WO2022194470A1 - Kühleinrichtung mit einem kühlkörper und zwischenkühlelementen, elektrischer energiespeicher sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Kühleinrichtung mit einem kühlkörper und zwischenkühlelementen, elektrischer energiespeicher sowie kraftfahrzeug Download PDF

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Definitions

  • Cooling device with a heat sink and intermediate cooling elements, electrical energy store and motor vehicle
  • the invention relates to a cooling device for an electrical energy storage device, with a heat sink for arranging on one side of a cell assembly formed from energy storage cells of the electrical energy storage device and for cooling the energy storage cells.
  • the heat sink has openings for arranging in alignment with degassing elements of the energy storage cells, the openings forming a degassing channel for a hot gas of the energy storage cells escaping via the degassing elements.
  • the invention also relates to an electrical energy store and a motor vehicle.
  • electrical energy stores which can be used, for example, as traction batteries for electrified motor vehicles, ie electric or hybrid vehicles.
  • Such electrical energy stores usually have a cell assembly made up of a plurality of energy storage cells connected to one another.
  • a heat sink In order to cool the energy storage cells, it is known from the prior art to arrange a heat sink on one side of the cell assembly.
  • the energy storage cells usually have degassing elements, via which hot gas produced in a cell housing of an energy storage cell in the event of a fault can escape from the cell housing.
  • the heat sink is arranged on the side of the cell assembly on which the degassing elements are located, it can have openings, as disclosed in DE 102017219 176 A1, which are arranged in alignment with the degassing elements. These openings form respective degassing channels through which the hot gas of the respective energy storage cell can escape.
  • openings result in the disadvantage that a cooling surface of the heat sink is reduced.
  • the heat sink has openings for arranging in alignment with degassing elements of the energy storage cells, the openings forming a degassing channel for a hot gas of the energy storage cells escaping via the degassing elements.
  • the cooling device has intermediate cooling elements for arranging in free spaces in the cell assembly between the energy storage cells. The intermediate cooling elements are arranged on the heat sink and are designed to dissipate waste heat from the energy storage cells to the heat sink.
  • the invention also includes an electrical energy storage device with at least one cell assembly of energy storage cells and a cooling device according to the invention, the heat sink being arranged on a side of the cell assembly that has the degassing elements, and the intermediate cooling elements being arranged in free spaces between the energy storage cells and extending at least partially along cell housing side walls
  • Energy storage cells extend.
  • the electrical energy store can be, for example, a rechargeable traction battery or a traction accumulator, which can be designed as a high-voltage energy store.
  • the electrical energy store also has a storage housing in which the at least one cell assembly is arranged.
  • the energy storage cells can be designed, for example, as prismatic energy storage cells or pouch cells.
  • the energy storage cells are preferably in the form of round cells.
  • the energy storage cells have a cell housing with a degassing element, for example a bursting membrane, via which hot gas produced in the cell housing in the event of a fault can escape.
  • the cell housings have a cell housing base, a cell housing cover and the cell housing side walls.
  • the cell housing bases and the cell housing covers are designed in a circular manner and the cell housing side walls are designed as cylindrical lateral surfaces.
  • the degassing elements are preferably in formed the cell housing floors and thus arranged on an underside of the cell assembly.
  • the cooling device has the heat sink, which is designed in particular as a heat sink through which coolant can flow.
  • the heat sink is in particular designed in the form of a plate and is arranged on the underside of the cell assembly, on which the degassing elements of the energy storage cells are arranged, and thus on the cell housing floors. In other words, the energy storage cells are arranged standing on the heat sink. Due to the fact that the degassing elements of the energy storage cells are arranged on the heat sink side, the heat sink has the openings or holes, which are arranged on the degassing elements. These openings form the degassing channels.
  • the cooling device has the intermediate cooling elements, which extend between the energy storage cells and are arranged at least partially along the cell housing side walls.
  • the intermediate cooling elements enable heat transfer between the cell housing side walls to the heat sink, to which the intermediate cooling elements are thermally coupled.
