical connection elements 12, 14 of the battery cells 10 in the cell stack 38.
  • the fluid supply device 50 can advantageously have a nozzle arrangement which sprays the cooling liquid 60 onto the cell stack 38 .
  • fluid channels 58 are arranged between the battery cells 10 along the side walls 22, 24 of the battery cells 10 between the first end face 16 and the second end face 18 of the battery cells 10 in the cell stack 38, so that the cooling liquid 60 that is supplied flows from the inlet openings 54 via the
  • Connection elements 12, 14 of the battery cells 10 can reach the outlet openings 56 of the module casing 40 via the fluid channels 58.
  • FIG 10 is a schematic representation of a battery module 100 according to a further embodiment of the invention with a
  • Fluid supply device 50 shown on the second end face 18 of the battery cells 10 and outlet openings 54 for the cooling liquid 60 on the top side 42 of the module casing 40 .
  • the inlet openings 54 are arranged in a targeted manner towards the second end faces 18 in such a way that the cooling liquid 60 from the inlet openings 54 impinges on the second end faces 18, while the outlet openings 56 are arranged on the opposite side of the cell stack 38 with respect to the hole axis 20.
  • the cooling liquid 60 that has entered rises in the fluid channels 58 between the battery cells 10 and occurs at the top
  • FIG. 11 shows a schematic representation of a battery module 100 according to a further exemplary embodiment of the invention with a fluid supply device 50 which is arranged on the side of the cell stack 38 with the second end faces 18 in relation to the vertical axis 20 .
  • the outlet openings 56 are arranged laterally in the module casing 40 at a height of a vertical axis 20 between the first and second end faces 16, 18 of the battery cells 10 in the cell stack 38.
  • FIG. 12 shows a side view of the battery module 100 in which the outlet openings 56 can be seen.
  • the outlet openings 56 are preferably distributed over the circumference of the module casing 40 .
  • the cooling liquid 60 shown in dotted lines in Figure 11, rises to a liquid level which is the height of the
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a battery module 100 according to a further exemplary embodiment of the invention with a fluid supply device 50 which is arranged on the side of the cell stack 38 with the first end faces 16 in relation to the vertical axis 20 .
  • the outlet openings 56 are at a height of the vertical axis 20 between the first and second
  • End faces 16, 18 of the battery cells 10 in the cell stack 38 are arranged laterally in the module casing 40.
  • the exemplary embodiment consequently differs from the exemplary embodiment in FIGS. 11 and 12 in that the coolant 60 is supplied from above via the connection elements 12 , 14 of the battery cells 10 .
  • the liquid level in the battery module 100 permanently reaches the fleas of the outlet openings 56, since this is the only way for the cooling liquid 60 to drain off.
  • FIG 14 is a schematic representation of a battery module 100 according to a further embodiment of the invention with a
  • the supplied cooling liquid 60 rises in the fluid channels 58 between the battery cells 10 until it reaches the height of the Bushings 45 of the power supply lines 32, 34 reached and exits defined through the bushings 45 into the environment.
  • the module encapsulation 40 does not need to be tightly formed as a result.
  • Figure 15 shows a schematic representation of a battery module 100 according to a further embodiment of the invention with a
  • the module casing 40 has a wall surrounding the vertical axis 20 of the cell stack 38 and at least one, at least largely closed top side 42 on the side of the cell stack 38 with the first end faces 16 .
  • the fluid supply device 50 which is designed as a short connector without a distribution line, but preferably with a relatively large cross section, is arranged on the side of the cell stack 38 with the second end faces 18.
  • the outlet openings 56 are arranged in the upper side 42 of the module casing 40 . Alternatively, the outlet openings 56 could be arranged at a level between the first and the second end face 16, 18 of the cell stack 38, as in the exemplary embodiments in FIGS.
  • the outlet openings 56 advantageously have a cross section such that a higher pressure loss for the cooling liquid 60 occurs at the outlet openings 56 than at the inlet opening 54, which preferably has a relatively large cross section.
  • the outlet openings 56 can thus be designed as throttle openings. In this way, a defined exit of the cooling liquid 60 and a uniform distribution of the cooling liquid 60 can be achieved.
  • the outlet openings 56 can also be located halfway between the first and second end faces 16, 18 of the
  • Battery cells 10 can be arranged.
  • FIG. 16 shows a schematic representation of a battery module 100 according to a further exemplary embodiment of the invention with a fluid supply device 50 on a second end face 18 of the battery cells
  • filling bodies 46 being arranged inside the module casing 40 in the region of the fluid discharge 52.
  • the filling bodies 46 which can be made of hollow material, for example, reduce the amount of cooling liquid inside the module.
  • FIG 17 shows a battery module 100 as shown in Figure 10, with a schematic indication of venting gas escaping through the outlet openings 56 of a deflated battery cell 10.
  • a larger volume of gas the so-called venting gas
  • This gas can combine with the cooling liquid 60 and escape from the module casing 40 through the outlet openings 56 for the cooling liquid 60 arranged in the immediate vicinity. In this way, an increased gas pressure can advantageously be prevented from forming in the battery module 100 .
  • FIGS. 18 to 25 show different designs of batteries 200 with a battery housing 210.
  • the side wall of the battery housing 210 facing the viewer has been removed in each of the figures.
  • Figure 18 shows a schematic representation of a battery 200 according to an embodiment of the invention with four battery modules 100 with outlet openings 56 for cooling liquid 60, which is collected in a battery housing lower part 212 and discharged through a fluid outlet 204.
  • the battery 200 has a battery housing 210 with an upper housing part 214 and a fluid-tight lower housing part 212 .
  • the lower housing part 212 can be designed as a trough, for example, which is closed with a flat upper housing part 214 as a cover.
  • the two housing parts 212, 214 can be tightly connected, for example, via a housing flange 216.
  • the battery housing 210 also has a fluid inlet 202 and at least one fluid outlet 204 for cooling liquid 60 , the fluid inlet 202 being fluidically connected to a fluid supply device 50 of the battery module 100 .
  • the battery housing 210 has at least one collection space 206 for collecting the cooling liquid 60 that has escaped freely from the battery modules 100 .
  • the cooling liquid 60 can be sucked off via the fluid outlet 204 and fed to a cooling circuit, which is preferably designed to be closed. While in direct-cooled batteries of the prior art
  • the cooling liquid is fed through corresponding line systems to each individual battery module 100 and removed from there again, the return lines are omitted in the embodiment according to the invention, since the cooling liquid 60 exits from the battery modules 100 into the battery housing lower part 212 and is collected or sucked off there and fed back into the cooling circuit becomes.
  • FIG. 19 shows such a battery 200 with two fluid outlets 204, so that the cooling liquid 60 can also be discharged and/or sucked off when the vehicle is in an inclined position, or when there are transverse and/or longitudinal accelerations.
  • Figure 20 shows a schematic representation of a battery 200 according to a further exemplary embodiment of the invention, having battery modules 100 with outlet openings 56 for cooling liquid 60, which, via openings 222 distributed in the surface of the housing base 218 of the housing lower part 212, flow into the fluid channels 220 enters and is discharged via it.
  • the housing base 218 which is formed from extruded parts, for example, has integrated fluid channels 220 , in particular suction channels for removing the coolant 60 .
  • the fluid channels 220 are fluidically connected to the collection space 206 via openings 222 and can be distributed over the entire area of the housing floor 218 .
  • the cooling liquid 60 can be sucked off via the fluid channels 220, for example.
  • Figure 21 shows a schematic representation of a battery 200 according to a further exemplary embodiment of the invention, with fluid guide elements 224 additionally arranged in a flat axis 230 guiding the cooling liquid 60 to the openings 222 of the fluid channels 220 integrated in the lower housing part 212 and preventing the cooling liquid 60 from sloshing.
  • the cooling liquid 60 can thus be directed to the openings 222 in a targeted manner. Sloshing of the coolant 60 that has escaped into the lower housing part 212 due to acceleration of the vehicle can be effectively suppressed by the fluid guide elements 224 .
  • FIG. 22 shows a schematic representation of a battery 200 according to a further exemplary embodiment of the invention, in which case additional filler bodies 226 reduce the amount of cooling liquid in the lower housing part 212 .
  • the filling bodies 226 can be formed from parts of the battery housing 210 or the battery modules 100 .
  • FIG. 23 shows a schematic representation of a battery 200 according to a further exemplary embodiment of the invention with a closed fluid circuit 232.
  • the fluid inlet 202 and the fluid outlet 204 are connected via a closed fluid circuit 232 which has at least one of a cooling device 234 , a heat exchanger and an air separator 236 .
  • the cooling liquid 60 is sucked off via fluid channels 220 integrated in the lower housing part 212 and fed to the closed fluid circuit 232 via the fluid outlet 204 .
  • the fluid circuit 232 with pump 240 and cooling device 234, for example an ambient air cooler with a fan, or a heat exchanger operated with evaporating refrigerant from the vehicle air conditioning system, the air is separated in an air separator 236, for example according to the centrifugal principle, air pot principle or
  • the battery housing 210 is used to store the coolant, so that an additional level or storage container is not required.
  • FIG 24 shows a schematic representation of a battery 200 according to a further embodiment of the invention with an integrated battery electronics unit 228. Scope of the battery electronics such as battery management system (BMS),
  • BMS battery management system
  • FIG. 25 shows a schematic representation of a battery 200 according to a further exemplary embodiment of the invention with battery cells 10 of a cell pack 38 installed directly in the battery housing 210 .
  • the battery housing 210 has a module casing 40 for the at least one battery module 100 .
  • the lower housing part 212 is used as a collection space 206 for the freely exiting battery module 100
  • Cooling liquid 60 is formed, with the lower housing part 212 having openings 222 for the cooling liquid 60 to enter the collecting space 206 .
  • Fluid channels 220 in the lower housing part 212 are used to drain the cooling liquid 60.
  • the cells built directly into the housing are sprayed from the first end face 16 of the battery cells 10 through a distributor line 28 with cooling liquid 60, which flows down and between the side walls 22, 24 of the battery cells 10 and then over the area of the housing base 218 distributed openings 222 in the housing base
  • integrated fluid channels 220 enters and is sucked off.
  • FIG. 26 to 35 further design examples of different battery modules 100 according to the invention with so-called prismatic flard case cells 10 are shown.
  • the battery modules 100 have a basically similar structure.
  • the battery cells 10 are glued to one another and to the pressure plates arranged at the two ends of the cell stack 38 as end plates 39, 41, with adhesive mats or adhesive plates 62 being arranged in the spaces between the battery cells 10, which are usually used at the same time to compensate for length tolerances and to compensate for changes in cell thickness serve the charging or aging status.
  • the end plates 39, 41 are connected to one another as side elements 43 after the cell stack 38 has been pressed axially to the desired length, for example via connecting plates welded on to the side.
  • the battery cells 10 are electrically interconnected and the current is fed in and removed by welded-on cell connectors 30.
  • Devices for measuring the cell voltage and for so-called balancing, the charge equalization between the individual battery cells 10 and a cover of the cell arranged above the cell connectors 30, are not shown battery module 100.
  • the cooling liquid 60 can be supplied, for example, through a distributor line 28 which can be provided with inlet openings 54 and can be arranged above the battery cells 10 .
  • Figure 26 shows an exploded view of a battery module 100 according to an embodiment of the invention with a channel structure 66 arranged between the battery cells 10.
  • the battery module 100 has eight prismatic hard case cells 10 whose connection elements 12 , 14 are arranged on the first end face 16 of the battery cells 10 .
  • Liquid-permeable layers 62 designed as a channel structure 66 are arranged between the battery cells 10 and are provided with channels 66 for guiding the cooling liquid 60 between the battery cells 10 .
  • the layers 62 can be glued to the side walls 22, 24 of the battery cells 10, for example.
  • the module casing 40 comprises two stable end plates 39, 41 on both end sides of the battery module 100, which can apply the contact pressure required for the operation of the battery cells 10 to the battery cells 10.
  • the two end plates 39, 41 are connected via two opposite side elements 43 and can in particular be screwed or welded.
  • the channel structure 66 with channels 68 running from one end face 16 to the other end face 18 of the battery cells 10 in the cell stack 38 is arranged parallel to the vertical axis 20 , the channels 68 being continuous over a height of the battery cell 10 .
  • FIG. 27 shows an exploded view of a battery module 100 according to a further exemplary embodiment of the invention with an adhesive mat 64 arranged between the battery cells 10 .
  • a liquid-permeable layer 62 in particular a porous adhesive mat 64 , is at least partially arranged between the battery cells 10 in the direction of the vertical axis 20 .
  • the adhesive mat 64 can, for example, be made of porous material (open-pored foam mat, fleece and the like) which soaks up cooling liquid, cools the side walls 22, 24 of the battery cells 10 and emerges freely on the underside 44.
  • the cooling liquid 60 can cushion thermal load peaks through its heat capacity and thus prevent thermal propagation in the cell stack 38 in particular after an exothermic reaction of a battery cell 10 .
  • the adhesive mat 64 which is preferably designed to be self-adhesive, can be glued to the side walls 22, 24 of the battery cells 10 in each case.
  • the adhesive mat 64 is designed with a suitable porosity, which allows the coolant 60 to seep between the cells, so that the adhesive mat 64 is saturated with the coolant 60 during normal operation.
  • FIG. 28 shows an exploded view of a battery module 100 according to a further exemplary embodiment of the invention with a channel structure 66 with blind channels 70 arranged between the battery cells 10 .
  • liquid-permeable layers 62 in the form of a channel structure 66 are arranged between the battery cells 10, as in the exemplary embodiment in FIG.
  • the cooling liquid 60 is routed between the battery cells 10 via the blind passages 70, since the blind passages 70 can fill with standing cooling liquid 60, which in turn can cushion thermal load peaks and prevent thermal propagation in the cell stack 38.
  • FIG. 29 shows an isometric view of a battery module 100 according to a further exemplary embodiment of the invention when a coolant distribution line 28 is being fitted.
  • the distributor line 28 as a fluid supply device 50 is arranged on one of the end faces 16, 18 between opposite electrical connection elements 12, 14 of a battery cell 10, in particular in the middle.
  • the distributor line 28 On its side facing the first end face 16 of the battery cells 10 , the distributor line 28 has inlet openings 54 for the coolant 60 to exit from the distributor line 28 into the interior of the battery module 100 .
  • the inlet openings 54 are distributed over the battery cells 10 in the stacking direction 26 so that a uniform wetting of the first end faces 16 of the battery cells 10 with coolant 60 can be ensured.
  • the inlet openings 54 are distributed in the stacking direction 26 of the battery cells 10 . In this way, in particular, the connection elements 12, 14 can serve as an impact element when the cooling liquid 60 is supplied.
  • FIG. 31 shows a longitudinal section through the battery module 100 according to FIG. 30, while FIG. 32 shows an enlarged detail of the
  • the cooling liquid 60 flows through the fluid supply device 50 designed as a distribution line 28 into the battery module 100 and exits through the inlet openings 54 onto the first end face 16 of the battery cells 10 .
  • the cooling liquid 60 can be distributed on the first end face 16 and can flow through fluid channels 58 between the battery cells 10 to the outlet openings 56 on the underside 44 of the battery module 100 .
  • the fluid channels 58 can be formed, for example, as channels 68 in the channel structure 66 shown in Figure 26, which as a liquid-permeable layer 62 between the side walls 22, 24 of
  • Battery cells 10 is arranged.
  • FIG. 33 shows a cross section through the battery module 100 according to FIG. 30 in the area of the channel structure 66 . In cross section it can be seen how the coolant 60 from the distribution line 28 through the
  • Inlet openings 54 flows onto the first end face 16 of the battery cells 10 and can be distributed there on the end face 16 on both sides to the connection elements 12, 14. In this way, the end face 16 and the connection elements 12, 14 can be cooled particularly effectively.
  • the cooling liquid 60 can then flow downward via the channels 68 of the channel structure 66 to the outlet openings 56 of the battery module 100 and can freely exit on the underside of the battery module 100 .
  • Figure 34 shows an isometric view of a cover 78 with distributor line 28 in an exploded view
  • Figure 35 shows an isometric view of a battery module 100 when the cover 78 with distributor line 28 is fitted according to Figure 34
  • Figure 36 shows the battery module 100 with cover 78 in place with distributor line 28 is shown.
  • the cover 78 serves to insulate the upper side 42 of the battery module 100 and is arranged on the side of the cell stack 38 with the first end faces 16 of the battery cells 10 .
  • the cover 78 has openings 82 for the connection elements 12, 14 of the battery cells 10.
  • the fluid supply device 50 is integrated into the cover 78 .
  • a semicircular upper part 80 for channel formation is placed on the cover 78, which has a row of inlet openings 54 distributed over the stacking direction 26 of the battery module 100, and the distribution line 28 is thereby formed.
  • the cooling liquid 60 is supplied to the distribution line 28 via a connecting piece 84 .
  • FIG. 37 shows a longitudinal section through the battery module 100 according to FIG. 36
  • FIG. 38 shows a cross section through the battery module 100 in the region of the channel structure 66.
  • the cross section shows how the cooling liquid 60 flows from the distribution line 28 through the inlet openings 54 under the cover 78 onto the first end face 16 of the battery cells 10 and can be distributed there on the end face 16 to the connecting elements 12, 14 on both sides. In this way, the end face 16 and the connection elements 12, 14 can be cooled particularly effectively.
  • the cooling liquid 60 can then flow downward via the channels 68 of the channel structure 66 to the outlet openings 56 of the battery module 100 and can freely exit on the underside of the battery module 100 .
  • Figure 39 shows an isometric view of a cell connector unit 72 with distributor line 28 in an exploded view
  • Figure 40 shows an isometric view of a battery module 100 when the cell connector unit 72 with distributor line 28 is put on and in Figure 41 the
  • Battery module 100 is shown with attached cell connector unit 72 with distribution line 28 .
  • the cell connector unit 72 is arranged on the side of the cell pack 38 with the first end faces 16 of the battery cells 10 and includes the individual cell connectors 30 for the electrical connection of the connection elements 12, 14 in order to connect the battery cells 10 in series and/or in parallel.
  • the cell connectors 30 are used to transport electricity to and from the battery cells.
  • the cell connector unit 72 can have additional electrical lines for tapping cell voltages for the
  • the cell connector unit 72 in FIG. 39 consists of a base 74 and a top layer, which have recesses 94, 96 for receiving the cell connectors 30 and webs 90, 92 for fixing the cell connectors 30 in place.
  • the fluid supply device 50 is integrated into the cell connector unit 72 .
  • semicircular regions are formed as half-shells 86, 88 in the base 74 and the upper layer 76 in the stacking direction 26 of the cell stack 38 to form a channel.
  • the half-shell 88 of the base 74 is distributed along the stacking direction 26
  • FIG. 42 shows a longitudinal section through the battery module 100 according to FIG. 41
  • FIG. 43 shows a cross section through the battery module 100 in the region of the channel structure 66.
  • the cross section it can be seen how the coolant 60 from the distribution line 28 through the inlet openings 54 under the cell connector unit 72 to the first
  • End face 16 of the battery cells 10 flows and can be distributed there on the end face 16 on both sides to the connection elements 12, 14. In this way, the end face 16 and the connection elements 12, 14 can be cooled particularly effectively.
  • the cooling liquid 60 can then flow via the channels 68 of the channel structure 66 to the outlet openings 56 of the
  • Battery module 100 drain down and emerge freely at the bottom of the battery module 100.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein direktgekühltes Batteriemodul (100) mit wenigstens einer Modulumhüllung (40) und einer Mehrzahl von innerhalb der Modulumhüllung (40) angeordneten Batteriezellen (10), wobei die Modulumhüllung (40) die Mehrzahl der Batteriezellen (10) wenigstens bereichsweise umschließt, wobei die Batteriezellen (10) eine Hochachse (20) und in Richtung der Hochachse (20) voneinander beabstandete erste und zweite Stirnseiten (16, 18) aufweisen, und in einer Stapelrichtung (26) quer zur Hochachse (20) aufeinander folgend als Zellenpaket (38) angeordnet sind, mit einer Fluidzufuhreinrichtung (50) mit wenigstens einer Eintrittsöffnung (54), welche im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Kühlflüssigkeit (60) auf die Batteriezellen (10) leitet und mit wenigstens einer Austrittsöffnung (56) zum freien Austritt der Kühlflüssigkeit (60) aus der Modulumhüllung (40) und/oder dem Zellenpaket (38) in eine Umgebung der Modulumhüllung (40), insbesondere bei bestimmungsgemäßer Anordnung in einem Batteriegehäuse (210) in das Batteriegehäuse (210). Die Erfindung betrifft ferner eine Batterie (200) mit wenigstens einem direktgekühlten Batteriemodul (100).