  • the intermediate cooling elements can be in the form of metal webs or cooling fins protruding from a surface of the heat sink.
  • the intermediate cooling elements can be formed in one piece with the heat sink or can be mechanically and thermally connected to the heat sink.
  • the intermediate cooling elements can protrude into the free spaces which, in the case of round cells, are formed between the round cells due to their cylindrical shape. In this case, the intermediate cooling elements extend in particular only over part of a height of the energy storage cells.
  • Such a cooling device with a cooling body, in which degassing channels are formed, and with intermediate cooling elements enables hot gas to be reliably discharged from the cell assembly and good cooling efficiency.
  • the heat sink through which the coolant can flow is a double-walled storage housing lower part of the storage housing of the electrical energy storage device.
  • the storage housing has the storage housing base or a storage housing base and a storage housing upper part or a storage housing cover.
  • the storage housing lower part and the storage housing upper part can be mechanically connected to close off a housing interior space in which the at least one cell assembly is arranged.
  • the heat sink is formed by the double-walled memory housing lower part, in which the openings are formed.
  • the accumulator housing lower part can be connected, for example, to a coolant-carrying cooling circuit of the motor vehicle.
  • the cooling device is designed to be particularly space-saving.
  • the hot gas of a degassing energy storage cell can be discharged from the storage housing into an environment of the energy storage through the degassing channels in the storage housing lower part.
  • the cooling device preferably has closure elements which cover the openings in the heat sink in the absence of the hot gas and which are designed to fail in the presence of the hot gas to release the degassing channel.
  • the closure elements are particularly advantageous if the heat sink is formed by the storage housing lower part.
  • the closure elements can ensure that the accumulator housing is sealed off from the outside when the hot gas is absent.
  • the closure elements are arranged in particular on a side of the heat sink that faces the environment.
  • the closure elements are designed, for example, as bursting membranes or predetermined breaking points by weakening the material in a surface of the heat sink.
  • the closure elements are formed by an insulation layer, with which the metal heat sink, for example, is coated for electrical insulation from the metal cell housings.
  • the intermediate cooling elements are designed as thermally conductive webs that protrude from a surface of the heat sink and are designed to at least partially close the cell housing side walls to absorb the waste heat and to absorb forces acting on the electrical energy storage device, for example as a result of an accident enclose.
  • the intermediate cooling elements thus also serve to increase the stability of the electrical energy store.
  • the intermediate cooling elements can, for example, form a receptacle for the energy storage cells and completely surround the cell housing of the energy storage cells along an outer circumference of the cell housing.
  • the invention also includes a motor vehicle with at least one electrical energy store according to the invention.
  • the motor vehicle is designed in particular as an electrically driven motor vehicle in the form of a passenger car.
  • FIG. 1 a schematic representation of an embodiment of an electrical energy store 1.
  • the electrical energy storage device 1 has a cell assembly 2 made up of energy storage cells 3 that are connected to one another.
  • the energy storage cells 3 can be designed as round cells, for example.
  • the energy storage cells 3 have a cell housing 4 with a cell housing base 5 , cell housing side walls 6 and a cell housing cover 7 .
  • Cell terminals 8, 9 are formed on the cell housing cover 7, via which the energy storage cells 3 can be connected by means of cell connectors (not shown here).
  • a galvanic element Inside the cell housing 4 is a galvanic element
  • the cell assembly 2 is arranged in a housing interior 11 of a storage housing 12 of the electrical energy storage device 1 .
  • the accumulator housing 12 has an upper accumulator housing part 13 and a lower accumulator housing part 14 which are used to close off the housing interior
  • the storage housing 12 is in particular made of a metal, for example steel.
  • the electrical energy store 1 has a cooling device 15 for cooling the energy storage cells 3 during operation of the electrical energy store 1 .
  • the cooling device 15 has a heat sink 16 .
  • the heat sink 16 is here at a through the Cell housing bottoms 5 formed underside of the cell assembly 2 arranged and thus cools the energy storage cells 3 from below.
  • the heat sink 16 is formed here by the storage housing lower part 14, which is double-walled for this purpose and thus includes an intermediate space 17 for guiding a flowing coolant.
  • the intermediate space 17 can be connected to a cooling circuit in which the coolant circulates.
  • the cell housing 4 has degassing elements 18 which are arranged here in the cell housing bottoms 5 and via which, for example in the event of a cell-internal short circuit, a hot gas produced in the cell housing 4 can escape from the cell housing 4 .
  • the heat sink 16 since the heat sink 16 is arranged on the cell housing bottoms 5, it has openings 19 which form a degassing channel for the hot gas leading through the heat sink 16. Since the heat sink 16 is formed by the storage housing lower part 14, the hot gas can escape through the degassing channel into an environment 20 of the electrical energy storage device 1. Towards the surroundings 20, the openings 19 are covered with closure elements 21 in order to seal off the housing interior 11 in the absence of the hot gas.
  • the closure elements 21 can release the degassing channel in the presence of the hot gas to allow a pressure equalization between the housing interior 11 and the environment 20 .
  • the closure elements 21 can be embodied, for example, as an encapsulation that escapes in the event of excess cell pressure, as a material weakening of the storage housing lower part 14, as a membrane, or as a combination thereof.
  • the membrane can also be formed by an electrical insulation layer 22, which covers an upper side of the cooling body 16 or the storage housing lower part 14 facing the cell assembly 2 and an inside of the degassing channels and which electrically separates the cell housing 4 from the cooling body 16 or the storage housing lower part 14 .
  • the cooling device 15 therefore has intermediate cooling elements 23 which are arranged between the energy storage cells 3 and .
  • the intermediate cooling elements extend along the cell housing side walls 6 over part of the cell housing height and at least partially enclose the cell housing side walls 6 .
  • the intermediate cooling elements 23 are designed here as heat-conducting webs 24 made of a metal. The webs 24 are positively or metallurgically connected to the heat sink 16 with good thermal conductivity. This intermediate cooling elements 23 increase heat transfer between the energy storage cells 3 and the heat sink 16 and (over)compensate for the cooling surface loss.
  • the thermally conductive webs 24 form a directly adjoining extension of a frame 25 for the energy storage cells 3, which surrounds the energy storage cells 3 in areas, to which the energy storage cells 3 can be connected, for example glued.
  • the frame 25 can be connected to the storage housing 12, for example glued.
  • the webs 24 thus contribute to the absorption of forces acting on the cell assembly 2 .
  • a transition 26 between the frame 25 and the heat-conducting webs 24 is wavy or jagged in order to equalize the local amplitudes of laterally acting forces.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung (15) für einen elektrischen Energiespeicher (1), mit einem Kühlkörper (16) zum Anordnen an einer Seite eines aus Energiespeicherzellen (3) des elektrischen Energiespeichers (1) gebildeten Zellverbunds (2) und zum Kühlen der Energiespeicherzellen (3), wobei der Kühlkörper (16) Öffnungen (19) zum fluchtenden Anordnen zu Entgasungselementen (18) der Energiespeicherzellen (3) aufweist, wobei die Öffnungen (19) einen Entgasungskanal für ein über die Entgasungselemente (18) entweichendes Heißgas der Energiespeicherzellen (3) ausbilden, wobei die Kühleinrichtung (15) zum Kompensieren eines aus den Öffnungen (19) des Kühlkörpers (16) resultierenden Kühlflächenverlustes Zwischenkühlelemente (23) zum Anordnen in Freiräumen des Zellverbundes (2) zwischen den Energiespeicherzellen (3) aufweist, welche an dem Kühlkörper (16) angeordnet sind und welche dazu ausgelegt sind, eine Abwärme der Energiespeicherzellen (3) an den Kühlkörper (16) abzuführen. Die Erfindung betrifft außerdem einen elektrischen Energiespeicher (1) sowie ein Kraftfahrzeug.