Description

Beschreibung
Titel
Direktgekühltes Batteriemodul und Batterie mit einem direktgekühlten Batteriemodul
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein direktgekühltes Batteriemodul sowie eine Batterie mit wenigstens einem direktgekühlten Batteriemodul, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug.
Hochvolt-Batterien für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie beispielsweise Hybrid-, Plugin- oder Elektrofahrzeuge oder für Stationäranwendungen, wie beispielsweise Stromversorger oder Stromspeicher, bestehen aus vielen elektrisch in Reihe und/oder parallel geschalteten Einzelzellen.
Innerhalb einer Batterie sind die Einzelzellen üblicherweise in sogenannten Batteriemodulen zusammengefasst, die jeweils eine bestimmte Anzahl von Batteriezellen als Zellpaket inklusive der Einrichtungen zu deren mechanischer Fixierung, zur elektrischen Kontaktierung und zur Temperierung (Kühlung, Heizung) enthalten. Die Batteriemodule, typischerweise pro Batterie 8 bis 36 Batteriemodule, sind wiederum in einem stabilen Batteriegehäuse untergebracht, welches zusätzlich die nötigen Einrichtungen zur elektrischen Steuerung und Absicherung der Batterie, wie Batteriemanagementsystem (BMS), Sicherungen, Schütze zum Zuschalten und Abschalten des Stroms, Zellspannungsüberwachungselektronik (cell supervision electronics CSE), Strommesser sowie die Anschlüsse nach außen (Stromzuleitung und Stromableitung, Kühlmittelzuführung und Kühlmittelabführung, Anschluss Batteriesteuerung und dergleichen, enthält. Bei besonders hohen Anforderungen an die Kühlung, die bei großen Lade- und Entladeströmen gestellt werden, ggf. in Verbindung mit hohen elektrischen Innenwiderständen der Zellen, ist eine direkte Umströmung der Zellen durch das Kühlmittel, eine sogenannte Direktkühlung, sinnvoll. Da die Oberflächen des Zellgehäuses, bzw. Teile des Zellgehäuses, üblicherweise spannungs- oder potentialführend sind, wird hierbei ein elektrisch nichtleitendes Kühlmittel eingesetzt. Bekannt sind beispielsweise die Verwendung von speziellen Ölen wie Transformatorenöl, Silikonöl, und dergleichen oder von speziellen Fluorkohlenwasserstoffen (FKWs). Fluorkohlenwasserstoffe sind mit verschiedenen Siedepunkten verfügbar, so dass sich hiermit nicht nur eine einfache Tauchbadkühlung, sondern auch eine Siedebadkühlung darstellen lässt.
Zur Sicherstellung der Direktkühlung wird üblicherweise jedes Batteriemodul mit einem allseitig dicht ausgeführten Modulgehäuse als Modulumhüllung ausgebildet und mit einer Kühlmittelzuleitung und Kühlmittelableitung sowie mit dichten Durchführungen durch die Modulumhüllung versehen, insbesondere für die Stromzuleitung und Stromableitung, die Signalleitungen für die Zellspannungen, welche zur CSE, bzw. zu einer Einrichtung zum Messen der Zellspannung sowie zum Ladezustandsausgleich, dem sogenannten Balancing, geführt werden, und für Sensorleitungen, beispielsweise für die Temperaturüberwachung innerhalb des Batteriemoduls.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Aufbau eines direktgekühlten Batteriemoduls zu schaffen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Batterie mit wenigstens einem direktgekühlten Batteriemodul zu schaffen, welches einen verbesserten Aufbau des Batteriemoduls aufweist. Die Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein direktgekühltes Batteriemodul mit wenigstens einer Modulumhüllung und einer Mehrzahl von innerhalb der
Modulumhüllung angeordneten Batteriezellen vorgeschlagen, wobei die Modulumhüllung die Mehrzahl der Batteriezellen wenigstens bereichsweise umschließt, wobei die Batteriezellen eine Hochachse und in Richtung der Hochachse voneinander beabstandete erste und zweite Stirnseiten aufweisen und in einer Stapelrichtung quer zur Hochachse aufeinander folgend als Zellpaket angeordnet sind. Das Batteriemodul weist eine Fluidzufuhreinrichtung mit wenigstens einer Eintrittsöffnung auf, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Kühlflüssigkeit auf die Batteriezellen leitet. Das Batteriemodul weist weiter wenigstens eine Austrittsöffnung zum freien Austritt der Kühlflüssigkeit aus der Modulumhüllung und/oder dem
Zellpaket in eine Umgebung der Modulumhüllung, insbesondere bei bestimmungsgemäßer Anordnung in einem Batteriegehäuse in das Batteriegehäuse, auf. Das erfindungsgemäße Batteriemodul weist den Vorteil auf, dass auf eine hermetisch dichte Modulumhüllung verzichtet werden kann. Dies erleichtert den Aufbau von Batteriemodulen. Darüber hinaus können durch eine derartige Ausgestaltung Sicherheitseinrichtungen der Batteriemodule und gegebenenfalls auch der Batterien vereinfacht werden. Auf die Dichtigkeit der Batteriemodule, welche sich nur mit hohem technischem Aufwand darstellen lässt, und welche bei Direktkühlung mit FKWs besonders aufwendig ist, da diese durch jede Art von Kunststoffumhüllung oder Kunststoffdichtung hindurch diffundieren können und daher ständig ergänzt werden müssen, kann so verzichtet werden.
Da im Inneren des Batteriemoduls daher nur geringer oder kein Überdruck mehr gegenüber der Umgebung vorliegt, kann die Modulumhüllung einfacher und weniger stabil ausgeführt werden. Der Überdruck kommt durch die zum Aufrechterhalten der Kühlmittelströmung nötige
Pumpenleistung zustande. Der Druckverlust beim Überströmen der ersten und/oder zweiten Stirnseiten, insbesondere der Anschlusselemente, ist gering. So kann bei einem freien Ausströmen der Kühlflüssigkeit in ein als Wanne ausgebildetes Gehäuseunterteil von einem nötigen geringen Überdruck von höchstens 100 mbar ausgegangen werden. Wenn in einem anderen Ausführungsbeispiel die Kühlflüssigkeit unterhalb des Zellpakets am Boden des Batteriemoduls zurückströmen muss und über eine Kanalstruktur in einen Ausgleichsbehälter, kann von einem nötigen geringen Überdruck von höchstens 500 mbar ausgegangen werden.
Auch muss das Kühlmittel nicht mehr zwischen Zuleitungs- und Ableitungsanschluss durch aufwändige Verteiler-, Sammler- und Leiteinrichtungen geführt werden, um eine gleichmäßige Kühlung aller einzelnen Zellen eines Batteriemoduls zu erreichen.
Unter anderem bei Überladen oder Kurzschluss der Batteriezelle kann sich im Inneren der Zelle ein Druck aufbauen, der ab einem bestimmten Wert definiert abgebaut werden muss, um eine exotherme Reaktion der Zellchemie mit entsprechender thermischer Propagation in dem Batteriemodul und weiter in der Batterie zu verhindern. Das dabei u.a. durch Verdampfung des Elektrolyten entstehende Gas wird als Ventinggas bezeichnet. Die Modulumhüllung des erfindungsgemäßen Batteriemoduls muss für diesen Fall nicht mehr mit Überdruckeinrichtungen, wie Ventilen, Membranen oder Klappen, der sogenannten Ventingeinrichtung, versehen werden, um die Zerstörung eines dichten Modulgehäuses bei abblasenden Zellen zu verhindern. Dadurch können weiter Kosten und Bauraumbedarf des Batteriemoduls eingespart werden.
So kann zur Reduzierung der Kosten, des Gewichts, des Bauraumbedarfs sowie zur besseren Wärmeabfuhr bei erhöhter Sicherheit gegenüber thermischer Propagation die elektrisch nichtleitende Kühlflüssigkeit über Leitungen dem Batteriemodul zugeführt werden, innerhalb des Batteriemoduls verteilt werden und dann über wenigstens eine Austrittsöffnung in der Modulumhüllung zum definierten Austreten der Kühlflüssigkeit frei nach außen austreten.
Das aus den Batteriemodulen in das Batteriegehäuse im Normalbetrieb austretende Kühlmittel wird nachfolgend dort gesammelt oder abgesaugt und kann dem Kühlmittelkreislauf erneut zugeführt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Batteriemodul muss nur das Batteriegehäuse selbst dicht ausgeführt werden, was üblicherweise zur Abschirmung des der Batteriemodule vor Umwelteinflüssen bereits so umgesetzt ist, nicht aber die Vielzahl von Modulgehäusen der im Batteriegehäuse angeordneten Batteriemodule, wodurch sich die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf reduzieren. Insbesondere können die Leitungen für die Stromzuführung und Stromabführung, sowie die Signal- und Messleitungen durch einfache Öffnungen, bzw. Durchbrüche in der Modulumhüllung geführt werden, wobei die aufwendige Abdichtung entfällt. Da das Innere des Moduls praktisch drucklos ist, kann die Umhüllung deutlich leichter gebaut werden. Zusätzliche Ventingeinrichtungen im Modulgehäuse, die erst bei innerem Überdruck öffnen, wie Überdruckventile, Überdruckmembranen oder Überdruckklappen, sind nicht erforderlich. Weiterhin können bei dieser Lösung die sonst üblichen
Kühlmittelableitungen in der Batterie entfallen, welche das Kühlmittel von den Batteriemodulen einsammeln und dem Kühlkreislauf der Batterie zuführen. Zudem entfällt ein separater Füllstands- bzw. Vorratsbehälter für das Kühlmittel. Diese Funktion kann das Batteriegehäuseunterteil übernehmen.
Vorteilhaft kann eine Querachse zwischen den Anschlusselementen der Batteriezellen, insbesondere quer zu der Hochachse und quer zu der Stapelrichtung, ausgebildet sein. Die Anschlusselemente liegen dabei in einer Längserstreckung der Batteriezelle auf der ersten Stirnseite der
Batteriezelle. Dies entspricht so genannten prismatischen Batteriezellen. Denkbar sind jedoch auch zylindrische Batteriezellen (Rundzellen) oder sogenannte Pouchzellen (Beutelzellen). Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann innerhalb der Modulumhüllung wenigstens ein Fluidkanal in einer Endplatte zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite der Batteriezellen angeordnet sein. Vorteilhaft kann ein bereits vorhandener Bauraum zur Führung der Kühlflüssigkeit genutzt werden, so dass das Batteriemodul relativ klein bauen kann. Es kann auf zusätzliche Verrohrung zur Führung der Kühlflüssigkeit verzichtet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die wenigstens eine Eintrittsöffnung in einer der Endplatten angeordnet sein, insbesondere in Nähe der Unterseite der Modulumhüllung. Günstigerweise ist das Batteriemodul zwischen zwei Endplatten angeordnet und dazwischen eingespannt. Vorteilhaft kann die Kühlflüssigkeit in der Endplatte zur Stirnseite mit den elektrischen Anschlüssen aufsteigen, dort über die Anschlüsse strömen und in der gegenüberliegenden Endplatte zur gegenüberliegenden Stirnseite strömen. Vorteilhaft können so die Batteriezellen an den elektrischen Anschlusselementen und Zellverbindern, wo ein Großteil der Wärme in der
Batteriezellen entsteht, überströmt und besonders wirksam gekühlt werden.
Es kann auf zusätzliche Verrohrung zur Führung der Kühlflüssigkeit verzichtet werden. Alternativ ist auch möglich, dass die Eintrittsöffnung in die Endplatte von der Unterseite der Endplatte und/oder von der Unterseite der Modulumhüllung angeordnet ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die wenigstens eine Austrittsöffnung an der Unterseite der Modulumhüllung angeordnet sein. Dort kann die Kühlflüssigkeit frei in die Umgebung der
Modulumhüllung austreten. Günstigerweise kann die wenigstens eine Austrittsöffnung nahe der Endplatte mit der wenigstens einen Eintrittsöffnung angeordnet sein, so dass die Kühlflüssigkeit zwischen Modulumhüllung und den Batteriezellen strömen und weiter Wärme abführen kann. Es kann auf zusätzliche Verrohrung zur Führung der
Kühlflüssigkeit verzichtet werden. In diesem Fall werden die Batteriezellen an der ersten Stirnseite im Bereich der elektrischen Anschlusselemente mit der Kühlflüssigkeit überströmt sowie an der zweiten Stirnseite am Boden der Batteriezellen durch die Kühlflüssigkeit unterströmt. Damit kann eine vorteilhafte Abfuhr der Verlustwärme aus den Batteriezellen erreicht werden, da die Verlustwärme zu einem großen Teil im Bereich der Anschlusselemente entsteht.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Fluidzufuhreinrichtung eine Verteilerleitung mit einer Mehrzahl von
Eintrittsöffnungen aufweisen. Insbesondere kann die Fluidzufuhreinrichtung dabei wenigstens eine Eintrittsöffnung pro Batteriezelle, insbesondere pro elektrischem Anschlusselement der Batteriezellen aufweisen. Die Kühlflüssigkeit kann so günstigerweise innerhalb des Batteriemoduls flächig verteilt werden, um eine besonders effektive Kühlung der Batteriezellen zu erreichen.
Vorteilhaft kann so wenigstens eine Eintrittsöffnung pro elektrischem Anschlusselement der Batteriezellen für die Kühlflüssigkeit aus der Verteilerleitung in den Innenraum des Batteriemoduls vorgesehen werden. Dabei kann die Eintrittsöffnung zweckmäßigerweise in unmittelbarer Nähe eines Anschlusselements, beispielsweise direkt gegenüber eines
Anschlusselements, vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Mehrzahl an Austrittsöffnungen vorhanden sein.
Dabei ist es ausreichend, wenn wenigstens eine Austrittsöffnung zum definierten Austritt der Kühlflüssigkeit vorhanden ist und weitere
Austrittsöffnungen sich in Form von ungedichteten Durchbrüchen, Öffnungen, Spalten, beispielsweise für Kabel und Sensorleitungen und dergleichen, in der Umhüllung befinden, durch die ein weiterer geringer Teil der Kühlflüssigkeit Undefiniert austreten kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Fluidzufuhreinrichtung für eine gezielte Verteilung der Kühlflüssigkeit über wenigstens eine der beiden Stirnseiten der Batteriezellen im Zellpaket ausgebildet sein. Insbesondere kann die Fluidzufuhreinrichtung dabei für eine gezielte Verteilung der Kühlflüssigkeit über die elektrischen