Description

Kühleinrichtung mit einem Kühlkörper und Zwischenkühlelementen, elektrischer Energiespeicher sowie Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für einen elektrischen Energiespeicher, mit einem Kühlkörper zum Anordnen an einer Seite eines aus Energiespeicherzellen des elektrischen Energiespeichers gebildeten Zellverbunds und zum Kühlen der Energiespeicherzellen. Der Kühlkörper weist Öffnungen zum fluchtenden Anordnen zu Entgasungselementen der Energiespeicherzellen auf, wobei die Öffnungen einen Entgasungskanal für ein über die Entgasungselemente entweichendes Heißgas der Energiespeicherzellen ausbilden. Die Erfindung betrifft außerdem einen elektrischen Energiespeicher sowie ein Kraftfahrzeug.
Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrische Energiespeicher, welche beispielsweise als Traktionsbatterien für elektrifizierte Kraftfahrzeuge, also Elektro- oder Hybridfahrzeuge, eingesetzt werden können. Solche elektrischen Energiespeicher weisen üblicherweise einen Zellverbund aus mehreren, miteinander verschalteten Energiespeicherzellen auf. Zum Kühlen der Energiespeicherzellen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, einen Kühlkörper an einer Seite des Zellverbunds anzuordnen. Zudem weisen die Energiespeicherzellen üblicherweise Entgasungselemente auf, über welche ein im Fehlerfall in einem Zellgehäuse einer Energiespeicherzelle entstehendes Heißgas aus dem Zellgehäuse entweichen kann. Im Falle, dass der Kühlkörper an der Seite des Zellverbunds angeordnet ist, an welcher sich die Entgasungselemente befinden, kann dieser, wie in der DE 102017219 176 A1 offenbart, Öffnungen aufweisen, welche fluchtend zu den Entgasungselementen angeordnet sind. Diese Öffnungen bilden jeweilige Entgasungskanäle aus, über welche das Heißgas der jeweiligen Energiespeicherzelle entweichen kann. Durch diese Öffnungen ergibt sich jedoch der Nachteil, dass eine Kühlfläche des Kühlkörpers reduziert wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effiziente Kühlung für Energiespeicherzellen eines elektrischen Energiespeichers bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühleinrichtung, einen elektrischen Energiespeicher sowie ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figur.
Eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung für einen elektrischen Energiespeicher weist einen Kühlkörper zum Anordnen an einer Seite eines aus Energiespeicherzellen des elektrischen Energiespeichers gebildeten Zellverbunds zum Kühlen der Energiespeicherzellen auf. Der Kühlkörper weist Öffnungen zum fluchtenden Anordnen zu Entgasungselementen der Energiespeicherzellen auf, wobei die Öffnungen einen Entgasungskanal für ein über die Entgasungselemente entweichendes Heißgas der Energiespeicherzellen ausbilden. Darüber hinaus weist die Kühleinrichtung zum Kompensieren eines aus den Öffnungen des Kühlkörpers resultierenden Kühlflächenverlustes Zwischenkühlelemente zum Anordnen in Freiräumen des Zellverbundes zwischen den Energiespeicherzellen auf. Die Zwischenkühlelemente sind an dem Kühlkörper angeordnet und dazu ausgelegt, eine Abwärme der Energiespeicherzellen an den Kühlkörper abzugeben.