Anschlusselemente der Batteriezellen im Zellpaket ausgebildet sein. Die Kühlflüssigkeit kann so günstigerweise innerhalb des Batteriemoduls flächig über eine Stirnseite der Batteriezellen, bevorzugt die Stirnseite mit den elektrischen Anschlusselementen, verteilt werden, um eine besonders effektive Kühlung der Anschlusselemente zu erreichen. Vorteilhaft kann eine effiziente Abfuhr der Wärme erreicht werden, da die Wärme in einer Batteriezelle üblicherweise im Bereich der Anschlusselemente entsteht. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Fluidzufuhreinrichtung eine Düsenanordnung aufweisen, welche die Kühlflüssigkeit auf das Zellpaket sprüht. Auf diese Weise kann die Kühlflüssigkeit flächig beispielsweise auf die Stirnseite der Batteriezellen, insbesondere diejenige mit den Anschlusselementen, verteilt werden, um so eine möglichst effektive Kühlung der Batteriezellen am Ort des Entstehens der Wärme, nämlich den Anschlusselementen, zu erreichen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann innerhalb der Modulumhüllung wenigstens ein Fluidkanal zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite der Batteriezellen im Zellpaket angeordnet sein. Die in dem wenigstens einen Fluidkanal strömende oder stehende Kühlflüssigkeit kann der flächigen Kühlung an Längsseiten bzw. Umfangsseiten der Batteriezellen dienen. Zudem kann eine weitere günstige Wärmeabfuhr durch flächiges Überströmen der elektrischen Anschlusselemente an der ersten Stirnseite ohne explizit ausgebildeten Fluidkanal erfolgen. Vorteilhaft kann im Bereich zwischen den elektrischen Anschlusselementen entlang des Zellpakets ein Füllkörper, beispielsweise in Form eines Blisters, angeordnet sein, sodass die Kühlflüssigkeit zu beiden Seiten des Füllkörpers im Wesentlichen über die elektrischen Anschlusselemente strömt. Sind zwischen den Anschlusselementen Ventingöffnungen in den Zellgehäusen angeordnet, kann trotzdem ein Füllkörper darüber angeordnet sein. Dafür kann der Füllkörper zweckmäßigerweise am Ort der Ventingöffnungen geeignete Aussparungen aufweisen, durch welche austretendes Gas ausströmen kann. Der Füllkörper begünstigt eine geeignete Strömung der Kühlflüssigkeit über die elektrischen Anschlusselemente für eine möglichst große Wärmeabfuhr am Ort der Entstehung, da die Verlustwärme zu einem großen Teil im Bereich der Anschlusselemente entsteht. Weiter verringert der Füllkörper das freie Volumen in dem Batteriemoduls, sodass ein geringeres Volumen an Kühlflüssigkeit benötigt wird. Weiter kann die Kühlflüssigkeit besonders im Fall einer erhöhten Wärmeentwicklung in einer Batteriezelle, beispielsweise bei Überladen oder internem Kurzschluss, eine thermische Propagation durch die Wärme verhindern oder zumindest reduzieren, da die Wärme so besonders effektiv über Strömung oder Konvektion abgeführt werden kann.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann zwischen den Batteriezellen in Richtung der Hochachse zumindest teilweise eine flüssigkeitsdurchlässige Lage, insbesondere eine poröse Klebematte, angeordnet sein. Alternativ kann eine Kanalstruktur mit von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite der Batteriezellen im Zellpaket verlaufenden Kanälen angeordnet sein, welche parallel oder schräg zu der Hochachse verlaufen können, wobei die Kanäle wenigstens bereichsweise durchgehend oder wenigstens bereichsweise als Sackkanäle ausgebildet sind. Die Kühlflüssigkeit kann in der flüssigkeitsdurchlässigen Lage oder der Kanalstruktur zwischen den Batteriezellen vorhanden sein oder die Kanäle sogar durchströmen. Die Kühlflüssigkeit kann so der flächigen Kühlung an Längsseiten bzw. Umfangsseiten der Batteriezellen dienen. Weiter kann die Kühlflüssigkeit besonders im Fall einer erhöhten Wärmeentwicklung in einer Batteriezelle, beispielsweise bei Überladen oder internem Kurzschluss, eine thermische Propagation durch die Wärme verhindern oder zumindest reduzieren, da die Wärme so besonders effektiv über Strömung oder Konvektion abgeführt werden kann.
Vorteilhaft kann zwischen den Batteriezellen eine poröse Schaummatte, bzw. eine gummiartige Pressmatte mit Kanälen als flüssigkeitsdurchlässige Lage angeordnet sein, welche sich bei Inbetriebnahme der Batterie mit Kühlflüssigkeit füllt. Dies hat im Falle einer thermischen Propagation der Batterie einen zusätzlichen Vorteil. Nach einer exothermen Reaktion in einer Batteriezelle im Batteriemodul mit einem Venting (Abblasen) des entstandenen Gases an der ersten Stirnseite direkt in die Kühlflüssigkeit kommt es zu einer so genannten kapazitiven Kühlung, bei der die Wärmeenergie nicht abgeführt, sondern von dem umgebenden Material aufgenommen und gespeichert wird, und im Extremfall zu einer Verdampfungskühlung zwischen der defekten Batteriezelle und den beiden Nachbarzellen sowie der kühlmittelbeaufschlagten ersten oder zweiten Stirnseite oder gegebenenfalls kühlmittelbeaufschlagten Längsseiten der defekten Batteriezelle.
Ein unerwünscht starker Temperaturanstieg in den beiden Nachbarzellen zur defekten Batteriezelle kann so unterbunden werden. Eine thermische Propagation im Batteriemodul und der Gesamtbatterie kann vorteilhaft verhindert werden. Darüber hinaus kann das Ventinggas sich mit einem Teil der verdampften Kühlflüssigkeit verbinden und über einen Ventingmechanismus außerhalb des Batteriemoduls in der Batterie sicher abgeleitet werden.
Ein durch Verbindung von Elektrolytgas und Kühlflüssigkeit entstandenes Gasgemisch ist üblicherweise weit weniger brennbar als das reine Elektrolytgas. Auch kann so eine direkte Entzündung oberhalb der Batteriezellen durch die Kühlflüssigkeit verhindert werden. Funkenbildung, die zum Entzünden des Elektrolytgases führt, kann verhindert werden. Durch die Kühlflüssigkeit kann es zum Löschen der defekten entzündeten Batteriezelle kommen. Der schädliche Prozess kann zum Erliegen kommen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls können die Eintrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit auf die ersten Stirnseiten gerichtet so angeordnet sein, dass die Kühlflüssigkeit aus den Eintrittsöffnungen auf die ersten Stirnseiten austritt. Die Austrittsöffnungen können dabei an der bezüglich der Hochachse gegenüberliegenden Seite des Zellpakets angeordnet sein. Bei aufrecht stehenden Batteriezellen mit der ersten Stirnseite mit den Anschlusselementen auf der Oberseite kann so die Kühlflüssigkeit an der Oberseite eintreten und zwischen den Batteriezellen auf Grund der Schwerkraft nach unten abströmen und so aus dem Batteriemodul an der Unterseite frei austreten. Dadurch können die
Batteriezellen besonders effektiv gekühlt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls können die Eintrittsöffnungen auf die zweiten Stirnseiten gerichtet so angeordnet sein, dass die Kühlflüssigkeit aus den Eintrittsöffnungen auf die zweiten
Stirnseiten trifft. Dabei können die Austrittsöffnungen an der bezüglich der Hochachse gegenüberliegenden Seite des Zellpakets angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform kann die Kühlflüssigkeit auch an der Unterseite des Batteriemoduls zugeführt werden, entlang der Längsseiten der Batteriezellen aufsteigen und aus dem Batteriemodul an der Oberseite austreten.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Fluidzufuhreinrichtung bezogen auf die Hochachse auf der Seite des Zellpakets mit den ersten Stirnseiten oder auf der Seite des Zellpakets mit den zweiten Stirnseiten angeordnet sein. Zweckmäßigerweise kann die Fluidzufuhreinrichtung auf der Seite des Zellpakets angeordnet sein, an der die Wärme entsteht, um die Wärme so besonders effektiv abführen zu können. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls können die Austrittsöffnungen auf einer Höhe der Hochachse zwischen den ersten und zweiten Stirnseiten der Batteriezellen im Zellpaket seitlich in der Modulumhüllung angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein unterer Teil des Batteriemoduls von der Kühlflüssigkeit geflutet sein und durch
Überströmöffnungen bei nachströmender Kühlflüssigkeit wieder aus der Modulumhüllung abfließen. Dadurch ist innerhalb des Batteriemoduls jeweils eine gewisse Menge an Kühlflüssigkeit vorhanden, welche als Reservoir für plötzlich auftretenden Kühlbedarf dienen kann. Als Austrittsöffnungen können auch Durchführungen für elektrische Leitungen vorgesehen sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Modulumhüllung als um die Hochachse des Zellpakets umlaufende Wandung, insbesondere als Band oder Rahmen, ausgebildet sein. Die
Modulumhüllung kann so beispielsweise als Modulrahmen dienen, welcher einen zum Betrieb der Batteriezellen nötigen Druck auf Grund eines Zelldickenwachstums durch zyklisches Laden und Entladen und/oder durch Zellalterung aufbringen kann. Ein solcher Modulrahmen muss bei dem erfindungsgemäßen Batteriemodul nicht hermetisch dicht ausgebildet sein, was eine vorteilhafte und preiswerte Gestaltung zulässt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Modulumhüllung eine die Hochachse des Zellpakets umlaufende Wandung und zumindest eine zumindest weitgehend geschlossene Oberseite auf der
Seite des Zellpakets mit den ersten Stirnseiten aufweisen. Dabei können die Fluidzufuhreinrichtung auf der Seite des Zellpakets mit den zweiten Stirnseiten und die Austrittsöffnungen in der Oberseite angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform kann die Kühlflüssigkeit von der Unterseite in das Batteriemodul zugeführt werden und an der Oberseite durch die Austrittsöffnungen austreten. Auf diese Weise kann auch im Ventingfall einer Batteriezelle austretendes Ventinggas sich direkt mit der Kühlflüssigkeit verbinden und durch die in der Nähe liegenden Austrittsöffnungen an der Oberseite des Batteriemoduls austreten, was eine erhöhte Sicherheit im Betrieb des Batteriemoduls gewährleistet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls können die Austrittsöffnungen einen Querschnitt dergestalt aufweisen, dass an den Austrittsöffnungen ein höherer Druckverlust für die Kühlflüssigkeit auftritt als an den Eintrittsöffnungen sowie in einem weiteren Verlauf einer Strömung der Kühlflüssigkeit zwischen den Eintrittsöffnungen und den Austrittsöffnungen. In besonders vorteilhafter weise kann beispielsweise im Batteriemodul in Verlängerung eines kurzen Anschlussstutzens der Fluidzufuhreinrichtung ein im Querschnitt großzügig bemessener Kanal ausgebildet sein, durch welchen die Kühlflüssigkeit ohne wesentliche Drosselung vollflächig einströmen kann, wobei die gleichmäßige Verteilung im Batteriemodul dann ohne zusätzliche Leiteinrichtungen durch die als Drosseln mit geringem Querschnitt ausgeführten und entsprechend angeordneten Austrittsöffnungen erfolgt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls können im Inneren der Modulumhüllung, insbesondere im Bereich der Fluidzufuhreinrichtung und/oder einer Fluidabfuhr Füllkörper angeordnet sein. Die im Inneren des Batteriemoduls befindliche Menge an Kühlflüssigkeit kann so durch in die Hohlräume eingebrachte Füllkörper, beispielsweise als geschlossenporige Schäume, Kunststoff-Hohlkörper, und dergleichen, reduziert werden. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann eine Zellverbindereinheit und/oder eine Abdeckung auf der Seite des Zellpakets mit den ersten Stirnseiten der Batteriezellen angeordnet sein, wobei die Fluidzufuhreinrichtung in die Zellverbindereinheit und/oder die Abdeckung integriert sein kann. Auf diese Weise kann eine in der Regel ohnehin vorhandene Zellverbindereinheit, welche die metallischen Zellverbinder in einem Bauteil zusammenfasst, zur Verteilung der Kühlflüssigkeit verwendet werden. Hierzu können Kunststofffolien einer Oberlage und einer Unterlage der Zellverbindereinheit miteinander verklebt oder verschweißt werden. Die beiden Lagen, welche die Zellverbinder von oben und unten einschließen, können im mittleren Teil mit als halbrundförmige Verprägungen ausgebildeten Halbschalen versehen werden, welche die Verteilerleitung bilden, die an der Unterseite wiederum mit Eintrittsöffnungen zum Eintreten der Kühlflüssigkeit in das Batteriemodul versehen sein können.
Zur Senkung von Bauraumbedarf und Kosten ist auch möglich, die in der Regel ohnehin vorhandene, aus gestanzten und umgeformten Kunststofffolien in einer sogenannten Blistertechnologie gefertigte und direkt auf die Zellen gelegte Isolationsabdeckung, die Kurzschlüsse zwischen den spannungs- bzw. potentialführenden Zellgehäusen und den
Zellverbindern verhindert, zur Verteilung der Kühlflüssigkeit zu verwenden. Hierzu kann durch ein halbrundförmiges und auf der Rückseite verschlossenes Blisterteil als Oberteil, das auf das ebene Unterteil der Isolationsabdeckung durch Thermoschweißung aufgebracht wird, eine Verteilerleitung gebildet werden, in deren offenes Ende ein
Anschlussstutzen zur Zuführung der Kühlflüssigkeit eingebracht sein kann. Die Ausbringung der Kühlflüssigkeit erfolgt dann durch im Bereich der Verteilerleitung in die Unterseite der Isolationsabdeckung eingebrachte Eintrittsöffnungen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Fluidzufuhreinrichtung an einer der Stirnseiten zwischen einander gegenüber liegenden elektrischen Anschlusselementen einer Batteriezelle, insbesondere mittig dazwischen, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Fluidzufuhreinrichtung die Verteilerleitung mit
Eintrittsöffnungen aufweisen, wobei die Eintrittsöffnungen in Stapelrichtung über den Batteriezellen verteilt angeordnet sind. Bei einer solchen Ausführungsform können in einer Längserstreckung der Batteriezelle einander gegenüber liegende Anschlusselemente von der dazwischen liegenden Verteilerleitung mit Kühlflüssigkeit versorgt werden, sodass eine besonders effektive Kühlung gewährleistet ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Fluidzufuhreinrichtung an der Modulumhüllung nahe einer der Stirnseiten angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Fluidzufuhreinrichtung die Verteilerleitung mit Eintrittsöffnungen aufweisen, wobei die Eintrittsöffnungen in Stapelrichtung über die Anzahl der Batteriezellen verteilt angeordnet sind. Vorteilhaft ist auch, die thermisch hoch belasteten Anschlusselemente der Batteriezellen durch in Verbindungsbleche als Seitenteile der Modulumhüllung integrierte Verteilerleitungen von der Seite her mit Kühlflüssigkeit zu besprühen, die im Weiteren durch geeignete Abdichtung der Oberseite des Zellpakets nach Kühlung der Zelloberseiten über in Endplatten des Batteriemoduls angeordnete Kanäle nach unten abfließt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Batteriemoduls kann die Fluidzufuhreinrichtung an der Modulumhüllung an den ersten Stirnseiten auf Höhe der elektrischen Anschlusselemente angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Fluidzufuhreinrichtung die Verteilerleitung mit Eintrittsöffnungen aufweisen, wobei die Eintrittsöffnungen in Stapelrichtung der Batteriezellen verteilt angeordnet sind. Insbesondere können dabei die Anschlusselemente als Prallelement bei einem Zuführen der Kühlflüssigkeit dienen. Die Kühlflüssigkeit kann insbesondere von der Seite auf die Anschlusselemente geleitet werden. Auf diese Weise können die Anschlusselemente der Batteriezellen besonders effektiv mit Kühlflüssigkeit versorgt und gekühlt werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Batterie mit wenigstens einem direktgekühlten Batteriemodul und mit einem Batteriegehäuse mit einem fluiddichten Gehäuseunterteil vorgeschlagen, wobei das Batteriegehäuse einen Fluideinlass und wenigstens einen
Fluidauslass für Kühlflüssigkeit aufweist. Der Fluideinlass ist mit einer Fluidzufuhreinrichtung des wenigstens einen Batteriemoduls fluidisch verbunden. Dabei weist das Batteriegehäuse wenigstens einen Sammelraum zum Sammeln der aus dem wenigstens einen Batteriemodul frei ausgetretenen Kühlflüssigkeit auf.
Während in Batterien mit Direktkühlung nach dem bekannten Stand der Technik die Kühlflüssigkeit durch entsprechende Leitungssysteme zu jedem einzelnen Batteriemodul hingeführt und von dort wieder abgeführt wird, entfallen bei der erfindungsgemäßen Ausführung die
Rückführleitungen, da die Kühlflüssigkeit aus den Batteriemodulen in das Batteriegehäuseunterteil austritt und dort aufgefangen oder abgesaugt wird und wieder dem Kühlkreislauf zugeführt werden kann. Die elektrisch nichtleitende Kühlflüssigkeit wird dem Batteriemodul über
Leitungen zugeführt, innerhalb des Batteriemoduls verteilt und dann über Austrittsöffnungen in der Modulumhüllung oder den Zellpaketen der Batteriemodule frei nach außen austreten gelassen. Das aus den Batteriemodulen in das Batteriegehäuse austretende Kühlmittel kann nachfolgend dort eingesammelt oder abgesaugt und dem
Kühlmittelkreislauf erneut zugeführt werden. Mit einem solchen Batteriemodul muss nur das Batteriegehäuse selbst dicht ausgeführt werden, was üblicherweise zur Abschirmung des der Batteriemodule vor Umwelteinflüssen bereits so umgesetzt ist. Dagegen braucht die Vielzahl von Batteriemodulen nicht dicht ausgeführt zu sein, wodurch sich die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf für die erfindungsgemäße Batterie reduzieren.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batterie kann das Gehäuseunterteil integrierte Fluidkanäle, insbesondere Absaugkanäle, zum Abführen der Kühlflüssigkeit aufweisen, wobei die Fluidkanäle über
Öffnungen mit dem Sammelraum fluidisch verbunden sind. Eine besonders effektive und bauraumsparende Rückführung der Kühlflüssigkeit lässt sich durch im, beispielsweise aus Strangpressteilen ausgeführten Gehäuseunterteil integrierte Kanäle darstellen, in welche die Kühlflüssigkeit über in der kompletten Fläche des Gehäuseunterteils verteilte Öffnungen eintritt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batterie kann das Batteriegehäuse in einer Flochachse angeordnete Fluidleitelemente aufweisen. Mit zusätzlich am Gehäuseboden angebrachten
Fluidleitelementen kann die Kühlflüssigkeit zielgerichtet den Auffangöffnungen oder Absaugöffnungen zugeleitet und ein Schwappen der Kühlflüssigkeit bei Beschleunigung oder Schräglage des Fahrzeugs verhindert werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batterie können im Inneren des Batteriegehäuses zwischen benachbarten Batteriemodulen Füllkörper angeordnet sein. Die im Inneren des Batteriegehäuseunterteils befindliche Menge an Kühlflüssigkeit kann durch in die Hohlräume eingebrachte Füllkörper, beispielsweise als geschlossenporige Schäume, Kunststoff- Hohlkörper, und dergleichen reduziert werden. Die Füllkörper können aus Teilen des Batteriegehäuses oder der Batteriemodule ausgeformt sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batterie können der Fluideinlass und der Fluidauslass über einen geschlossenen Fluidkreislauf verbunden sein, welcher wenigstens eines von einer Kühleinrichtung, einem Wärmetauscher, einem Luftabscheider aufweist. Insbesondere bei aktiver Absaugung der Kühlflüssigkeit aus dem Batteriegehäuseunterteil, womit die im Umlauf befindliche Kühlflüssigkeitsmenge reduziert wird, kann im Kühlflüssigkeitskreislauf vor der Pumpe ein Luftabscheider angeordnet werden, welcher z.B. nach dem Zentrifugalprinzip, Lufttopfprinzip oder Labyrinthprinzip arbeitet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batterie kann eine Batterieelektronikeinheit, insbesondere wenigstens ein
Batteriemanagementsystem und/oder Schaltkomponenten, in dem Batteriegehäuse integriert sein. Der Verbau der Batterieelektronik (BMS und CSE's, Schütze, Strommesser, Sicherungen und dergleichen) kann vorzugsweise komplett innerhalb des als gedichtete Wanne ausgebildeten Gehäuseunterteils erfolgen, sodass nur wenige Steuerleitungen, beispielsweise mit Datenbussystem, gedichtet durch die Batteriegehäusewandung geführt werden müssen. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batterie kann das Batteriegehäuse eine Modulumhüllung des wenigstens einen Batteriemoduls aufweisen. Dabei kann das Gehäuseunterteil als Sammelraum für die aus dem Batteriemodul frei ausgetretene Kühlflüssigkeit ausgebildet sein, wobei ein Gehäuseboden des
Gehäuseunterteils Öffnungen zum Eintreten der Kühlflüssigkeit in den Sammelraum aufweist.
Optional können die Batteriezellen nach dem sogenannten "Cell-to-Batt"- Design als ein Zellpaket auch direkt in das Batteriegehäuse eingebaut werden. Das Batteriegehäuse kann so die Modulumhüllung aufweisen oder selbst als Modulumhüllung ausgebildet sein. Die Kühlflüssigkeit kann durch geeignete Einrichtungen im Zellpaket verteilt werden, beispielsweise durch Besprühung der Oberseite der Batteriezellen aus der Verteilerleitung. Die Kühlflüssigkeit tritt nach Umströmung der Batteriezellen aus dem Zellpaket in das Batteriegehäuseunterteil aus und wird dort wie oben beschrieben abgesaugt und in den Kühlkreislauf zurückgeführt.
Die vorgeschlagene Lösung lässt sich bei Batterien mit bekannten Typen von Batteriezellen, wie Pouchzellen, prismatischen Hardcasezellen oder
Rundzellen, umsetzen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Batterie kann das Gehäuseunterteil Fluidkanäle zum Abführen der Kühlflüssigkeit aufweisen. Die Kühlflüssigkeit kann nach Umströmung der Batteriezellen aus dem Zellpaket in das Batteriegehäuseunterteil austreten und dort durch die Fluidkanäle abgesaugt und in den Kühlkreislauf zurückgeführt werden. Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche
Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1 eine isometrische Darstellung eines Seitenelements einer
Modulumhüllung mit Verteilerleitung in Explosionsdarstellung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine isometrische Ansicht eines Batteriemoduls mit
Seitenelementen der Modulumhüllung mit einer Verteilerleitung nach Figur 1 mit beidseits der Batteriezellen angeordneten Endplatten der Modulumhüllung;
Fig. 3 einen Querschnitt durch das Batteriemodul nach Figur 2;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch das Batteriemodul nach Figur 2;
Fig. 5 eine Ausschnittvergrößerung des Längsschnitts nach Figur 4;
Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Batteriemodul nach einem weiteren
Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Fluidkanälen in Endplatten beidseits der Batteriezellen des Batteriemoduls mit von Kühlflüssigkeit überströmten und unterströmten Zellen;
Fig. 7 eine isometrische Draufsicht auf das Batteriemodul in seiner Modulumhüllung nach Figur 6;
Fig. 8 eine isometrische Untersicht auf die Modulumhüllung nach Figur
7; Fig. 9 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Fluidzufuhreinrichtung an einer ersten Stirnseite der
Batteriezellen und Austrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit an einer Unterseite einer Modulumhüllung mit entferntem Seitenelement der Modulumhüllung;
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Fluidzufuhreinrichtung an einer zweiten Stirnseite der
Batteriezellen und Austrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit an einer Oberseite der Modulumhüllung mit entferntem Seitenelement der Modulumhüllung;
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Fluidzufuhreinrichtung an einer zweiten Stirnseite der
Batteriezellen und Austrittsöffnungen auf einer Flöhe einer Flochachse zwischen den ersten und zweiten Stirnseiten der Batteriezellen im Zellpaket seitlich in der Modulumhüllung mit entferntem Seitenelement der Modulumhüllung;
Fig. 12 eine Seitenansicht des Batteriemoduls nach Figur 11 ;
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Fluidzufuhreinrichtung an einer ersten Stirnseite der
Batteriezellen und Austrittsöffnungen auf einer Flöhe einer Flochachse zwischen den ersten und zweiten Stirnseiten der Batteriezellen im Zellpaket seitlich in der Modulumhüllung mit entferntem Seitenelement der Modulumhüllung; Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer
Fluidzufuhreinrichtung an einer zweiten Stirnseite der Batteriezellen und Austrittsöffnungen im Bereich von Öffnungen für Durchführungen von elektrischen Leitungen seitlich in der Modulumhüllung mit entferntem Seitenelement der Modulumhüllung;
Fig. 15 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer
Fluidzufuhreinrichtung an einer Unterseite des Batteriemoduls und Austrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit an einer Oberseite der Modulumhüllung mit entferntem Seitenelement der Modulumhüllung;
Fig. 16 eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer
Fluidzufuhreinrichtung an einer zweiten Stirnseite der Batteriezellen und Austrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit an einer Oberseite der Modulumhüllung, wobei Füllkörper im Bereich der Fluidabfuhr angeordnet sind mit entferntem Seitenelement der Modulumhüllung;
Fig. 17 das Batteriemodul nach Figur 10 mit einer schematischen Andeutung von durch die Austrittsöffnungen austretendem Ventinggas einer abblasenden Batteriezelle;
Fig. 18 eine schematische Darstellung einer Batterie nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier Batteriemodulen mit Austrittsöffnungen für Kühlflüssigkeit, welche in einem Batteriegehäuseunterteil gesammelt und durch einen Fluidauslass abgeführt wird mit entfernter Seitenwand des Batteriegehäuses; Fig. 19 die Batterie nach Figur 18 mit zwei Fluidauslässen mit entfernter Seitenwand des Batteriegehäuses;
Fig. 20 eine schematische Darstellung einer Batterie nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Batteriemodulen mit Austrittsöffnungen für Kühlflüssigkeit, welche über in der Fläche des Gehäuseunterteils verteilte Öffnungen in die im Gehäuseunterteil integrierten Fluidkanäle eintritt und darüber abgeführt wird mit entfernter Seitenwand des Batteriegehäuses;
Fig. 21 eine schematische Darstellung einer Batterie nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zusätzlich eingebrachte Fluidleitelemente die Kühlflüssigkeit zu den Öffnungen der im Gehäuseunterteil integrierten Fluidkanäle leiten und ein Schwappen der Kühlflüssigkeit verhindern mit entfernter Seitenwand des Batteriegehäuses;
Fig. 22 eine schematische Darstellung einer Batterie nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zusätzlich eingebrachte Füllkörper die im Gehäuseunterteil stehende Kühlflüssigkeitsmenge vermindern mit entfernter Seitenwand des Batteriegehäuses;
Fig. 23 eine schematische Darstellung einer Batterie nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem geschlossenen Fluidkreislauf mit entfernter Seitenwand des Batteriegehäuses;
Fig. 24 eine schematische Darstellung einer Batterie nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer integrierten Batterieelektronikeinheit mit entfernter Seitenwand des Batteriegehäuses; Fig. 25 eine schematische Darstellung einer Batterie nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit direkt in das Batteriegehäuse eingebauten Batteriezellen eines Zellpakets mit entfernter Seitenwand des Batteriegehäuses;
Fig. 26 eine Explosionsdarstellung eines Batteriemoduls nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zwischen den Batteriezellen angeordneten Kanalstruktur;
Fig. 27 eine Explosionsdarstellung eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zwischen den Batteriezellen angeordneten Klebematte;
Fig. 28 eine Explosionsdarstellung eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zwischen den Batteriezellen angeordneten Kanalstruktur mit Sackkanälen;
Fig. 29 eine isometrische Ansicht eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beim Aufsetzen einer Kühlflüssigkeits-Verteilerleitung;
Fig. 30 das Batteriemodul nach Fig. 29 mit aufgesetzter Verteilerleitung;
Fig. 31 einen Längsschnitt durch das Batteriemodul nach Fig. 30;
Fig. 32 eine Ausschnittvergrößerung des Längsschnitts nach Fig. 31 ;
Fig. 33 einen Querschnitt durch das Batteriemodul nach Figur 30 im Bereich der Kanalstruktur;
Fig. 34 eine isometrische Darstellung einer Abdeckung mit Verteilerleitung in Explosionsdarstellung;
Fig. 35 eine isometrische Ansicht eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beim Aufsetzen der Abdeckung mit Verteilerleitung nach Figur 34;
Fig. 36 das Batteriemodul nach Figur 35 mit aufgesetzter Abdeckung mit Verteilerleitung; Fig. 37 einen Längsschnitt durch das Batteriemodul nach Figur 36;
Fig. 38 einen Querschnitt durch das Batteriemodul nach Figur 36 im Bereich der Kanalstruktur;
Fig. 39 eine isometrische Darstellung einer Zellverbindereinheit mit Verteilerleitung in Explosionsdarstellung;
Fig. 40 eine isometrische Ansicht eines Batteriemoduls nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beim Aufsetzen der Zellverbindereinheit mit Verteilerleitung nach Figur 39;
Fig. 41 das Batteriemodul nach Figur 40 mit aufgesetzter Zellverbindereinheit mit Verteilerleitung;
Fig. 42 einen Längsschnitt durch das Batteriemodul nach Figur 41 ; und
Fig. 43 einen Querschnitt durch das Batteriemodul nach Figur 41 im
Bereich der Kanalstruktur. Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „davor“ „dahinter“, „danach“ und dergleichen dient lediglich dem besseren Verständnis der Figuren und soll in keinem Fall eine Beschränkung der Allgemeinheit darstellen. Die dargestellten Komponenten und Elemente, deren Auslegung und Verwendung können im
Sinne der Überlegungen eines Fachmanns variieren und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
Bezugszeichen von gleichartigen Elementen sind der Übersichtlichkeit halber in einer Figur jeweils nur an einem entsprechenden Element angebracht. Die Figuren 1 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Batteriemoduls 100 nach der Erfindung. Die Batteriemodule 100 sind mit sogenannten prismatischen Hardcasezellen 10 dargestellt. Dabei zeigt Figur 1 eine isometrische Darstellung eines Seitenelements 43 einer Modulumhüllung 40 mit als Aufsatz 98 ausgebildeter Verteilerleitung 28 mit Anschlussstutzen 84 in Explosionsdarstellung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, während Figur 2 eine isometrische Ansicht eines Batteriemoduls 100 mit den Seitenelementen 43 der Modulumhüllung 40 mit den Verteilerleitungen 28 nach Figur 1 mit beidseits des Zellpakets 38 angeordneten Endplatten 39, 41 der Modulumhüllung 40 zeigt. Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Batteriemodul 100 nach Figur 2, während Figur 4 einen Längsschnitt durch das Batteriemodul 100 zeigt. Figur 5 zeigt eine Ausschnittvergrößerung des Längsschnitts nach Figur 4.
Das Batteriemodul 100 weist eine Mehrzahl von innerhalb der Modulumhüllung 40 angeordneten Batteriezellen 10 auf, wobei die Modulumhüllung 40 die Mehrzahl der Batteriezellen 10 wenigstens bereichsweise umschließt. Die Batteriezellen 10 weisen eine Hochachse 20 und in Richtung der Hochachse 20 voneinander beabstandete erste und zweite Stirnseiten 16, 18 auf. Die Batteriezellen 10 sind in einer Stapelrichtung 26 quer zur Hochachse 20 aufeinanderfolgend als Zellpaket 38 angeordnet.
Die Batteriezellen 10 weisen an der ersten Stirnseite 16 jeweils zwei elektrische Anschlusselemente 12, 14 auf, die jeweils einen Pluspol bzw. Minuspol bilden, und die über Zellverbinder 30 seriell verschaltet sind. In den Darstellungen in den Figuren 2 bis 5 sind die Zellverbinder 30 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Zellverbinder 30 sind jedoch in dem weiteren Ausführungsbeispiel in Figur 7 dargestellt und würden in ähnlicher Weise auch bei dem in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel verbaut. Nicht dargestellte Stromzuführungen zu den freien Anschlusselementen 12, 14 der Randzellen sind an den Enden des Zellpakets 38 aus der Modulumhüllung 40 herausgeführt. Die Zellspannungen werden jeweils über separate elektrische Leitungen (nicht dargestellt) an den Anschlusselementen 12, 14 abgegriffen und separat aus der Modulumhüllung 40 herausgeführt.