Zur Erfindung gehört außerdem ein elektrischer Energiespeicher mit zumindest einem Zellverbund aus Energiespeicherzellen und einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung, wobei der Kühlkörper an einer die Entgasungselemente aufweisenden Seite des Zellverbunds angeordnet ist und wobei die Zwischenkühlelemente in Freiräumen zwischen den Energiespeicherzellen angeordnet sind und sich zumindest teilweise entlang von Zellgehäuseseitenwänden der Energiespeicherzellen erstrecken. Der elektrische Energiespeicher kann beispielsweise eine wiederaufladbare Traktionsbatterie bzw. ein Traktionsakkumulator sein, welche bzw. welcher als ein Hochvoltenergiespeicher ausgebildet sein kann. Der elektrische Energiespeicher weist außerdem ein Speichergehäuse auf, in welchem der zumindest eine Zellverbund angeordnet ist. Die Energiespeicherzellen können beispielsweise als prismatische Energiespeicherzellen oder Pouchzellen ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Energiespeicherzellen als Rundzellen ausgebildet. Die Energiespeicherzellen weisen dabei ein Zellgehäuse mit einem Entgasungselement, beispielsweise einer Berstmembran, auf, über welches ein im Fehlerfall in dem Zellgehäuse entstehendes Heißgas entweichen kann. Die Zellgehäuse weisen einen Zellgehäuseboden, einen Zellgehäusedeckel und die Zellgehäuseseitenwände auf. Im Falle einer Rundzelle sind die Zellgehäuseböden und die Zellgehäusedeckel kreisförmig ausgebildet und die Zellgehäuseseitenwände sind als zylinderförmige Mantelflächen ausgebildet. Bevorzugt sind die Entgasungselemente in den Zellgehäuseböden ausgebildet und somit an einer Unterseite des Zellverbunds angeordnet.
Zum Abführen der Abwärme der Energiespeicherzellen weist die Kühleinrichtung den Kühlkörper auf, welcher insbesondere als ein von Kühlmittel durchströmbarer Kühlkörper ausgebildet ist. Der Kühlkörper ist insbesondere plattenförmig ausgebildet und an der Unterseite des Zellverbunds, an welcher die Entgasungselemente der Energiespeicherzellen angeordnet sind, und somit an den Zellgehäuseböden angeordnet. Anders ausgedrückt sind die Energiespeicherzellen stehend auf dem Kühlkörper angeordnet. Dadurch, dass die Entgasungselemente der Energiespeicherzellen kühlkörperseitig angeordnet sind, weist der Kühlkörper die Öffnungen bzw. Löcher auf, welche an den Entgasungselementen angeordnet sind. Diese Öffnungen bilden die Entgasungskanäle aus.
Durch diese Öffnungen werden jedoch die von dem Kühlkörper bereitgestellte Kühlfläche und damit eine von dem Kühlkörper bereitgestellte Kühleffizienz reduziert. Um diesen Kühlflächenverlust zu kompensieren, weist die Kühleinrichtung die Zwischenkühlelemente auf, welche sich zwischen den Energiespeicherzellen erstrecken und zumindest teilweise entlang der Zellgehäuseseitenwände angeordnet sind. Die Zwischenkühlelemente ermöglichen einen Wärmeübergang zwischen den Zellgehäuseseitenwänden zu dem Kühlkörper, mit welchem die Zwischenkühlelemente thermisch gekoppelt sind. Beispielsweise können die Zwischenkühlelemente als von einer Oberfläche des Kühlkörpers abstehende metallische Stege oder Kühlfinnen ausgebildet sein. Die Zwischenkühlelemente können einteilig mit dem Kühlkörper ausgebildet sein oder mechanisch und thermisch mit dem Kühlkörper verbunden sein. Die Zwischenkühlelemente können in die Freiräume, welche bei Rundzellen aufgrund ihrer Zylinderform zwischen den Rundzellen gebildet sind, hineinragen. Die Zwischenkühlelemente erstrecken sich dabei insbesondere nur über einen Teil einer Höhe der Energiespeicherzellen.
Eine solche Kühleinrichtung mit einem Kühlkörper, in welchem Entgasungskanäle ausgebildet sind, und mit Zwischenkühlelementen ermöglicht eine zuverlässige Ableitung von Heißgas von dem Zellverbund sowie eine gute Kühleffizienz.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der von dem Kühlmittel durchströmbare Kühlkörper ein doppelwandiges Speichergehäuseunterteil des Speichergehäuses des elektrischen Energiespeichers ist. Das Speichergehäuse weist das Speichergehäuseunterteil bzw. einen Speichergehäuseboden und ein Speichergehäuseoberteil bzw. einen Speichergehäusedeckel auf. Das Speichergehäuseunterteil und das Speichergehäuseoberteil können zum Abschließen eines Gehäuseinnenraums, in welchem der zumindest eine Zellverbund angeordnet ist, mechanisch verbunden sein.