Das direktgekühlte Batteriemodul 100 weist eine Fluidzufuhreinrichtung 50 mit zwei Verteilerleitungen 28 mit einer Mehrzahl von Eintrittsöffnungen 54 auf, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Kühlflüssigkeit 60 auf die Batteriezellen 10 leitet, insbesondere auf die Anschlusselemente 12, 14 der Batteriezellen 10 sprüht und so die Wärme am Ort des Entstehens in der Batteriezelle 10 vorteilhaft abführen kann. Weiter weist das Batteriemodul 100 eine oder mehrere Austrittsöffnungen 56 zum freien Austritt der Kühlflüssigkeit 60 aus der Modulumhüllung 40 und dem Zellpaket 38 in die Umgebung der Modulumhüllung 40 auf. Die aus den Batteriemodulen 100 in ein nicht dargestelltes Batteriegehäuse austretende Kühlflüssigkeit 60 kann nachfolgend dort gesammelt oder abgesaugt und einem Kühlmittelkreislauf erneut zugeführt werden.
Die Durchführungen zu den elektrischen Leitungen müssen deswegen nicht gedichtet ausgeführt sein. Insbesondere ist keine allseitige Abdichtung der Modulumhüllung 40 mehr erforderlich. Nur das Batteriegehäuse muss zum Sammeln der Kühlflüssigkeit 60 dicht ausgebildet sein. Ein Füllstands- bzw. Vorratsbehälter für die Kühlflüssigkeit 60 kann entfallen. Diese Funktion übernimmt das Batteriegehäuseunterteil. Die Strömung der Kühlflüssigkeit 60 durch die Batteriemodule 100 wie auch durch die damit aufgebauten Batterien 200 ist in den Figuren jeweils mit Pfeilen angedeutet.
Die Modulumhüllung 40 ist als um die Hochachse 20 des Zellpakets 38 umlaufende Wandung ausgebildet und kann insbesondere als Band oder Rahmen ausgebildet sein.
Die Modulumhüllung 40 weist eine (nicht dargestellte) Oberseite 42 und eine Unterseite 44 auf. Die Austrittsöffnungen 56 sind bei dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 5 an der Unterseite 44 angeordnet. Eine Fluidabfuhr 52 ist damit bei diesem Ausführungsbeispiel an der Unterseite 44 der Modulumhüllung 40 angeordnet.
Die Eintrittsöffnungen 54 für die Kühlflüssigkeit 60 sind auf die ersten Stirnseiten 16 gerichtet so angeordnet, dass die Kühlflüssigkeit 60 aus den Eintrittsöffnungen 54 auf die ersten Stirnseiten 16 austritt und damit die ersten Stirnseiten 16 und die dort angeordneten Anschlusselemente 12, 14 bevorzugt kühlen kann. Die Austrittsöffnungen 56 zum Abführen der Kühlflüssigkeit 60 sind an der bezüglich der Hochachse 20 gegenüberliegenden Seite des Zellpakets 38 angeordnet.
Bei dieser Variante ergibt sich ein besonders niedriges Gewicht, da die Kühlflüssigkeit 60, die von oben auf die Batteriezellen 10 gesprüht wird, in den Endplatten 39, 41 herunterläuft und an der Unterseite 44 der Modulumhüllung 40 austritt, ohne sich im Modulinneren zu sammeln. Auch ist in dem Batteriemodul 100 keine zusätzliche Verrohrung zur Führung der Kühlflüssigkeit 60 nötig. Die Fluidzufuhreinrichtung 50 weist vorzugsweise wenigstens eine Eintrittsöffnung 54 pro elektrischem Anschlusselement 12, 14 der Batteriezellen 10 auf und ist auf diese Weise vorteilhaft für eine gezielte Verteilung der Kühlflüssigkeit 60 über die erste Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 im Zellpaket 38 ausgebildet. Insbesondere kann die
Fluidzufuhreinrichtung 50 so die Kühlflüssigkeit 60 über die elektrischen Anschlusselemente 12, 14 der Batteriezellen 10 im Zellpaket 38 gezielt verteilen. Die Verteilerleitung 28 wird in dem Seitenelement 43 dadurch gebildet, dass das Seitenelement 43 in Stapelrichtung 26 des Zellpakets 38 verteilt Eintrittsöffnungen 54 aufweist und auf das Seitenelement 43 von einer Außenseite der Modulumhüllung 40 ein halbrundförmiger Aufsatz 98 über den Eintrittsöffnungen 54 angeordnet wird, welcher einen Kanal der Verteilerleitung 28 bildet. Die Kühlflüssigkeit 60 wird der Verteilerleitung über einen Anschlussstutzen 84 zugeführt.
Der Einlass für die Kühlflüssigkeit 60 durch die Eintrittsöffnungen 54 kann über Bohrungen in den Seitenelementen 43 (bei Ansprühen) als auch Langlöcher (bei Anströmung) erfolgen. Im Falle einer Anströmung kommt es zu Verwirbelungen im Einlauf um die Anschlusselemente 12, 14 herum, wodurch ein idealer Wärmeübergang an der ersten Stirnseite 16 der Batteriezelle 10 erreicht wird. Die Anströmung im Ausführungsbeispiel erfolgt von beiden Seiten, in der Mitte ist der Staupunkt und der Abfluss erfolgt über einen integrierten Abflusskanal 58 in den beiden Endplatten 39,
41 zurück in eine Flüssigkeitswanne.
Dadurch kann die Wärmeabfuhr aus den Batteriezellen 10 über die Anschlusselemente 12, 14 signifikant erhöht werden. Eine
Temperaturdifferenz über die Höhe der Batteriezelle 10 kann so im Vergleich zum heutigen Stand der Technik deutlich geringer ausfallen, beispielsweise mit einem Wert kleiner 15 K statt bisher größer 20 K. Die Fluidzufuhreinrichtung 50 ist an der Modulumhüllung 40 an den ersten Stirnseiten 16 auf Höhe der elektrischen Anschlusselemente 12, 14 angeordnet. Beim Zuführen der Kühlflüssigkeit 60 können die Anschlusselemente 12, 14 seitlich angesprüht oder angeströmt werden und als Prallelement für die Kühlflüssigkeit dienen und so zu einer gleichmäßigen Verteilung der Kühlflüssigkeit 60 um die Anschlusselemente 12, 14 und auf der ersten Stirnseite 16 des Zellpakets 38 beitragen.
Im Querschnitt in Figur 3 ist besonders gut zu erkennen, wie die Anschlusselemente 12, 14 der Batteriezellen 10 durch die Kühlflüssigkeit 60 angesprüht oder angeströmt werden.
Im Längsschnitt, insbesondere in der Ausschnittvergrößerung in Figur 5 ist zu erkennen, wie die Kühlflüssigkeit 60 sich über die erste Stirnseite 16 des Zellpakets 38 verteilen kann und jeweils über Kanäle 58 abfließen kann, welche bei diesem Ausführungsbeispiel in den Endplatten 39, 41 ausgebildet sind. Am unteren Ende der Fluidkanäle 58, an der Unterseite 44 der Modulumhüllung 40, kann die Kühlflüssigkeit 60 durch die Austrittsöffnungen 56 frei austreten.
Die Kanalstruktur 66 der flüssigkeitsdurchlässigen Lage 62 zwischen den Batteriezellen 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit Sackkanälen 70 ausgebildet. In den Sackkanälen 70 steht die Kühlflüssigkeit 60 im Wesentlichen und verteilt sich höchstens durch Konvektion.
Das Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 bis 5 kann weiter vereinfacht werden, indem nur eine seitliche Fluidzufuhreinrichtung 50 vorhanden ist und der Abfluss der Kühlflüssigkeit 60, wieder integriert als Fluidkanal 58 in den Endplatten 39, 41 , am Ende der Überströmung der Batteriezellen 100 aus dem Batteriemodul 100 heraus in ein als Bodenwanne ausgebildetes Gehäuseunterteil 212 erfolgt. Figuren 6 bis 8 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Batteriemodule 100 sind mit sogenannten prismatischen Hardcasezellen 10 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel tritt die Kühlflüssigkeit 60 in der einen
Endplatte 39 nahe der Unterseite 44 der Modulumhüllung 40 durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen 54, in diesem Beispiel durch zwei Eintrittsöffnungen 54, in diese ein, strömt nach oben zur ersten, oberen Stirnseite 16 des Zellpakets 38. An der ersten Stirnseite 16 verteilt sich die Kühlflüssigkeit 60 über die erste Stirnseite 16 mit den elektrischen
Anschlusselementen 12 und nicht dargestellten Zellverbindern. So kann eine besonders günstige Wärmeabfuhr durch flächiges Überströmen der elektrischen Anschlusselemente 12 an der ersten Stirnseite 16 ohne explizit dafür ausgebildeten Fluidkanal erfolgen, da die Verlustwärme zu einem großen Teil im Bereich der Anschlusselemente entsteht und durch
Wärmeleitung auf die Zellverbinder übertragen wird.
Vorteilhaft kann in einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, im Bereich zwischen den elektrischen Anschlusselementen entlang des Zellpakets ein Füllkörper, beispielsweise in Form eines Blisters, angeordnet sein, sodass die Kühlflüssigkeit zu beiden Seiten des Füllkörpers im Wesentlichen über die elektrischen Anschlusselemente strömt. Sind zwischen den Anschlusselementen Ventingöffnungen in den Zellgehäusen angeordnet, kann trotzdem ein Füllkörper darüber angeordnet sein. Dafür kann der Füllkörper zweckmäßigerweise am Ort der Ventingöffnungen geeignete Aussparungen aufweisen, durch welche austretendes Gas ausströmen kann. Der Füllkörper begünstigt eine geeignete Strömung der Kühlflüssigkeit über die elektrischen Anschlusselemente für eine möglichst große Wärmeabfuhr am Ort der Entstehung. Weiter verringert der Füllkörper das freie Volumen in dem Batteriemoduls, sodass ein geringeres
Volumen an Kühlflüssigkeit benötigt wird Die Kühlflüssigkeit 60 fließt dann über den Fluidkanal 58 in der gegenüberliegenden Endplatte 41 zur Unterseite 44 der Modulumhüllung 40 ab. An der Unterseite 44 tritt die Kühlflüssigkeit 60 durch eine oder mehrere Austrittsöffnungen 56, in diesem Beispiel durch eine
Austrittsöffnung 56, frei in die Umgebung des Batteriemoduls 100 aus. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Austrittsöffnung 56 nahe der Endplatte 41 mit der wenigstens einen Eintrittsöffnung 54 angeordnet ist. In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können optional die Eintrittsöffnungen 54 in die Endplatte 39 von der Unterseite der Endplatte 39 und/oder von der Unterseite 44 der Modulumhüllung 40 angeordnet ist. Dadurch kann die Zufuhr und Abfuhr der Kühlflüssigkeit 60 zu dem Batteriemodul 100 besonders günstig gestaltet werden.
Ein zu den in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen weiter verbessertes Ausführungsbeispiel kann zwischen den Batteriezellen 10 eine poröse Schaummatte, bzw. eine gummiartige Pressmatte mit Kanälen 68 als flüssigkeitsdurchlässige Lage 62 (wie bei den in den Figuren 26 und 27 dargestellten Ausführungsbeispielen) aufweisen, welche sich bei
Inbetriebnahme der Batterie mit Kühlflüssigkeit 60 füllt.
Dies hat im Falle einer thermischen Propagation der Batterie 200 einen zusätzlichen Vorteil: Nach einer exothermen Reaktion in einer Batteriezelle 10 im Batteriemodul 100 mit einem Venting (Abblasen) des entstandenen
Elektrolytgases an der ersten Stirnseite 16 direkt in die Kühlflüssigkeit 60 kommt es zu einer Verdampfungskühlung zwischen der defekten Batteriezelle 10 und den beiden Nachbarzellen 10 sowie der kühlmittelbeaufschlagten ersten Stirnseite 16 der defekten Batteriezelle. Ein unerwünscht starker Temperaturanstieg in den beiden Nachbarzellen 10 zur defekten Batteriezelle 10 kann so unterbunden werden. Eine thermische Propagation im Batteriemodul 100 und der Gesamtbatterie 200 kann so vorteilhaft verhindert werden. Darüber kann das Elektrolytgas sich mit einem Teil der verdampften Kühlflüssigkeit 60 verbinden und über einen Ventingmechanismus außerhalb des Batteriemoduls 100 in der Batterie 200 sicher abgeleitet werden.
Ein durch Verbindung von Elektrolytgas und Kühlflüssigkeit 60 entstandenes Gasgemisch ist üblicherweise weit weniger brennbar als das reine Elektrolytgas. Auch kann so eine direkte Entzündung oberhalb der Batteriezellen 10 durch die Kühlflüssigkeit 60 verhindert werden. Funkenbildung, die zum Entzünden des Elektrolytgases führen kann, kann ebenfalls verhindert werden. Durch die Kühlflüssigkeit 60 kann es zum Löschen der defekten entzündeten Batteriezelle 10 kommen. Der schädliche Prozess kann so zum Erliegen kommen.
Die Figuren 9 bis 17 zeigen verschiedene Ausführungen von Batteriemodulen 100 in einer Modulumhüllung 40. Der Sichtbarkeit wegen ist in den Figuren 9 bis 11 und 13 bis 17 jeweils das dem Betrachter zugewandte Seitenelement der Modulumhüllung 40 entfernt.
Weiter zeigen die Figuren 9 bis 17 und 18 bis 24 Ausführungen von Modulumhüllungen 40 bzw. Batteriemodulen 100 mit Modulumhüllungen 40, welche Endplatten 39, 41 , Seitenelemente 43 sowie eine Unterseite 44 und eine Oberseite 42 aufweisen. Dies soll jedoch nur eine mögliche Ausführungsform einer Modulumhüllung 40 darstellen. Alternativ kann ein Batteriemodul 100 auch nur mit einem die Batteriezellen 10 umschließenden Rahmen aus Endplatten 39, 41 und Seitenelementen 43 als Modulumhüllung 40 ohne Unterseite 44 und/oder ohne Oberseite 42 ausgebildet sein. Statt eines umschließenden Rahmens kann optional auch ein Spanngurt zum Einsatz kommen. Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Fluidzufuhreinrichtung 50 an einer ersten Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 und Austrittsöffnungen 54 für die Kühlflüssigkeit 60 an einer Unterseite 44 einer Modulumhüllung 40.
Das Batteriemodul 100 weist eine Mehrzahl von innerhalb der Modulumhüllung 40 angeordneten Batteriezellen 10 auf, wobei die Modulumhüllung 40 die Mehrzahl der Batteriezellen 10 wenigstens bereichsweise umschließt. Die Batteriezellen 10 weisen eine Flochachse 20 und in Richtung der Flochachse 20 voneinander beabstandete erste und zweite Stirnseiten 16, 18 auf. Die Batteriezellen 10 sind in einer Stapelrichtung 26 quer zur Hochachse 20 aufeinanderfolgend als Zellpaket 38 angeordnet.
Die Batteriezellen 10 weisen jeweils zwei elektrische Anschlusselemente 12, 14 auf, die mit „+“ und gekennzeichnet sind, und die über Zellverbinder 30 seriell verschaltet sind. Zwei Stromzuführungen 32, 34 zu den freien Anschlusselementen 12, 14 der Randzellen sind an den Enden des Zellpakets 38 aus der Modulumhüllung 40 herausgeführt.
Die Zellspannungen werden jeweils über separate elektrische Leitungen 36 an den Anschlusselementen 12, 14 abgegriffen und separat aus der Modulumhüllung 40 herausgeführt.
Das direktgekühlte Batteriemodul 100 weist eine Fluidzufuhreinrichtung 50 mit einer Verteilerleitung 28 mit einer Mehrzahl von Eintrittsöffnungen 54 auf, welche im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Kühlflüssigkeit 60 auf die Batteriezellen 10 leitet, insbesondere auf die Anschlusselemente 12, 14 der Batteriezellen 10 sprüht und so die Wärme am Ort des Entstehens in der Batteriezelle 10 vorteilhaft abführen kann. Weiter weist das Batteriemodul 100 eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 56 zum freien Austritt der Kühlflüssigkeit 60 aus der Modulumhüllung 40 und dem Zellpaket 38 auf. Die aus den Batteriemodulen 100 in ein Batteriegehäuse austretende Kühlflüssigkeit 60 kann nachfolgend dort gesammelt oder abgesaugt und einem Kühlmittelkreislauf erneut zugeführt werden.
Die Durchführungen 45 zu den elektrischen Leitungen 32, 34, 36 müssen deswegen nicht gedichtet ausgeführt sein. Insbesondere ist keine allseitige Abdichtung der Modulumhüllung 40 mehr erforderlich. Nur das Batteriegehäuse muss zum Sammeln der Kühlflüssigkeit 60 dicht ausgebildet sein. Ein Füllstands- bzw. Vorratsbehälter für die Kühlflüssigkeit 60 kann entfallen. Diese Funktion übernimmt das Batteriegehäuseunterteil.
Die Strömung der Kühlflüssigkeit 60 durch die Batteriemodule 100 wie auch durch die damit aufgebauten Batterien 200 ist in dieser und den folgenden Figuren mit Pfeilen angedeutet.
Die Modulumhüllung 40 ist als um die Hochachse 20 des Zellpakets 38 umlaufende Wandung ausgebildet und kann insbesondere als Band oder Rahmen ausgebildet sein.
Die Modulumhüllung 40 weist eine Oberseite 42 und eine Unterseite 44 auf. Die Austrittsöffnungen 56 sind bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 9 an der Unterseite 44 angeordnet. Die Fluidabfuhr 52 ist damit bei diesem Ausführungsbeispiel an der Unterseite 44 der Modulumhüllung 40 angeordnet. Die Eintrittsöffnungen 54 für die Kühlflüssigkeit 60 sind auf die ersten Stirnseiten 16 gerichtet so angeordnet, dass die Kühlflüssigkeit 60 aus den Eintrittsöffnungen 54 auf die ersten Stirnseiten 16 austritt und damit die ersten Stirnseiten 16 und die dort angeordneten Anschlusselemente 12, 14 bevorzugt kühlen kann. Die Austrittsöffnungen 56 zum Abführen der
Kühlflüssigkeit 60 sind an der bezüglich der Hochachse 20 gegenüberliegenden Seite des Zellpakets 38 angeordnet.
Bei dieser Variante ergibt sich ein besonders niedriges Gewicht, da die Kühlflüssigkeit 60, die von oben auf die Batteriezellen 10 gesprüht wird, an diesen herunterläuft und unten austritt, ohne sich im Modulinneren zu sammeln.
Die Fluidzufuhreinrichtung 50 weist vorzugsweise wenigstens eine Eintrittsöffnung 54 pro elektrischem Anschlusselement 12, 14 der
Batteriezellen 10 auf und ist auf diese Weise vorteilhaft für eine gezielte Verteilung der Kühlflüssigkeit 60 über die erste Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 im Zellpaket 38 ausgebildet. Insbesondere kann die Fluidzufuhreinrichtung 50 so die Kühlflüssigkeit 60 über die elektrischen Anschlusselemente 12, 14 der Batteriezellen 10 im Zellpaket 38 gezielt verteilen.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Fluidzufuhreinrichtung 50 vorteilhaft eine Düsenanordnung aufweisen, welche die Kühlflüssigkeit 60 auf das Zellpaket 38 sprüht.
Dadurch lässt sich eine bessere Kühlwirkung der Kühlflüssigkeit 60, insbesondere am Ort der Entstehung der Wärme, nämlich den elektrischen Anschlusselementen 12, 14 der Batteriezellen 10 erreichen. Innerhalb der Modulumhüllung 40 sind zwischen den Batteriezellen 10 entlang der Seitenwände 22, 24 der Batteriezellen 10 jeweils Fluidkanäle 58 zwischen der ersten Stirnseite 16 und der zweiten Stirnseite 18 der Batteriezellen 10 im Zellpaket 38 angeordnet, sodass die zugeführte Kühlflüssigkeit 60 von den Eintrittsöffnungen 54 über die
Anschlusselemente 12, 14 der Batteriezellen 10 über die Fluidkanäle 58 zu den Austrittsöffnungen 56 der Modulumhüllung 40 gelangen kann.
In Figur 10 ist eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer
Fluidzufuhreinrichtung 50 an der zweiten Stirnseite 18 der Batteriezellen 10 und Austrittsöffnungen 54 für die Kühlflüssigkeit 60 an der Oberseite 42 der Modulumhüllung 40 dargestellt. Die Eintrittsöffnungen 54 sind gezielt auf die zweiten Stirnseiten 18 gerichtet so angeordnet, dass die Kühlflüssigkeit 60 aus den Eintrittsöffnungen 54 auf die zweiten Stirnseiten 18 trifft, während die Austrittsöffnungen 56 an der bezüglich der Flochachse 20 gegenüberliegenden Seite des Zellpakets 38 angeordnet sind. Die eingetretene Kühlflüssigkeit 60 steigt so in den Fluidkanälen 58 zwischen den Batteriezellen 10 nach oben und tritt an der
Oberseite 42 der Modulumhüllung 40 aus dem Batteriemodul 100 aus.
Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Fluidzufuhreinrichtung 50, die bezogen auf die Hochachse 20 auf der Seite des Zellpakets 38 mit den zweiten Stirnseiten 18 angeordnet ist. Die Austrittsöffnungen 56 sind hierbei auf einer Höhe einer Hochachse 20 zwischen den ersten und zweiten Stirnseiten 16, 18 der Batteriezellen 10 im Zellpaket 38 seitlich in der Modulumhüllung 40 angeordnet. Figur 12 zeigt dazu eine Seitenansicht des Batteriemoduls 100, in welcher die Austrittsöffnungen 56 zu erkennen sind.
Zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Kühlflüssigkeitsverteilung sind die Austrittsöffnungen 56 vorzugsweise über einen Umfang der Modulumhüllung 40 verteilt. Die Kühlflüssigkeit 60, in Figur 11 gepunktet dargestellt, steigt bis zu einem Flüssigkeitsstand, welcher der Höhe der
Austrittsöffnungen 56 entspricht und fließt dann über die Austrittsöffnungen 56 der Fluidabfuhr 52 in die Umgebung des Batteriemoduls 100 ab.
Die im Inneren des Batteriemoduls 100 unterhalb der Austrittsöffnungen 56 stehende Kühlflüssigkeit 60 kann gezielt als thermischer Puffer im Falle kurzzeitig erhöhter Wärmeentwicklung der Batteriezellen 10 bei Leistungsspitzen, beispielsweise bei Fahrzeugbeschleunigung, eingesetzt werden. Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Fluidzufuhreinrichtung 50, die bezogen auf die Hochachse 20 auf der Seite des Zellpakets 38 mit den ersten Stirnseiten 16 angeordnet ist. Die Austrittsöffnungen 56 sind wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 11 und 12 auf einer Höhe der Hochachse 20 zwischen den ersten und zweiten
Stirnseiten 16, 18 der Batteriezellen 10 im Zellpaket 38 seitlich in der Modulumhüllung 40 angeordnet. Das Ausführungsbeispiel unterscheidet sich demzufolge dadurch von dem Ausführungsbeispiel in den Figuren 11 und 12, dass die Zuführung der Kühlflüssigkeit 60 von oben über die Anschlusselemente 12, 14 der Batteriezellen 10 erfolgt. Der Flüssigkeitsstand in dem Batteriemodul 100 erreicht auch hier permanent die Flöhe der Austrittsöffnungen 56, da nur so ein Abfließen der Kühlflüssigkeit 60 möglich ist.
In Figur 14 ist eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer
Fluidzufuhreinrichtung 50 an der zweiten Stirnseite 18 der Batteriezellen 10 und Austrittsöffnungen 56 im Bereich von Öffnungen für Durchführungen 45 von elektrischen Leitungen 36 seitlich in der Modulumhüllung 40. Die zugeführte Kühlflüssigkeit 60 steigt in den Fluidkanälen 58 zwischen den Batteriezellen 10 auf, bis sie die Höhe der Durchführungen 45 der Stromzuführungen 32, 34 erreicht und tritt durch die Durchführungen 45 definiert in die Umgebung aus. Vorteilhaft braucht die Modulumhüllung 40 dadurch nicht dicht ausgebildet sein.
Figur 15 zeigt eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer
Fluidzufuhreinrichtung 50 an der Unterseite 44 des Batteriemoduls 100 und Austrittsöffnungen 56 für die Kühlflüssigkeit 60 an der Oberseite 42 der Modulumhüllung 40.
Die Modulumhüllung 40 weist eine die Hochachse 20 des Zellpakets 38 umlaufende Wandung und zumindest eine, zumindest weitgehend geschlossene Oberseite 42 auf der Seite des Zellpakets 38 mit den ersten Stirnseiten 16 auf. Die Fluidzufuhreinrichtung 50, welche als kurzer Stutzen ohne Verteilerleitung, jedoch bevorzugt mit relativ großem Querschnitt ausgebildet ist, ist auf der Seite des Zellpakets 38 mit den zweiten Stirnseiten 18 angeordnet. Die Austrittsöffnungen 56 sind in der Oberseite 42 der Modulumhüllung 40 angeordnet. Alternativ könnten die Austrittsöffnungen 56 wie bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 11 bis 13 auf einer Höhe zwischen der ersten und der zweiten Stirnseite 16, 18 des Zellpakets 38 angeordnet sein.
Die Austrittsöffnungen 56 weisen vorteilhaft einen Querschnitt dergestalt auf, dass an den Austrittsöffnungen 56 ein höherer Druckverlust für die Kühlflüssigkeit 60 auftritt als an der Eintrittsöffnung 54, welche bevorzugt einen relativ großen Querschnitt aufweist. Die Austrittsöffnungen 56 können so als Drosselöffnungen ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein definierter Austritt der Kühlflüssigkeit 60 und eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit 60 erreicht werden.
Die Austrittsöffnungen 56 können bei diesem Ausführungsbeispiel auch auf halber Höhe zwischen der ersten und zweiten Stirnseite 16, 18 der
Batteriezellen 10 angeordnet sein.
In Figur 16 ist eine schematische Darstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Fluidzufuhreinrichtung 50 an einer zweiten Stirnseite 18 der Batteriezellen
10 und Austrittsöffnungen 56 für die Kühlflüssigkeit 60 an einer Oberseite 42 der Modulumhüllung 40 dargestellt, wobei Füllkörper 46 im Inneren der Modulumhüllung 40 im Bereich der Fluidabfuhr 52 angeordnet sind. Die Füllkörper 46, welche beispielweise aus Hohlmaterial ausgebildet sein können, reduzieren die im Modulinneren befindliche Kühlflüssigkeitsmenge.
Figur 17 zeigt ein Batteriemodul 100, wie es in Figur 10 dargestellt ist, mit einer schematischen Andeutung von durch die Austrittsöffnungen 56 austretendem Ventinggas einer abblasenden Batteriezelle 10. Tritt aus der Batteriezelle, beispielsweise aufgrund von Überladen oder einem internen Kurzschluss, eine exotherme Reaktion der Zellchemie auf, so kann sich ein größeres Volumen an Gas, das sogenannte Ventinggas bilden, welches aus der Batteriezelle 10 durch eine sogenannte Berstmembran austreten kann. Dieses Gas kann sich mit der Kühlflüssigkeit 60 verbinden und durch die in der unmittelbaren Umgebung angeordneten Austrittsöffnungen 56 für die Kühlflüssigkeit 60 aus der Modulumhüllung 40 austreten. Auf diese Weise kann vorteilhaft verhindert werden, dass sich in dem Batteriemodul 100 ein erhöhter Gasdruck ausbildet. Dadurch können zusätzliche erst bei Überdruck öffnende Ventingeinrichtungen, wie Überdruckventile, -membranen in der Modulumhüllung 40 entfallen. Batteriegehäuse, in denen ein solches Batteriemodul 100 eingebaut ist, weisen üblicherweise dezidierte Ventingöffnungen auf, durch welche das Ventinggas an die Umgebung abgegeben werden kann.
Die Figuren 18 bis 25 zeigen verschiedene Ausführungen von Batterien 200 mit einem Batteriegehäuse 210. Der Sichtbarkeit wegen ist in den Figuren jeweils die dem Betrachter zugewandte Seitenwand des Batteriegehäuses 210 entfernt.
Figur 18 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterie 200 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vier Batteriemodulen 100 mit Austrittsöffnungen 56 für Kühlflüssigkeit 60, welche in einem Batteriegehäuseunterteil 212 gesammelt und durch einen Fluidauslass 204 abgeführt wird.
Die Batterie 200 weist ein Batteriegehäuse 210 mit einem Gehäuseoberteil 214 und einem fluiddichten Gehäuseunterteil 212 auf. Das Gehäuseunterteil 212 kann beispielsweise als Wanne ausgebildet sein, welche mit einem flachen Gehäuseoberteil 214 als Deckel verschlossen wird. Die beiden Gehäuseteile 212, 214 können beispielsweise über einen Gehäuseflansch 216 dicht verbunden sein.
Das Batteriegehäuse 210 weist ferner einen Fluideinlass 202 und wenigstens einen Fluidauslass 204 für Kühlflüssigkeit 60 auf, wobei der Fluideinlass 202 mit einer Fluidzufuhreinrichtung 50 der Batteriemodule 100 fluidisch verbunden ist. Das Batteriegehäuse 210 weist wenigstens einen Sammelraum 206 zum Sammeln der aus den Batteriemodulen 100 frei ausgetretenen Kühlflüssigkeit 60 auf. Die Kühlflüssigkeit 60 kann über den Fluidauslass 204 abgesaugt und einem Kühlkreislauf zugeführt werden, der vorzugsweise geschlossen ausgebildet ist. Während in Batterien mit Direktkühlung nach dem bekannten Stand der
Technik die Kühlflüssigkeit durch entsprechende Leitungssysteme zu jedem einzelnen Batteriemodul 100 hingeführt und von dort wieder abgeführt wird, entfallen bei der erfindungsgemäßen Ausführung die Rückführleitungen, da die Kühlflüssigkeit 60 aus den Batteriemodulen 100 in das Batteriegehäuseunterteil 212 austritt und dort aufgefangen oder abgesaugt und wieder dem Kühlkreislauf zugeführt wird.
Figur 19 zeigt dazu eine solche Batterie 200 mit zwei Fluidauslässen 204, sodass die Kühlflüssigkeit 60 auch bei Schrägstellungen des Fahrzeugs, bzw. Quer- und/oder Längsbeschleunigungen abgeführt und/oder abgesaugt werden kann. In Figur 20 ist eine schematische Darstellung einer Batterie 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Batteriemodulen 100 mit Austrittsöffnungen 56 für Kühlflüssigkeit 60 zu erkennen, welche über in der Fläche des Gehäusebodens 218 des Gehäuseunterteils 212 verteilte Öffnungen 222 in die im Gehäuseunterteil 212 integrierten Fluidkanäle 220 eintritt und darüber abgeführt wird. Der beispielsweise aus Strangpressteilen ausgebildete Gehäuseboden 218 weist integrierte Fluidkanäle 220, insbesondere Absaugkanäle zum Abführen der Kühlflüssigkeit 60 auf. Die Fluidkanäle 220 sind über Öffnungen 222 mit dem Sammelraum 206 fluidisch verbunden und können über die gesamte Fläche des Gehäusebodens 218 verteilt sein. Die Kühlflüssigkeit 60 kann über die Fluidkanäle 220 beispielsweise abgesaugt werden.
Figur 21 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterie 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zusätzlich in einer Flochachse 230 angeordnete Fluidleitelemente 224 die Kühlflüssigkeit 60 zu den Öffnungen 222 der im Gehäuseunterteil 212 integrierten Fluidkanäle 220 leiten und ein Schwappen der Kühlflüssigkeit 60 verhindern. Die Kühlflüssigkeit 60 kann so zielgerichtet zu den Öffnungen 222 geleitet werden. Schwappen der in das Gehäuseunterteil 212 ausgetretenen Kühlflüssigkeit 60 aufgrund von Beschleunigen des Fahrzeugs kann durch die Fluidleitelemente 224 wirksam unterdrückt werden.
Figur 22 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterie 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zusätzlich eingebrachte Füllkörper 226 die im Gehäuseunterteil 212 stehende Kühlflüssigkeitsmenge vermindern. Die Füllkörper 226, welche beispielsweise aus Hohlmaterial ausgebildet sein können, reduzieren das in dem Batteriegehäuse 210 vorhandene freie Volumen und dadurch die Menge an stehender Kühlflüssigkeit 60. Die Füllkörper 226 können aus Teilen des Batteriegehäuses 210 oder der Batteriemodule 100 ausgeformt sein.
In Figur 23 ist eine schematische Darstellung einer Batterie 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem geschlossenen Fluidkreislauf 232 erkennbar. Der Fluideinlass 202 und der Fluidauslass 204 sind über einen geschlossenen Fluidkreislauf 232 verbunden, welcher wenigstens eines von einer Kühleinrichtung 234, einem Wärmetauscher, einem Luftabscheider 236 aufweist.
Die Kühlflüssigkeit 60 wird über in dem Gehäuseunterteil 212 integrierte Fluidkanäle 220 abgesaugt und über den Fluidauslass 204 dem geschlossenen Fluidkreislauf 232 zugeführt. Vor dem Wiedereintritt der Kühlflüssigkeit 60 in den Fluidkreislauf 232 mit Pumpe 240 und Kühleinrichtung 234, beispielsweise ein Umgebungsluftkühler mit Lüfter, oder ein mit verdampfendem Kältemittel der Fahrzeug-Klimaanlage betriebener Wärmetauscher, wird die Luft in einem Luftabscheider 236, beispielsweise nach Zentrifugalprinzip, Lufttopfprinzip oder
Labyrinthprinzip, entfernt. Das Batteriegehäuse 210 dient gleichzeitig zur Speicherung der Kühlflüssigkeit, sodass ein zusätzlicher Füllstands- bzw. Vorratsbehälter nicht erforderlich ist.
Figur 24 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterie 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer integrierten Batterieelektronikeinheit 228. Umfänge der Batterieelektronik wie beispielsweise Batteriemanagementsystem (BMS),