Der Kühlkörper ist dabei durch das doppelwandige Speichergehäuseunterteil ausgebildet, in welcher die Öffnungen ausgebildet sind. Das Speichergehäuseunterteil kann beispielsweise an einen Kühlmittel führenden Kühlkreis des Kraftfahrzeugs angebunden sein. Durch das Ausbilden des Speichergehäuseunterteils als Kühlkörper ist die Kühleinrichtung besonders platzsparend ausgebildet. Außerdem kann durch die Entgasungskanäle in dem Speichergehäuseunterteil das Heißgas einer entgasenden Energiespeicherzelle aus dem Speichergehäuse in eine Umgebung des Energiespeichers abgeleitet werden.
Bevorzugt weist die Kühleinrichtung Verschlusselemente auf, welche die Öffnungen in dem Kühlkörper bei Abwesenheit des Heißgases bedecken und welche dazu ausgelegt sind, bei Anwesenheit des Heißgases zum Freigeben des Entgasungskanals zu versagen. Die Verschlusselemente sind besonders vorteilhaft, falls der Kühlkörper durch das Speichergehäuseunterteil ausgebildet ist. Durch die Verschlusselemente kann gewährleistet werden, dass das Speichergehäuse bei Abwesenheit des Heißgases nach außen hin abgedichtet ist. Die Verschlusselemente sind insbesondere an einer der Umgebung zugewandten Seite des Kühlkörpers angeordnet. Die Verschlusselemente sind beispielsweise als Berstmembranen oder Sollbruchstellen durch Materialschwächung in einer Oberfläche des Kühlkörpers ausgebildet. Insbesondere sind die Verschlusselemente durch eine Isolationsschicht ausgebildet, mit welcher der beispielsweise metallische Kühlkörper zum elektrischen Isolieren von den metallischen Zellgehäusen beschichtet ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Zwischenkühlelemente als von einer Oberfläche des Kühlkörpers abstehende wärmeleitfähige Stege ausgebildet, welche dazu ausgelegt sind, die Zellgehäuseseitenwände zum Aufnehmen der Abwärme und zum Aufnehmen von auf den elektrischen Energiespeicher einwirkenden Kräften, beispielsweise infolge eines Unfalls, zumindest teilweise zu umschließen. Die Zwischenkühlelemente dienen somit zusätzlicher der Stabilitätserhöhung des elektrischen Energiespeichers. Die Zwischenkühlelemente können beispielsweise eine Aufnahme für die Energiespeicherzellen bilden und die Zellgehäuse der Energiespeicherzellen entlang eines Außenumfangs der Zellgehäuse vollständig umgeben. Zur Erfindung gehört außerdem ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug in Form von einem Personenkraftwagen ausgebildet.
Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Kühleinrichtung vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen elektrischen Energiespeicher sowie für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines elektrischen Energiespeichers 1.
Der elektrische Energiespeicher 1 weist einen Zellverbund 2 aus miteinander verschalteten Energiespeicherzellen 3 auf. Die Energiespeicherzellen 3 können beispielsweise als Rundzellen ausgebildet sein. Die Energiespeicherzellen 3 weisen ein Zellgehäuse 4 mit einem Zellgehäuseboden 5, Zellgehäuseseitenwänden 6 und einem Zellgehäusedeckel 7 auf. Am Zellgehäusedeckel 7 sind Zellterminals 8, 9 ausgebildet, über welche die Energiespeicherzellen 3 mittels hier nicht gezeigter Zellverbinder verschaltet werden können. Im Inneren des Zellgehäuses 4 ist ein galvanisches Element
10 der Energiespeicherzelle 3 angeordnet. Der Zellverbund 2 ist in einem Gehäuseinnenraum 11 eines Speichergehäuses 12 des elektrischen Energiespeichers 1 angeordnet. Das Speichergehäuse 12 weist dabei ein Speichergehäuseoberteil 13 und ein Speichergehäuseunterteil 14 auf, welche zum Abschließen des Gehäuseinnenraums
11 mechanisch miteinander verbunden sind. Das Speichergehäuse 12 ist insbesondere aus einem Metall, beispielsweise Stahl, ausgebildet.
Zum Kühlen der Energiespeicherzellen 3 im Betrieb des elektrischen Energiespeichers 1 weist der elektrische Energiespeicher 1 eine Kühleinrichtung 15 auf. Die Kühleinrichtung 15 weist einen Kühlkörper 16 auf. Der Kühlkörper 16 ist hier an einer durch die Zellgehäuseböden 5 gebildeten Unterseite des Zellverbunds 2 angeordnet und kühlt die Energiespeicherzellen 3 somit von unten. Der Kühlkörper 16 ist hier durch das Speichergehäuseunterteil 14 ausgebildet, welches dazu doppelwandig ausgebildet ist und somit einen Zwischenraum 17 zum Führen eines strömenden Kühlmittels umfasst. Der Zwischenraum 17 kann an einen Kühlkreislauf angeschlossen werden, in welchem das Kühlmittel zirkuliert.
Die Zellgehäuse 4 weisen Entgasungselemente 18 auf, welche hier in den Zellgehäuseböden 5 angeordnet sind und über welche, beispielsweise bei einem zellinternen Kurzschluss, ein in dem Zellgehäuse 4 entstehendes Heißgas aus dem Zellgehäuse 4 entweichen kann. Da jedoch an den Zellgehäuseböden 5 der Kühlkörper 16 angeordnet ist, weist dieser Öffnungen 19 auf, welche einen durch den Kühlkörper 16 hindurchführenden Entgasungskanal für das Heißgas ausbilden. Da der Kühlkörper 16 durch das Speichergehäuseunterteil 14 gebildet ist, kann das Heißgas durch den Entgasungskanal in eine Umgebung 20 des elektrischen Energiespeichers 1 entweichen. Zur Umgebung 20 hin sind die Öffnungen 19 mit Verschlusselementen 21 bedeckt, um den Gehäuseinnenraum 11 bei Abwesenheit des Heißgases abzudichten. Die Verschlusselemente 21 können den Entgasungskanal bei Anwesenheit des Heißgases zum Zulassen eines Druckausgleiches zwischen Gehäuseinnenraum 11 und Umgebung 20 freigeben. Die Verschlusselemente 21 können beispielsweise als ein bei Zellüberdruck ausweichender Verguss, als eine Materialschwächung des Speichergehäuseunterteils 14, als Membran oder als eine Kombination davon ausgeführt sein. Dabei kann die Membran auch durch eine elektrische Isolationsschicht 22 ausgebildet werden, welche eine dem Zellverbund 2 zugewandte Oberseite des Kühlkörpers 16 bzw. des Speichergehäuseunterteils 14 sowie eine Innenseite der Entgasungskanäle bedeckt und welche die Zellgehäuse 4 von dem Kühlkörper 16 bzw. dem Speichergehäuseunterteil 14 elektrisch trennt.
Durch die Öffnungen 19 wird eine von dem Kühlkörper 16 bereitgestellte Kühlfläche reduziert. Daher weist die Kühleinrichtung 15 Zwischenkühlelemente 23 auf, welche zwischen den Energiespeicherzellen 3 angeordnet sind und. Die Zwischenkühlelemente erstrecken sich entlang der Zellgehäuseseitenwände 6 über einen Teil der Zellgehäusehöhe und umschließen die Zellgehäuseseitenwände 6 zumindest teilweise. Die Zwischenkühlelemente 23 sind hier als wärmeleitende Stege 24 aus einem Metall ausgebildet. Die Stege 24 sind gut wärmeleitend formschlüssig oder metallurgisch mit dem Kühlkörper 16 verbunden. Diese Zwischenkühlelemente 23 erhöhen einen Wärmeübergang zwischen den Energiespeicherzellen 3 und dem Kühlkörper 16 und (über)kompensieren den Kühlflächenverlust. In einer bevorzugten Ausprägung bilden die wärmeleitenden Stege 24 eine direkt anschließende Verlängerung eines Rahmens 25 für die Energiespeicherzellen 3, welcher die Energiespeicherzellen 3 bereichsweise umgibt mit welchem die Energiespeicherzellen 3 verbunden, beispielsweise verklebt, sein können. Der Rahmen 25 kann mit dem Speichergehäuse 12 verbunden, beispielsweise verklebt, sein. Die Stege 24 tragen somit zur Aufnahme von auf den Zellverbund 2 wirkenden Kräften bei. In einer besonders bevorzugten Ausprägung ist ein Übergang 26 zwischen dem Rahmen 25 und den wärmeleitenden Stegen 24 gewellt oder gezackt ausgeführt, um die örtlichen Amplituden seitlich wirkender Kräfte zu vergleichmäßigen.