Zellspannungsüberwachung (CSE), Schütze, Strommesser, Sicherungen können im Inneren des Batteriegehäuses 210 angeordnet sein, sodass nur die Stromzuleitungen und Ableitungen sowie wenige Steuerleitungen 244 (beispielsweise als Datenbus) durch die Batteriegehäusewandung gedichtet geführt werden müssen. Die Batterieelektronikeinheit 228, insbesondere wenigstens ein Batteriemanagementsystem und/oder Schaltkomponenten können so vorteilhaft in dem Batteriegehäuse 210 integriert sein. In Figur 25 ist eine schematische Darstellung einer Batterie 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit direkt in das Batteriegehäuse 210 eingebauten Batteriezellen 10 eines Zellpakets 38 erkennbar. Das Batteriegehäuse 210 weist eine Modulumhüllung 40 des wenigstens einen Batteriemoduls 100 auf. Das Gehäuseunterteil 212 ist als Sammelraum 206 für die aus dem Batteriemodul 100 frei ausgetretene
Kühlflüssigkeit 60 ausgebildet, wobei das Gehäuseunterteil 212 Öffnungen 222 zum Eintreten der Kühlflüssigkeit 60 in den Sammelraum 206 aufweist. Fluidkanäle 220 in dem Gehäuseunterteil 212 dienen zum Abführen der Kühlflüssigkeit 60.
Die in das Gehäuse direkt eingebauten Zellen werden von der ersten Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 her durch eine Verteilerleitung 28 mit Kühlflüssigkeit 60 besprüht, welche an und zwischen den Seitenwänden 22, 24 der Batteriezellen 10 nach unten fließt und dann über in der Fläche des Gehäusebodens 218 verteilte Öffnungen 222 in die im Gehäuseunterteil
212 integrierten Fluidkanäle 220 eintritt und darüber abgesaugt wird.
In den Figuren 26 bis 35 sind weitere konstruktive Ausführungsbeispiele von verschiedenen erfindungsgemäßen Batteriemodulen 100 mit sogenannten prismatischen Flardcasezellen 10 dargestellt. Die Batteriemodule 100 weisen einen grundsätzlich ähnlichen Aufbau auf. Die Batteriezellen 10 sind untereinander und mit den an den beiden Enden des Zellpakets 38 angeordneten Druckplatten als Endplatten 39, 41 verklebt, wobei in den Zwischenräumen zwischen den Batteriezellen 10 Klebematten oder Klebeplatten 62 angeordnet werden, die üblicherweise gleichzeitig zum Längentoleranzausgleich und zur Kompensation von Zelldickenänderungen über dem Lade- bzw. Alterungszustand dienen. Zur Bildung des Batteriemoduls 100 werden die Endplatten 39, 41 nach axialer Verpressung des Zellpakets 38 auf Solllänge über beispielsweise seitliche angeschweißte Verbindungsbleche als Seitenelemente 43 miteinander verbunden. Die elektrische Verschaltung der Batteriezellen 10 und die Zu- und Abführung des Stroms erfolgt durch aufgeschweißte Zellverbinder 30. Jeweils nicht dargestellt sind Einrichtungen zur Messung der Zellspannung sowie zum sogenannten Balancing, dem Ladungsausgleich zwischen den einzelnen Batteriezellen 10 und eine oberhalb der Zellverbinder 30 angeordnete Abdeckung des Batteriemoduls 100.
Die Zuführung der Kühlflüssigkeit 60 kann beispielsweise durch eine Verteilerleitung 28 erfolgen, die mit Eintrittsöffnungen 54 versehen und oberhalb der Batteriezellen 10 angeordnet sein kann.
Figur 26 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zwischen den Batteriezellen 10 angeordneten Kanalstruktur 66.
Das Batteriemodul 100 weist acht prismatische Hardcasezellen 10 auf, deren Anschlusselemente 12, 14 auf der ersten Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 angeordnet sind. Zwischen den Batteriezellen 10 sind jeweils als Kanalstruktur 66 ausgebildete flüssigkeitsdurchlässige Lagen 62 angeordnet, die mit Kanälen 66 zur Führung der Kühlflüssigkeit 60 zwischen den Batteriezellen 10 versehen sind. Die Lagen 62 können beispielsweise auf die Seitenwände 22, 24 der Batteriezellen 10 aufgeklebt sein.
Die Modulumhüllung 40 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel an beiden Endseiten des Batteriemoduls 100 zwei stabile Endplatten 39, 41 , welche eine für den Betrieb der Batteriezellen 10 notwendigen Anpressdruck auf die Batteriezellen 10 aufbringen können. Die beiden Endplatten 39, 41 sind über zwei gegenüberliegende Seitenelemente 43 verbunden, und können insbesondere verschraubt oder verschweißt sein.
Die Kanalstruktur 66 mit von einer Stirnseite 16 zur anderen Stirnseite 18 der Batteriezellen 10 im Zellpaket 38 verlaufenden Kanälen 68 ist parallel zur Hochachse 20 angeordnet, wobei die Kanäle 68 über eine Höhe der Batteriezelle 10 durchgehend ausgebildet sind.
In Figur 27 ist eine Explosionsdarstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zwischen den Batteriezellen 10 angeordneten Klebematte 64 zu erkennen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Batteriezellen 10 in Richtung der Hochachse 20 zumindest teilweise eine flüssigkeitsdurchlässige Lage 62, insbesondere eine poröse Klebematte 64 angeordnet ist. Die Klebematte 64 kann beispielsweise aus porösem Material (offenporige Schaummatte, Vlies und dergleichen) ausgebildet sein, welches sich mit Kühlflüssigkeit vollsaugt, die Seitenwände 22, 24 der Batteriezellen 10 kühlt und an der Unterseite 44 frei austritt. Die Kühlflüssigkeit 60 kann dabei durch ihre Wärmekapazität thermische Lastspitzen abfedern und damit insbesondere nach einer exothermen Reaktion einer Batteriezelle 10 eine thermische Propagation im Zellpaket 38 verhindern. Die Klebematte 64, welche bevorzugt selbstklebend ausgebildet ist, kann jeweils auf die Seitenwände 22, 24 der Batteriezellen 10 aufgeklebt sein.
Die Klebematte 64 ist dabei mit einer geeigneten Porosität ausgebildet, die die Kühlflüssigkeit 60 zwischen die Zellen sickern lässt, sodass die Klebematte 64 im bestimmungsgemäßen Betrieb mit der Kühlflüssigkeit 60 durchtränkt ist.
In Figur 28 ist eine Explosionsdarstellung eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer zwischen den Batteriezellen 10 angeordneten Kanalstruktur 66 mit Sackkanälen 70 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen den Batteriezellen 10 wie bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 26 flüssigkeitsdurchlässige Lagen 62 in Form einer Kanalstruktur 66 angeordnet, die in diesem Fall mit Sackkanälen 70 versehen ist. Über die Sackkanäle 70 wird die Kühlflüssigkeit 60 zwischen die Batteriezellen 10 geleitet, da die Sackkanäle 70 sich mit stehender Kühlflüssigkeit 60 füllen können, wodurch wiederum thermische Lastspitzen abgefedert und eine thermische Propagation im Zellpaket 38 verhindert werden kann.
Figur 29 zeigt eine isometrische Ansicht eines Batteriemoduls 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung beim Aufsetzen einer Kühlflüssigkeits-Verteilerleitung 28. In Figur 30 ist das Batteriemodul 100 mit mittig aufgesetzter Verteilerleitung 28 dargestellt.
Die Verteilerleitung 28 als Fluidzufuhreinrichtung 50 ist an einer der Stirnseiten 16, 18 zwischen einander gegenüber liegenden elektrischen Anschlusselementen 12, 14 einer Batteriezelle 10, insbesondere mittig, angeordnet. Die Verteilerleitung 28 weist an ihrer, der ersten Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 zugewandten Seite Eintrittsöffnungen 54 zum Austritt der Kühlflüssigkeit 60 aus der Verteilerleitung 28 in das Innere des Batteriemoduls 100 auf. Die Eintrittsöffnungen 54 sind in Stapelrichtung 26 über den Batteriezellen 10 verteilt angeordnet, sodass eine gleichmäßige Benetzung der ersten Stirnseiten 16 der Batteriezellen 10 mit Kühlflüssigkeit 60 gewährleistet werden kann. Die Eintrittsöffnungen 54 sind in Stapelrichtung 26 der Batteriezellen 10 verteilt angeordnet. Insbesondere können auf diese Weise die Anschlusselemente 12, 14 als Prallelement bei einem Zuführen der Kühlflüssigkeit 60 dienen.
In Figur 31 ist ein Längsschnitt durch das Batteriemodul 100 nach Figur 30 dargestellt, während Figur 32 eine Ausschnittvergrößerung des
Längsschnitts zeigt, welche die Strömung der Kühlflüssigkeit 60 verdeutlicht. Die Kühlflüssigkeit 60 fließt durch die als Verteilerleitung 28 ausgebildete Fluidzufuhreinrichtung 50 in das Batteriemodul 100 und tritt durch die Eintrittsöffnungen 54 auf die erste Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 aus. Die Kühlflüssigkeit 60 kann sich auf der ersten Stirnseite 16 verteilen und durch Fluidkanäle 58 zwischen den Batteriezellen 10 zu den Austrittsöffnungen 56 an der Unterseite 44 des Batteriemoduls 100 strömen. Die Fluidkanäle 58 können beispielsweise als Kanäle 68 in der in Figur 26 dargestellten Kanalstruktur 66 ausgebildet sein, welche als flüssigkeitsdurchlässige Lage 62 zwischen den Seitenwänden 22, 24 der
Batteriezellen 10 angeordnet ist.
In Figur 33 ist ein Querschnitt durch das Batteriemodul 100 nach Figur 30 im Bereich der Kanalstruktur 66 dargestellt. Im Querschnitt ist zu erkennen, wie die Kühlflüssigkeit 60 aus der Verteilerleitung 28 durch die
Eintrittsöffnungen 54 auf die erste Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 strömt und sich dort auf der Stirnseite 16 nach beiden Seiten zu den Anschlusselementen 12, 14 verteilen kann. Auf diese Weise können die Stirnseite 16 und die Anschlusselemente 12, 14 besonders effektiv gekühlt werden. Die Kühlflüssigkeit 60 kann dann über die Kanäle 68 der Kanalstruktur 66 zu den Austrittsöffnungen 56 des Batteriemoduls 100 nach unten abfließen und an der Unterseite des Batteriemoduls 100 frei austreten.
Figur 34 zeigt eine isometrische Darstellung einer Abdeckung 78 mit Verteilerleitung 28 in Explosionsdarstellung, während in Figur 35 eine isometrische Ansicht eines Batteriemoduls 100 beim Aufsetzen der Abdeckung 78 mit Verteilerleitung 28 nach Figur 34 und in Figur 36 das Batteriemodul 100 mit aufgesetzter Abdeckung 78 mit Verteilerleitung 28 dargestellt ist.
Die Abdeckung 78 dient zur Isolation der Oberseite 42 des Batteriemoduls 100 und ist auf der Seite des Zellpakets 38 mit den ersten Stirnseiten 16 der Batteriezellen 10 angeordnet. Die Abdeckung 78 weist Durchbrüche 82 für die Anschlusselemente 12, 14 der Batteriezellen 10 auf.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Fluidzufuhreinrichtung 50 in die Abdeckung 78 integriert. Dazu wird auf die Abdeckung 78, welche eine Reihe von über die Stapelrichtung 26 des Batteriemoduls 100 verteilte Eintrittsöffnungen 54 aufweist, ein halbrundförmiges Oberteil 80 zur Kanalbildung aufgesetzt und dadurch die Verteilerleitung 28 gebildet. Die Kühlflüssigkeit 60 wird der Verteilerleitung 28 über einen Anschlussstutzen 84 zugeführt.
Figur 37 zeigt einen Längsschnitt durch das Batteriemodul 100 nach Figur 36, während in Figur 38 ein Querschnitt durch das Batteriemodul 100 im Bereich der Kanalstruktur 66 dargestellt ist. Im Querschnitt ist zu erkennen, wie die Kühlflüssigkeit 60 aus der Verteilerleitung 28 durch die Eintrittsöffnungen 54 unter der Abdeckung 78 auf die erste Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 strömt und sich dort auf der Stirnseite 16 nach beiden Seiten zu den Anschlusselementen 12, 14 verteilen kann. Auf diese Weise können die Stirnseite 16 und die Anschlusselemente 12, 14 besonders effektiv gekühlt werden. Die Kühlflüssigkeit 60 kann dann über die Kanäle 68 der Kanalstruktur 66 zu den Austrittsöffnungen 56 des Batteriemoduls 100 nach unten abfließen und an der Unterseite des Batteriemoduls 100 frei austreten.
Figur 39 zeigt eine isometrische Darstellung einer Zellverbindereinheit 72 mit Verteilerleitung 28 in Explosionsdarstellung, während in Figur 40 eine isometrische Ansicht eines Batteriemoduls 100 beim Aufsetzen der Zellverbindereinheit 72 mit Verteilerleitung 28 und in Figur 41 das
Batteriemodul 100 mit aufgesetzter Zellverbindereinheit 72 mit Verteilerleitung 28 dargestellt ist.
Die Zellverbindereinheit 72 ist auf der Seite des Zellpakets 38 mit den ersten Stirnseiten 16 der Batteriezellen 10 angeordnet ist und umfasst die einzelnen Zellverbinder 30 zur elektrischen Verbindung der Anschlusselemente 12, 14, um die Batteriezellen 10 seriell und/oder parallel zu verschalten. Die Zellverbinder 30 dienen zum Stromtransport von und zu den Batteriezellen. Die Zellverbindereinheit 72 kann weitere elektrische Leitungen zum Abgreifen von Zellspannungen für die
Zellspannungsüberwachung, bzw. für den Ladungsausgleich zwischen den einzelnen Batteriezellen 10, sowie beispielsweise Temperatursensoren aufweisen. Die Zellverbindereinheit 72 in Figur 39 besteht aus einer Unterlage 74 und einer Oberlage, welche Aussparungen 94, 96 zur Aufnahme der Zellverbinder 30 sowie Stege 90, 92 zur Fixierung der Zellverbinder 30 aufweisen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Fluidzufuhreinrichtung 50 in die Zellverbindereinheit 72 integriert. Dazu werden in der Unterlage 74 und der Oberlage 76 jeweils in Stapelrichtung 26 des Zellpakets 38 halbrundförmige Bereiche als Halbschalen 86, 88 zur Ausbildung eines Kanals gebildet. Die Halbschale 88 der Unterlage 74 weist entlang der Stapelrichtung 26 verteilt
Eintrittsöffnungen 54 für den Austritt der Kühlflüssigkeit 60 auf. Beim Zusammenfügen von Unterlage 74 und Oberlage 76 wird so die Verteilerleitung 28 gebildet, welcher die Kühlflüssigkeit 60 über einen Anschlussstutzen 84 zugeführt wird
Figur 42 zeigt einen Längsschnitt durch das Batteriemodul 100 nach Figur 41, während in Figur 43 ein Querschnitt durch das Batteriemodul 100 im Bereich der Kanalstruktur 66 dargestellt ist. Im Querschnitt ist zu erkennen, wie die Kühlflüssigkeit 60 aus der Verteilerleitung 28 durch die Eintrittsöffnungen 54 unter der Zellverbindereinheit 72 auf die erste
Stirnseite 16 der Batteriezellen 10 strömt und sich dort auf der Stirnseite 16 nach beiden Seiten zu den Anschlusselementen 12, 14 verteilen kann. Auf diese Weise können die Stirnseite 16 und die Anschlusselemente 12, 14 besonders effektiv gekühlt werden. Die Kühlflüssigkeit 60 kann dann über die Kanäle 68 der Kanalstruktur 66 zu den Austrittsöffnungen 56 des
Batteriemoduls 100 nach unten abfließen und an der Unterseite des Batteriemoduls 100 frei austreten.
Bezugszeichen
10 Batteriezelle 11 defekte Batteriezelle
12 Anschlusselement
14 Anschlusselement
16 Stirnseite
18 Stirnseite 20 Hochachse
22 Seitenwand
24 Seitenwand
26 Stapelrichtung
28 Verteilerleitung 30 Zellverbinder
32 Stromzuführung
34 Stromzuführung
36 elektr. Leitungen
38 Zellpaket 39 Endplatte
40 Modulumhüllung
41 Endplatte
42 Oberseite
43 Seitenelement 44 Unterseite
45 Leitungsdurchführung
46 Füllkörper
50 Fluidzufuhreinrichtung
52 Fluidabfuhr 54 Eintrittsöffnung
56 Austrittsöffnung 58 Fluidkanal
60 Kühlflüssigkeit
62 Lage
64 Klebematte
66 Kanalstruktur
68 Kanal
70 Sackkanal
72 Zellverbindereinheit 74 Unterlage
76 Oberlage
78 Abdeckung
80 Oberteil
82 Durchbruch
84 Anschlussstutzen
86 Halbschale
88 Halbschale
90 Steg
92 Steg
94 Aussparung
96 Aussparung
98 Aufsatz
100 Batteriemodul
200 Batterie
202 Fluideinlass
204 Fluidauslass
206 Sammelraum
208 Fluidleitung
210 Batteriegehäuse
212 Gehäuseunterteil
214 Gehäuseoberteil 216 Gehäuseflansch
218 Gehäuseboden
220 Fluidkanal
222 Öffnung
224 Fluidleitelement
226 Füllkörper
228 Batterieelektronikeinheit
230 Flochachse
232 Fluidkreislauf
234 Kühleinrichtung
236 Luftabscheider
240 Pumpe
242 Kühlflüssigkeitsleitung
244 Steuerleitung