Claims

Patentansprüche
1. Kühleinrichtung (15) für einen elektrischen Energiespeicher (1), mit einem Kühlkörper (16) zum Anordnen an einer Seite eines aus Energiespeicherzellen (3) des elektrischen Energiespeichers (1) gebildeten Zellverbunds (2) und zum Kühlen der Energiespeicherzellen (3), wobei der Kühlkörper (16) Öffnungen (19) zum fluchtenden Anordnen zu Entgasungselementen (18) der Energiespeicherzellen (3) aufweist, wobei die Öffnungen (19) einen Entgasungskanal für ein über die Entgasungselemente (18) entweichendes Heißgas der Energiespeicherzellen (3) ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (15) zum Kompensieren eines aus den Öffnungen (19) des Kühlkörpers (16) resultierenden Kühlflächenverlustes Zwischenkühlelemente (23) zum Anordnen in Freiräumen des Zellverbundes (2) zwischen den Energiespeicherzellen (3) aufweist, welche an dem Kühlkörper (16) angeordnet sind und welche dazu ausgelegt sind, eine Abwärme der Energiespeicherzellen (3) an den Kühlkörper (16) abzuführen.
2. Kühleinrichtung (15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (16) ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Kühlkörper (16) ist.
3. Kühleinrichtung (15) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der von Kühlmittel durchströmbare Kühlkörper (16) ein doppelwandiges Speichergehäuseunterteil (14) eines Speichergehäuses (12) des elektrischen Energiespeichers (1) ist.
4. Kühleinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (15) Verschlusselemente (21) aufweist, welche die Öffnungen (19) in dem Kühlkörper (16) bei Abwesenheit des Heißgases bedecken und welche dazu ausgelegt sind, bei Anwesenheit des Heißgases zum Freigeben des jeweiligen Entgasungskanals zu versagen.
5. Kühleinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkühlelemente (21) als von einer Oberfläche des Kühlkörpers (16) abstehende wärmeleitfähige Stege (24) ausgebildet sind, welche dazu ausgelegt sind, die Zellgehäuseseitenwände (6) zum Aufnehmen der Abwärme und zum Aufnehmen von auf den elektrischen Energiespeicher (1) einwirkenden Kräften zumindest teilweise zu umschließen.
6. Elektrischer Energiespeicher (1) mit zumindest einem Zellverbund (2) aus Energiespeicherzellen (3) und einer Kühleinrichtung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (16) an einer die Entgasungselemente (18) aufweisenden Seite des zumindest einen Zellverbunds (2) angeordnet ist und die Zwischenkühlelemente (23) in Freiräumen zwischen den Energiespeicherzellen (3) angeordnet sind und sich zumindest teilweise entlang von Zellgehäuseseitenwänden (6) der Energiespeicherzellen (3) erstrecken.
7. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungselemente (18) an einer, durch Zellgehäuseböden (5) der Energiespeicherzellen (3) gebildeten Unterseite des zumindest einen Zellverbunds (2) ausgebildet sind und der Kühlkörper (16) an der Unterseite des zumindest einen Zellverbunds (2) angeordnet ist.
8. Elektrischer Energiespeicher (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherzellen (3) als Rundzellen ausgebildet sind.
9. Kraftfahrzeug mit zumindest einem elektrischen Energiespeicher (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
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