Claims

Ansprüche
1. Direktgekühltes Batteriemodul (100) mit wenigstens einer Modulumhüllung (40) und einer Mehrzahl von innerhalb der Modulumhüllung (40) angeordneten Batteriezellen (10), wobei die Modulumhüllung (40) die Mehrzahl der Batteriezellen (10) wenigstens bereichsweise umschließt, wobei die Batteriezellen (10) eine Hochachse (20) und in Richtung der Hochachse (20) voneinander beabstandete erste und zweite Stirnseiten (16, 18) aufweisen, und in einer Stapelrichtung (26) quer zur Hochachse (20) aufeinander folgend als Zellpaket (38) angeordnet sind, mit einer Fluidzufuhreinrichtung (50) mit wenigstens einer Eintrittsöffnung (54), welche im bestimmungsgemäßen Betrieb eine Kühlflüssigkeit (60) auf die Batteriezellen (10) leitet und mit wenigstens einer Austrittsöffnung (56) zum freien Austritt der Kühlflüssigkeit (60) aus der Modulumhüllung (40) und/oder dem Zellpaket (38) in eine Umgebung der Modulumhüllung (40), insbesondere bei bestimmungsgemäßer Anordnung in einem Batteriegehäuse (210) in das Batteriegehäuse (210).
2. Batteriemodul nach Anspruch 1, wobei innerhalb der Modulumhüllung (40) wenigstens ein Fluidkanal (58) in einer Endplatte (39, 41) zwischen der ersten Stirnseite (16) und der zweiten Stirnseite (18) der Batteriezellen (10) angeordnet ist.
3. Batteriemodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Eintrittsöffnung (54) in einer der Endplatten (39, 41) angeordnet ist, insbesondere in Nähe der Unterseite (44) der Modulumhüllung (40).
4. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Austrittsöffnung (56) an der Unterseite (44) der Modulumhüllung (40) angeordnet ist.
5. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) eine Verteilerleitung (28) mit einer Mehrzahl von Eintrittsöffnungen (54) aufweist, insbesondere wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) wenigstens eine Eintrittsöffnung (54) pro Batteriezelle (10), insbesondere pro elektrischem Anschlusselement (12, 14) der Batteriezellen (10) aufweist und/oder wobei eine Mehrzahl an Austrittsöffnungen (56) vorgesehen ist.
6. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) für eine gezielte Verteilung der Kühlflüssigkeit (60) über wenigstens eine der beiden Stirnseiten (16, 18) der Batteriezellen (10) im Zellpaket (38) ausgebildet ist, insbesondere wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) für eine gezielte Verteilung der Kühlflüssigkeit (60) über die elektrischen Anschlusselemente (12, 14) der Batteriezellen (10) im Zellpaket (38) ausgebildet ist.
7. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) eine Düsenanordnung aufweist, welche die Kühlflüssigkeit (60) auf das Zellpaket (38) sprüht.
8. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb der Modulumhüllung (40) wenigstens ein Fluidkanal (58) zwischen der ersten Stirnseite (16) und der zweiten Stirnseite (18) der Batteriezellen (10) im Zellpaket (38) angeordnet ist.
9. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Batteriezellen (10) in Richtung der Hochachse (20) zumindest teilweise eine flüssigkeitsdurchlässige Lage (62), insbesondere eine poröse Klebematte (64) angeordnet ist, oder wobei eine Kanalstruktur (66) mit von einer Stirnseite (16) zur anderen Stirnseite (18) der Batteriezellen (10) im Zellpaket (38) verlaufenden Kanälen (68) angeordnet ist, wobei die Kanäle (68) wenigstens bereichsweise durchgehend oder wenigstens bereichsweise als Sackkanäle (70) ausgebildet sind.
10. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eintrittsöffnungen (54) für die Kühlflüssigkeit (60) auf die ersten Stirnseiten (16) gerichtet so angeordnet sind, dass die Kühlflüssigkeit (60) aus den Eintrittsöffnungen (54) auf die ersten Stirnseiten (16) austritt und die Austrittsöffnungen (56) an der bezüglich der Hochachse (20) gegenüberliegenden Seite des Zellpakets (38) angeordnet sind.
11. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eintrittsöffnungen (54) auf die zweiten Stirnseiten (18) gerichtet so angeordnet sind, dass die Kühlflüssigkeit (60) aus den Eintrittsöffnungen (54) auf die zweiten Stirnseiten (18) trifft und die Austrittsöffnungen (56) an der bezüglich der Hochachse (20) gegenüberliegenden Seite des Zellpakets (38) angeordnet sind.
12. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) bezogen auf die Hochachse (20) auf der Seite des Zellpakets (38) mit den ersten Stirnseiten (16) oder auf der Seite des Zellpakets (38) mit den zweiten Stirnseiten (18) angeordnet ist.
13. Batteriemodul nach Anspruch 12, wobei die Austrittsöffnungen (56) auf einer Höhe der Hochachse (20) zwischen den ersten und zweiten Stirnseiten (16, 18) der Batteriezellen (10) im Zellpaket (38) seitlich in der Modulumhüllung (40) angeordnet sind.
14. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Modulumhüllung (40) als um die Hochachse (20) des Zellpakets (38) umlaufende Wandung, insbesondere als Band oder Rahmen ausgebildet ist.
15. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Modulumhüllung (40) eine die Hochachse (20) des Zellpakets (38) umlaufende Wandung und zumindest eine zumindest weitgehend geschlossene Oberseite (42) auf der Seite des Zellpakets (38) mit den ersten Stirnseiten (16) aufweist und die Fluidzufuhreinrichtung (50) auf der Seite des Zellpakets (38) mit den zweiten Stirnseiten (18) und die Austrittsöffnungen (56) in der Oberseite (42) angeordnet sind.
16. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Austrittsöffnungen (56) einen Querschnitt dergestalt aufweisen, dass an den Austrittsöffnungen (56) ein höherer Druckverlust für die Kühlflüssigkeit (60) auftritt als an den Eintrittsöffnungen (54) sowie in einem weiteren Verlauf einer Strömung der Kühlflüssigkeit (60) zwischen den Eintrittsöffnungen (54) und den Austrittsöffnungen (56).
17. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Inneren der Modulumhüllung (40), insbesondere im Bereich der Fluidzufuhreinrichtung (50) und/oder einer Fluidabfuhr (52) Füllkörper (46) angeordnet sind.
18. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Zellverbindereinheit (72) und/oder eine Abdeckung (78) auf der Seite des Zellpakets (38) mit den ersten Stirnseiten (16) der Batteriezellen (10) angeordnet ist, wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) in die Zellverbindereinheit (72) und/oder die Abdeckung (78) integriert ist.
19. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) an einer der Stirnseiten (16, 18) zwischen einander gegenüber liegenden elektrischen Anschlusselementen (12, 14) einer Batteriezelle (10), insbesondere mittig dazwischen, angeordnet ist und/oder die Verteilerleitung (28) mit Eintrittsöffnungen (54) aufweist, wobei die Eintrittsöffnungen (54) in Stapelrichtung (26) über den Batteriezellen (10) verteilt angeordnet sind.
20. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) an der Modulumhüllung (40) nahe einer der Stirnseiten (16, 18) angeordnet ist und/oder die Verteilerleitung (28) mit Eintrittsöffnungen (54) aufweist, wobei die Eintrittsöffnungen (54) in Stapelrichtung (26) über die Anzahl der Batteriezellen (10) verteilt angeordnet sind.
21. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fluidzufuhreinrichtung (50) an der Modulumhüllung (40) an den ersten Stirnseiten (16) auf Flöhe der elektrischen Anschlusselemente (12, 14) angeordnet ist, und/oder die Verteilerleitung (28) mit Eintrittsöffnungen (54) aufweist, wobei die Eintrittsöffnungen (54) in Stapelrichtung (26) der Batteriezellen (10) verteilt angeordnet sind, insbesondere wobei die Anschlusselemente (12, 14) als Prallelement bei einem Zuführen der Kühlflüssigkeit (60) dienen.
22. Batterie (200) mit wenigstens einem direktgekühlten Batteriemodul (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und mit einem Batteriegehäuse (210) mit einem fluiddichten Gehäuseunterteil (212), wobei das Batteriegehäuse (210) einen Fluideinlass (202) und wenigstens einen Fluidauslass (204) für Kühlflüssigkeit (60) aufweist, wobei der Fluideinlass (202) mit einer Fluidzufuhreinrichtung (50) des wenigstens einen Batteriemoduls (100) fluidisch verbunden ist, wobei das Batteriegehäuse (210) wenigstens einen Sammelraum (206) zum Sammeln der aus dem wenigstens einen Batteriemodul (100) frei ausgetretenen Kühlflüssigkeit (60) aufweist.
23. Batterie nach Anspruch 22, wobei das Gehäuseunterteil (212) integrierte Fluidkanäle (220), insbesondere Absaugkanäle zum Abführen der Kühlflüssigkeit (60) aufweist, wobei die Fluidkanäle (220) über Öffnungen (222) mit dem Sammelraum (206) fluidisch verbunden sind.
24. Batterie nach Anspruch 22 oder 23, wobei das Batteriegehäuse (210) in einer Flochachse (230) angeordnete Fluidleitelemente (224) aufweist.
25. Batterie nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei im Inneren des Batteriegehäuses (210) zwischen benachbarten Batteriemodulen (100) Füllkörper (226) angeordnet sind.
26. Batterie nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei der Fluideinlass (202) und der Fluidauslass (204) über einen geschlossenen Fluidkreislauf (232) verbunden sind, welcher wenigstens eines von einer Kühleinrichtung (234), einem Wärmetauscher, einem Luftabscheider (236) aufweist.
27. Batterie nach einem der Ansprüche 22 bis26, wobei eine Batterieelektronikeinheit (228), insbesondere wenigstens ein Batteriemanagementsystem und/oder Schaltkomponenten, in dem Batteriegehäuse (210) integriert sind.
28. Batterie nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei das Batteriegehäuse (210) eine Modulumhüllung (40) des wenigstens einen Batteriemoduls (100) aufweist, und wobei das Gehäuseunterteil (212) als Sammelraum (206) für die aus dem Batteriemodul (100) frei ausgetretene Kühlflüssigkeit (60) ausgebildet ist, wobei ein
Gehäuseboden (218) des Gehäuseunterteils (212) Öffnungen (222) zum Eintreten der Kühlflüssigkeit (60) in den Sammelraum (206) aufweist.
29. Batterie nach Anspruch 28, wobei das Gehäuseunterteil (212)
Fluidkanäle (220) zum Abführen der Kühlflüssigkeit (60) aufweist.
PCT/EP2022/055573 2021-03-10 2022-03-04 Direktgekühltes batteriemodul und batterie mit einem direktgekühlten batteriemodul Ceased WO2022189295A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE2351094A SE547985C2 (en) 2021-03-10 2022-03-04 Directly cooled battery module and battery with a directly cooled battery module
DE112022001407.5T DE112022001407B4 (de) 2021-03-10 2022-03-04 Direktgekühltes batteriemodul und batterie mit einem direktgekühlten batteriemodul
CN202280019517.8A CN116964830A (zh) 2021-03-10 2022-03-04 直接冷却的电池模块和具有直接冷却的电池模块的电池
US18/280,993 US20240170754A1 (en) 2021-03-10 2022-03-04 Directly cooled battery module and battery with a directly cooled battery module
GB2315464.4A GB2637678A (en) 2021-03-10 2022-03-04 Directly cooled battery module and battery with a directly cooled battery module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021105861.9 2021-03-10
DE102021105861.9A DE102021105861A1 (de) 2021-03-10 2021-03-10 Direktgekühltes batteriemodul und batterie mit einem direktgekühlten batteriemodul

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022189295A1 true WO2022189295A1 (de) 2022-09-15

Family

ID=80780662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/055573 Ceased WO2022189295A1 (de) 2021-03-10 2022-03-04 Direktgekühltes batteriemodul und batterie mit einem direktgekühlten batteriemodul

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240170754A1 (de)
CN (1) CN116964830A (de)
DE (2) DE102021105861A1 (de)
GB (1) GB2637678A (de)
SE (1) SE547985C2 (de)
WO (1) WO2022189295A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116864861A (zh) * 2023-08-24 2023-10-10 中宏科创新能源科技(浙江)有限公司 电池包及电子设备
CN117393912A (zh) * 2023-12-12 2024-01-12 中宏科创新能源科技(浙江)有限公司 全浸没式冷却箱及电池箱
CN117936975A (zh) * 2023-12-29 2024-04-26 浙江吉利控股集团有限公司 电池组件及具有其的车辆
WO2024225550A1 (ko) * 2023-04-28 2024-10-31 인셀(주) 함체와 통합된 액침 냉각 방식 배터리 시스템
EP4418443A4 (de) * 2022-12-26 2025-01-15 Lg Energy Solution, Ltd. Tauchgekühltes batteriemodul sowie batteriepack und fahrzeug damit
WO2025077762A1 (zh) * 2024-05-20 2025-04-17 惠州亿纬锂能股份有限公司 电池箱体及电池包
WO2025138443A1 (zh) * 2023-12-28 2025-07-03 惠州亿纬锂能股份有限公司 电池包及用电设备

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021111663A1 (de) * 2021-05-05 2022-11-10 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Steckbares Anschlusselement für einen Kühler eines Hochvoltspeichers
JP7548166B2 (ja) 2021-08-31 2024-09-10 株式会社デンソー 電池監視システム
DE102023204629A1 (de) * 2023-05-17 2024-11-21 Mahle International Gmbh Batteriegehäuse für eine Fahrzeugbatterie, Fahrzeugbatterie mit demselben sowie Fahrzeug mit einer solchen Fahrzeugbatterie
KR20240169258A (ko) * 2023-05-24 2024-12-03 현대모비스 주식회사 파우치형 배터리 액침 냉각 시스템
DE102023122348A1 (de) * 2023-08-21 2025-02-27 Elringklinger Ag Energiespeichereinheit, Überwachungseinheit und Kontaktierungssystem
CN119050537A (zh) * 2023-11-10 2024-11-29 茵赛尔株式会社 与盒体整合的液浸冷却方式电池系统
CN222619848U (zh) * 2024-01-18 2025-03-14 武汉亿纬储能有限公司 一种浸没式液冷电池包
DE102024104421A1 (de) * 2024-02-16 2025-08-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wärmetauschelement für ein Hochvoltspeichermodul
CN222126699U (zh) * 2024-03-29 2024-12-06 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电池包
EP4629401A1 (de) * 2024-04-03 2025-10-08 Automotive Cells Company SE Energiespeichermodul mit einem deckel mit fluidischen verbindungen
IT202400007807A1 (it) * 2024-04-09 2025-10-09 Fiat Ricerche "pacco di batteria elettrica con celle di batteria in contatto diretto con un flusso di un liquido termoregolatore, con distribuzione ottimizzata del liquido termoregolatore"
US20250372766A1 (en) * 2024-05-29 2025-12-04 GM Global Technology Operations LLC Battery pack with direct cooling channels
IT202400012871A1 (it) * 2024-06-05 2025-12-05 Fiat Ricerche "gruppo di batteria elettrica con sistema termoregolatore perfezionato"
CN222940014U (zh) * 2024-06-28 2025-06-03 武汉亿纬储能有限公司 换热组件、电池模组及电池包
CN118825488B (zh) * 2024-07-03 2025-05-06 广西易德科技有限责任公司 一种汽车电池的液冷散热结构及散热方法
CN118712622A (zh) * 2024-07-10 2024-09-27 东风汽车集团股份有限公司 一种电池包及车辆
DE102024131227A1 (de) 2024-10-25 2026-04-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Batteriemodul und Verfahren zum Entleeren und Dekontaminieren eines Batteriemoduls
FR3168695A1 (fr) * 2024-11-21 2026-05-22 Stellantis Auto Sas Cellule munie d’un espaceur oblique pour une batterie de véhicule
WO2026125987A1 (en) * 2024-12-10 2026-06-18 C.R.F. Società Consortile Per Azioni Electric battery unit, with battery cells in contact with a flow of a temperature-regulating liquid that is distributed at different heights between the cells
WO2026150255A1 (en) * 2025-01-08 2026-07-16 C.R.F. Società Consortile Per Azioni "electric battery pack with a thermoregulating liquid supply channel integrated in a lower cell-supporting structure"
CN120109360A (zh) * 2025-05-07 2025-06-06 浙江晶科储能有限公司 电池装置、储能系统及用电设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218489A1 (de) * 2013-09-16 2015-03-19 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul und Batteriepack
DE102018003174A1 (de) * 2018-04-18 2018-10-04 Daimler Ag Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
DE102019128433B3 (de) * 2019-10-22 2020-12-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug
DE102019218201A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-31 Mahle International Gmbh Traktionsbatterie und ein batterieelektrisches Fahrzeug mit der Traktionsbatterie

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120247713A1 (en) 2009-12-15 2012-10-04 Fisker Automotive, Inc. Method and system for battery temperature control in a hybrid or electric vehicle
KR102050531B1 (ko) * 2015-11-02 2019-11-29 주식회사 엘지화학 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차
US12224420B2 (en) 2018-11-16 2025-02-11 Valeo Systemes Thermiques Device for thermal regulation of an electronic component
DE102018133004A1 (de) 2018-12-20 2020-06-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrospeicher und fahrzeug mit einem solchen
EP3696876A1 (de) * 2019-02-18 2020-08-19 3M Innovative Properties Company Batteriemodul

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218489A1 (de) * 2013-09-16 2015-03-19 Robert Bosch Gmbh Batteriemodul und Batteriepack
DE102018003174A1 (de) * 2018-04-18 2018-10-04 Daimler Ag Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
DE102019218201A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-31 Mahle International Gmbh Traktionsbatterie und ein batterieelektrisches Fahrzeug mit der Traktionsbatterie
DE102019128433B3 (de) * 2019-10-22 2020-12-03 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Traktionsbatterie für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4418443A4 (de) * 2022-12-26 2025-01-15 Lg Energy Solution, Ltd. Tauchgekühltes batteriemodul sowie batteriepack und fahrzeug damit
WO2024225550A1 (ko) * 2023-04-28 2024-10-31 인셀(주) 함체와 통합된 액침 냉각 방식 배터리 시스템
CN116864861A (zh) * 2023-08-24 2023-10-10 中宏科创新能源科技(浙江)有限公司 电池包及电子设备
CN117393912A (zh) * 2023-12-12 2024-01-12 中宏科创新能源科技(浙江)有限公司 全浸没式冷却箱及电池箱
CN117393912B (zh) * 2023-12-12 2024-04-09 中宏科创新能源科技(浙江)有限公司 全浸没式冷却箱及电池箱
WO2025138443A1 (zh) * 2023-12-28 2025-07-03 惠州亿纬锂能股份有限公司 电池包及用电设备
CN117936975A (zh) * 2023-12-29 2024-04-26 浙江吉利控股集团有限公司 电池组件及具有其的车辆
WO2025077762A1 (zh) * 2024-05-20 2025-04-17 惠州亿纬锂能股份有限公司 电池箱体及电池包

Also Published As

Publication number Publication date
DE112022001407B4 (de) 2026-02-05
GB2637678A8 (en) 2025-10-08
DE102021105861A1 (de) 2022-09-15
US20240170754A1 (en) 2024-05-23
DE112022001407A5 (de) 2024-01-11
SE2351094A1 (en) 2023-09-21
SE547985C2 (en) 2026-01-07
GB2637678A (en) 2025-08-06
CN116964830A (zh) 2023-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112022001407B4 (de) Direktgekühltes batteriemodul und batterie mit einem direktgekühlten batteriemodul
DE112005001860B4 (de) Montageaufbau von elektrischer Ausrüstung
EP3338315B2 (de) Batteriepack
DE102013114188B4 (de) Batteriemodul für ein Elektrofahrzeug sowie Elektrofahrzeug
DE102008059969B4 (de) Vorrichtung zur Kühlung einer Batterie und Verwendung der Vorrichtung
DE112011105877B4 (de) Elektrische Speichervorrichtung und Fahrzeug
DE102014203715B4 (de) Effizient kühlbares Gehäuse für ein Batteriemodul
DE102015202563A1 (de) Traktionsbatterie-wärmeleitplatte mit längskanalkonfiguration
DE102022100060A1 (de) Batteriepack mit entlüftungsgasdurchgang
DE102017005313B4 (de) Energiespeicher und Kraftfahrzeug
DE102015110804A1 (de) Batteriesatz-Entlüftungssystem für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug
DE102014200877A1 (de) Modulträger für Batteriezellen und Verfahren zur Herstellung des Modulträgers sowie Batteriemodul, Batteriepack, Batterie und Batteriesystem
DE102015104264A1 (de) Traktionsbatterieanordnung mit federbauelement
DE102015119218A1 (de) Traktionsbatteriebaugruppe mit Wärmeleiteinrichtung
DE102016107326B4 (de) Traktionsbatterieanordnung
EP4309232A1 (de) Kühleinrichtung mit einem kühlkörper und zwischenkühlelementen, elektrischer energiespeicher sowie kraftfahrzeug
DE102015203136A1 (de) Traktionsbatterie-Wärmeleitplatte mit Querkanalkonfiguration
DE102023109754A1 (de) Batteriepack mit abgasleitung und gasströmungskanal zum schutzvor thermischem durchgehen
DE102017218248A1 (de) Batteriezellen-Modul, Sekundär-Batterie und Kraftfahrzeug
WO2018149815A1 (de) Verfahren zum kühlen einer batterie, batterie, fahrzeug mit batterie sowie ladevorrichtung zum aufladen und kühlen einer batterie
DE102021120074A1 (de) Kühlanordnung, Batterie und Verfahren zum Temperieren von Batteriezellen
DE102019103619A1 (de) Wärmetransportvorrichtung und energiespeichermodul mit einer solchen wärmetransportvorrichtung
DE112018008272B4 (de) Gekühlte einkapselungsfächer für gepackte batteriezellen
WO2017097644A1 (de) Batteriemodulgehäuse, batteriemodul, batteriepack, batterie und fahrzeug sowie verfahren zum herstellen eines batteriemoduls, eines batteriepacks und einer batterie
DE102018000112A1 (de) Batterie mit einer Mehrzahl von Batteriezellen

Legal Events

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

Ref document number: 22710571

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280019517.8

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18280993

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2351094-4

Country of ref document: SE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 202315464

Country of ref document: GB

Kind code of ref document: A

Free format text: PCT FILING DATE = 20220304

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2315464.4

Country of ref document: GB

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112022001407

Country of ref document: DE

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112022001407

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22710571

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2315464.4

Country of ref document: GB

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2351094-4

Country of ref document: SE

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 112022001407

Country of ref document: DE